本發(fā)明屬于設(shè)備健康管理，具體涉及一種邊云協(xié)同的裝備故障診斷方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國航天、航空、高鐵、能源、大型設(shè)施等高端裝備的快速發(fā)展，國家對高端裝備的安全性、經(jīng)濟性、智能化提出了更高的要求，為滿足高端裝備運營保障的上述需求，健康管理技術(shù)正逐漸得到重視。健康管理技術(shù)(以下簡稱phm技術(shù))是一種基于大數(shù)據(jù)，通過智能處理算法對裝備的實時監(jiān)測、診斷和預(yù)測，實現(xiàn)裝備狀態(tài)的智能化和自主化的先進管理技術(shù)，是提高裝備安全性和經(jīng)濟性的核心技術(shù)。

2、phm關(guān)鍵內(nèi)容是對現(xiàn)場高端裝備的數(shù)據(jù)采集分析，實現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)的高效采集和實時處理是完成設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析的首要條件。但如果將大部分故障診斷分析工作都提交到云端處理，對于現(xiàn)場的海量采集數(shù)據(jù)將無法兼顧數(shù)據(jù)采集效率、故障診斷的實時性要求?？梢娔壳暗难b備故障檢測技術(shù)無法滿足故障實時診斷、數(shù)據(jù)邊云協(xié)同處理的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提出了以便提供一種邊云協(xié)同的裝備故障診斷方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高端裝備智能運維業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

3、一種邊云協(xié)同的裝備故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、在云端編制針對目標(biāo)對象的故障診斷知識，所述故障診斷知識至少包含規(guī)則和算法；

5、將編制完成的故障診斷知識打包并通過通信協(xié)議下發(fā)給邊緣設(shè)備；

6、邊緣設(shè)備接收并解析故障診斷知識包，對其進行校驗，若校驗通過，則進入后續(xù)環(huán)節(jié)，否則繼續(xù)與云端通信直至獲取正確的故障診斷知識包；

7、邊緣設(shè)備在空閑狀態(tài)下更新、加載故障診斷知識，并重啟軟件；

8、啟動數(shù)據(jù)采集過程，邊緣設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集協(xié)議解析、存儲數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)特點發(fā)送特征數(shù)據(jù)至云端；

9、云端接收并解析來自邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)，存入云端數(shù)據(jù)庫中；

10、邊緣設(shè)備啟動故障診斷過程，根據(jù)故障知識進行故障判斷，若發(fā)現(xiàn)故障則將故障信息發(fā)送給云端；

11、根據(jù)發(fā)生的故障情況，啟動故障定位過程，若可定位則提示故障排除措施，否則將原始數(shù)據(jù)發(fā)送給云端進行綜合診斷；

12、若云端能夠定位故障，則提示故障排除措施，否則通知用戶無法定位。

13、其中，所述通信協(xié)議定義雙方同步方法以及故障診斷知識的校驗位。

14、其中，所述數(shù)據(jù)采集協(xié)議描述通信過程采用的通信協(xié)議、報文起始標(biāo)識、報文長度、報文類型、設(shè)備采集id、設(shè)備采集通道、報文內(nèi)容和校驗內(nèi)容。

15、其中，對于快速變化數(shù)據(jù)，提取包括時域波形脈沖因子和頻域幅值偏度的時頻域關(guān)鍵特征作為特征數(shù)據(jù)發(fā)送。

16、其中，邊緣設(shè)備在發(fā)現(xiàn)故障后向云端發(fā)送的故障信息包括已有故障碼或未知故障，其中故障碼的編號采用2個字節(jié)表示。

17、其中，當(dāng)邊緣設(shè)備無法進行故障診斷時，云端向邊緣設(shè)備發(fā)送指令信息，邊緣設(shè)備響應(yīng)指令，將原始數(shù)據(jù)打包發(fā)送給云端。

18、其中，云端對原始數(shù)據(jù)進行綜合診斷時，采用的方法包括但不限于基于歷史數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)的機器學(xué)習(xí)方法、基于機理的故障診斷方法和基于規(guī)則的故障診斷方法。

19、本發(fā)明還提供了一種用于實現(xiàn)本發(fā)明所述方法的邊云協(xié)同的裝備故障診斷裝置，其特征在于，包括：邊緣設(shè)備裝置和云端裝置，所述邊緣設(shè)備裝置包括：用于提供與外部硬件系統(tǒng)的接口的數(shù)據(jù)接入單元、用于根據(jù)傳感器的采集通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)解析的數(shù)據(jù)解析單元、用于從原始數(shù)據(jù)中提取特征值的特征提取單元、用于基于推理機方式對數(shù)據(jù)進行判讀以得出診斷結(jié)果的故障診斷單元和用于邊緣設(shè)備向云端發(fā)送數(shù)據(jù)、故障診斷結(jié)果以及接收來自云端的數(shù)據(jù)指令的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元；

20、所述云端裝置包括：用于從多個邊緣設(shè)備收集數(shù)據(jù)信息，并將不同類型的數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的模塊處理的數(shù)據(jù)接入單元、用于提示用戶有關(guān)故障信息的信息報警單元、用于結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及多種故障診斷方法進行綜合分析的綜合診斷單元、用于按照預(yù)定規(guī)則存儲從數(shù)據(jù)接入單元接收數(shù)據(jù)的信息存儲單元和用于提供輔助維修建議、幫助用戶查詢和定位相關(guān)的維修措施的輔助維修單元。

21、其中，所述云端裝置的信息報警單元通過可視化方式提示用戶故障信息，包括故障名稱、編號和處理緊急程度。

22、本發(fā)明有益效果如下：

23、1、本發(fā)明采用的故障診斷算法在邊緣設(shè)備與云平臺協(xié)同運行，既利用邊緣計算的數(shù)據(jù)采集和局部數(shù)據(jù)處理、故障診斷能力，又充分利用云平臺的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、綜合故障診斷能力，從而實現(xiàn)高端裝備智能運維業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)。

24、2、本發(fā)明中，云端編制的故障診斷知識采用啟發(fā)式規(guī)則和多種算法，確保了診斷依據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。邊緣設(shè)備對故障診斷知識包的解析和校驗，進一步保證了知識的準(zhǔn)確性，從而提高了故障診斷的準(zhǔn)確性。

25、3、本發(fā)明中，診斷前準(zhǔn)備階段的知識編制、打包、下發(fā)、同步、解析和校驗，以及診斷實施階段的數(shù)據(jù)采集、解析、存儲、發(fā)送、接收、故障診斷、定位等一系列流程，形成了一個完整的、高效的診斷體系，優(yōu)化了整個診斷流程。

26、4、本發(fā)明中，在故障診斷過程中，能夠根據(jù)故障情況進行準(zhǔn)確判斷和定位。對于可定位的故障，能夠及時提示故障排除措施；對于無法定位的故障，通過云端與邊緣設(shè)備的協(xié)同，進行綜合診斷，增強了對各類故障的處理能力。

27、5、本發(fā)明中，通過邊云協(xié)同的方式，實現(xiàn)了云端與邊緣設(shè)備之間的高效通信和協(xié)作。通信協(xié)議的完善確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，各個模塊分工明確、協(xié)同工作，提升了整體的協(xié)同效率；有效提高高端裝備故障診斷的能力和響應(yīng)速度，及時發(fā)現(xiàn)和解決故障，減少設(shè)備因故障而造成的損失，延長設(shè)備的使用壽命。

28、6、本發(fā)明裝置通過邊緣設(shè)備裝置和云端裝置，結(jié)合故障診斷算法在邊緣設(shè)備與云平臺協(xié)同運行，既利用邊緣計算的數(shù)據(jù)采集和局部數(shù)據(jù)處理、故障診斷能力，又充分利用云平臺的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、綜合故障診斷能力，從而實現(xiàn)高端裝備智能運維業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種邊云協(xié)同的裝備故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信協(xié)議定義雙方同步方法以及故障診斷知識的校驗位。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集協(xié)議描述通信過程采用的通信協(xié)議、報文起始標(biāo)識、報文長度、報文類型、設(shè)備采集id、設(shè)備采集通道、報文內(nèi)容和校驗內(nèi)容。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對于快速變化數(shù)據(jù)，提取包括時域波形脈沖因子和頻域幅值偏度的時頻域關(guān)鍵特征作為特征數(shù)據(jù)發(fā)送。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，邊緣設(shè)備在發(fā)現(xiàn)故障后向云端發(fā)送的故障信息包括已有故障碼或未知故障，其中故障碼的編號采用2個字節(jié)表示。

6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，當(dāng)邊緣設(shè)備無法進行故障診斷時，云端向邊緣設(shè)備發(fā)送指令信息，邊緣設(shè)備響應(yīng)指令，將原始數(shù)據(jù)打包發(fā)送給云端。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，云端對原始數(shù)據(jù)進行綜合診斷時，采用的方法包括但不限于基于歷史數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)的機器學(xué)習(xí)方法、基于機理的故障診斷方法和基于規(guī)則的故障診斷方法。

8.一種用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一所述方法的邊云協(xié)同的裝備故障診斷裝置，其特征在于，包括：邊緣設(shè)備裝置和云端裝置，所述邊緣設(shè)備裝置包括：用于提供與外部硬件系統(tǒng)的接口的數(shù)據(jù)接入單元、用于根據(jù)傳感器的采集通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)解析的數(shù)據(jù)解析單元、用于從原始數(shù)據(jù)中提取特征值的特征提取單元、用于基于推理機方式對數(shù)據(jù)進行判讀以得出診斷結(jié)果的故障診斷單元和用于邊緣設(shè)備向云端發(fā)送數(shù)據(jù)、故障診斷結(jié)果以及接收來自云端的數(shù)據(jù)指令的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元；

9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述云端裝置的信息報警單元通過可視化方式提示用戶故障信息，包括故障名稱、編號和處理緊急程度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及設(shè)備健康管理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提出了以便提供一種邊云協(xié)同的裝備故障診斷方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高端裝備智能運維業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)。本發(fā)明采用的故障診斷算法在邊緣設(shè)備與云平臺協(xié)同運行，既利用邊緣計算的數(shù)據(jù)采集和局部數(shù)據(jù)處理、故障診斷能力，又充分利用云平臺的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、綜合故障診斷能力，從而實現(xiàn)高端裝備智能運維業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉劍,丁欣悅,鄭甦,陳玉明,鄧建東,董碹,張爍,熊毅
受保護的技術(shù)使用者：北京航天測控技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15