CN113610236A - 一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述诊断支援***包括故障请求处理模块、故障初步诊断模块、专家诊断模块和检修调度模块。本发明能够规范并标准化煤矿企业机电设备的故障库及故障处理流程，通过沉淀下来的设备故障知识库指导、培训检修人员，标准化检修现场，真正做到现场5S管理；将煤矿企业现有ERP中的“机电设备及设备故障库”同生产的PLC数据/生产调度数据进行充分整合，此次研究是当前已经建设完成数据的融合和数据更加深化的应用，而非信息化的重复建设。
Description
技术领域
本发明涉及矿山机电设备故障诊断技术领域，具体而言涉及一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***。
背景技术
针对当前国家对信息化安全要求越来越严格的情况，仅仅只是通过传统的故障诊断方法，或通过浏览器(WEB模式)提供数据共享模式提供给提供辅助诊断会变得越来越不可行。
由于技术条件限制、监控***不够完善，目前煤矿企业在机电设备的管理与维护中存在故障信息传递失真，设备发生复杂疑难故障，维修现场无法第一时间获得专家技术支援，以往故障信息缺乏数字化沉淀，没有形成设备大数据等种种弊端。
另外，目前煤矿企业普遍推行ERP***或者PLC***，ERP***侧重于煤矿企业生产管理，PLC***侧重于煤矿设备生产控制，但对于矿山机电故障这一方面，前述两个***的数据并没有实现有效的集成融合，设备现场管理维护能力仍然依赖于人力管理，耗时耗力，成本高昂。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，能够规范并标准化煤矿企业机电设备的故障库及故障处理流程，通过沉淀下来的设备故障知识库指导、培训检修人员，标准化检修现场，真正做到现场5S管理；可以完全实现煤矿企业“集团级”的“设备故障知识库”和“技术人员能力”的充分共享；打通“设备现场—行业专家”间的实时沟通渠道，能够通过当前的移动互联网技术排除相故障相关参与人员的地域屏障，真正实现故障的快速定缺、及时检修目的；将煤矿企业现有ERP中的“机电设备及设备故障库”同生产的PLC数据/生产调度数据进行充分整合，此次研究是当前已经建设完成数据的融合和数据更加深化的应用，而非信息化的重复建设。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提出了一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，所述诊断支援***包括故障请求处理模块、故障初步诊断模块、专家诊断模块和检修调度模块；
所述故障请求处理模块用于接收巡检/生产人员发送的故障处理请求，该故障处理请求中至少包括巡检/生产人员上传的设备异常信息，故障请求处理模块对设备异常信息进行格式标准化处理后发送至故障初步诊断模块；
所述故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估，结合故障类型和评估结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块，或者将设备异常信息和初步诊断结果发送至专家诊断模块；
所述专家诊断模块用于根据设备异常信息和初步诊断结果选择一个或者多个云端专家，对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断，并根据诊断结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块；
所述检修调度模块与煤矿生产管理***连接，检修调度模块接收并解析检修工单，生成包含有多个调度指令的检修流程，将调度指令依次发送至煤矿生产管理***，使煤矿生产管理***根据调度指令创建检修流程需要的备件工单，以及安排检修人员执行检修流程，并反馈检修结果至故障请求处理模块，由巡检/生产人员判断是否结束本次故障处理请求。
可选地，所述设备异常信息至少包括设备描述信息和故障描述信息，部分设备异常信息还包括诊断反馈信息。
可选地，所述设备异常信息包括三类文件：以指定格式生成的故障信号，无法转化为离散信号的故障图谱、设备图片和设备音视频，以及与设备运行相关的文档记录。
可选地，所述故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估的过程包括以下步骤：
对设备异常信息进行分析，提取一定量的故障关键词；
结合故障关键词和故障关键词组合生成多个检索式，对故障知识库进行多次检索，获取诊断结果，并根据诊断结果对应的检索式对诊断结果的可信度进行评估。
可选地，所述故障请求处理模块包括请求提出单元、请求修改单元和诊断结果处理单元；
所述请求提出单元用于提出故障处理请求；所述请求修改单元用于修改故障处理请求；所述诊断结果处理单元用于展示诊断结果，并根据巡检/生产人员的满意度选择修改故障处理请求以请求再一次故障诊断，或者结束本次故障诊断流程，将本次诊断流程生成的所有过程文件整合成诊断案例储存至故障知识库。
可选地，所述专家诊断模块包括诊断方式判别单元、自选诊断单元、请求中心、专家会诊平台和远程诊断单元；
所述诊断方式判别单元用于对故障处理请求进行识别，判断其是否满足自选条件，如果是，将故障处理请求发送至自选诊断单元，否则，将故障处理请求发送至请求中心；
所述自选诊断单元用于根据故障请求处理生成专家列表，将专家列表反馈巡检/生产人员，根据巡检/生产人员的选择发送诊断请求至其中一个或者专家；所述请求中心用于根据故障请求选择其中一个或者多个云端专家直接发送诊断请求；
当诊断请求只被一个专家受理时，启动远程诊断单元，将设备异常信息和初步诊断结果推送至该专家，使其对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断；当诊断请求被多个专家受理时，启动专家会诊平台，创建会诊入口，使多个专家通过会诊入口进入相应的会诊房间，对设备异常信息对应的故障类型进行会诊。
可选地，所述检索调度模块对故障诊断结果所属类型进行判断，分析所需检修人员的专业类型和检修需要的工件清单，将分析结果发送至煤矿生产管理***；
所述煤矿生产管理***根据接送到的该故障诊断结果对应的检修人员的专业类型和所有检修人员的在线状态，生成检修工单和备件工单。
可选地，所述诊断支援***还包括用户管理模块，用户管理模块用于管理注册用户的身份类型，身份类型包括巡检人员、生产人员、专家和检修人员。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在解决故障时，对机电设备的所有信息进行打包，打包的数据包括：设备的所有基础档案、设备历史故障信息、设备所有的实时/历史的运行参数信息、设备相关联设备的运行参数信息、设备裂化分析信息、设备故障发生时的现场图片及视频信息，以上信息经过智能预诊断或远程诊断后，形成的解决方案根据故障类型进行标准化分类，然后归档到故障知识库中，实现了提升机故障库的标准化。
(2)本发明提出的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***与煤矿生产管理***相连通，经过智能预诊断或远程诊断形成的解决方案，可通过ERP/EAM继续执行实际检修过程，在ERP/EAM中开具工作票和操作票、核实备品备件等功能，同时现场技术人员可根据故障解决方案中提供的检修标准流程进行操作，所有检修流程均实现数字化存档。
(3)本发明通过对矿井机电设备运行状态的全面有效监测，生成机电设备故障大数据包，***将设备故障数据推送给院校专家、设备厂家、兄弟单位专家，使各地域的行业专家能够汇集到统一的云平台上对故障进行准确的远程会诊，为设备故障的消除提供准确的解决方案。
(4)本发明针对当前国家对信息化安全要求越来越严格的情况，仅仅只是通过传统的故障诊断方法，或通过浏览器(WEB模式)提供数据共享模式提供给提供辅助诊断会变得越来越不可行，本次项目数据的安全保障机制将从网络拓扑图、数据传输机制、数据加密三方面综合考虑，确保煤矿企业生产数据不被第三方私下截获。
(5)本发明从提升煤矿企业生产管理水平、节约***投入成本和资金利用率角度出发，结合煤矿企业实际需求对两者进行有机的融合，打通企业内部“信息孤岛”。
(6)本发明针对以往机电设备故障处理过程与企业资源管理脱钩的短板，通过矿山机电设备故障诊断支援***与企业ERP相连接，数据充分融合共享，将设备诊断过程与处理过程通过企业ERP执行，在ERP***中开具故障处理工作票和操作票、核实备品备件等功能。
附图说明
图1是本发明实施例的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***的结构示意图。
图2为本发明实施例的矿山机电设备故障诊断支援***的工作流程示意图。
图3为本发明实施例的注册用户相关功能示意图。
图4为本发明实施例的专家用户相关功能示意图。
图5为本发明实施例的管理员用户相关功能示意图。
图6为本发明实施例的专家会诊流程示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明实施例的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***的结构示意图。该诊断支援***包括故障请求处理模块、故障初步诊断模块、专家诊断模块和检修调度模块。
所述故障请求处理模块用于接收巡检/生产人员发送的故障处理请求，该故障处理请求中至少包括巡检/生产人员上传的设备异常信息，故障请求处理模块对设备异常信息进行格式标准化处理后发送至故障初步诊断模块。
所述故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估，结合故障类型和评估结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块，或者将设备异常信息和初步诊断结果发送至专家诊断模块。
所述专家诊断模块用于根据设备异常信息和初步诊断结果选择一个或者多个云端专家，对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断，并根据诊断结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块。
所述检修调度模块与煤矿生产管理***连接，检修调度模块接收并解析检修工单，生成包含有多个调度指令的检修流程，将调度指令依次发送至煤矿生产管理***，使煤矿生产管理***根据调度指令创建检修流程需要的备件工单，以及安排检修人员执行检修流程，并反馈检修结果至故障请求处理模块，由巡检/生产人员判断是否结束本次故障处理请求。
图2为本发明实施例的矿山机电设备故障诊断支援***的工作流程示意图。结合煤矿生产实际，本支援***涉及到多种类型的用户,总括起来可分为以下几类：请求解决问题的企业技术人员和管理者(以下简称用户)、提供服务的远程诊断专家、进行任务调度和协调的***管理员。这三类用户功能互相交织，如何协同工作，是关系到***实用性和开发成败的关键技术之一。
1、诊断工作流程
基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***以诊断请求为核心，通过用户与***、专家交互的方式进行诊断。用户提出诊断请求，通过支援***进行智能诊断或专家诊断，***故障知识库如无类似类型故障数据或用户对诊断结论不满意，用户可以进一步发起专家诊断工作，***将故障数据包提供给专家,由专家或专家会诊组进行实时在线诊断并给出处理意见，同时如可通过支援***与企业资源管理***(ERP)的接入，即可进行设备故障诊断及维修的全流程标准化管理。
诊断支援***还包括用户管理模块，用户管理模块用于管理注册用户的身份类型，身份类型包括巡检人员、生产人员、专家和检修人员。
2、用户功能流程
故障请求处理模块包括请求提出单元、请求修改单元和诊断结果处理单元。请求提出单元用于提出故障处理请求；请求修改单元用于修改故障处理请求；诊断结果处理单元用于展示诊断结果，并根据巡检/生产人员的满意度选择修改故障处理请求以请求再一次故障诊断，或者结束本次故障诊断流程，将本次诊断流程生成的所有过程文件整合成诊断案例储存至故障知识库。
远程诊断中心根据不同的角色给予用户不同的权限,***的注册用户具有向***平台或远程专家提出诊断请求的权利。参见图3，注册用户在故障诊断服务中具有三种主要功能：提出诊断请求、修改诊断请求和查看诊断结果。
注册用户根据煤矿中发生的设备故障向***提出诊断请求。首先填写诊断请求的基本信息，包括对发生故障的设备的描述、对故障的描述以及对诊断的建议等信息之后向***上传与故障相关的资源。***将故障资源分为三类：一是信号文件，即以***规定格式生成的故障信号；二是图片、视频及音频，即无法转化为离散信号的故障图谱和设备图片或视频及音频等；三是文档，即与设备运行相关的文档记录等。用户上传完相关信息之后，将请求提交给***，***将请求自动提交管理员处理。提交请求之后，在管理员将请求分配给相关专家之前，用户还可以修改请求的内容。专家对用户提出的请求给出结论之后，用户就可以查看请求的结果，并且验证结果的准确性。如果结论不满足用户的要求，用户可以进一步提出新的请求，专家应继续为用户作出诊断，直到用户满意为止。
在本实施例中，故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估。这一设定一方面可以通过***自动筛选出特征较为明显的故障，减轻专家诊断负担；另一方面，对于一些特征不明显的故障，也可以提供一些历史故事案例，供专家参考。示例性地，故障初步诊断模块的自动诊断过程包括以下步骤：对设备异常信息进行分析，提取一定量的故障关键词；结合故障关键词和故障关键词组合生成多个检索式，对故障知识库进行多次检索，获取诊断结果，并根据诊断结果对应的检索式对诊断结果的可信度进行评估。在实际应用中，我们可以设定：满足越多的故障关键词，则检索出来的诊断结果的可信度越高等等。
3、诊断中专家的诊断流程
专家诊断是交互式诊断服务的核心部分。远程诊断专家针对用户提出的请求，利用自身的设备故障诊断经验以及***提供的诊断方法，为用户做出诊断结论。
参见图4，专家可以通过两种方式进入诊断流程查看新的诊断请求和查看已受理的诊断请求。前者针对那些新的、由诊断***管理员分配来的诊断请求，后者针对已经接受但还没有诊断完毕的请求。
当收到新的诊断请求之后，专家可以查看请求的基本信息，之后决定是接受请求还是拒绝请求。如果拒绝请求，***管理员会把这个请求重新分配给其他专家；如果接受请求，则进入远程诊断功能。这时专家可以查看诊断请求的详细信息，包括用户上传的各种诊断资源。
专家可以对用户提交的每一种资源进行诊断，并给出相应的诊断结论，填入诊断报告中。诊断完毕将诊断报告发送给用户，等待用户的进一步验证。专家所做的诊断中的每一步都将记录到相应的数据库中，成为***今后的诊断资源。对于用户提供的信号资源，***为专家提供了很多常用的、高级的信号处理和分析方法。
4、诊断***管理员的功能流程
参见图5，诊断***的管理员负责检查用户的诊断请求，并相应的将请求的状态改为己发送。另外，管理员还负责对申请成为***用户或专家的请求做出相应的处理。管理员需要验证用户的身份或者专家的资格，符合条件的才可成为***的注册用户或专家。
5、专家会诊流程
参考图6，专家诊断模块包括诊断方式判别单元、自选诊断单元、请求中心、专家会诊平台和远程诊断单元。诊断方式判别单元用于对故障处理请求进行识别，判断其是否满足自选条件，如果是，将故障处理请求发送至自选诊断单元，否则，将故障处理请求发送至请求中心；自选诊断单元用于根据故障请求处理生成专家列表，将专家列表反馈巡检/生产人员，根据巡检/生产人员的选择发送诊断请求至其中一个或者专家；请求中心用于根据故障请求选择其中一个或者多个云端专家直接发送诊断请求；当诊断请求只被一个专家受理时，启动远程诊断单元，将设备异常信息和初步诊断结果推送至该专家，使其对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断；当诊断请求被多个专家受理时，启动专家会诊平台，创建会诊入口，使多个专家通过会诊入口进入相应的会诊房间，对设备异常信息对应的故障类型进行会诊。
专家会诊这个概念来自于医学领域，其目的是汇集本领域内众多专家的知识和经验，解决一些复杂的、关键的问题。这也正是远程诊断***提出的最大限度的诊断资源共享和互用思想的体现。
专家会诊的发起者也是注册用户，注册用户根据请求确定参加这次专家会诊的专家列表，将请求发送给这些专家。在这些专家中委任一个领域资深专家作为组长。这些专家根据用户提出的请求信息，通过***提供的诊断方法，经过分析得出各自的诊断结论。在这个过程中专家可以通过***提供的交互平台进行交流。最后每个专家的结论汇集到诊断组长手中，组长结合自己的诊断结论，最终给出一份完整的诊断报告，发送给用户。这样就完成了一次专家会诊。
专家会诊的最大优势就是它可以充分利用不同专家的经验，通过相互交流给出结论，避免了交互式诊断中专家独自承担诊断任务带来的片面性，最准确的给出故障的形成原因以及解决方案。
在专家诊断结束后，还需要安排检修人员对设备进行检修。示例性地，检索调度模块对故障诊断结果所属类型进行判断，分析所需检修人员的专业类型和检修需要的工件清单，将分析结果发送至煤矿生产管理***；煤矿生产管理***根据接送到的该故障诊断结果对应的检修人员的专业类型和所有检修人员的在线状态，生成检修工单和备件工单。本实施例针对以往机电设备故障处理过程与企业资源管理脱钩的短板，通过矿山机电设备故障诊断支援***与企业ERP相连接，数据充分融合共享，将设备诊断过程与处理过程通过企业ERP执行，在ERP***中开具故障处理工作票和操作票、核实备品备件等功能。本实施例从提升煤矿企业生产管理水平、节约***投入成本和资金利用率角度出发，结合煤矿企业实际需求对两者进行有机的融合，打通企业内部“信息孤岛”。
本实施例基于互联网的大众化协同、大规模协作的专家知识资源与开放式共享等技术，研发了矿山机电设备故障诊断支援***，打通了设备现场与行业专家之间的时空障碍。本实施例利用矿山机电设备故障诊断及设备维护中形成的设备故障库，充分共享集团专家资源和设备故障知识库资源，为故障的消除提供快速准确的解决方案。本实施例突破了多源异构的机电设备工况参数采集方法和融合技术。利用开放的数据同步算法，采集了矿山机电设备的实时工况、历史数据、手工报表、视频等多源异构数据，实现了各类数据融合。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述诊断支援***包括故障请求处理模块、故障初步诊断模块、专家诊断模块和检修调度模块；
所述故障请求处理模块用于接收巡检/生产人员发送的故障处理请求，该故障处理请求中至少包括巡检/生产人员上传的设备异常信息，故障请求处理模块对设备异常信息进行格式标准化处理后发送至故障初步诊断模块；
所述故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估，结合故障类型和评估结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块，或者将设备异常信息和初步诊断结果发送至专家诊断模块；
所述专家诊断模块用于根据设备异常信息和初步诊断结果选择一个或者多个云端专家，对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断，并根据诊断结果生成对应的检修工单发送至检修调度模块；
所述检修调度模块与煤矿生产管理***连接，检修调度模块接收并解析检修工单，生成包含有多个调度指令的检修流程，将调度指令依次发送至煤矿生产管理***，使煤矿生产管理***根据调度指令创建检修流程需要的备件工单，以及安排检修人员执行检修流程，并反馈检修结果至故障请求处理模块，由巡检/生产人员判断是否结束本次故障处理请求。
2.根据权利要求1所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述设备异常信息至少包括设备描述信息和故障描述信息，部分设备异常信息还包括诊断反馈信息。
3.根据权利要求2所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述设备异常信息包括三类文件：以指定格式生成的故障信号，无法转化为离散信号的故障图谱、设备图片和设备音视频，以及与设备运行相关的文档记录。
4.根据权利要求3所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述故障初步诊断模块用于结合故障知识库对设备异常信息对应的故障类型进行初步诊断，并对诊断结果的可信度进行评估的过程包括以下步骤：
对设备异常信息进行分析，提取一定量的故障关键词；
结合故障关键词和故障关键词组合生成多个检索式，对故障知识库进行多次检索，获取诊断结果，并根据诊断结果对应的检索式对诊断结果的可信度进行评估。
5.根据权利要求3所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述故障请求处理模块包括请求提出单元、请求修改单元和诊断结果处理单元；
所述请求提出单元用于提出故障处理请求；所述请求修改单元用于修改故障处理请求；所述诊断结果处理单元用于展示诊断结果，并根据巡检/生产人员的满意度选择修改故障处理请求以请求再一次故障诊断，或者结束本次故障诊断流程，将本次诊断流程生成的所有过程文件整合成诊断案例储存至故障知识库。
6.根据权利要求1所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述专家诊断模块包括诊断方式判别单元、自选诊断单元、请求中心、专家会诊平台和远程诊断单元；
所述诊断方式判别单元用于对故障处理请求进行识别，判断其是否满足自选条件，如果是，将故障处理请求发送至自选诊断单元，否则，将故障处理请求发送至请求中心；
所述自选诊断单元用于根据故障请求处理生成专家列表，将专家列表反馈巡检/生产人员，根据巡检/生产人员的选择发送诊断请求至其中一个或者专家；所述请求中心用于根据故障请求选择其中一个或者多个云端专家直接发送诊断请求；
当诊断请求只被一个专家受理时，启动远程诊断单元，将设备异常信息和初步诊断结果推送至该专家，使其对设备异常信息对应的故障类型做进一步的诊断；当诊断请求被多个专家受理时，启动专家会诊平台，创建会诊入口，使多个专家通过会诊入口进入相应的会诊房间，对设备异常信息对应的故障类型进行会诊。
7.根据权利要求1所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述检索调度模块对故障诊断结果所属类型进行判断，分析所需检修人员的专业类型和检修需要的工件清单，将分析结果发送至煤矿生产管理***；
所述煤矿生产管理***根据接送到的该故障诊断结果对应的检修人员的专业类型和所有检修人员的在线状态，生成检修工单和备件工单。
8.根据权利要求1所述的基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援***，其特征在于，所述诊断支援***还包括用户管理模块，用户管理模块用于管理注册用户的身份类型，身份类型包括巡检人员、生产人员、专家和检修人员。
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