一种可视化装备智能运维方法及系统与流程

本发明涉及装备运维，尤其涉及一种可视化装备智能运维方法及系统。

背景技术：

1、大数据、深度学习、云平台等技术的发展，为设备的智能运维提供了新的理论和技术支持，“视情维修”和“预知维修”成为现代化装备运维系统的发展方向。随着智能运维理论和液压技术的交叉融合并结合移动装备液压系统存在作业点分布范围广、移动作业、作业环境恶劣等特点，在保证装备满足作业要求的前提下如何实现液压系统的状态监测及智能运维已成为装备制造行业的共性科学难题。

2、例如授权公告号为cn104614247b的中国专利公开了一种可视化三轴试验系统，透明压力室由手动泵供油，透明压力室的正上方设有液压缸，液压缸由变量柱塞式液压泵供油，液压缸活塞的下端设有加载头，该加载头正对透明压力室的压杆，在液压缸的正上方设有线性差动变压器，线性差动变压器的探头与液压缸活塞的上端接触；在透明压力室的外围设有四个照相机和三台摄像机。该发明结构简单、紧凑，组装方便，成本低，稳定性好；由硬件控制试验精度高，可靠性好，保载时间长；可直观观察试件的径向变形，通过拍摄设备并结合图像处理系统软件，更能准确的测量试件的径向变形。

3、以上专利均存在本背景技术提出的问题：液压泵工作条件复杂多变，同种型号不同个体间运行差异较大，难以用数学模型描述液压泵的工作状态，液压泵运行阶段产生的大量监测信号，呈现出多源、多维和多模态特征，需要一种确切有效的方法对信号进行分析和处理，为解决以上问题，本技术设计了一种可视化装备智能运维方法及系统。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种可视化装备智能运维方法及系统，首先通过建模软件对液压泵进行三维成像，获取液压泵三维模型，构建液压泵仪表盘，通过传感器获取液压泵运行数据，在液压泵仪表盘中显示，根据液压泵三维模型和液压泵仪表盘对液压泵进行可视化展示，其次通过传感器获取液压泵运行数据，在液压泵仪表盘中显示，对液压泵进行可视化展示，最后通过对可视化展示数据进行分析，输出运维决策结果，并根据运维决策结果自动发出警报并通知相关运维人员。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种可视化装备智能运维方法，包括以下步骤；

4、s1：获取液压泵的原始信息和当前结构信息，通过建模软件对液压泵进行三维成像，获取液压泵三维模型；

5、s2：构建液压泵仪表盘，通过传感器获取液压泵运行数据，在液压泵仪表盘中显示，根据所述液压泵三维模型和液压泵仪表盘对液压泵进行可视化展示；

6、s3：根据可视化展示数据，通过对可视化展示数据进行分析，输出运维决策结果；

7、s4：建立警报系统，根据运维决策结果自动发出警报并通知相关运维人员。

8、所述原始信息包括液压泵技术图纸和规格信息，所述当前结构信息包括液压泵图像，所述通过建模软件对液压泵进行三维成像具体步骤如下：

9、s1.1：获取所述技术图纸中的液压泵主体结构，根据所述液压泵主体结构和所述规格信息，通过所述建模软件将液压泵主体具象化，获取液压泵主体模型；

10、s1.2：对所述液压泵图像进行预处理，通过图像处理技术提取液压泵图像的细节特征，其中，所述预处理包括行梯度图转化、消除梯度响应和中值滤波，所述细节特征包括孔洞特征、螺纹特征和凹凸特征；

11、s1.3：构建细节特征融合网络，将所述细节特征作为所述细节特征融合网络的输入参数，通过所述细节特征融合网络进行训练，输出深度融合点云数据，将深度融合点云数据导入到点云处理软件中进行处理，在所述液压泵主体模型上进行贴图，输出液压泵的三维模型。

12、所述孔洞特征通过多尺度卷积下采样对滤波后的液压泵图像进行特征重构，并根据重构误差函数补偿，通过形态学的开操作计算孔洞特征；

13、所述螺纹特征通过置信度判断和骨架连接提取螺纹骨架图，根据所述螺纹骨架图的角点特征和灰度质心计算螺纹描述子，通过mlp网络将螺纹描述子转化为高维数据，并与灰度质心相加，生成螺纹匹配向量，所述生成螺纹匹配向量包括mlp网络，将螺纹匹配向量与标准螺纹库进行对比，确定螺纹的具体类型和尺寸，结合螺纹坐标生成螺纹特征；

14、所述凹凸特征通过边缘检测算法提取液压泵表面轮廓，识别液压泵的凸起和凹陷部位，通过模版匹配算法将液压泵的凸起和凹陷部位与预设的液压泵组件模版进行信息匹配，识别液压泵组件信息，同时根据预设的液压泵组件模版对液压泵组件信息进行标签化，获取凹凸特征。

15、所述构建细节特征融合网络，包括：

16、输入层，根据所述输入参数建立特征序列，所述特征序列包括孔洞特征序列、螺纹特征序列和凹凸特征序列；

17、特征提取层，用于提取特征序列的特征向量，所述特征提取层包括几何特征提取模块、面特征提取模块和空间特征提取模块，所述特征向量包括面特征、空间特征和几何特征；

18、特征融合层，用于将面特征、空间特征和几何特征进行融合，生成深度融合点云数据。

19、所述液压泵运行数据包括泵振动信号、液压泵压力、液压泵流量和液压泵温度，所述构建液压泵仪表盘还包括选择数据可视化工具，将所述液压泵运行数据导入所述数据可视化工具中，创建仪表盘布局，添加数据图，所述对液压泵进行可视化展示包括将液压泵三维模型和液压泵仪表盘整合，提供交互式操作。

20、所述通过对可视化展示数据进行分析包括压力状态分析、温度状态分析、流量状态分析和振动信号分析，所述输出运维决策结果用于根据分析结果制定相应的运维策略，所述运维策略包括预防性维护、修复性维护和优化性维护；

21、所述压力状态分析用于根据装置于液压泵的压力传感器，监测液压泵进出口的压力数据，对采集的压力数据进行清洗和预处理，通过统计分析法获取压力实时变化规律，与历史压力变化趋势进行对比，输出进出口的压力状态分析结果；

22、所述温度状态分析用于根据装置于液压泵的温度传感器，监测液压油的温度数据，对采集的温度数据进行清洗和预处理，绘制温度数据的频率分布直方图，根据所述频率分布直方图输出液压油的温度状态分析结果；

23、所述流量状态分析用于根据装置于液压泵的流量传感器，监测液压泵的流量数据，对采集的流量数据进行清洗和预处理，将流量数据与历史流量变化趋势进行对比，输出液压泵的流量分析结果。

24、所述振动信号分析具体步骤如下：

25、s7.1：对振动信号进行自适应信号分解，计算每一个分量的峭度值，根据峭度值对各分量进行降序排序，选取排序前十的分量进行信号重构，消除振动信号噪声，分量峭度值的计算公式为：

26、

27、其中，ik表示分量峭度值，σ表示分量信号的标准差，es表示分量信号的方差，xi表示分量信号的信号幅值，xm表示分量信号的均值；

28、s7.2：对信号重构的的振动信号进行傅里叶变换，通过尺度空间变换对振动信号的傅里叶谱进行频域边界的划分，将振动信号的傅里叶谱分为不同中心频率的频段，每一个频段对应一个本征模态函数uk；

29、s7.3：对每一个本征模态函数进行迭代，计算满足各模态分量的带宽总和最小情况下的最优解；

30、s7.4：根据各模态分量的最优解计算功率谱，获取滚动轴承信号的特征频率；

31、s7.5：将滚动轴承信号的特征频率与滚动轴承理论频率进行对比，输出液压泵的振动信号分析结果。

32、一种可视化装备智能运维系统，所述系统包括三维模型创建模块、液压泵可视化模块、液压泵监测模块和液压泵维护模块；

33、所述三维模型创建模块，用于获取液压泵的原始信息和当前结构信息，通过建模软件对液压泵进行三维成像，创建液压泵三维模型；

34、所述液压泵可视化模块，用于构建液压泵仪表盘，通过传感器获取液压泵运行数据，在液压泵仪表盘中显示，根据所述液压泵三维模型和液压泵仪表盘对液压泵进行可视化展示；

35、所述液压泵监测模块，用于通过传感器采集液压泵的工作状态数据，在可视化界面中进行展示，并对可视化展示数据进行分析；

36、所述液压泵维护模块，用于根据可视化展示数据的分析结果，输出运维决策结果，根据运维决策结果自动发出警报并通知相关运维人员；

37、所述三维模型创建模块，包括：

38、主体创建单元，用于获取技术图纸中的液压泵主体结构，根据液压泵主体结构和规格信息，通过建模软件将液压泵主体具象化，获取液压泵主体模型；

39、特征提取单元，用于对液压泵图像进行预处理，根据预处理后的液压泵图像，通过图像处理技术提取液压泵图像的细节特征；

40、三维建模单元，用于构建细节特征融合网络，将所述细节特征作为所述细节特征融合网络的输入参数，通过所述细节特征融合网络进行训练，输出深度融合点云数据，将深度融合点云数据导入到点云处理软件中进行处理，在所述液压泵主体模型上进行贴图，输出液压泵的三维模型；

41、所述液压泵监测模块，包括：

42、温度监测单元，用于根据装置于液压泵的温度传感器，监测液压油的温度数据，对采集的温度数据进行清洗和预处理，绘制温度数据的频率分布直方图，根据所述频率分布直方图输出液压油的温度状态分析结果；

43、流量监测单元，用于根据装置于液压泵的流量传感器，监测液压泵的流量数据，对采集的流量数据进行清洗和预处理，将流量数据与历史流量变化趋势进行对比，输出液压泵的流量分析结果；

44、压力监测单元，用于根据装置于液压泵的压力传感器，监测液压泵进出口的压力数据，对采集的压力数据进行清洗和预处理，通过统计分析法获取压力实时变化规律，与历史压力变化趋势进行对比，输出进出口的压力状态分析结果；

45、振动信号监测单元，用于对振动信号进行处理，提取振动信号中液压泵对应的滚动轴承信号，与标准滚动轴承信号进行对比，输出液压泵的振动信号分析结果。

46、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

47、1.本发明通过三维建模技术将液压泵可视化展示，通过仪表盘实现液压泵各项参数的实时监测，增强运维人员对设备运行情况的直观理解，优化资源配置，提高设备利用率；

48、2.本发明通过对液压泵进行状态监测和故障预警诊断，保证生产的有序进行，避免灾难性事故的发生，实现液压系统从自动化运维到智能运维的转变，具有重要的现实意义。