【技术实现步骤摘要】
基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法及系统
本专利技术涉及铁路运输安全监控以及列车故障检测领域，尤其涉及一种基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法及系统。
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。因此，为了提高轴承报警系统的准确性和稳定性，为行车应急预留充足的时间，降低温度报警系统的错报率和误报率，一些现有技术中通过引入神经网络进行温度预测，通过输入具有时间连续性目标温度对未来轴承温度的预测，如果轴承温度异常，那么预测出来的未来温度也异常，如预测温度超过轴承温度阈值，即可实现提前预警，并给应急处理预留一定的时间。由于此类模型包含本身历史数据，模型预测精度都非常高，但是此类模型通常需要保证输入轴温数据的有效性，且当机车重载或加速过程中温度上升过快时会出现预测值偏离真实温度，
【技术保护点】
1.基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、生成基于LSTM的轴承温度时间预测模型和基于LSTM的轴承温度空间预测模型；/n步骤二、根据实时监测数据，由轴承温度时间预测模型得到目标轴位轴承温度时间预测值，由轴承温度空间预测模型得到目标轴位轴承温度空间预测值；/n步骤三、基于目标轴位轴承温度时间预测值和轴承温度空间预测值，根据温度报警机制判断目标轴位轴承运行状态，输出报警结果。/n
【技术特征摘要】
1.基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、生成基于LSTM的轴承温度时间预测模型和基于LSTM的轴承温度空间预测模型；
步骤二、根据实时监测数据，由轴承温度时间预测模型得到目标轴位轴承温度时间预测值，由轴承温度空间预测模型得到目标轴位轴承温度空间预测值；
步骤三、基于目标轴位轴承温度时间预测值和轴承温度空间预测值，根据温度报警机制判断目标轴位轴承运行状态，输出报警结果。
2.根据权利要求1所述的基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，所述步骤一的生成基于LSTM的轴承温度时间预测模型具体包括：
步骤S111，获取t时刻及t时刻前预设时段内的机车目标轴位的历史轴承温度数据和目标轴环境温度历史数据以及机车运行参数并对其进行标准化处理，标准化处理之后的数据作为训练模型的输入数据；
步骤S112，获取(t+n)时刻机车目标轴位的历史轴承温度数据并对其进行标准化处理，标准化处理之后的数据作为训练模型的输出数据；其中，n为预测时长；
步骤S113，将步骤S111获得的输入数据和步骤S112获得的输出数据输入到LSTM模型中，不断调整LSTM模型参数，使得在训练时间范围内使得LSTM模型损失率达到预设值则停止训练，得到基于LSTM的轴承温度时间预测模型。
3.根据权利要求1所述的基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，所述步骤一的生成基于LSTM的轴承温度空间预测模型具体包括：
步骤S121，获取当前时刻机车辅助轴位轴承温度历史数据和辅助轴环境温度历史数据以及机车运行参数并对其进行标准化处理，标准化处理之后的数据作为训练模型的输入数据；
步骤S122，获取当前时刻机车目标轴位轴承温度历史数据并对其进行标准化处理，标准化处理之后的数据作为训练模型的输出数据；
步骤S123，将步骤S121获得的输入数据和步骤S122获得的输出数据输入到LSTM模型中，不断调整模型参数，使得在训练时间范围内使得LSTM模型损失率达到预设值则停止训练，得到基于LSTM的轴承温度空间预测模型。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：
步骤S21，获取i时刻及i时刻前预设时段内的机车目标轴位的轴承温度实测值和环境温度实测值、辅助轴位的轴承温度实测值和环境温度实测值以及机车运行参数；
步骤S22，将i时刻及i时刻前预设时段内的机车目标轴位的轴承温度实测值和环境温度实测值以及机车运行参数进行标准化处理，将标准化处理之后的数据输入到基于LSTM的轴承温度时间预测模型，并将该轴承温度时间预测模型的输出数据进行反标准化处理后得到第(i+n)时刻下目标轴位的轴承温度时间预测值，当轴承温度时间预测值大于温度报警阈值时，计时器cnt累计计时，否则计时器cnt＝0；其中，n为预测时长；
步骤S23，将i时刻下机车辅助轴位的轴承温度实测值和环境温度实测值以及机车运行参数进行标准化处理，将标准化处理之后的数据输入到基于LSTM的轴承温度空间预测模型，并将该轴承温度空间预测模型的输出数据进行反标准化处理后得到第i时刻下目标轴位的轴承温度空间预测值。
5.根据权利要求4所述的基于时间与空间维度的LSTM模型的轴承温度检测方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：
步骤S31，当i时刻下轴承温度实测值与i时刻下轴承温度空间预测值的差值绝对值大于温度告警阈值时，则进行空间模型温度报警；
步骤S32，当(i+n)时刻下轴承温度时间预测值大于温度报警阈值时，且计时器cnt大于警告累计时长，则进行时间模型温度报警；
步骤S33，当空间模型温度报警和时...
【专利技术属性】
技术研发人员：巫忠书，李夫忠，杜红梅，杨阳，
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
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