一种用于防爆现场的设备诊断系统及操作终端技术方案

本发明专利技术公开了一种用于防爆现场的设备诊断系统及终端，部署在防爆现场的智能操作终端中，包括控制模块用于实现智能操作终端的控制电路按预定顺序通电并对系统进行自检；数据采集模块采集防爆生产现场设备的数据和通过内置解析协议解析和统一发布异构数据；数据库结构化存储数据；级连模块将数据库存储的数据上传到上级系统，并实现数据库与上级系统数据库的同步；故障预测与诊断模块通过内置的数据分析模型，对数据库存储的历史数据和实时数据进行在线分析和显示，软硬一体化集成，具备数据接入、采集、存储和分析的数据全流程处理功能，可有效实现防爆现场的数据应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于防爆现场的设备诊断系统及操作终端
本专利技术涉及设备安全管理
，具体涉及一种用于防爆现场的设备诊断系统及操作终端。
技术介绍
国内军工及民爆企业生产产品是具有易燃易爆危险特征的特殊商品，由于其材料及生产工艺的特殊性，生产现场存在大量可燃性粉尘，从原料加工-装药-装配-装测等各制造环节面临着严峻的恶劣多变环境，并且各设备从启动-运行-切换等操作过程也充分暴露在危险环境中，随之聚集的大量粉尘一旦达到可燃浓度迫使制造设备及电气设备发生故障不受控，将会导致重大的人员伤亡及财产损失，传统对防爆生产现场设备的安全管控传统一般通过现场工作人员借助静电、光电等仪器仪表来就近目视作业情况，依赖直观做出决策判断，进行危险源清除；另外现有技术中如天津大学进行了危险场所电气防爆安全保障及监控软件开发，通过危险场所爆炸性粉尘及气体的在线式监测监控，实现危险场所远程断电控制；河北工业大学设计了一款基于Android平台的防爆设备故障诊断模糊专家系统，将原来的纸质巡检方式替换为更加方便快捷的移动终端巡检方式，提升了我国危险场所电气防爆的水平；桂海峰等人专利技术了一种具备检测简便、精度高、误差小的一体化防爆压力远程监控终端，包括独立测压单元和数据传输单元两个部分，可实现在同一时间段不同测压点的数据分析对比；李慧等人专利技术了一种防爆型移动安全生产监测终端，包括图像采集模块、太阳能供电、可升降的支撑机构、无线通信模块与专网服务器，通过采用防爆型图像采集和防爆接线箱密封，避免了在油气环境中产生电火花引起的燃爆。当前军工及民爆产品制造过程防爆安全管理，传统的管控方式过于依赖人为主观性臆断，无形中增加了企业生产人员管理成本；另外目前的监管方式以事中控制为主，未能进行风险智能预测识别和安全预警；再则固定区域的远程监控存在信息反馈不及时和处理滞后等问题，且不能跟随产线设计和人员调整进行按需转移与配置，特别的对于军用生产车间等类似防火防爆等级较高场所，现有的管控方式已无法满足防爆和防护等级要求。现有的基于防爆触摸屏、触摸屏隔爆处理的终端，在一定程度上保证了终端的安全性，以防爆触摸屏为例，由于防爆触摸屏本身的存储和计算能力有限，因此必须要通过接入现场工控网络，与工控机、服务器等进行联网，并部署一系列软件，才能实现预期功能，导致终端部署实施复杂度高、周期相对较长。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是在防爆生产现场缺乏一套现场设备全流程安全管控的系统，目的在于提供一种用于防爆现场的设备诊断系统及操作终端，实现企业危险品生产现场设备的安全态势数字化、智能化管控。本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于防爆现场的设备诊断系统，部署在防爆现场的操作终端中，包括数据采集模块、数据库、动态数据库、知识库模块和故障预测与诊断模块，其中，数据采集模块用于采集防爆现场设备的运行数据，并通过内置解析协议解析和统一发布异构数据；采用OPCUA、MQTT、HTTP协议等进行发布；数据库用于结构化存储防爆现场设备的运行数据；动态数据库用于实时采集数据库中存储的防爆现场设备的运行数据，并对实时采集到的防爆现场设备的运行数据进行数据融合处理后进行分表存储；知识库模块用于将动态数据库中分表存储后的数据按照构建的知识规则库进行分类存储；故障预测与诊断模块用于对动态数据库中数据融合处理后的数据进行特征提取，得到待检测数据，并利用训练好的故障预测模型和知识规则库对待检测数据进行故障分析得到故障预测结果，结合知识规则库对故障预测结果进行诊断推理，得到诊断结果。进一步地，构建的知识规则库包括参数规则库、诊断规则库和案例库，动态数据库中分表存储后的数据按照参数规则库对应规则存储为参数表和参数规则表，按照诊断规则库对应规则存储为诊断规则表，按照案例库对应规则存储为案例表和故障信息表，其中，参数表用于存储关于设备故障诊断的参数，参数规则表用于存储参数相应状态对应的设备运行状态，诊断规则表用于存储诊断结果对应的设备运行状态，案例表用于存储设备的历史故障信息，故障信息表用于储存设备的常见故障。进一步地，所述故障预测与诊断模块包括故障分析预测模块，故障分析预测模块包括模型训练模块、故障识别模块、故障检测模块和更新模块，其中，模型训练模块根据深度置信网络构建故障预测模型，并利用数据库中存储的防爆现场设备的历史运行数据训练构建的故障预测模型；故障识别模块用于在知识规则库中查找设备对应的历史故障信息得到设备可能出现的故障类型，同时将待检测数据输入到训练好的故障预测模型中，得到设备各种故障出现的概率，同时，融合设备各种故障出现的概率和设备可能出现的故障类型，得到设备可能出现的故障类型及其概率，生成故障树；故障检测模块利用故障树分析设备故障类型以及原因，得到设备具体的故障部位和故障类型，并与设备对应的历史故障信息进行拟合，得到故障预测结果；更新模块利用故障树分析设备故障类型以及原因，得到设备故障类型以及原因的置信率，将置信率超过预设阈值的故障类型以及原因更新到知识规则库中相应的数据表中。进一步地，所述故障预测与诊断模块还包括诊断推理模块，诊断推理模块包括数据获取模块、参数匹配模块和诊断匹配模块，数据获取模块用于获取设备故障预测结果和读取设备运行状态参数；参数匹配模块用于将读取的设备运行状态参数按照参数规则库的对应规则进行编码得到编码数据，并在参数规则库中查找对应设备下是否存在编码数据，若不存在该编码数据，则将编码数据存入参数规则库中，若存在则得到对应的诊断结果；诊断匹配模块根据获得的设备故障预测结果与诊断规则库中的数据进行匹配，将匹配到的数据输出作为诊断结果。进一步地，还包括终端控制模块、级连模块、效能分析模块和界面交互模块，所述终端控制模块用于实现操作终端的控制电路按预定顺序通电并对系统进行自检；级连模块用于将数据库的数据上传到上级系统，并实现数据库与上级系统数据库的同步；效能分析模块按设定频率查询动态数据库中的数据，并根据设置的参数对查询到的数据进行统计分析，得到效能分析结果，效能分析结果包括设备开机率、设备平均故障间隔时间和平均恢复时间；界面交互模块通过管理和切换当前界面控制变量的方式控制显示内容，用于显示诊断结果和效能分析结果。目前对于危险品生产现场安全的管控方式以事中监测和远程监控为主，现有技术中基于防爆触摸屏、触摸屏隔爆处理的终端，由于存储和计算能力有限无法实现数据接入、采集、存储和分析的数据全流程处理功能，实现生产线生产要素全覆盖，本方案通过对生产现场的数据实时感知、数据采集和存储、关键部位监控和预警，满足枪弹装配、含能材料制备和民爆生产等危险品生产现场数据感知、存储、分析和应用的数据全生命周期管理需求，同时，数据采集模块可作为制造管理系统、MES系统等系统的现场录入模块，为车间数字化提升、生产智能化运维提供基础支撑。同时，本专利技术系统可单独进行部署，也可以联网与其他系统集成部署。通过系统对现场生产设备的采集、处理和分析预警能避免人工巡检判断造成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防爆现场的设备诊断系统，其特征在于，部署在防爆现场的操作终端中，包括数据采集模块、数据库、动态数据库、知识库模块和故障预测与诊断模块，其中，/n数据采集模块用于采集防爆现场设备的运行数据，并通过内置解析协议解析和统一发布异构数据；/n数据库用于结构化存储防爆现场设备的运行数据；/n动态数据库用于实时采集数据库中存储的防爆现场设备的运行数据，并对实时采集到的防爆现场设备的运行数据进行数据融合处理后进行分表存储；/n知识库模块用于将动态数据库中分表存储后的数据按照构建的知识规则库进行分类存储；/n故障预测与诊断模块用于对动态数据库中数据融合处理后的数据进行特征提取，得到待检测数据，并利用训练好的故障预测模型和知识规则库对待检测数据进行故障分析得到故障预测结果，结合知识规则库对故障预测结果进行诊断推理，得到诊断结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于防爆现场的设备诊断系统，其特征在于，部署在防爆现场的操作终端中，包括数据采集模块、数据库、动态数据库、知识库模块和故障预测与诊断模块，其中，
数据采集模块用于采集防爆现场设备的运行数据，并通过内置解析协议解析和统一发布异构数据；
数据库用于结构化存储防爆现场设备的运行数据；
动态数据库用于实时采集数据库中存储的防爆现场设备的运行数据，并对实时采集到的防爆现场设备的运行数据进行数据融合处理后进行分表存储；
知识库模块用于将动态数据库中分表存储后的数据按照构建的知识规则库进行分类存储；
故障预测与诊断模块用于对动态数据库中数据融合处理后的数据进行特征提取，得到待检测数据，并利用训练好的故障预测模型和知识规则库对待检测数据进行故障分析得到故障预测结果，结合知识规则库对故障预测结果进行诊断推理，得到诊断结果。


2.根据权利要求1所述的一种用于防爆现场的设备诊断系统，其特征在于，构建的知识规则库包括参数规则库、诊断规则库和案例库，动态数据库中分表存储后的数据按照参数规则库对应规则存储为参数表和参数规则表，按照诊断规则库对应规则存储为诊断规则表，按照案例库对应规则存储为案例表和故障信息表，其中，参数表用于存储关于设备故障诊断的参数，参数规则表用于存储参数相应状态对应的设备运行状态，诊断规则表用于存储诊断结果对应的设备运行状态，案例表用于存储设备的历史故障信息，故障信息表用于储存设备的常见故障。


3.根据权利要求1所述的一种用于防爆现场的设备诊断系统，其特征在于，所述故障预测与诊断模块包括故障分析预测模块，故障分析预测模块包括模型训练模块、故障识别模块、故障检测模块和更新模块，其中，
模型训练模块根据深度置信网络构建故障预测模型，并利用数据库中存储的防爆现场设备的历史运行数据训练构建的故障预测模型；
故障识别模块用于在知识规则库中查找设备对应的历史故障信息得到设备可能出现的故障类型，同时将待检测数据输入到训练好的故障预测模型中，得到设备各种故障出现的概率，同时，融合设备各种故障出现的概率和设备可能出现的故障类型，得到设备可能出现的故障类型及其概率，生成故障树；
故障检测模块利用故障树分析设备故障类型以及原因，得到设备具体的故障部位和故障类型，并与设备对应的历史故障信息进行拟合，得到故障预测结果；
更新模块利用故障树分析设备故障类型以及原因，得到设备故障类型以及原因的置信率，将置信率超过预设阈值的故障类型以及原因更新到知识规则库中相应的数据表中。


4.根据权利要求2所述的一种用于防爆现场的设备诊断系统，其特征在于，所述故障预测与诊断模块还包括诊断推理模块，诊断推理模块包括数据获取模块、参数匹配模块和诊断匹配模块，数据获取模块用于获取设备故障预测结果和读取设备运行状态参数；
参数匹配模块用于将读取的设备运行状态参数按照参数规则库的对应规则进行编码得到编码数据，并在参数规则库中查找对应设备下是否存在编码数据，若不存在该编码数据，则将编码数据存入参数规则库中，若存在则得到对应的诊断结果；
诊断匹配模块根据获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐曼菲，张弦弦，邱枫，谢竺妍，冷涛，张翰铭，刘治红，孙科星，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团自动化研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51