[发明专利]一种基于故障特征关系图谱的列控车载设备故障预测方法

权利要求书

1.一种基于故障特征关系图谱的列控车载设备故障预测方法，其特征在于，包括：构建多层级自动贯通的系统服务架构，基于所述多层级自动贯通的系统服务架构实现设备运行记录数据的全自动处理方法、基于大数据的故障特征关系图谱构建方法和故障特征关系图谱驱动的故障预测方法；

所述的多层级自动贯通的系统服务架构，用于实现从设备数据采集到故障预测输出过程的自动化全覆盖，支撑列控车载设备故障预测系统的自动化服务，实现数据预处理层、数据存储层和数据应用层多层级的全链条自动贯通；

所述的设备运行记录数据的全自动处理方法，用于利用所述多层级自动贯通的系统服务架构中的数据预处理层实现现场设备原始数据的自动接入和预处理转换，完成数据规格化处理，为故障特征关系图谱构建及故障模型训练提供合规接口，实现对现场设备实际数据的有效集成；

所述的基于大数据的故障特征关系图谱构建方法，用于利用所述多层级自动贯通的系统服务架构中的数据应用层实现列控设备大数据与故障特征的融合，通过大数据建模建立设备运行中记录的各个监测量字段与各个故障特征之间的关联融合描述，实现列控设备数据增量叠加条件下各类故障特征关系图谱的动态更新；

所述的故障特征关系图谱驱动的故障预测方法，用于利用所述多层级自动贯通的系统服务架构中的数据应用层对列控车载设备故障演化趋势进行量化描述，通过对故障特征关系图谱对应的大数据故障预测模型进行实时测试，在测试性能达到要求的情况下，调用相应大数据故障预测模型实现故障概率计算与输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多层级自动贯通的系统服务架构包括数据预处理层、数据存储层和数据应用层；

所述的数据预处理层，用于采用在线实时数据接入与离线数据采集的方式，从列控车载设备的现场运营管理单位获取各型号列控车载设备现场原始数据，在将原始数据接入数据存储层之前，首先对原始数据进行预处理，包括数据分类、格式转化、编码转化和文件去重；

所述的数据存储层，用于利用1主N从共N+1台服务器搭建分布式大数据平台，多台服务器通过时间校准、防火墙设置和SSH配置操作实现分布式架构，并实现远程客户端登录访问、互相切换和文件传输功能，基于该平台将经过预处理之后的数据以文本格式存到分布式文件系统HDFS指定格式目录下；

所述的数据应用层，用于在平台内构建数据应用功能模块，完成对存储的现场设备原始数据进行数据管理、数据查询和建模预测，具体包括：数据检索统计模块、故障预测模块和上位操作人机界面模块。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的设备运行记录数据的全自动处理方法的具体处理过程包括以下步骤：

步骤S3.1、对现场设备运行记录数据的文件进行规范命名，利用规范命名后的现场设备数据构建原始训练样本集；

步骤S3.2、文件去重，针对现场设备原始数据的两种情况：一种是文件名完全一样，另一种是文件内容完全一样，具体的文件去重步骤包括：

(1)分别对经过命名规范化的全量文件的文件名和文件内容的信息摘要算法MD5建立索引，记录其出现的次数；

(2)遍历每一个文件，在文件名索引中查看其文件名是否已经存在：

如果存在，则将该文件移入到异常数据集合中；

如果不存在，则继续以该文件内容的MD5值在MD5索引中查看其是否已经存在：

如果存在，则将该文件移入到异常数据集合中；

如果不存在，则将该数据放入到正常数据集合中；

步骤S3.3、格式转化，针对现场设备原始数据文件的二进制编码，利用读取软件将PCF格式原始数据文件批量转化格式并进行编码转化，由GBK编码转换为UTF-8编码；

步骤S3.4、数据清洗，将上述处理后的数据批量存入HDFS指定目录下，通过数据清洗来发现并纠正数据文件中存在的可识别错误。