[发明专利]一种设备故障预测与健康管理系统

权利要求书

1.一种设备故障预测与健康管理系统，其特征在于，包括：物理模型层、数据层、服务层、应用层；其中，

所述物理模型层，用于获取车间设备的物理数据及信息数据并发送至所述数据层；所述物理数据为车间设备的真实数据；所述信息数据为车间设备的虚拟数据；

所述物理模型层包括：

物理数据获取子模块，用于采集车间设备信息，生成物理数据；

信息数据获取子模块，与所述物理数据获取子模块连接，用于接收所述物理数据获取子模块采集的车间设备信息，将所述车间设备信息输入预先构建的数字孪生模型中，输出信息数据；

所述数据层，与所述物理模型层连接，用于接收所述物理模型层发送的物理数据及信息数据，根据所述物理数据及所述信息数据生成车间设备的孪生数据；

所述服务层，与所述数据层连接，用于接收所述数据层发送的孪生数据，根据所述孪生数据进行设备故障预测与健康管理；

所述应用层，与所述服务层连接，用于在所述服务层根据所述孪生数据进行设备故障预测与健康管理时，在线监测车间设备状态，根据车间设备状态进行故障预测及故障诊断；

所述根据所述物理数据及所述信息数据生成车间设备的孪生数据，包括：

对所述物理数据及所述信息数据分别进行数据预处理；

将数据预处理后的物理数据及信息数据基于数据融合算法进行信息物理数据融合，生成车间设备的孪生数据；

所述将数据预处理后的物理数据及信息数据基于数据融合算法进行信息物理数据融合，生成车间设备的孪生数据，包括：

将所述物理数据填充至所述服务层预设第一转换矩阵上，得到所述物理数据在预设第一转换矩阵上的第一矩阵节点，获取所述第一矩阵节点的第一属性；

将所述信息数据填充至所述服务层预设第二转换矩阵上，得到所述信息数据在预设第二转换矩阵上的第二矩阵节点，获取所述第二矩阵节点的第二属性；

分别计算所述第一矩阵节点的第一属性与所述第二矩阵节点的第二属性的语义相似度，筛选出语义相似度大于预设语义相似度的第一矩阵节点及第二矩阵节点并进行打包，作为一组融合节点；

对所述融合节点进行归一化处理，根据归一化处理后的融合节点生成融合示意图；

根据所述融合示意图，获取所述融合节点的融合优先级信息；

根据所述融合优先级信息对融合节点基于数据融合算法进行信息物理数据融合，在融合过程中，获取融合节点内物理数据的第一融合特征序列及信息数据的第二融合特征序列，根据所述第一融合特征序列及所述第二融合特征序列控制融合节点的融合速率；

判断所述融合速率是否在预设融合速率范围内，在确定所述融合速率不在预设融合速率范围内时，终止融合节点的融合进程，并发出报警提示。

2.如权利要求1所述的设备故障预测与健康管理系统，其特征在于，所述数字孪生模型包括几何模型、物理模型、行为模型、规则模型；其中，

根据车间设备的构造参数及规则模型构建几何模型；

根据所述几何模型、车间设备的物理参数及规则模型构建物理模型；

根据所述物理模型、车间设备的驱动参数或扰动参数及规则模型构建行为模型。

3.如权利要求2所述的设备故障预测与健康管理系统，其特征在于，所述几何模型包括：车间设备的位置、装配关系、形状、尺寸、加工路径中的至少一种；

所述物理模型包括：变形分析、应力分析中的至少一种；

所述行为模型包括：加工行为、协作行为中的至少一种；

所述规则模型包括：推演规则、关联规则、约束规则中的至少一种；其中，

所述推演规则包括：设备温度升高、过载、磨损、时间、振动；

所述关联规则包括：切削速度、切削深度、切削力、刀具磨损；

所述约束规则包括：对刀具磨损宽度、加工精度、刀具振动、刀具检测或更换进行约束。