LeadMeasure软件说明文档.doc

LeadMeasure-GX2软件的说明在线监测及故障诊断软件是设备在线监测及故障诊断系统的灵魂，LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台使用的有效性和功能取决与软件系统优劣，通过软件的辅助支持企业设备维护管理人员逐步提升技术管理水平，掌握设备诊断技术，对受控设备进行预知维修。LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台的振动与噪声的信号分析算法同样采用ActiveX组件完成，使用ADO技术实现数据库在趋势分析的应用。本软件为网络程序，支持多客户端访问数据采集服务器，以文件和数据库两种方式交换数据。同时采集服务器针对硬件类型进行定制，支持目前市场主流的A/D采集卡和数采模块。LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台软件特色：l 优雅的软件人机界面，高度商品化软件设计。l 企业级的应用Windows DNA（分布式网络应用）模型开发。l 以组件以COM组件为中心的多层结构。l MDI（多文档界面）操作，风格化环境。l 标准化信号分析算法。l 软件设计符合VI（虚拟仪器标准）规范。软件结合了高线设备维护管理情况，做到使用灵活、操作方便。LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台软件在网络环境下使用，以COM组件为中心实现的三层结构，数据层：采集的动态工业信号；业务层：数据转换与规则化；表现层：状态监测与故障诊断桌面应用；表现层完成可视化操作的主体工作。软件面向对象设计，各子窗体可实现窗体的继承，操作界面风格化（自由组合位置、颜色、皮肤风格）。程序开发围绕上述设备硬件环境要求进行开发。由于该系统的软件开发只有主体的要求，无细节定量要求，存在进行多次修改可能性，由于需求的多样性，适合于建立原型逐步完善式开发。程序开发是以上述基本要求为起点进行开发，由于该系统的软件开发只有主观的要求，无定量的具体指标要求，相关主要指标为硬件指标，在线监测软件的开发是以公司以前项目软件为基础的，最终选择使用原型法（Prototype）进行开发，绝大多数现代软件项目都普遍采用快速原型技术。特别是，软件产品产生大量的动态可视输出，大量的用户交互或涉及复杂的算法，采用进化方式开发，分析阶段应该使用快速原型技术。一、软件系统结构LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台是一个应用于设备故障监测及诊断的专有系统；软件以WINDOWS为运行环境，利用网络将数据信息共享，客户端提供了图形化的界面操作，企业级的应用Windows DNA（分布式网络应用）模型开发。 客户端安装专用的客户端软件。中间件数据同步信号与数据逻辑。 服务器高性能的PC、工作站提供数据服务。基于网络的分布式在线监测诊断系统一般是三层模式系统。优点：客户端响应速度快；降低了系统的通讯开销；结构灵活；适用于局域网；企业级应用系统扩展性好。缺点：客户端需要安装专用的客户端软件，维护技术成本高。Client（客户端）Business Logic（业务逻辑）A/D（数据采集）信号处理ActiveX组件Winsockt/FileShare/FTPAPI接口程序设备运行状态在线监测系统软件结构1、原型法开发技术原型法的开发，针对系统的基本要求，快速开发出一个原型，现场进行使用同时进行测试，同时征求客户对原型的意见，近一步修改、完善、确认软件的需求是否一致，原型经过最终确定后，它将由软件设计和编码阶段进化成最终软件产品。原型法开发的模式如下图。原型法开发示意图2、 面向对象的需求分析1 识别对象瞬态信号测点：振动信号、位移信号、键相信号、转速测点等。稳态信号测点：温度信号、压力信号、流量信号等。 标识对象属性识别对象属性数据类型说明类别Single加速度、速度、位移：振动波形数据的数据类型为单精度数数组。转速、电流等：波形数据的数据类型为单精度数数组。分组编号Integer瞬态信号：编号Vn（n=1,2,3-）。稳态信号：编号P n（n=1,2,3-）。位置参考软件示意图状态Integer以颜色变化绿、黄、红对应与“正常”“一级报警”“二级报警”。报警值Single振动信号：一级报警值，二级报警值。单位：位移峰峰值m，速度有效值mm/s，加速度峰值m/s*s。注：以上系数均是采用激振器标定后确定，参考ISO标准非振动信号：已企业要求进行设置。采样频率Single瞬态信号：根据采集卡设置0500KHz。稳态信号：根据模块设置50Hz。样本点长度Integer瞬态信号：1024、2048（默认）、4096，数组形式。稳态信号：平均值。 数据存储单元结构将数据以文件方式进行存储、定义文件的结构定义系统结构，用于全局量的控制。Public Type SysParameter EquipementID As String 设备ID。 EquipementName As String 设备名称。 EnterpriseName As String 企业名称。 EquipementCode As String 设备代码。 EquImageName As String 设备图像文件。 MonitorName As String 监测系统名称。 SamplingCycle As Integer 采样周期。 DefaultFrequence As Integer 默认采样频率。 DynamicSampling As Boolean 变频采样。 HardwaveType As String 硬件类型。 NetPath As String 网络联接路径映射盘符。 ServerName As String 服务器名或IP地址。 FileCount As Long 文件记录总数。 TrendCount As Long 趋势记录。 AutoReset As Boolean 自动复位。 ResetCycle As Integer 复位周期。End Type动态信号参数数据结构。Public Type VibrationDef 测点状态定义 Dates As Date 日期与时间 Sample As Integer 采样频率 Peak As Single 振动峰值 PeakAver As Single 峰值平均指标值 Average As Single 平均值 RMS As Single 均方根幅值(有效值) AbsAver As Single 平均绝对值 Crest As Single 脉冲指标值 Skewness As Single 歪度指标值 Kurtosis As Single 峭度指标值 RPMS As Integer 转速 Wave() As Single 波形数据End Type物理信号参数数据结构。Public Type PhysicalDef Dates As Date 日期与时间 Value As Single 测量值End Type二、 功能说明 LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台，主要完成预精轧、精轧机组振动信号拾取、数据采集和在线长期监测，在发生运行异常及故障时及时报警、具有动态信号分析与追忆功能。LeadMeasure-GX2软件包括数据采集、数据通讯、信号分析与故障诊断三套软件。数据采集：用于采集设备物理表征信号（振动、转速等）数据预处理和保存；数据通讯：支持网络访问，自动数据同步；信号分析与故障诊断：是LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台软件的核心，信号分析与故障诊断软件运行在各监测工作站，提供状态报警、信号趋势分析，振动信号时域和频域分析，数据信息查询、故障诊断功能。幅域指标、时域分析、趋势分析掌握容易是简易诊断最常用的手段，频域分析和非稳态分析为使用者提供了精密诊断的工具。LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台1、数据采集与存储数据采集Measurement软件：驱动A/D卡完成工业信号（振动、温度、压力、转速等）的数字化转换，对信号进行自动规则化保存和分类以供分析，对超标工业信号进行振动指标和物理指标进行提示，数据保存的数量、周期可软件控制，默认设置为：l 7200个分钟数据（约三周数据）l 4500个小时数据（小时抽取样本，保留最近的数据约半年）l 3600个日数据（日抽取样本，共保留最近的数据约十年）l 3600报警数据（滚动保存可自定义保存数据样本点数量）数据滚动更新（既新数据替换最老的数据）。该模块为独立运行软件，24小时运行在监测主机，软件设计尽可能简洁以提高软件稳定性，避免占用过多资源影响而计算机系统稳定性。信号采集服务器软件（图为实际运行1：1的视觉外观）监测系统核心之一就是获取振动的数据，本系统采用DAQ系列的采集卡，该AD卡编程难度中等，API参考例子多有利于学习，为数据采集不被中断，应该将采集代码建立在主窗体，采用定时器触发采集，本系统tmrTrigger_Timer时钟触发时间检验，可在代码中修改采样周期时间的长短，tmrSampling_Timer为采样时钟进行采样，主要采样参数：参量含义名称说明状态确认G_bNoUpdate是否已经结束上次采集采集通道Channel对通道赋值，确定参与采集的通道号和个数，可非连续通道。增益Gain对通道赋值，确定采集时放大的比例，其中DAQ1201为1、10、100、1000倍，DAQ1202为1、2、4、8倍。采样频率DbSampleRate设置采样频率，为设备最高特征频率的8倍频率的2.5倍，高速设备有时无法达到可适当降低。样本点数LScans每通道，一般采样时采集卡初始化对开始的几个样本点略微有影响，可增加样本点长度，采集后放弃开始的样本点，保证采样的真实性。触发模式IO_modeCPU还触发还是中断触发。采集函数AnalogInputMultSamples(channel(), _gain(), TestNumber, dbSampleRate, lScans, IO_mode)进行采集，其中TestNumber为测点数量。采样函数采样后采集数据在内存区段中DaqReadBufferVB(request_handle, 0, g_nADdata(0)函数将数据赋值给g_nADdata数组，g_nADdata是一个各通道交叉存放的一维数组，存放次序为1、2、3、，1、2、3、，1、2、3，本系统将转换为二维数组，注意存放数据的次序，下列代码实现数据分解到各通道。 For i = 0 To lScan 1 For j = 0 To nChs - 1 cdrecord(j + 1).Wave(i) = g_nADdata(i * nChs + j) Next Next数据采集后应进行保存，本系统采用滚动存储，将最新数日内的数据进行存储，定义数据为分钟、小时、日数据，分钟为3分钟一组保存约3000组、小时为每小时的开始三分钟内的一组数据保存约3000组，日数据每日9时的第一组数据保存约3000组。函数分别要考虑触发的时间Public Sub TimeFile_Mage()过程触发数据定时保存和Public Sub Del_File(Dpath As String, Num As Integer)过程更新陈旧数据，对数据以年月日时分为序列命名，如200405192354.miu，函数分别为Made_DayFile、Made_HourFile、Made_Minute，同时要求考虑将各数据存放不同的目录，为保证程序稳定，系统在程序启动时检测各目录是否存在，如不存在立即建立，系统定义CheckPath函数完成目录检测和创建功能。2、 数据通讯数据通讯NetConnect：隐含（无显示）界面，完成数据通讯和文件同步，每客户端通过该软件将数据复制到本地工作站，其中网络链路可配置，数据的同步隐含进行，配置完成后无需管理。当数据分析客户端可登录到Internet时，可配合第三方的FTP支持软件（选择免费软件）实现互联网应用。针对LAN环境的远程数据文件，系统主程序支持网络浏览和盘符映射，可加速文件的访问，为实现局域网通讯调用API的网络功能：Private Declare Function ExitWindowsEx Lib user32 (ByVal dwOptions As Long, ByVal dwReserved As Long) As LongPrivate Declare Function WNetAddConnection Lib mpr.dll Alias WNetAddConnectionA (ByVal lpszNetPath As String, ByVal lpszPassword As String, ByVal lpszLocalName As String) As LongPrivate Declare Function WNetCancelConnection Lib mpr.dll Alias WNetCancelConnectionA (ByVal lpszName As String, ByVal bForce As Long) As Long远程文件共享3、 状态监测 LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台启动进入的主程序既状态监测报警和幅域分析工具面板。整个程序外观包含菜单区（系统操作与参数设置）、滑动工具栏区（功能控制）、工作区（工作窗显示区）三部分，软件为Microsoft FrontPage风格设计，同时整个布局可随意调整，大部分工作窗有右键菜单，外观优美，操作方便且人性化。状态监测报警与幅域指标 状态监测报警：通过振动的测量对设备的运行状态是否正常进行评价，并对设备状态的变化作出预测，以实现运行全过程中设备状态的动态管理。幅域指标的报警，在监测指标窗的画面中，以条形图的高度表示为振动各项指标的幅值，使用颜色（红，黄，绿）表示振动指标状态是否正常（其中“红色”表示为危险，“黄色”表示为警报，“绿色”表示为正常）对设备振动和大小（总振级或通频值）进行测量，根据允许值或振动标准的要求，确定设备状态是正常还是异常（若实测值标准值，设备状态为正常，否则为异常或存在故障）。 幅域指标：振动的强弱、能量、分布和波形形状结构的量化值，通过快捷菜单选择切换振动显示幅域指标； l 峰值 (Peak value)：振动离平衡位置的最大偏离。l 均值 (Mean value)：又称平均值或直流分量。l 有效值 (Root mean square value)：振动功率。 l 脉冲指标 (Crest factor)：波形是否有冲击。l 歪度指标 (Skewness)：以平均值为中心，波形的对称性。l 峭度指标 (Kurtosis)：波形的尖峭程度、有无冲击时域信号报警对采集数据进行报警，主要指标为有效值，时域信号的处理主要是信号统计功能。定义DataTransact函数对所有的时域信号进行处理，DataTransact又由多个子函数构成，其目的通过对时域信号的平均值绝对值Xav、均方根Xrms、峰值Xp、平均值 进行处理绘制报警棒图和仪表。波形指标 (Shape factor)波形与正弦波比较的偏移和歪斜。峰值指标 (Peak factor) 波形高度的指标。脉冲指标 (Crest factor) 波形是否有冲击。歪度指标 (Skewness) 以平均值为中心，波形的对称性。峭度指标 (Kurtosis) 波形的尖峭程度、有无冲击。 状态列表与结构图信息：显示振动值、物理指标测量值、报警限、及设备的结构简图。状态列表与结构图信息 趋势分析：系统对运行机组的振动数据进行故障趋势分析，通过逼近预测设备可能发生故障的时间，以便根据情况安排检修。在这里用彩色曲线表示过去的实测数据，趋势分析还包含工况条件筛选功能，可选择相关条件作为趋势参量。软件界面通过功能菜单支持各工作窗之间多重显示（层叠、均布），以提供更大信息量。用于对各项物理指标进行趋势分析，提供以每小时为单位的指标趋势，通过趋势曲线获得设备运行劣化的状态，分析设备的一个时间周期内的总体运行状况，通过选择分析的时间和运行环境参数提高趋势信息的参考性。本系统使用数据库存储趋势数据同时利用SQL查询筛选需要分析的数据，由于数据类型单一、结构简单，采用桌面数据库即可满足要求，系统采用ADO（ActiveX Data Object）模型进行数据库连接，注意系统必须安装ADO 2.0以上部件，将物理指标保存到数据库的部分参考代码如下：趋势分析4、时域信号分析l 时域波形：显示各测点振动的波动曲线，观察波动曲线可观察振动的结构分布和形状l 概率密度分析：数理统计的应用，将振动在幅值上的分布状态，提供对能量的结构提供比较，在此基础上提取故障特征和识别模型。l 相关分析：包含自相关和互相关用于分析测点时序的关联性，比较振动信号时域的规律性，排除随机振动的干扰，发现周期成分。 在分析应用层中，系统的相关分析功能被封装起来，并通过图形把结果提供给用户。由于分析功能和界面两者有机组合在一起，成为组态功能软件人机界面中的重要元素，参数设置界面都由组态层来提供。 分析应用层实现的几个原则：在本系统中的分析应用层是用户直接使用和操作的部分，在实现时需考虑如下几个原则。易用性：鉴于本应用软件的用户是现场工程师，易用性是在人机界面开发中应注意的首要原则；直观性：现场工程师一般都希望分析结果能用简单易懂的方式显示出来，如用分析显示方式显示在计算机屏幕上，还可以减少在使用方面的不便；独立性：为了给程序以后升级带来方便，在模块封装方面必须具有独立性。 分析应用层实现的几种方式可用如下三种实现方式：传统的模块方式每一功能部分都用相关的函数封装；面向对象的类的方式每一功能部件用类来实现；ACITVE X方式每一功能部件都用ACTIVE X控件来实现。为了提高系统的灵活性和开发效率，本系统采用WINDOWS DNA构架的软件体系结构，可用ACITVE X方式封装的组件满足这种构架要求。用这种方式实现的组件可把其他两种方式难以实现的功能封装在一起，为日后的升级提供方便。在实现ACTIVE X控件的时候还可以充分利用前两种封装方式来提高程序的开发效率和可维护性。时域波形与概率密度时域分析工具为观察振动进行分析比较，软件提供丰富的图形显示功能，可以进行单幅显示、双幅显示、X方向的放大缩小、Y方向的放大缩小、图形和拷贝等多种图形功能。当轴承振动产生较明显增大，可利用时域波形的比较和振动区间间隔可作为故障分析辅助手段。5、 频域信号分析及非稳态分析l 幅值谱分析：振动信号的有限个或无限个简谐函数标识的方法，反映振动信号x(t)各简谐成分的幅值与其频率的关系。l 自功率谱分析：自相关函数的功率谱，标识振动信号中各谐波分量的频率和能量的关系。l 互功率谱分析：互相关函数的功率谱，显示不同测点之间共有的谐波成分和能量的关系。l 相位谱分析：反映各谐波成分的频率与相位值之间的关系。l 倒谱分析：又称作时谱单位为毫秒，能突出主要频率成分，识别复杂频谱图结构中的各组成分量。l 瀑布图：以时间为序列连续地反映在不同条件或不同的时间周期，其频谱变化的规律。l 小波分析：将非稳态的信号分解后返回到时域，结合频段的滤波，重组波形的时频分析手段。自功率谱与相位谱系统在频域分析的过程中特征频率的计算十分重要的特色，建立传动链关系，计算出各轴的转速后，转速除60得到转频，乘上不同轴上的齿轮齿数既是啮合频率，计算fmj=friZj ，Zj为所在 i轴齿轮的齿数，注意：一对啮合着的齿轮，它们的啮合频率相等。说明公式滚动体公转频率fc外滚道上有故障特征频率fo 内滚道上故障故障频率 fic内滚道上有故障特征频率fi滚动体故障特征频率fb对应各轴承的特征频率参考下列代码。计算轴承特征频率,d1滚动体直径,d2中径,Z滚动体个数,a压力角,Num轴号,i轴转频。Sub CalBearFreq(d1 As Single, d2 As Single, Z As Integer, a As Integer, Num As Integer, i As Single) sngBearFrequency(Num, 1) = i sngBearFrequency(Num, 2) = 0.5 * Z * (1 + d1 / d2 * Cos(a) * i sngBearFrequency(Num, 3) = 0.5 * Z * (1 - d1 / d2 * Cos(a) * i sngBearFrequency(Num, 4) = 0.5 * d2 / d1 * (1 - (d1 / d2 * Cos(a) 2) * i sngBearFrequency(Num, 5) = 0.5 * (1 - d1 / d2 * Cos(a) * iEnd Subj轴承列表列位置,k轴承列表行位置,str1轴承编号,str2轴承型号，str2第几轴。Sub ShowBearFreq(j As Integer, k As Integer, str1 As String, str2 As String, str3 As String) grdBear.Row = j + 1: grdBear.Col = k grdBear.Text = str1 grdBear.Row = j + 2 grdBear.Text = str2 grdBear.Row = j + 3 grdBear.Text = 第 + str3 + 轴End Sub多频谱图 频域分析是LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台主要的精密故障诊断工具，软件可追忆历史数据，提供倍频、分频、边频的游标工具，参考窗比较，为频谱提供窗函数（矩形窗Rectangular、汉宁窗Hanning、海明窗Hamming、哈立士Harris、三角窗Triangle、平顶窗Flat Top ），为体现轧机设备故障诊断的特色软件动态计算设备故障特征频率（随转速波动），同时自动搜索频域成分对显示幅值和描述。频域分析是在线监测系统的核心功能，由于诊断方法多是由频谱分析解决，本系统强化了频谱分析功能，系统先期信号图形完全由程序代码实现，其中数据的读取和显示采用“动态定义绘图框”和“异或笔”游标技巧，最新版本则采用NI Measurestudio组件进行开发，程序的开发更容易和高效。频谱计算的核心过程算法为FFT，参考Public Sub FFT(RowData() As Single, SimapleData() As Single, fftlen As Integer)，其中Z 样本数组，RS 时域幅值数组，FFTLEN 样本长度。Public Sub HilbertFFT(ar() As Single, ai() As Single, fftlen As Integer, flag As Integer)，用于希尔伯特变换的FFT程序。注意经过快速傅利叶变换后的频谱数组的样本点数为输入的时域数组样本点数的一半，频率为时域采样频率的一半。此处容易误解产生错误，而导致数据失真。频谱数据产生后将数据赋予Graph组件同时输入样本点长度和频率，本系统定义为cwgFrequenDomain，产生频域波形图，为便于分析采用游标功能（用鼠标拖动的定位标尺）、利用Graph组件的Private Sub cwgFrequenDomain_CursorChange (CursorIndex As Long, XPos As Variant, YPos As Variant, bTracking As Boolean)过程，将游标的位置即当前频率和幅值进行显示，要考虑波形图的位置和数值显示的位置要求显示直观，同时提供多种功能的游标，“倍频”产生多个游标彼此间为1倍2倍的关系，可用于直观的特征频域倍频的比较，“边频”以主游标为中心其他游标等间隔分布，对信号的边频进行分析，“分频”多个游标以主游标的1/2、1/3、1/4、3/4等方式显示，参考cwgFrequenDomain.Cursors.Item(i)属性，可实现上诉功能。为便于观察波形图Graph组件具有放大、移动的功能，参考cwgFrequenDomain.TrackMode属性，完成图形的X向、Y向、窗选放大和还原，以及平移功能，例如cwgFrequenDomain.TrackMode = cwGTrackPanPlotAreaXY可实现波形图平移功能。6、系统数据管理l 在线状态监测的系统参数管理：进行采样周期、默认采样频率、增益比、测点命名、参数校准、报警值等设置。l 事务日志的管理：记录人工观察的设备运行状态的日志，对检修和部件更换进行记录，为故障诊断提供辅助信息。l 特征频率的计算：系统提供特征频率的归一化计算工具，为配合频谱分析和专家系统而提供信息，仅需提供参数计算过程自动完成。参数管理模块特征频率计算工具 一个系统对设备运行状态数据管理的好坏，直接影响到对机组运行状态的管理，LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台提供完善的数据档案管理与数据文件管理功能。可以通过修改参数来实现系统的不同适合工作状态，但任意修改它是很危险的，会导致系统的意外错误，因此应对它进行严格的管理。二、智能故障诊断系统智能故障诊断暨故障诊断专家系统，故障诊断是根据故障和表征之间的逻辑关系进行推理，这样存在两种研究的方向，其一根据已经被验证的普遍故障模型的提取，总结出通用的故障图谱，目前标准故障图谱已经得到广泛认可和应用，对故障诊断经验的积累进行抽象成为构建专家系统的骨架推理机，专家系统是一个模式识别的过程，只有抽象后的普遍性规律进入推理库。另一方面由于设备差异性又使得设备存在自身的故障模式，LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台的专家系统提供了开放的推理库，通过故障诊断系统实际应用发现设备规则，提交规则后使得系统具备学习功能。 智能诊断的故障类型：l 轴承故障（内圈、外圈、滚珠体、保持架）l 轴磨损l 松动现象l 装配不良l 轮齿缺损l 轴线不直l 齿轮齿面磨损l 齿形误差l 不平衡l 轴弯曲和不重合l 机架刚性不足LeadMeasure-GX2的机电设备故障诊断专家系统的两部分组成：1、通用频谱故障诊断模式识别；2、设备故障特异性推理人机对话。从软件操作界面上看包含三个模块：1、推理因子的修正与学习模块；2、推理与频谱识别；3、诊断报告的输出。1、通用频谱故障诊断模式识别基于模型的诊断方法：通用频谱故障诊断了利用机电设备的典型故障图谱作为模式，将采集信号的频谱图作对应比照，产生识别诊断结果。依据此过程实现需要以下几项资源： 被诊断对象的零部件特征频率表：收集设备参数计算出特征频率，其中零件参数的计算结果为常量记作A（不随状态而改变）、转速为变量记作R、作业模式为变量记作M（往往为离散量子），特征频率T（T=A*R*M），将M与R均预定义为1，使得T为归一化的常量T，特征频率表仅仅记录T与频率、描述信息、表主键、表外键实例参考下图。特征频率表图例 典型故障频谱特征故障诊断推理机：针对典型故障频谱特征图（见典型的故障频谱结构图例），进行故障规则抽象形成推理逻辑模型，先将各特征频率成分描述为代码，将各故障与特征频率进行关联。根据模糊数学原理，可以得到故障症状和特征频率组合之间的数学模型为Y=XR：（Y故障诊断结果，X故障症状向量，R故障特征频率矩阵，逻辑算子）。故障症状向量：对多成因的故障分解为故障基本粒子，方便将故障特征频率结构与故障基本粒子进行对应。不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩典型的故障频谱结构图原因不明，但某处发生异常OA1/2ALM不能发现机械装置的异常不平衡不平衡征兆轴线未对准或轴弯曲轴线未对准或轴弯曲征兆支架刚性不足或轴磨损支架刚性不足或轴磨损征兆不稳、松动或安装不善不稳、松动或安装不善征兆原因不明，但某处发生异常A(fr) 0.7 *OAVEL都不符合A(1/2fr)+A(1/3fr) 0.2*OA A(fr)0.5*OAA(fr) 0.7 *OAA(fr)ALMOAALMOAALMOAALMOAALMNo是是是是是是否否否否否 抽象故障规则推理树故障特征频率矩阵：对故障频率成分的基本结构组成列表，同时对判断边界值输入到特征频率矩阵，对边界值上下限进行异化处理（暨边界值上为正，边界值下限为负）。故障规则维护窗这样能把故障与频率将关系进行关联，将故障症状向量与故障特征频率矩阵组合为下图例。故障推理表逻辑算子：故障的推理需要逻辑算法来实现，将已经形成的推理表按照【抽象故障规则推理树】执行的规则。 故障规则推理的搜索树：从计算机数据结构理论上观察【抽象故障规则推理树】是典型的二叉树的结构，对故障的推理的过程是典型的二叉树的遍历，采用中序遍历即可完成树的搜索和匹配识别，典型逻辑算法如下：void LevelOrder(BiTree root)BiTree p;InitQueue(Q);EnQueue(Q,root)While(! Empty(Q) /匹配循序。DeQueue(Q,p);Output string; /输出结果。If (p-lchild) EnQueue(p-lchild); /左子树的遍历。 If (p-rchild) EnQueue(p-rchild); /右子树的遍历。上例仅仅为实现最优逻辑，实现算法的过程无法抽象到如此完美，为防止测量精度误差导致的识别无法匹配，对经过FFT后的频谱图特征频率对应时采用频率窄带匹配（f=Max(F) FFi-h, Fi+h，f参与故障匹配的频率、Fi理论计算出的故障频率、h搜索窄带），从实际软件的算法中在匹配循序嵌套数据库的循环以读取【特征频率表】【故障推理表】的记录参与计算，LeadMeasure-GX2的机电设备故障诊断专家系统为OOP开发，形成类clsRatiocinate，类包含各类型设备诊断的成员函数MachineDiagnose()、BearDiagnose()、GearDiagnose()、MotorDiagnose()、RotorDiagnose()、OtherDiagnose()实现通用频谱故障诊断模式识别。模式识别故障诊断2、设备故障特异性推理人机对话基于知识的诊断方法，在诊断系统中涉及的知识和数据可以划分为设备、故障集和征兆集等三个集合。对于复杂结构的设备，故障与征兆之间可能存在着比较复杂的关系。考虑到设备结构的复杂性，应该分解成部件对应的故障，设备诊断方法把故障征兆、设备故障同整个设备结构联系在一起，如下图所示。故障1：故障2：。故障N：。诊断设备征兆1：征兆2：。征兆m： 机组 故障集 征兆集 设备诊断方法原理图 建立征兆与故障集合：收集故障的表征，由于故障现象是陈述式结构，不能直接进行符号化，同时与故障因子间的关系为一对多结构，非常适合用数据库进行存储，将复合故障成因分解为独立故障现象，将同一故障现象作为主表，将故障成因作为子表进行关联。将分散的表征利用特性因素对应出故障，同时对不适宜量化的描述进行有机结合，也给人机对话界面提供了交互信息。征兆、特性、故障表人机交互 人机故障推理：在建立故障征兆、判断特性、故障诊断表的基础上，需要开发类似Wizard（功能向导）结构的软件，软件为人机交互（既提问选择结果）的流程，同时应给予判断撤销、多表征组合、故障组合的结构，软件实现的框架如下：Sub SetStep(nStep As Integer, nDirection As Integer) Select Case nStep Case STEP_INTRO 表征选择 Case STEP_1 Case STEP_2 Case STEP_3 Case STEP_4 mbFinishOK = False Case STEP_FINISH mbFinishOK = True End Select 移动到新的步骤 fraStep(mnCurStep).Enabled = False fraStep(nStep).Left = 0 If nStep mnCurStep Then fraStep(mnCurStep).Left = -10000 End If fraStep(nStep).Enabled = True SetCaption nStep SetNavBtns nStepEnd Sub3 软件模块l 推理因子的修正与学习模块：上述各推理判断信息表的规则编辑界面，完成规则初始化及修改功能，同时可添加新的记录集而实现学习功能。l 推理与频谱识别：通过人机交互完成基于频谱模式识别及基于知识的故障推理，产生最