基于时间序列位图的滚动轴承异常检测.pdf

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1、基于时间序列位图的滚动轴承异常检测魏东艳李小宁(中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，北京100095)摘要：针对机械故障快速实时异常检测问题。提出一种基于时间序列位图的新方法。对时域振动信号运用静态等区间符号化方法进行“粗粒化”处理。得到时域信号的符号矩阵，对时域波形的采样点和小波段分别进行特征统计，并用单层和双层时间序列位图对滚动轴承正常状态和异常状态进行显示。针对实验数据得到的检测结果验证了该方法的准确性和有效性。该方法克服了公式法异常检测中计算过程复杂和检测结果抽象的不足，用可视化位图的方式实现了机械运行状态的直观快速显示。降低了对现场异常检测和故障诊断操作人

2、员的要求，是对现场机械实时在线异常检测方法的有力补充。关键词：机械系统；异常检测；时间序列分析；符号化；位图中图分类号：TH133文献标识码：AStudyonrollingbearingsanomalydetectionbasedontimeseriesbitmapsWE1Dongyan，LIXiaoning(AVICBeijingInstituteofAeronauticalMaterials，Beijing100095，CHN)Abstract：Aimingatachievingfastandreal—timeonlineanomalydetectiononmech

3、anicalfailure，akindofnewa-nomalydetectionmethodbasedontimeseriesbitmaptechnologyisproposed．Staticequalintervalsym-bolicmethodiscarriedontoobtainthecoarsegrainingprocessingofthevibrationsignalintimedomain．Thencharacteristicstatisticalanalysisistakenonsamplingpointsandshortvibrationwavefor

4、m．Normalconditionandabnormalconditionoftherollingbearingareshowedbyone—-levelandtwo——leveltimese—riesbitmaps．Thesimulationsanddetectionresultbasedonthelaboratorydataprovethismethodaccu-rateandeffective．Ourmethodovercomestraditionaldetectmethods’defectssuchascomplexalgorithmsorabstractres

5、ult．Theconditionofmechanicalsystemcouldbeshowedintuitiveandsimple．Thusiudg．mentcouldbeeasilymadefortheoperatorortheydidn’tneedSOmuchprofessionalknowledge．This．methodwasaneffectivesupplementtotraditionalanomalydetectionmethods．Keywords：mechanicalsystem；anomalydetection；timeseriesanalysis；

6、symbolization；bitmap随着机械故障诊断研究的不断深入和发展，新种对时间序列数据进行可视化操作的有效工具。通的诊断理念不断出现，现代故障诊断对于快速高效过一系列位图的异同点对比，可以快速直观地进行和实时在线的诊断要求越来越高，因此提出了机械时间数据序列的聚类、分类和特征挖掘。位图已经系统异常检测的概念¨。异常检测的概念最早出现在生物医学等领域取得了良好的应用，如ECG(心电在IDS(instructiondetectionsystem)领域J，并已经图)数据监测，昆虫行为监测和生物DNA序列分类延伸到计算机、生物医学、天文学等多个学科领域。检测等方面。传

7、统的异常检测方法主要通过公式法计算异常偏离滚动轴承的振动信号本质为一列时间序列，其距离定义异常程度，主要方法有基于概率分布算法中包含了丰富的滚动轴承工作状态信息。本文围绕和基于信息距离算法等j。基于公式计算法的异常机械设备运行状态的异常检测问题，以滚动轴承为检测方法检测结果准确，但是公式计算过程复杂，运研究对象，运用时间序列位图这种可视化的手段对算效率不高，结果显示抽象，不易理解，对现场诊断滚动轴承的不同运行状态进行显示，得到的异常检人员专业素质要求较高，从而对设备运行状态的现测结果对比明显、清晰直观、高效准确，克服了传统场实时在线诊断造