一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法；首先生成轴承温度预测模型，再根据实时监测温度获取模型输入数据，然后预测目标轴位温度数据；最后根据温度报警机制判断轴承运行状态，输出报警结果。本发明专利技术通过辅助轴位温度值进行目标轴位的温度预测，采用长短时记忆网络模型，避免了基于温度传感器的轴承故障报警系统在使用过程中会受到温度跳变和温度保持不变干扰，而出现误报和漏报，可以分析时间序列中的关联关系、预测时间序列数据的趋势，同时也克服了其他神经网络无法长时间预测的缺陷。可以更精准进行温度报警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法
本专利技术涉及铁路运输安全监控以及列车故障检测
，具体涉及一种基于LSTM递归神经网络模型的转向架滚动轴承温度预测以及温度报警机制研究。
技术介绍
随着我国高速、重载铁路和城市轨道交通的快速发展，对轨道交通车辆运营和维护提出了挑战，而滚动轴承时是列车转向架关键部件之一，其运行状态直接影响列车的稳定性和安全性，因此突破高速列车关键部件健康状态监测和在线故障诊断技术，是保障高速列车安全高效运行的重要途径。若干公司研发的转向架滚动轴承故障监测系统中，均采用温度传感器采集轴承运行时的温度，并分别通过监测测点温度是否超过监测系统设定的阈值，判断对应滚动轴承是否出现故障，从而触发报警。然而，温度传感器会因为电磁干扰出现温度跳变；温度传感器自身损坏或温度传感器与焊接部分松动而长时间保持不变。基于温度传感器的轴承故障报警系统在使用过程中会受到温度跳变和温度保持不变干扰，而出现误报和漏报。因此，为了提高轴承报警系统的准确性和稳定性，降低报警系统的错报率和误报率，迫切需要专利技术一种新的轴温监测技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取第i时刻下机车目标轴轴位的轴温、辅助轴轴位的轴温、目标轴和辅助轴的轴端环境温度、机车运行参数数据；/nS2、对S1获取的数据进行预处理得到第i时刻下的数据输入参数；/nS3、先将预处理后的输入参数输入预测时间步长为n的轴温LSTM预测模型，该轴温LSTM预测模型是由历史轴温数据参数和对应时刻机车运行参数经LSTM模型搭建并训练得到；再将轴温LSTM预测模型输出结果进行反标准化处理后得到第i+n时刻下目标轴温的预测值；/nS4、获取第i+n时刻下机车目标轴温的实测值；/nS6、将第i+n时刻下目标轴轴位...

【技术特征摘要】
1.一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取第i时刻下机车目标轴轴位的轴温、辅助轴轴位的轴温、目标轴和辅助轴的轴端环境温度、机车运行参数数据；
S2、对S1获取的数据进行预处理得到第i时刻下的数据输入参数；
S3、先将预处理后的输入参数输入预测时间步长为n的轴温LSTM预测模型，该轴温LSTM预测模型是由历史轴温数据参数和对应时刻机车运行参数经LSTM模型搭建并训练得到；再将轴温LSTM预测模型输出结果进行反标准化处理后得到第i+n时刻下目标轴温的预测值；
S4、获取第i+n时刻下机车目标轴温的实测值；
S6、将第i+n时刻下目标轴轴位的轴温预测值和实测值间的差值与设定的警告阈值进行比较，输出警告结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述机车运行参数包括：机车运行里程和速度。


3.根据权利要求1所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述对获取的第i时刻下轴温数据和机车运行参数数据进行预处理包括：先对目标轴和辅助轴的轴温数据进行有效性判断；再提取第i时刻下数据输入参数并对输入参数进行标准化处理。


4.根据权利要求3所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述有效性判断为：在连续采集的温度数据中，两时间点间隔1s，若待测时间点温度高于或低于上一个时间点5摄氏度视为无效数据，若待测时间点温度高于或低于上一个时间点5摄氏度以内视为有效数据。


5.根据权利要求3所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述第i时刻下数据输入参数包括：辅助轴轴位的轴温、目标轴和辅助轴的轴端环境温度、机车运行参数、辅助轴与目标轴之间的最大同位温差、辅助轴与目标轴之间的最小同位温差。


6.根据权利要求3所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述对第i时刻下数据输入参数进行标准化处理，标准化方法使用z-score，其公式为：
x′＝(x-μ)/σ。


7.根据权利要求1所述的一种基于LSTM模型的轴承温度预测和报警诊断方法，其特征在于，所述辅助轴有若干组，所述辅助轴轴位与目标轴轴位的空间位置一致；某机车的转向架滚动轴目标轴轴位至少有6个点位选择：齿端轴箱位、齿端电机位、齿端报轴位、刷端报轴位、刷端电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，杜红梅，李夫忠，巫启书，
申请(专利权)人：成都运达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51