本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)維的，特別是涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在水泥生產(chǎn)過程中，粉磨工序是至關(guān)重要的一環(huán)，其運(yùn)行狀況直接影響到水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量；然而，由于設(shè)備老化、操作不當(dāng)、原料變化等多種因素的影響，水泥粉磨過程中常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，如磨盤磨損、堵塞、溫度過高等；這些故障不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，還可能對(duì)設(shè)備造成損害，甚至引發(fā)安全事故。

2、早期的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)方法主要依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷和定期檢修；這種方式不僅效率低下，而且難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)潛在故障；隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，越來越多的企業(yè)開始嘗試將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于水泥粉磨故障預(yù)測(cè)中；通過對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的分析和挖掘，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中的規(guī)律和異常，從而提前預(yù)測(cè)潛在的故障；然而，現(xiàn)有的基于大數(shù)據(jù)分析的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)方法往往只關(guān)注磨盤某一點(diǎn)位的溫度變化和分析，而忽略了磨盤溫度分布對(duì)故障預(yù)測(cè)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水泥粉磨設(shè)備的故障，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保障生產(chǎn)安全的基于大數(shù)據(jù)分析的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了基于大數(shù)據(jù)分析的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

3、連續(xù)采集多次磨粉作業(yè)后的磨盤溫度分布圖；

4、對(duì)所述磨盤溫度分布圖進(jìn)行單元格劃分，獲得若干個(gè)磨盤溫度分析單元塊；

5、對(duì)每個(gè)磨盤溫度分析單元塊進(jìn)行圖像識(shí)別處理，獲得單元塊溫度特征值；所述單元塊溫度特征值用于表征該磨盤溫度分析塊的溫度表現(xiàn)；

6、根據(jù)磨盤形狀，將單元塊溫度特征值賦予磨盤上的對(duì)應(yīng)位置，獲得磨盤溫度圓形矩陣；

7、基于采集時(shí)間的先后順序，將多個(gè)磨盤溫度圓形矩陣進(jìn)行圓心角對(duì)齊，獲得磨盤溫度圓柱矩陣；所述磨盤溫度圓柱矩陣用于表征磨盤溫度在時(shí)間序列上的特征表現(xiàn)；

8、將磨盤溫度圓柱矩陣輸入至預(yù)先構(gòu)建的水泥粉磨故障分析模型中，獲得水泥粉磨故障類型。

9、進(jìn)一步地，對(duì)所述磨盤溫度分布圖進(jìn)行單元格劃分的方法包括：

10、對(duì)獲取的磨盤溫度分布圖進(jìn)行分割處理；

11、對(duì)磨盤不同區(qū)域劃分不同尺寸的單元格；

12、在單元格劃分后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡處理，包括對(duì)過密區(qū)域的數(shù)據(jù)降采樣以及對(duì)稀疏區(qū)域的數(shù)據(jù)插值；

13、采用平滑處理和特殊邊界單元?jiǎng)澐植呗裕黾右蝗彌_單元格，減少邊界效應(yīng)帶來的干擾；

14、對(duì)每個(gè)單元格進(jìn)行精確標(biāo)注，并與磨盤的物理結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行對(duì)照驗(yàn)證。

15、進(jìn)一步地，單元塊溫度特征值的獲取方法包括：

16、將彩色溫度分布圖轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

17、去除圖像中的隨機(jī)噪聲；

18、使用邊緣檢測(cè)算法突出顯示溫度變化明顯的邊界；

19、提取每個(gè)單元塊的溫度統(tǒng)計(jì)特征、紋理特征和熱點(diǎn)檢測(cè)：

20、將提取的特征轉(zhuǎn)換為數(shù)值型數(shù)據(jù)，形成單元塊溫度特征值。

21、進(jìn)一步地，所述磨盤溫度圓形矩陣的獲取方法包括：

22、根據(jù)實(shí)際磨盤的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建數(shù)字模型；

23、將溫度分析單元塊轉(zhuǎn)換為磨盤三維模型上的對(duì)應(yīng)位置；

24、將每個(gè)單元塊的溫度特征值映射到磨盤模型的相應(yīng)位置上，形成一個(gè)虛擬的“溫度貼圖”；

25、將映射后的溫度值按照磨盤的實(shí)際結(jié)構(gòu)排列，構(gòu)建一個(gè)二維的圓形矩陣，即磨盤溫度圓形矩陣；

26、將磨盤溫度矩陣轉(zhuǎn)換為直觀的可視化圖像。

27、進(jìn)一步地，所述水泥粉磨故障分析模型的構(gòu)建方法包括：

28、收集歷史數(shù)據(jù)，包括磨盤溫度數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的故障情況；

29、基于收集的歷史數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建故障分析模型；所述深度學(xué)習(xí)模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)；

30、對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，提取的特征包括平均溫度、溫度變化率、溫度波動(dòng)性；

31、將提取的特征作為模型的輸入，對(duì)選取的模型進(jìn)行訓(xùn)練；

32、構(gòu)建好模型后，對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和調(diào)優(yōu)；

33、將訓(xùn)練好的模型部署到實(shí)際的水泥生產(chǎn)設(shè)備中。

34、進(jìn)一步地，所述水泥粉磨故障分析模型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括輸入層、特征提取層、融合層、隱藏層和分類層。

35、進(jìn)一步地，所述水泥粉磨故障類型包括過熱故障、磨損故障、不平衡故障、堵塞故障以及軸承故障。

36、另一方面，本技術(shù)還提供了基于大數(shù)據(jù)分析的水泥粉磨故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

37、數(shù)據(jù)采集模塊，用于連續(xù)采集多次磨粉作業(yè)后的磨盤溫度分布圖；

38、單元?jiǎng)澐帜K，用于對(duì)所述磨盤溫度分布圖進(jìn)行單元格劃分，獲得若干個(gè)磨盤溫度分析單元塊；

39、圖像識(shí)別模塊，用于對(duì)每個(gè)磨盤溫度分析單元塊進(jìn)行圖像識(shí)別處理，獲得單元塊溫度特征值；所述單元塊溫度特征值用于表征該磨盤溫度分析塊的溫度表現(xiàn)；

40、溫度特征值映射模塊，用于根據(jù)磨盤形狀，將單元塊溫度特征值賦予磨盤上的對(duì)應(yīng)位置，獲得磨盤溫度圓形矩陣；

41、圓柱矩陣構(gòu)建模塊，基于采集時(shí)間的先后順序，將多個(gè)磨盤溫度圓形矩陣進(jìn)行圓心角對(duì)齊，獲得磨盤溫度圓柱矩陣；所述磨盤溫度圓柱矩陣用于表征磨盤溫度在時(shí)間序列上的特征表現(xiàn)；

42、故障分析模塊，用于將磨盤溫度圓柱矩陣輸入至預(yù)先構(gòu)建的水泥粉磨故障分析模型中，獲得水泥粉磨故障類型；所述水泥粉磨故障類型包括過熱故障、磨損故障、不平衡故障、堵塞故障以及軸承故障。

43、第三方面，本技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括總線、收發(fā)器、存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述收發(fā)器、所述存儲(chǔ)器和所述處理器通過所述總線相連，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述方法中的步驟。

44、第四方面，本技術(shù)還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述方法中的步驟。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為：該方法通過大數(shù)據(jù)分析，基于歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)設(shè)備的故障；方法通過連續(xù)采集多次磨粉作業(yè)后的磨盤溫度分布圖，并對(duì)整個(gè)磨盤進(jìn)行溫度分析，能夠全面理解磨盤的溫度分布情況，更有效地發(fā)現(xiàn)故障；通過圖像識(shí)別和單元塊溫度特征值的提取，能夠?qū)γ總€(gè)磨盤溫度分析單元塊進(jìn)行細(xì)致的溫度特征分析，從而更準(zhǔn)確地描述磨盤的溫度表現(xiàn)，有助于發(fā)現(xiàn)潛在故障；

46、通過構(gòu)建磨盤溫度圓柱矩陣，能夠在時(shí)間序列上分析磨盤溫度的變化趨勢(shì)，不僅能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的故障情況，還能夠預(yù)測(cè)未來可能發(fā)生的故障，提前采取措施進(jìn)行干預(yù)和修復(fù)；能夠識(shí)別多種類型的故障，包括過熱故障、磨損故障、不平衡故障、堵塞故障以及軸承故障；使得運(yùn)維人員能夠及時(shí)采取針對(duì)性的措施，避免設(shè)備損壞和安全事故的發(fā)生；

47、綜上所述，該方法通過充分利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合圖像識(shí)別和時(shí)間序列分析等方法，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水泥粉磨設(shè)備的故障，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保障生產(chǎn)安全。