一、軟件概況

1.1軟件主要功能

?? CRMAgent以提高大型生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備可靠度以及有效延長機(jī)械使用壽命為目的，增強(qiáng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備各部件監(jiān)控以及調(diào)控能力，實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測以及基于深度學(xué)習(xí)方法的大數(shù)據(jù)智能健康預(yù)測，提升各作業(yè)環(huán)境下大型生產(chǎn)機(jī)械的智能監(jiān)控水平以及智能化預(yù)測能力，為大型生產(chǎn)機(jī)械關(guān)鍵部件在線監(jiān)測與智能健康預(yù)測提供可借鑒的范式與支撐系統(tǒng)。

冷軋?jiān)O(shè)備變工況監(jiān)測與健康預(yù)測系統(tǒng)

1.2編程序語言版本及源程序量

編程語言涉及Python，HTML，JavaScript，CSS，數(shù)據(jù)庫采用MongoDB，數(shù)據(jù)庫連接涉及MongoDB查詢語句，各編程語言涉及的開發(fā)模塊以及功能如下所示：

• ?Python：主要負(fù)責(zé)后端開發(fā)，共約10000條語句，功能包含：

（1）Flask輕量級Web架構(gòu)搭建

（2）后端自動化處理腳本編寫及運(yùn)行（自動數(shù)據(jù)讀取、自動指標(biāo)計(jì)算、自動預(yù)警、自動事件、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)庫操作等）

（3）路由接收并調(diào)用各功能模塊（基于信號方法的故障預(yù)示與故障診斷、基于深度學(xué)習(xí)的健康評估與預(yù)測）

（4）后端事件日志采集（數(shù)據(jù)讀寫日志log、事件觸發(fā)log）

（5）深度學(xué)習(xí)算法編寫（長短期記憶網(wǎng)絡(luò)、自組織映射網(wǎng)絡(luò)）、信號處理算法編寫（高/帶/低濾波、快速傅里葉變換，時(shí)域重采樣等）

• ? HTML：主要負(fù)責(zé)Web交互界面開發(fā)，共約12000條語句，功能包含：

（1）Web界面的模塊分區(qū)，層級以及框架構(gòu)建

（2）交互控件應(yīng)用

• ?JavaScript：主要負(fù)責(zé)前端調(diào)控，共約10000條語句，功能包含：

（1）Web界面的實(shí)時(shí)動態(tài)變化、前端數(shù)據(jù)讀取、傳輸，中間變量暫存

（2）路由發(fā)送端

（3）后端返回?cái)?shù)據(jù)接收端

（4）前端事件日志采集

• ?CSS：主要負(fù)責(zé)前端界面的樣式設(shè)計(jì)，共約3000條語句，功能包括：

（1）Web界面交互反饋

（2）Web界面主題美術(shù)設(shè)計(jì)

1.3軟件設(shè)計(jì)

? ? 該系統(tǒng)通過監(jiān)控對象關(guān)鍵部件的智能環(huán)境感知，對開放場景下大型生產(chǎn)設(shè)備（以高質(zhì)量鋼板生產(chǎn)設(shè)備為維護(hù)對象）關(guān)鍵部件進(jìn)行基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能監(jiān)控、基于信號方法的早期故障預(yù)示以及基于深度學(xué)習(xí)的智能健康預(yù)測。保障復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下完全代替人工方式的設(shè)備目視巡檢及警示、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號檢測、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、測試過程管理、測試數(shù)據(jù)管理、訓(xùn)練數(shù)據(jù)管理、事件查詢與傳感控制、信號特征故障預(yù)示、自適應(yīng)健康評估、智能故障診斷以及故障溯源等功能。通過上述系統(tǒng)集成性功能可有效地對生產(chǎn)機(jī)械關(guān)鍵部件進(jìn)行實(shí)時(shí)信號監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)管理，以及基于既往數(shù)據(jù)的智能化建模分析，充分發(fā)揮深度學(xué)習(xí)方法的高魯棒性與適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械關(guān)鍵部件的智能管控，為大型產(chǎn)制線提供強(qiáng)有力的連續(xù)生產(chǎn)保障，實(shí)現(xiàn)全程智能監(jiān)測與個(gè)性化健康預(yù)測，對提高生產(chǎn)機(jī)械自身設(shè)備可靠度以及安全性意義重大。

1.4系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

? 軟件架構(gòu)包括連接構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和處理構(gòu)件。連接構(gòu)件把體系結(jié)構(gòu)不同部分組合起來，數(shù)據(jù)構(gòu)件是被加工的數(shù)據(jù)集，處理構(gòu)件完成對數(shù)據(jù)的加工。邏輯清晰、結(jié)構(gòu)清楚的軟件體系結(jié)構(gòu)劃分有利于團(tuán)隊(duì)的開發(fā)效率，提高軟件的穩(wěn)定性，便于后期的維護(hù)和升級。

? ? 按照軟件開發(fā)“高內(nèi)聚、低耦合”的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合系統(tǒng)感知層作業(yè)環(huán)境的特殊性及惡劣程度，軟件采用多層架構(gòu)設(shè)計(jì)方式。多層架構(gòu)是從經(jīng)典的三層架構(gòu)：數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、表示層發(fā)展而來。業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)軟件的業(yè)務(wù)邏輯，是系統(tǒng)的核心，承上啟下，一個(gè)軟件的魯棒性、靈活性、可維護(hù)性的好壞很大程度上由業(yè)務(wù)層決定。所以為了顯示對業(yè)務(wù)層的重視，將業(yè)務(wù)層又拆分成數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)規(guī)則層和業(yè)務(wù)外觀層。多層的好處是能夠使軟件層次感更加清晰，內(nèi)聚性更強(qiáng)，代碼的可讀性和可維護(hù)性更強(qiáng)。

?? 系統(tǒng)開發(fā)平臺選擇VSCODE作為Python、HTML5、JavaScript、CSS以及數(shù)據(jù)庫操作語句的開發(fā)已經(jīng)調(diào)試工具以及平臺。

二、軟件功能

? 鋼板冷軋?jiān)O(shè)備變工況監(jiān)測與健康評估預(yù)測系統(tǒng)的模塊劃分是按照系統(tǒng)的功能需求區(qū)分的。本系統(tǒng)共有7個(gè)模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、用戶管理模塊、可靠性評估模塊、關(guān)鍵部件健康評估模塊、故障診斷模塊、健康預(yù)測模塊、綜合查詢及報(bào)表管理模塊、系統(tǒng)導(dǎo)航欄管理模塊。

??? 鋼板冷軋?jiān)O(shè)備變工況監(jiān)測與健康預(yù)測系統(tǒng)（下稱軋機(jī)系統(tǒng)）首頁，頁面內(nèi)容呈現(xiàn)共包含系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)、機(jī)組測點(diǎn)狀態(tài)、系統(tǒng)服務(wù)器狀態(tài)、實(shí)時(shí)振動信號分析以及實(shí)時(shí)健康指標(biāo)趨勢含五個(gè)主要模塊。

• (1).實(shí)時(shí)信號分析模塊，主要包含：

• ??? 頻域信號分析：對當(dāng)前游走軋機(jī)設(shè)備五個(gè)測點(diǎn)的振動信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到振動信號頻域成分。對特定故障頻域成分進(jìn)行標(biāo)識，快速監(jiān)測機(jī)器的振動情況。

• 時(shí)域信號分析：對當(dāng)前游走軋機(jī)設(shè)備五個(gè)測點(diǎn)的振動信號進(jìn)行展示。

(2).實(shí)時(shí)健康指標(biāo)趨勢模塊，主要包含健康指標(biāo)以及周期選擇。

2.2.2冷軋機(jī)組子設(shè)備健康總覽

? 子設(shè)備健康總覽界面，內(nèi)容包含文本信息、健康指標(biāo)周期趨勢、健康指標(biāo)讀數(shù)等。

(1).設(shè)備選擇：點(diǎn)擊設(shè)備選擇下拉菜單可對當(dāng)前界面設(shè)備進(jìn)行選擇，選擇相應(yīng)設(shè)備即可切換監(jiān)測對象。

(2).測點(diǎn)選擇：點(diǎn)擊測點(diǎn)選擇下拉菜單可對當(dāng)前監(jiān)測對象的振動信號傳感測點(diǎn)進(jìn)行選擇，觀察該測點(diǎn)振動信號高中低頻分量所計(jì)算的特征，并呈現(xiàn)出各個(gè)周期的健康變化趨勢。

(3).指標(biāo)選擇：點(diǎn)擊指標(biāo)選擇下拉菜單可對當(dāng)前監(jiān)測對象的振動信號傳感所計(jì)算的特征進(jìn)行選擇（信號均值、峰度以及峭度），觀察該測點(diǎn)振動信號高中低頻分量所計(jì)算的特征。

(4).相關(guān)性建模：點(diǎn)擊【相關(guān)性建模】按鈕，跳轉(zhuǎn)界面。針對不同工況（轉(zhuǎn)速）下的軋機(jī)振動信號，對轉(zhuǎn)速-特征進(jìn)行非線性相關(guān)建模，并將模型保存至系統(tǒng)。

(5).模型管理：點(diǎn)擊【模型管理】按鈕，跳轉(zhuǎn)模型管理界面，在此對上述提到的特征指標(biāo)模型進(jìn)行訓(xùn)練。點(diǎn)擊相應(yīng)設(shè)備與測點(diǎn)，選擇振動文件，點(diǎn)擊信號展示，隨后上傳，點(diǎn)擊模型訓(xùn)練，模型測試，完成對相應(yīng)模型的訓(xùn)練更新與管理。

(6).?閾值輸入：點(diǎn)擊【閾值輸入】按鈕，跳轉(zhuǎn)閾值輸入界面，對系統(tǒng)中基于信號的特征以及基于模型的特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)閾值管理，使得不同工況下的閾值向標(biāo)準(zhǔn)閾值對齊，實(shí)現(xiàn)變化工況的健康監(jiān)測。

模型管理界面

(7).數(shù)據(jù)導(dǎo)出：點(diǎn)擊【CSV】按鈕，對當(dāng)前設(shè)備當(dāng)前測點(diǎn)的各個(gè)周期的特征趨勢進(jìn)行導(dǎo)出，形成CSV文件，用以下載。

? 點(diǎn)擊菜單欄三維頻譜按鈕，進(jìn)入三維瀑布圖分析界面，操作者可根據(jù)自身需要選擇對應(yīng)軋機(jī)設(shè)備以及測點(diǎn)位置。界面切換至所選擇設(shè)備及測點(diǎn)處，展示長期趨勢下的三維頻譜圖，觀察長趨勢下機(jī)組設(shè)備的振動變化情況。

三維頻譜分析界面

? 點(diǎn)擊菜單欄高中低頻按鈕，進(jìn)入高中低頻信號分析界面，操作者可根據(jù)自身需要選擇對應(yīng)軋機(jī)設(shè)備以及測點(diǎn)位置。界面切換至所選擇設(shè)備及測點(diǎn)處。

高中低頻分析

? 點(diǎn)擊倍頻分析按鈕，跳轉(zhuǎn)至倍頻分析界面，給出當(dāng)前軋機(jī)當(dāng)前測點(diǎn)的變頻放大圖，涵蓋了0.5/1.0/2.0/3.0倍頻成分，通過圖例選擇成分并加以呈現(xiàn)；右側(cè)給出各倍頻成分的棒值圖。

倍頻分析

? 點(diǎn)擊健康評估按鈕，跳轉(zhuǎn)至健康評估界面，根據(jù)當(dāng)前歷史振動數(shù)據(jù)情況對設(shè)備健康進(jìn)行評估。

健康量化評估

? 點(diǎn)擊壽命預(yù)測按鈕，跳轉(zhuǎn)至壽命預(yù)測界面，根據(jù)當(dāng)前歷史振動數(shù)據(jù)情況對設(shè)備健康進(jìn)行評估，并對剩余壽命進(jìn)行估計(jì)。

壽命預(yù)測界面

歡迎裝備智能維護(hù)、制造過程質(zhì)量控制、人工智能、機(jī)器視覺、缺陷檢測等智能制造方面的項(xiàng)目協(xié)作、系統(tǒng)開發(fā)、學(xué)術(shù)研究等合作(注：系統(tǒng)目前不開源)。