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基于振动进行泵异常检测

预测性维护是一种维护策略,利用机器学习来预测设备何时可能发生故障。

水泵等工业设备在运行过程中会产生不同的信号。 在这些设备上安装传感器来采集相关数据,就可以通过机器学习来识别出正常和异常的行为模式。 这种预测方法旨在最大程度地缩短停机时间,提高效率,延长设备使用寿命。

我们针对水泵应用了以下方法:采集水泵的振动数据并加以分析,然后利用机器学习模型检测异常。 该方法经过调整,可轻松适用于很多其他工业机器。

方法

项目目标:

  • 利用泵的振动来检测装有该泵的液压回路中的异常情况。
  • 说明设计的模型可以用在完全不同的集成回路中,并且由于采用边缘AI学习技术,在其他回路中依然能够检测出异常。

在该项目中,我们使用第一个回路,通过加速度计来记录泵的振动数据。 我们收集了正常和异常信号,这些信号是通过关闭分流水阀而产生的。

然后,我们使用NanoEdge AI Studio创建了一个异常检测模型。 该软件工具根据我们的学习数据生成了最优模型。

创建的模型载入Proteus板,并连接到第一个回路。 该原型可用来实时检测正常和异常数据。

然后,我们将包含该模型的Proteus板移到第二个回路中。 通过边缘学习,我们使用新电路的信号在数秒内对同一模型进行重新训练。 虽然该模型最初是针对第一个回路进行的优化,但在新回路中依然表现良好。

传感器

加速度计(三轴): ISM330DHCX

数据

常规信号和异常信号
– 常规信号:第一个回路正常状态下的640个泵振动信号。
– 异常信号:其中一个回路因被阻断而出现偏差状态下的440个泵振动信号
信号长度:768(每个轴256,共3个轴)
数据速率:6667 Hz,范围:

结果

异常检测类:
100%准确率,7.8 KB RAM,6.1 KB Flash

蓝点表示正常信号,红点表示异常信号。
信号值位于横坐标,预测置信度显示在纵坐标上