轨道交通设备智能感知流程在线编排与测试系统的设计与实现

作     者：沈晓宇 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯凤娟

授予年度：2022年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：PHM 故障诊断 智能感知 

摘      要：为解决轨道交通设备故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术架构与具体设备场景的耦合度较高,所导致的现有的数据分析算法及配套的检测软件出现种类繁多、接口复杂、操作自成体系、孤岛现象严重等问题,本文设计并实现了轨道交通设备智能感知流程在线编排与测试系统。该系统可作为PHM系统的前置处理,可快速搭建故障感知流程并在线运行测试,从而在根源上解决故障诊断技术对于数据处理流程管理的封闭性以及场景针对性的问题。在本系统中,本人主要负责数据接入、模块配置、流程管理、流程部署、模型管理、数据管理六个功能模块的设计与实现。其中:(1)数据接入:负责与数据中台建立连接,实现传感器和边缘计算单元两种采集设备信息的接入与模块封装;(2)模块配置:负责提供智能感知模块及其参数信息的管理,完成模块创建、模块复制等业务功能的具体实现;(3)流程管理:实现流程信息的整体管理,提供感知流程的创建、流程图以及流程内各个节点模块参数的存储与读取;(4)流程部署:经由Kafka与算法服务器完成信息交互,负责实现流程在部署相关的信息存储、流程验证、具体模块运行、实时数据返回、手动或自动停止;(5)模型管理:提供算法模型及测试结果的展示及下载;(6)数据管理:提供流程运行中间数据的展示及下载。并在上述系统功能实现的基础上,通过完成基于长短时记忆网络(LongShort Term Memory Network,LSTM)的状态分类算法接口设计与模块封装,经由本地离线试验后通过系统创建该模块并完成在线测试,对系统的智能感知流程的部署功能进行整体验证。轨道交通设备智能感知流程在线编排与测试系统目前还处于迭代阶段,在后续迭代中进一步提升系统易用性与安全性,并配合PHM系统的应用需求,建立流程数据及模型的外部接口,以完善流程编排与测试的应用路径,为用户提供完整的轨道交通乃至工业领域设备智能运维支持。