CN110001713A - 基于ahp的计轴磁头健康度检测及预警的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法及装置,包括以下步骤:步骤1、根据设备出厂时的技术参数确定待测计轴磁头健康度的指标数据;步骤2、通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数,并计算各种指标的标准值、变化值;步骤3、基于指标数据确定健康度计算方法,引入各种指标数据的权重参数;步骤4、采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重;步骤5、确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警。与现有技术相比,本发明具有避免或减少因计轴磁头故障对运营造成影响,减少计轴故障次数、降低维护成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及计轴健康度监测及智能预警领域,尤其是涉及一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法及装置。
背景技术
地铁设备中计轴设备的稳定对行车正点、安全运行起着关键作用。据调研计轴磁头受室外温度影响较大,许多线路发生过因计轴频繁受扰而大规模更换磁头事件,为了避免发生大规模的计轴受扰问题,特对计轴磁头的健康情况进行研究。目前关于计轴设备的监测都是基于故障,当故障发生时定位故障处所的监测。如果能在日常监测中,根据一些指标判断计轴的健康度下降,及时调整检修,就可以避免很多故障的发生。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法及装置,通过该技术避免或减少因计轴磁头故障对运营造成影响,减少计轴故障次数、降低维护成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,包括以下步骤:
步骤1、根据设备出厂时的技术参数确定待测计轴磁头健康度的指标数据;
步骤2、通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数,并计算各种指标的标准值、变化值;
步骤3、基于指标数据确定健康度计算方法,引入各种指标数据的权重参数;
步骤4、采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重;
步骤5、确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警。
优选地,所述的步骤1中的计轴磁头健康度的指标数据包括V输出、ΔVS1空、ΔVS2空、ΔVS1占、ΔVS2占、μ;
其中V输出是指电源板输出电压;
ΔVS1空是指车轮传感器S1空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS2空是指车轮传感器S2空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS1占是指车轮传感器S1占用时电压变化的绝对值;
ΔVS2占是指车轮传感器S2占用时电压变化的绝对值;
μ是计轴磁头故障情况。
优选地,所述的步骤2中的通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数可根据计轴监测采集***在计轴运行状态良好的情况下采集的各种电压数据和设备出厂时的相关技术参数确定;
在计轴设备使用过程中也可持续从计轴监测采集***中获得新的
优选地,所述的步骤3中的健康度计算方法具体为:
(1)当计轴运行状态良好时,计轴空闲时,健康指数计算公式为:
S空闲=λ1V输出+λ2ΔVS1空+λ3ΔVS2空+λ4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中λ1+λ2+λ3+λ4=1;
(2)当计轴被占用时,健康指数计算公式为:
S占用=η1V输出+η2ΔVS1占+η3ΔVS2占+η4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中η1+η2+η3+η4=1;
当计轴的健康度计算公式为
需要分别确定计轴空闲和占用时的健康度评价参数。
优选地,所述的步骤4中的采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重具体为:
(1)首先根据saaty教授的1-9标度法给出计轴磁头健康度的判断矩阵A、B,A表示空闲状态的判决矩阵,B表示计轴占用状态的决策矩阵;
式中aii=1,aij=1/aji(i,j=1,2,3,4),bii=1,bij=1/bji(i,j=1,2,3,4);
其中1-9标度法如表1所示;
表1
标度 | 含义 |
1 | 表示两个因素相比具有同样重要性 |
3 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素稍微重要 |
5 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素明显重要 |
7 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素强烈重要 |
9 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素极端重要 |
2,4,6,8 | 上述两相邻判断的中值 |
倒数 | 因素i与j比较的判断a<sub>ij</sub>,则因素j与i比较判断a<sub>ji</sub>=1/a<sub>ij</sub> |
(2)求得属性对于***目标的权重
采用特征根法求得各属性的权重,所以求属性权重演变为求解方阵A、B两个方阵的特征根的问题,即求解式下式中的λ、η:
Aλ=ωmaxλ,Bη=ζmaxη
式中ωmax、ζmax分别为方阵A和B的最大特征根,λ、η为分别为特征根ωmax、ζmax对应的特征向量。
优选地,以方阵A为例,所述的求特征向量的步骤如下:
(1)对判断矩阵进行归一化,因为所有的因素的值的大小甚至数量级不同,如果按照原来的值进行运算,数量级大的因素的权值肯定比其他因素的权值大,所以首先要对影响因素进行归一化,使它们在同一个参考系中;
其中为归一化后矩阵的元素、akj为矩阵A中第k行j列的元素、k矩阵A的每一个列;
(2)将归一化后的矩阵按行相加:
为矩阵A归一化后的矩阵按行相加得到的向量的第i个元素;
(3)对向量进行规范化得:
(4)由此可得各网络属性的权重向量:
λ=(λ1,λ2,λ3,λ4)T
(5)由于矩阵A是由主观确定的,所以应该对求得的权重向量λ进行一致性检验。
优选地,所述的一致性检验方法如下:
a)一致性指标CI的计算公式如下:
式中ωmax是指最大的特征值,m是指矩阵A的阶数;
b)根据表2不同值对应不同的RI,查找m对应的平均随机一致性指标RI;
表2
m | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
RI | 0.00 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 | 1.49 | 1.51 | 1.54 |
c)根据CI和从表2中得到的RI得到一致性比率指标CR,本例中m=4,所以RI为0.9;
d)若CR<0.1,则说明矩阵A不需要进行调整,该权重向量可以作为最后的权重,否则应该调整矩阵A重复计算,直到CR<0.1。
优选地,所述的确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警,具体如表3所示。
表3
一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的装置,包括MSS站机、MSS机柜、计轴机柜、计轴磁头电压采集器和非集中站分线盘,所述的MSS站机与MSS机柜连接,所述的MSS机柜分别与计轴机柜、计轴磁头电压采集器连接,所述的计轴机柜、计轴磁头电压采集器分别与非集中站分线盘连接,所述的非集中站分线盘与待测计轴磁头连接。
优选地,所述的非集中站分线盘通过电缆接续盒HZ12或HZ24与待测计轴磁头连接。
与现有技术相比,本发明可以避免或减少因计轴磁头故障对运营造成影响,减少计轴故障次数、降低维护成本。并且可以持续性的监测设备状态的变化,有利于计轴设备的长期良性运行、科学保养。
附图说明
图1为本发明的工作流程图;
图2为计轴健康度监测中心的处理流程图;
图3为计轴监测采集***结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,包括以下步骤:
步骤1、根据设备出厂时的技术参数确定待测计轴磁头健康度的指标数据;
步骤2、通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数,并计算各种指标的标准值、变化值;
步骤3、基于指标数据确定健康度计算方法,引入各种指标数据的权重参数;
步骤4、采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重;
步骤5、确定健康度的预警范围,按照图2所示的流程图,监测计轴健康度,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警。
所述的步骤1中的计轴磁头健康度的指标数据包括V输出、ΔVS1空、ΔVS2空、ΔVS1占、ΔVS2占、μ。
其中V输出是指电源板输出电压;
ΔVS1空是指车轮传感器S1空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS2空是指车轮传感器S2空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS1占是指车轮传感器S1占用时电压变化的绝对值;
ΔVS2占是指车轮传感器S2占用时电压变化的绝对值;
μ是计轴磁头故障情况。
所述的步骤2中的通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数可根据计轴监测采集***在计轴运行状态良好的情况下采集的各种电压数据和设备出厂时的相关技术参数确定;
在计轴设备使用过程中也可持续从计轴监测采集***中获得新的
优选地,所述的步骤3中的健康度计算方法具体为:
(1)当计轴运行状态良好时,计轴空闲时,健康指数计算公式为:
S空闲=λ1V输出+λ2ΔVS1空+λ3ΔVS2空+λ4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中λ1+λ2+λ3+λ4=1;
(2)当计轴被占用时,健康指数计算公式为:
S占用=η1V输出+η2ΔVS1占+η3ΔVS2占+η4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中η1+η2+η3+η4=1;
当计轴的健康度计算公式为
需要分别确定计轴空闲和占用时的健康度评价参数。
所述的步骤4中的采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重具体为:
(1)首先根据saaty教授的1-9标度法给出计轴磁头健康度的判断矩阵A、B,A表示空闲状态的判决矩阵,B表示计轴占用状态的决策矩阵;
式中aii=1,aij=1/aji(i,j=1,2,3,4),bii=1,bij=1/bji(i,j=1,2,3,4);
其中1-9标度法如表1所示,
表1
标度 | 含义 |
1 | 表示两个因素相比具有同样重要性 |
3 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素稍微重要 |
5 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素明显重要 |
7 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素强烈重要 |
9 | 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素极端重要 |
2,4,6,8 | 上述两相邻判断的中值 |
倒数 | 因素i与j比较的判断a<sub>ij</sub>,则因素j与i比较判断a<sub>ji</sub>=1/a<sub>ij</sub> |
(2)求得属性对于***目标的权重
采用特征根法求得各属性的权重,所以求属性权重演变为求解方阵A、B两个方阵的特征根的问题,即求解式下式中的λ、η:
Aλ=ωmaxλ,Bη=ζmaxη
式中ωmax、ζmax分别为方阵A和B的最大特征根,λ、η为分别为特征根ωmax、ζmax对应的特征向量。
对于方阵A,所述的求特征向量的步骤如下:
(1)对判断矩阵进行归一化,因为所有的因素的值的大小甚至数量级不同,如果按照原来的值进行运算,数量级大的因素的权值肯定比其他因素的权值大,所以首先要对影响因素进行归一化,使它们在同一个参考系中;
(2)将归一化后的矩阵按行相加:
(3)对向量进行规范化得:
(4)由此可得各网络属性的权重向量:
λ=(λ1,λ2,λ3,λ4)T
(5)由于矩阵A是由主观确定的,所以应该对求得的权重向量λ进行一致性检验。
优选地,所述的一致性检验方法如下:
a)一致性指标CI(Consistency Index)的计算公式如下:
式中ωmax是指最大的特征值,m是指矩阵A的阶数;
b)根据表2不同值对应不同的RI(Random Index),查找m对应的平均随机一致性指标RI;
表2
m | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
RI | 0.00 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 | 1.49 | 1.51 | 1.54 |
c)根据CI和从表2中得到的RI得到一致性比率指标CR(Consistency Ratio),本例中m=4,所以RI为0.9;
d)若CRA<0.1,则说明矩阵A不需要进行调整,该权重向量可以作为最后的权重,否则应该调整矩阵A重复计算,直到CRA<0.1。
对于方阵B,所述的求特征向量的步骤如下:
首先要对影响因素进行归一化,使它们在同一个参考系中;
(2)将归一化后的矩阵按行相加:
(3)对向量进行规范化得:
(4)由此可得各网络属性的权重向量:
η=(η1,η2,η3,η4)T
(5)对求得的权重向量η进行一致性检验。
优选地,所述的一致性检验方法如下:
a)一致性指标CI(Consistency Index)的计算公式如下:
式中ζmax是指最大的特征值,m是指矩阵B的阶数;
b)因为矩阵B和矩阵A的阶数相同,所以矩阵B的RI为0.9;
c)若CRB<0.1,则说明矩阵B不需要进行调整,该权重向量可以作为最后的权重,否则应该调整矩阵B重复计算,直到CRB<0.1。
所述的确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警,具体如表3所示。
表3
等级 | 健康状态 | H值范围 | 报警等级 |
一级 | 良好 | H≥0.9 | 不报警 |
二级 | 基本健康 | 0.8≤H<0.9 | 预警 |
三级 | 不健康 | 0.7≤H<0.8 | 三级报警 |
四级 | 故障 | 0≤H<0.7 | 二级报警 |
如图3所示,一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的装置,包括MSS站机、MSS机柜、计轴机柜、计轴磁头电压采集器和非集中站分线盘,所述的MSS站机与MSS机柜连接,所述的MSS机柜分别与计轴机柜、计轴磁头电压采集器连接,所述的计轴机柜、计轴磁头电压采集器分别与非集中站分线盘连接,所述的非集中站分线盘与待测计轴磁头连接。
所述的非集中站分线盘通过电缆接续盒HZ12或HZ24与待测计轴磁头连接。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、根据设备出厂时的技术参数确定待测计轴磁头健康度的指标数据;
步骤2、通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数,并计算各种指标的标准值、变化值;
步骤3、基于指标数据确定健康度计算方法,引入各种指标数据的权重参数;
步骤4、采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重;
步骤5、确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的步骤1中的计轴磁头健康度的指标数据包括V输出、ΔVS1空、ΔVS2空、ΔVS1占、ΔVS2占、μ;
其中V输出是指电源板输出电压;
ΔVS1空是指车轮传感器S1空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS2空是指车轮传感器S2空闲时电压变化的绝对值;
ΔVS1占是指车轮传感器S1占用时电压变化的绝对值;
ΔVS2占是指车轮传感器S2占用时电压变化的绝对值;
μ是计轴磁头故障情况。
3.根据权利要求2所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的步骤2中的通过计轴监测采集***来采集计轴设备的各种参数可根据计轴监测采集***在计轴运行状态良好的情况下采集的各种电压数据和设备出厂时的相关技术参数确定;
在计轴设备使用过程中也可持续从计轴监测采集***中获得新的
4.根据权利要求2所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的步骤3中的健康度计算方法具体为:
(1)当计轴运行状态良好时,计轴空闲时,健康指数计算公式为:
S空闲=λ1V输出+λ2ΔVS1空+λ3ΔVS2空+λ4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中λ1+λ2+λ3+λ4=1;
(2)当计轴被占用时,健康指数计算公式为:
S占用=η1V输出+η2ΔVS1占+η3ΔVS2占+η4μ
实时监测的健康指数计算公式为:
上面两个公式中η1+η2+η3+η4=1;
当计轴的健康度计算公式为
需要分别确定计轴空闲和占用时的健康度评价参数。
5.根据权利要求4所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的步骤4中的采用AHP决策算法,计算几种指标对于健康度的权重具体为:
(1)首先根据saaty教授的1-9标度法给出计轴磁头健康度的判断矩阵A、B,A表示空闲状态的判决矩阵,B表示计轴占用状态的决策矩阵;
式中aii=1,aij=1/aji(i,j=1,2,3,4),bii=1,bij=1/bji(i,j=1,2,3,4);
其中1-9标度法如表1所示,
表1
(2)求得属性对于***目标的权重
采用特征根法求得各属性的权重,所以求属性权重演变为求解方阵A、B两个方阵的特征根的问题,即求解式下式中的λ、η:
Aλ=ωmaxλ,Bη=ζmaxη
式中ωmax、ζmax分别为方阵A和B的最大特征根,λ、η为分别为特征根ωmax、ζmax对应的特征向量。
6.根据权利要求5所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,以方阵A为例,所述的求特征向量的步骤如下:
(1)对判断矩阵进行归一化,因为所有的因素的值的大小甚至数量级不同,如果按照原来的值进行运算,数量级大的因素的权值肯定比其他因素的权值大,所以首先要对影响因素进行归一化,使它们在同一个参考系中;
其中为归一化后矩阵的元素、akj为矩阵A中第k行j列的元素、k矩阵A的每一个列;
(2)将归一化后的矩阵按行相加:
为矩阵A归一化后的矩阵按行相加得到的向量的第i个元素;
(3)对向量进行规范化得:
(4)由此可得各网络属性的权重向量:
λ=(λ1,λ2,λ3,λ4)T
(5)由于矩阵A是由主观确定的,所以应该对求得的权重向量λ进行一致性检验。
7.根据权利要求6所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的一致性检验方法如下:
a)一致性指标CI的计算公式如下:
式中ωmax是指最大的特征值,m是指矩阵A的阶数;
b)根据表2不同值对应不同的RI,查找m对应的平均随机一致性指标RI;
表2
c)根据CI和从表2中得到的RI得到一致性比率指标CR,本例中m=4,所以RI为0.9;
d)若CR<0.1,则说明矩阵A不需要进行调整,该权重向量可以作为最后的权重,否则应该调整矩阵A重复计算,直到CR<0.1。
8.根据权利要求1所述的一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的方法,其特征在于,所述的确定健康度的预警范围,在健康度降低到相应标准时给出相应的检修预警,具体如表3所示。
表3
9.一种基于AHP的计轴磁头健康度检测及预警的装置,其特征在于,包括MSS站机、MSS机柜、计轴机柜、计轴磁头电压采集器和非集中站分线盘,所述的MSS站机与MSS机柜连接,所述的MSS机柜分别与计轴机柜、计轴磁头电压采集器连接,所述的计轴机柜、计轴磁头电压采集器分别与非集中站分线盘连接,所述的非集中站分线盘与待测计轴磁头连接。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述的非集中站分线盘通过电缆接续盒HZ12或HZ24与待测计轴磁头连接。
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