本發(fā)明涉及泵體檢測，更具體地說，本發(fā)明涉及一種潛水往復(fù)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自檢系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提升，潛水往復(fù)泵廣泛應(yīng)用于深井水采集、石油開采及其他液體輸送領(lǐng)域，然而，這類設(shè)備長期運(yùn)行于復(fù)雜環(huán)境中，容易因機(jī)械部件振動(dòng)異常、熱敏感部件溫升過高或電流壓力超載等因素導(dǎo)致性能衰退甚至故障，傳統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控方法通常依賴于單一參數(shù)監(jiān)測或定期人工檢查，無法及時(shí)捕捉設(shè)備老化趨勢或潛在故障信號(hào)，尤其是在運(yùn)行數(shù)據(jù)量龐大的情況下，數(shù)據(jù)傳輸效率和處理時(shí)效性的不足顯著限制了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面評(píng)估和維護(hù)效率。

2、傳統(tǒng)潛水往復(fù)泵監(jiān)控方法存在運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測維度單一、數(shù)據(jù)處理效率低下、缺乏老化趨勢預(yù)測能力，尤其是在面對(duì)多維度參數(shù)監(jiān)測需求和龐大的運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)因傳輸效率和處理能力的限制，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高效的狀態(tài)評(píng)估，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)滯后和運(yùn)行可靠性下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種潛水往復(fù)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自檢系統(tǒng)，通過多傳感器模塊實(shí)時(shí)采集潛水往復(fù)泵的振動(dòng)、溫度、電流和壓力等運(yùn)行參數(shù)，并結(jié)合壓縮、閾值調(diào)整和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、預(yù)測老化趨勢、發(fā)出異常報(bào)警，從而優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行管理和維護(hù)策略，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種潛水往復(fù)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自檢系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、老化狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊、報(bào)警模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：

3、傳感器模塊用于實(shí)時(shí)采集潛水往復(fù)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)包括振動(dòng)參數(shù)、溫度參數(shù)、電流參數(shù)和壓力參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)分別由傳感器模塊所包括的振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、電流傳感器和壓力傳感器采集；

4、數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊用于對(duì)傳感器模塊所采集的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行壓縮處理，并通過有線或無線的傳輸方式將壓縮處理后的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊，用于優(yōu)化帶寬利用率；

5、數(shù)據(jù)處理模塊基于閾值調(diào)整機(jī)制對(duì)壓縮處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并生成與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相匹配的閾值；通過對(duì)比運(yùn)行參數(shù)與閾值，識(shí)別數(shù)值偏離程度并判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；

6、老化狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊基于設(shè)備的歷史運(yùn)行參數(shù)和實(shí)時(shí)采集的運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建老化狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模型，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)設(shè)備的運(yùn)行趨勢進(jìn)行分析，并識(shí)別出異常狀態(tài)；

7、報(bào)警模塊用于檢測設(shè)備運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)定的閾值范圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示設(shè)備運(yùn)行異常；

8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于記錄設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、閾值范圍及報(bào)警信息，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行趨勢分析。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，振動(dòng)傳感器包括加速度傳感器和位移傳感器，加速度傳感器用于監(jiān)測驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)強(qiáng)度和頻率，位移傳感器用于監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部部件的位移變化，用于進(jìn)一步分析設(shè)備的機(jī)械健康狀況，通過振動(dòng)偏離指數(shù)進(jìn)行振動(dòng)分析，其振動(dòng)偏離指數(shù)表達(dá)公式為：

10、

11、其中，vdi(t)為振動(dòng)偏離指數(shù)，表示時(shí)刻t計(jì)算的設(shè)備振動(dòng)健康狀況的指標(biāo)；n為采集數(shù)據(jù)的傳感器數(shù)量；ai(t)為第i個(gè)加速度傳感器在時(shí)刻t采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)；abaseline為加速度傳感器的基準(zhǔn)值；di(t)為第i個(gè)位移傳感器在時(shí)刻t采集到的位移數(shù)據(jù)；dbaseline為位移傳感器的基準(zhǔn)值；β1為加速度數(shù)據(jù)的指數(shù)調(diào)整系數(shù)；β2為位移數(shù)據(jù)的指數(shù)調(diào)整系數(shù)；β3為綜合調(diào)整系數(shù)。

12、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，溫度傳感器采用紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的溫度變化并檢測溫度異常，通過溫度偏離指數(shù)對(duì)溫度變化數(shù)值進(jìn)行分析其溫度偏離指數(shù)表達(dá)公式為：

13、

14、其中，tdi(t)為溫度偏離指數(shù)；m為表示溫度傳感器的數(shù)量；ti(t)為第i個(gè)溫度傳感器在時(shí)刻t采集到的溫度數(shù)據(jù)；tref,i為第i個(gè)傳感器的參考溫度值；tavg,i(t)為第i個(gè)傳感器在時(shí)刻t的加權(quán)平均溫度值；α1為控制第i個(gè)傳感器溫度與參考值之間偏差的影響；α2為控制第i個(gè)傳感器加權(quán)平均溫度與參考值之間偏差的影響；α3為用于對(duì)綜合結(jié)果進(jìn)行縮放和調(diào)整。

15、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊通過數(shù)據(jù)壓縮以優(yōu)化帶寬利用率，對(duì)數(shù)據(jù)流的連續(xù)傳輸時(shí)間進(jìn)行分析，其壓縮系數(shù)計(jì)算表達(dá)公式為：

16、

17、其中，kc為數(shù)據(jù)壓縮系數(shù)，用于量化壓縮效果；vi,t為第i個(gè)傳感器在時(shí)刻t采集到的數(shù)據(jù)；vi,ref為第i個(gè)傳感器的參考基準(zhǔn)值；αi，β，γ為調(diào)整系數(shù)；n為傳感器數(shù)量。

18、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理模塊通過基于閾值調(diào)整機(jī)制，對(duì)壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，其狀態(tài)偏離度的計(jì)算公式為：

19、

20、其中，doffset為狀態(tài)偏離度，表示設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與閾值的偏離程度；vi,t為第i個(gè)傳感器在時(shí)刻t的運(yùn)行參數(shù)；vi,th為第i個(gè)傳感器的閾值；n表示傳感器數(shù)量。

21、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，老化狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊采用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，用于分析設(shè)備的長期運(yùn)行趨勢，識(shí)別設(shè)備的老化模式，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)整設(shè)備的維護(hù)和更換周期，其長短期記憶網(wǎng)絡(luò)表達(dá)公式為：

22、

23、其中，ht為時(shí)刻t的輸出；xt為時(shí)刻t的輸入數(shù)據(jù)；為預(yù)測的老化狀態(tài)輸出；wf為權(quán)重矩陣；bf為偏置；ht-1為上一個(gè)時(shí)刻t-1的隱藏狀態(tài)。

24、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，報(bào)警模塊不僅包括聲音報(bào)警裝置，還包括通過移動(dòng)端應(yīng)用程序發(fā)送推送通知的功能，推送通知的觸發(fā)判斷條件通過時(shí)間檢測進(jìn)行通知，其事件檢測表達(dá)公式為：

25、

26、其中，palert(t)表示在時(shí)刻t時(shí)觸發(fā)報(bào)警通知的概率；n表示運(yùn)行參數(shù)的數(shù)量；xi(t)表示在時(shí)刻t時(shí)第i個(gè)傳感器或參數(shù)測量的數(shù)值，如果第i個(gè)傳感器用于測量振動(dòng)，它的值就是在時(shí)刻t測得的振動(dòng)值；θi表示第i個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值；δ1為調(diào)整系數(shù)；m為設(shè)備狀態(tài)變化的數(shù)量；xj(t)表示在時(shí)刻t時(shí)第j個(gè)傳感器測量的狀態(tài)參數(shù)；θj表示第j個(gè)傳感器設(shè)定的閾值；xj(t-1)為在時(shí)刻t-1第j個(gè)傳感器測得的狀態(tài)參數(shù)；δ2為調(diào)整第j個(gè)傳感器測量值與設(shè)定閾值之間的偏差對(duì)報(bào)警概率的影響程度；δ3為調(diào)整第j個(gè)傳感器在兩次測量之間，當(dāng)前值與上一時(shí)刻的值變化對(duì)報(bào)警概率的影響；δ4為綜合調(diào)整系數(shù)。

27、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、閾值范圍和報(bào)警信息，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行趨勢分析，其趨勢分析表達(dá)公式為：

28、

29、其中，ttrend為運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢；vt為時(shí)刻t的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；為歷史數(shù)據(jù)的均值；m為歷史數(shù)據(jù)的總時(shí)刻數(shù)。

30、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

31、1、通過集成多種傳感器模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，能夠?qū)崟r(shí)采集設(shè)備的振動(dòng)、溫度、電流和壓力等多維運(yùn)行參數(shù)，并采用壓縮技術(shù)有效優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸帶寬，同時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊結(jié)合閾值調(diào)整機(jī)制，可以精準(zhǔn)識(shí)別設(shè)備狀態(tài)偏離程度，確保設(shè)備異常能夠及時(shí)被檢測并處理；

32、2、本發(fā)明的老化狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測模塊基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，通過分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)采集的多參數(shù)信息，構(gòu)建預(yù)測模型，能夠精準(zhǔn)識(shí)別設(shè)備的老化模式及其運(yùn)行趨勢，結(jié)合閾值的實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)制，該模塊在預(yù)測設(shè)備潛在故障的同時(shí)，優(yōu)化維護(hù)與更換周期，此外，報(bào)警模塊支持多層次告警功能，包括聲音提示及通過移動(dòng)端推送通知，實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)的高效反饋和快速響應(yīng)。