数据集合体状态监测和预测维护
数据分析是任何状态监测和预测维护的核心活动。预见性维护工具箱™提供了工具整体数据存储用于创建、标识和管理通常是大型的、复杂的数据集需要预见性维护算法的设计。
数据可以来自测量系统使用加速度计等传感器、压力表、温度计、高度计、电压表、转速表。例如,您可能会获得测量数据:
正常系统操作
系统操作在一个错误的条件
一生的记录系统操作(run-to-failure数据)
对于算法设计,您也可以使用模拟数据生成的仿真软件金宝app®模型系统的各种操作和故障条件下。
是否使用测量数据,生成的数据,或两者兼而有之,你经常有许多信号,在时间跨度或多个时间跨度不等。你可能也有许多机器的信号(例如,测量从100年独立引擎所有制造相同的规范)。代表健康和你可能有数据操作和故障条件。在任何情况下,设计算法进行预测性维护需要组织和分析大量数据,同时跟踪系统和条件数据表示。
整体数据存储可以帮助你处理这些数据,存储在本地还是在远程位置等云存储使用Amazon S3™(简单存储服务),Windows Azure®Blob存储和Hadoop®分布式文件系统(HDFS™)。
数据的集合体
组织和管理的主要单位多方面的数据集在预见性维护工具箱是整体的数据。一个系综创建数据集的集合,通过测量或模拟系统在不同条件下。
例如,考虑一个传动齿轮箱系统中有一个加速度计来测量振动和转速表测量发动机轴旋转。假设您的引擎运行5分钟,记录测量信号作为时间的函数。你也记录发动机的年龄,以车辆的行驶里程。这些测量产生以下数据集。
现在假设您有一个舰队的许多相同的引擎,你从所有的记录数据。这样做产生一个数据集的家庭。
这个家庭的数据集是一个系综,集合中的每一行是一个成员的合奏。
乐团的成员是相关的,因为它们包含相同的数据变量。例如,插图的合奏,所有成员包括相同的四个变量:一个引擎标识符,振动和转速计信号和发动机的年龄。在这个示例中,每个成员都对应于一个不同的机器。你的合奏可能还包括这组数据变量在不同的时间记录在同一台机器上。例如,下面的例子显示了一个包含多个数据集来自同一引擎记录为引擎。
在实践中,每个乐团成员的数据通常存储在一个单独的数据文件。因此,例如,你可能有一个文件包含的数据引擎01 9500英里的速度,另一个文件包含的数据引擎01 21250英里的速度,等等。
模拟的整体数据
在许多情况下,你没有真正的失败数据从您的系统,或只有有限的数据从系统故障条件。如果你有一个仿真软件模型,接金宝app近实际系统的行为,您可以生成一个整体的数据反复模拟模型在不同条件下仿真数据和日志记录。例如,您可以:
不同的参数值,以反映断层的存在与否。例如,使用一个非常低的电阻短路价值模型。
注入信号的缺点。传感器漂移和被测信号的干扰影响测量数据值。你可以模拟这种变化通过添加适当的信号模型。例如,您可以添加一个偏移量传感器代表漂移,或者模型注入信号的干扰模型中的某个位置。
系统动力学变化。方程的一个组件的行为可能会改变正常和错误操作。在这种情况下,可以实现为不同的动力学变量相同的组件。
例如,假设你有一个仿真软件模型,该模型描述了一个变速箱系统。金宝app模型包含一个参数,表示振动传感器的漂移。你这个模型模拟在不同的传感器漂移值,记录和配置模型振动和转速表为每个模拟信号。这些模拟生成一个合奏,覆盖范围的操作条件。每个乐团成员对应于一个仿真,记录相同的数据变量在特定的条件下。
的generateSimulationEnsemble命令可以帮助您生成这样的数据集从一个模型可以模拟故障条件下通过改变模型的某些方面。
整体变量
系综中的变量为不同的目的,因此可以分为几种类型:
数据变量乐团成员的主要内容,包括测量数据和导出数据使用分析和发展的预见性维护算法。例如,在说明变速箱乐团,
振动和转速表是数据变量。数据变量还可以包括派生值,比如信号的平均值,或者频率的信号频谱的峰值大小。独立变量——变量识别或乐团的成员,如时间戳,操作数小时,或机器标识符。在变速箱测量数据的集合,
年龄是一个独立的变量。条件变量——变量描述故障状态或操作条件的乐团成员。条件变量可以记录一个错误状态的存在与否,或其他环境温度等操作条件。模拟变速箱合奏的数据,
SensorDrift是一个条件变量。条件变量也可以派生值,比如一个标量值编码多个故障和操作条件。
在实践中,您的数据变量,自变量,条件变量都是不同类型的变量。
整体的数据预测维修工具箱
与预测维修工具箱,您使用的管理和与整体交互数据整体数据存储对象。在MATLAB®时间序列数据通常存储为一个向量或一个时间表。其他数据可能存储为标量值(如引擎年龄)、逻辑值(如是否存在错误),字符串(例如一个标识符),或表。你的合奏可以包含任何数据类型来记录为您的应用程序很有用。合奏,您通常每个成员的数据存储在一个单独的文件中。整体数据存储对象帮助你组织,标签,和过程整体数据。整体数据存储对象你使用取决于你正在与测量数据在磁盘上,或从一个仿真软件生成模拟数据模型。金宝app
simulationEnsembleDatastore对象——管理从模型生成的数据模型使用金宝appgenerateSimulationEnsemble。fileEnsembleDatastore对象管理其他整体数据存储在磁盘上,如测量数据。
整体数据存储对象包含的信息数据存储在磁盘上,并允许你与数据交互。你这样做,使用命令等读,从集合中提取数据到MATLAB工作区,和writeToLastMemberRead将数据写入合奏。
读最后一个成员
当你处理一个乐团,乐团成员的软件跟踪最近阅读。当你打电话读,软件选择下一个成员来读取和更新LastMemberRead属性成员的整体反映。当你下一个电话writeToLastMemberRead,软件写入成员。
例如,考虑模拟变速箱的整体数据。当你生成这个乐团generateSimulationEnsemble从每个仿真运行,数据记录到磁盘上的一个单独的文件。然后创建一个simulationEnsembleDatastore对象指向这些文件中的数据。你可以设置属性集合对象的分离变量分组独立变量或条件等变量。
假设你现在从整体读取一些数据对象,系综。
data =阅读(套装);
你第一次打电话读乐团,乐团的软件指定一些成员阅读的第一个成员。软件读取所选变量的成员到MATLAB工作区,变成一个表被称为数据。(所选变量中指定的变量SelectedVariables的属性系综)。软件更新属性ensemble.LastMemberRead文件名称的成员。
直到你叫读再一次,last-member-read指定与乐团成员保持软件分配它。因此,例如,假设你的过程数据计算一些衍生变量,如峰值的频率振动信号频谱,VibPeak。可以添加派生值对应到乐团成员,仍读最后一个成员。要做到这一点,首先扩大数据变量的列表系综包括新的变量。
合奏。DataVariables = [ensemble.DataVariables;“VibPeak”]
这个操作添加一个新列相当于合奏,如接下来的插图所示。新变量是最初由一个缺失值填充每个合奏。(见失踪为更多的信息。)
现在,使用writeToLastMemberRead填写新变量的值读最后一员。
newdata =表(VibPeak,“VariableNames”,{“VibPeak”});writeToLastMemberRead(合奏,newdata);
合奏,新值存在,last-member-read名称仍然是在相同的成员国。
下次你打电话读合奏,它决定了下一个成员阅读,并返回所选变量的成员。last-member-read指定进步成员。
的hasdata命令告诉你合奏团的所有成员是否已经阅读。的重置命令清除所有成员的“阅读”称号,这样下一个调用读运营的第一个成员。复位操作了LastMemberRead合奏的属性,但它不会改变等其他套装属性DataVariables或SelectedVariables。它也不会改变任何数据写回。例如显示更多的交互的整体生成的数据,看看生成和使用模拟数据。
读取测量数据
虽然前面的讨论使用一个模拟整体作为一个例子,乐团的last-member-read指定的行为相同的方式测量数据管理fileEnsembleDatastore。然而,在处理测量数据时,您必须提供信息来告诉读和writeToLastMemberRead命令你的磁盘上的数据存储和组织。
你这样做通过设置的属性fileEnsembleDatastore对象编写的函数。设置ReadFcn财产的处理函数,描述了如何从数据文件读取数据变量。当你打电话读下合奏,它使用这个函数来访问文件,和阅读中指定的变量SelectedVariables房地产整体的数据存储。同样,您使用WriteToMemberFcn财产的fileEnsembleDatastore对象提供一个函数,它描述如何编写数据整体的一员。
例如显示这些交互的整体测量数据在磁盘上,见:
合唱团和MATLAB数据存储
乐团在预测性维护工具箱是一种专门的MATLAB数据存储(见开始使用数据存储)。的读和writeToLastMemberRead命令的行为是特定于整体数据存储。此外,下面的MATLAB数据存储命令与整体数据存储与其他MATLAB数据存储他们所做的一样。
阅读来自多个乐团成员
默认情况下,读命令返回一次数据从一个乐团成员。处理数据从多个乐团成员,设置ReadSize整体数据存储对象的值大于1。例如,如果您设置ReadSize3,然后每次调用读用三行返回一个表,指定三个乐团成员去年成员阅读。详情,请参阅fileEnsembleDatastore和simulationEnsembleDatastore参考页面。
整体数据转换成高表
一些功能,如许多统计分析功能,可以操作高表中的数据,让您使用内存不足支持数据存储的数据。可以将数据从一个合奏等使用的数据存储到一个高大表分析使用的命令高命令。
在处理大型合奏时数据,如长时间序列信号,通常你处理它们member-by-member搭配使用读和writeToLastMemberRead。你处理的数据的数据来计算一些特征可以作为有用的条件指标,乐团成员。
通常情况下,你的条件指标是一个标量值或其他价值在内存中占用更少的空间比原来的未经加工的信号。因此,一旦你写了这些值数据存储,您可以使用高和收集提取条件指标到内存中进行进一步的统计处理,比如训练一个分类器。
例如,假设每个成员的集合包含振动时间序列数据。对于每一个成员,你读了整体数据和计算条件指标是一个标量值来源于一个信号分析的过程。你写派生值回成员。假设派生值是在一个变量中指示器和一个标签包含乐团成员的信息(如故障状态)是一个变量标签。进行进一步分析合奏,你可以阅读条件指标和标签到内存,没有阅读在较大振动数据。为此,设置SelectedVariables财产的合奏,你想读的变量。然后使用高创建一个高表所选变量,和收集读到内存的值。
合奏。选择edVariables = [“指标”,“标签”];featureTable =高(套装);featureTable =收集(featureTable);
结果变量featureTable是一个普通的表驻留在MATLAB工作区。你可以处理任何支持MATLAB的函数表数据类型。金宝app
说明使用的例子高和收集操纵合奏预见性维护的数据分析,见:
处理总体数据
在一个组织你的数据后,下一步在预见性维护算法设计预处理数据清洗或改变它。然后你处理数据指标,进一步提取条件的数据特性,您可以使用它们来区分健康的错误操作。有关更多信息,请参见:
另请参阅
fileEnsembleDatastore|simulationEnsembleDatastore|读|generateSimulationEnsemble
