[发明专利]一种多源信息融合的轴承故障预测系统及方法

说明书

本发明公开了一种多源信息融合的轴承故障预测系统及方法，其技术方案为：包括多源信息采集系统和故障预测系统，多源信息采集系统用于获取轴承全生命周期运行状态的多源信息，包括安装于轴承上的若干传感器；故障预测系统包括数据库、数据处理模块、状态监测模块、故障预测模块，数据库用于存储不同传感器采集的数据，数据处理模块用于处理不同传感器获取的原始信号；状态监测模块用于实时显示数据，故障预测模块能够对处理后的数据进行训练，以得到故障预测结果。本发明能够获取轴承运行全生命周期状态、对轴承多种状态信号同时采集和分析，提高故障特征的识别率，提高模型预测的准确性。

技术领域

本发明涉及轴承故障预测领域，尤其涉及一种多源信息融合的轴承故障预测系统及方法。

背景技术

随着科技的不断进步和发展，现代机械逐渐趋向大型化、多元化和复杂化，大扰动、强冲击等恶劣工况经常出现，设备服役环境复杂，一旦出现故障，将造成严重的经济损失甚至人员伤亡，因此，对机械设备进行预测和健康管理至关重要。滚动轴承是工业设备中的重要零件，其健康状态很大程度上决定了设备的服役性能，据相关研究，45％～55％的旋转机械失效是由于滚动轴承的失效导致的，所以，对滚动轴承进行故障预测和健康管理成为企业和学者的关注点，有利于保障设备的安全服役，避免不必要的停机和意外损失。

滚动轴承全生命周期数据是进行故障预测的基础，但是工业现场的监测数据往往不完整，随着设备越来越复杂，存在由于设备本身结构而造成的信号采集困难，很难监测滚动轴承运行时的状态信号，而且复杂设备局部常常具有多个振动零件，即使采集到信号也很难确定振动来源和提取故障特征，这给滚动轴承的状态监测和故障预警造成了极大的困难。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多源信息融合的轴承故障预测系统及方法，解决了复杂旋转设备中滚动轴承服役环境复杂，信号质量差，故障信息难以捕捉、识别和提取的问题；能够获取轴承运行全生命周期状态，能够对轴承多种状态信号同时采集和分析，提高故障特征的识别率，提高模型预测的准确性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种多源信息融合的轴承故障预测系统，

包括多源信息采集系统，用于获取轴承全生命周期运行状态的多源信息，包括安装于轴承上的若干传感器；

故障预测系统，包括数据库、数据处理模块、状态监测模块、故障预测模块，数据库用于存储不同传感器采集的数据，数据处理模块用于处理不同传感器获取的原始信号；状态监测模块用于实时显示数据，故障预测模块能够对处理后的数据进行训练，以得到故障预测结果。

作为进一步的实现方式，所述多源信息采集系统包括驱动电机、传动轴、轴承，驱动电机通过联轴器与传动轴相连，轴承安装于传动轴上，实现轴承的转速控制。

作为进一步的实现方式，所述传动轴和轴承的径向分别安装振动传感器，轴承外圈设有与其相接触的温度传感器，通过多种传感器获取轴承的多源信息。

作为进一步的实现方式，所述传动轴和轴承安装有多种传感器，通过多种传感器获取轴承的多源信息。

作为进一步的实现方式，所述数据采集卡包括模拟量输入模块和数字量I/O模块，通过数据采集卡实现数据的转换和传输。

作为进一步的实现方式，所述数据处理模块包括依次连接的数据预处理模块、特征提取模块、特征降维模块和特征融合模块。

第二方面，本发明的实施例提供了一种多源信息融合的轴承故障预测方法，采用所述的故障预测系统，包括：

提取数据库中的数据集作为模型训练数据集，数据预处理模块对原始信号进行预处理，消除信号中的噪声并将不同数据源的数据整合；