Интеллектуальная информационная система технической диагностики состояния подвижных миксеров

Авторы патента:

Емельянов Виталий Александрович (RU)

G06N3/02 - использующие модели нейронных сетей (для адаптивного управления G05B 13/00; для сопоставления с эталоном изображения при распознавании образов G06K 9/00; для обработки данных изображения G01T 1/40; для сопоставления с фонетическим эталоном при распознавании речи G10L 15/16)

G01N25/00 - Исследование или анализ материалов с помощью тепловых средств (G01N 3/00-G01N 23/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2641682:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" (RU)

Изобретение относится к компьютерным системам диагностики производственных объектов. В частности, предложена интеллектуальная информационная система технической диагностики состояния подвижных миксеров, которая включает подвижной миксер с тензодатчиками и компьютер технолога со специализированным программным обеспечением. При этом система реализована на основе аппарата нейронных сетей для обработки первичных данных о состоянии подвижных миксеров и экспертной системой для генерации управляющих рекомендаций относительно текущего состояния и типа ремонта подвижных миксеров. Специализированное программное обеспечение включает в себя нейросетевой программный анализатор термограмм подвижных миксеров, реализующий многосегментную архитектуру многослойных нейронных сетей, при этом специализированное программное обеспечение включает в себя модуль нейросетевого прогнозирования изменений состояния подвижных миксеров. Кроме того, система содержит тепловизоры для диагностики текущего состояния футеровки подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации. Предлагаемая система обеспечивает: высокую точность определения фактического состояния футеровки подвижных миксеров; высокую оперативность диагностики состояния футеровки подвижных миксеров; диагностику технического состояния подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации; прогнозирование степени износа футеровки, с возможностью планирования ремонта подвижных миксеров; накопление полученного опыта с последующим его анализом. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к компьютерным системам диагностики производственных объектов.

Существуют различные системы диагностики состояния различных металлургических агрегатов и подвижных миксеров в частности. Особенностью диагностики подвижных миксеров является обязательное определение технического состояния их футеровки, прогар которой ведет к незамедлительному разрушению подвижных миксеров, что приводит к значительным материальным убыткам на производстве. Как правило, в существующих системах футеровка исследуется путем ее осмотра технологом при полном выводе подвижных миксеров из режима штатной эксплуатации [Автоматизированная система управления стендом вертикальной сушки ковшей / В. Переходченко, А. Ребедак, С. Гаркавенко, О. Шевченко и др. // Системная интеграция. Металлургия. - 2006. - С. 32-36].

Такие системы обладают рядом недостатков:

- низкая точность определения фактического состояния футеровки подвижных миксеров, которая напрямую зависит от субъективного фактора - квалификации и опыта технолога;

- низкая оперативность диагностики состояния футеровки подвижных миксеров;

- вывод из эксплуатации подвижных миксеров для осмотра футеровки, что влечет временные задержки в производстве;

- известные системы не позволяют прогнозировать износ футеровки в динамике во время эксплуатации подвижных миксеров, что не позволяет заблаговременно планировать их ремонт.

В качестве прототипа выбрана система технической диагностики, реализующая способ контроля количества чугуна в миксере и износа футеровки, включающая тензометрические датчики и средство измерения массы жидкого металла в миксере [Патент SU 1271883, МПК С21С 1/06, опубл. 23.11.1986]. Система-прототип включает: подвижной миксер с тензодатчиками, компьютер технолога с программным обеспечением.

Для системы, выбранной в качестве прототипа, характерно использование узкоспециализированного оборудования, предназначенного для формирования данных о массе и температуре транспортируемого металла. При этом в системе-прототипе отсутствует возможность автоматизированной диагностики и прогнозирования состояния футеровки подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации, что не позволяет осуществлять оперативную диагностику состояния футеровки миксеров и планировать их ремонт. Кроме того, недостатком системы-прототипа является ее сложность при невысокой точности измерения. Поэтому разработка и реализация системы-прототипа целесообразна и оправдана преимущественно для решения задач диагностики подвижных миксеров после вывода их из эксплуатации. Все эти факторы составляют недостатки прототипа.

Техническим результатом изобретения является усовершенствование системы технической диагностики состояния подвижных миксеров за счет ее интеллектуализации на всех этапах процесса диагностики, в которой обеспечивается автоматизированное определение зон прогара футеровки подвижных миксеров и генерация управляющих рекомендаций по замене футеровки подвижных миксеров, что ведет к повышению точности и оперативности определения фактического состояния подвижных миксеров, а также позволяет прогнозировать износ их футеровки и дает возможность заблаговременно планировать ремонт подвижных миксеров.

Разработана интеллектуальная информационная система технической диагностики состояния подвижных миксеров, которая включает: подвижной миксер, компьютер технолога со специализированным программным обеспечением, согласно полезной модели система является обучаемой, т.к. система реализована на основе аппарата нейронных сетей для обработки первичных данных о состоянии подвижных миксеров и экспертной системы для генерации управляющих рекомендаций относительно текущего состояния и типа ремонта подвижных миксеров. Кроме того, интеллектуальная информационная система включает в себя нейросетевой программный анализатор термограмм подвижных миксеров, реализующий многосегментную архитектуру многослойных нейронных сетей и модуль нейросетевого прогнозирования изменений состояния подвижных миксеров, что позволяет осуществлять диагностику состояния подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации.

На фиг. 1 представлена схема интеллектуальной информационной системы технической диагностики состояния подвижных миксеров:

Схема включает: подвижной миксер (блок 1), тепловизоры (блок 2), модуль сбора данных (блок 3), модуль управления и конфигурирования компонентов (блок 4), нейросетевой программный анализатор термограмм подвижных миксеров (блок 5), экспертную систему (блок 6), модуль нейросетевого прогнозирования изменений состояния подвижных миксеров (блок 7), интерфейс пользователя (блок 8), база данных (БД) миксеров (блок 9), база знаний (блок 10) и технолог (блок 11).

Интеллектуальная информационная система работает следующим образом:

Тепловизоры (блок 2) формируют изображения термограмм подвижных миксеров (блок 1). Сформированные изображения в виде потока информации передаются в модуль сбора данных (блок 3) на компьютер технолога со специализированным программным обеспечением для дальнейшей обработки. Модуль управления и конфигурирования компонентов (блок 4) осуществляет конфигурирование актуальных методов, моделей и соответствующих компонентов интеллектуальной информационной системы для обработки первичных данных, включая изображения термограмм подвижных миксеров, формируя сценарий решения и новые диагностические прецеденты с подвижными миксерами. Нейросетевой программный анализатор термограмм подвижных миксеров (блок 5) реализует сконфигурированные интеллектуальные методы и модели обработки изображений термограмм для определения зон прогара футеровки подвижных миксеров. После обработки изображений термограмм экспертная система (блок 6) анализирует результат распознавания и оперирует со знаниями в процессе технической диагностики и мониторинга состояния подвижных миксеров с целью генерации управляющих рекомендаций в процессе диагностики подвижных миксеров или решения диагностических ситуаций, связанных с определением режима эксплуатации подвижных миксеров и типа их ремонта. После определения текущего (фактического) состояния подвижных миксеров осуществляется аппроксимация и экстраполяция процессов изменения параметров подвижных миксеров на фиксированных отрезках временного окна с помощью модуля нейросетевого прогнозирования изменений состояния подвижных миксеров (блок 7), что позволяет исследовать изменение состояния подвижных миксеров в динамике и планировать их ремонт. База данных миксеров (блок 9) предназначена для хранения данных о настройках нейронных сетей, используемых на всех стадиях технической диагностики подвижных миксеров, а также данные экспертного оценивания и прогнозирования состояния подвижных миксеров. База знаний (блок 10) представляет собой хранилище информации, содержащее рекомендации и знания, полученные в результате технической диагностики подвижных миксеров.

В функции технолога (блок 11) входит сбор и внесение первичных данных в интеллектуальную систему, формирование модели обработки изображения с целью принятия диагностических решений, а также перевод подвижного миксера в необходимый режим эксплуатации. Процесс интерактивного взаимодействия технолога со специализированным ПО реализуется путем представления программным обеспечением пользователю результатов обработки изображения через интерфейс пользователя (блок 8), с применением различных вариантов профилей, с выбором из них пользователем наиболее приемлемых для принятия диагностических решений.

Сравнительные результаты прогнозирования изменения основных параметров подвижного миксера систем, основанных на классических методах прогнозирования, в сравнении с предлагаемой интеллектуальной компьютерной системой, реализующей нейросетевой аппарат прогнозирования, приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемая интеллектуальная информационная система за счет применения аппарата нейронных сетей и методов распознавания изображений обеспечивает: - высокую точность определения фактического состояния футеровки подвижных миксеров; - высокую оперативность диагностики состояния футеровки подвижных миксеров; - диагностику технического состояния подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации; - прогнозирование степени износа футеровки, с возможностью планирования ремонта подвижных миксеров; - накопление полученного опыта с последующим его анализом.

Таблица
Система прогнозирования	Ошибка прогноза параметров подвижного миксера
Система прогнозирования	Допустимое количество заливок чугуна, (%)	Износ футеровки, (%)
Краткосрочный прогноз	Среднесрочный прогноз	Долгосрочный прогноз	Краткосрочный прогноз	Среднесрочный прогноз	Долгосрочный прогноз
Без шума
Система, основанная на методе экспоненциального сглаживания	1,83	1,97	1,6	2,13	2,76	3
Система, основанная на методе скользящего среднего	1,69	1,77	1,74	1,83	2,82	2,9
Система, основанная на методе наименьших квадратов	1,7	1,9	1,6	1,8	2,8	3,6
Предлагаемая интеллектуальная информационная система, реализующая нейросетевой подход	0,44	0,51	0,67	0,55	0,87	0,92
С шумом
Система, основанная на методе экспоненциального сглаживания	2,83	3,17	3,73	2,58	2,61	3,27
Система, основанная на методе скользящего среднего	3,13	3,15	3,65	3,1	3,13	3,61
Система, основанная на методе наименьших квадратов	3,2	3,45	3,65	3,63	3,83	4,5
Предлагаемая интеллектуальная информационная система, реализующая нейросетевой подход	0,98	1,15	1,23	0,95	1,17	1,42

Интеллектуальная информационная система технической диагностики состояния подвижных миксеров, включающая подвижной миксер с тензодатчиками и компьютер технолога со специализированным программным обеспечением, отличающаяся тем, что система реализована на основе аппарата нейронных сетей для обработки первичных данных о состоянии подвижных миксеров и экспертной системы для генерации управляющих рекомендаций относительно текущего состояния и типа ремонта подвижных миксеров; специализированное программное обеспечение включает в себя нейросетевой программный анализатор термограмм подвижных миксеров, реализующий многосегментную архитектуру многослойных нейронных сетей, при этом специализированное программное обеспечение включает в себя модуль нейросетевого прогнозирования изменений состояния подвижных миксеров; система содержит тепловизоры для диагностики текущего, состояния футеровки подвижных миксеров без вывода их из эксплуатации.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа нейроподобного снижения размерности оптических спектров. Способ заключается в мультиплексировании компонент спектра на несколько каналов, число которых меньше числа всех компонент, фильтрации мультиплексированных компонент в каждом канале и пространственном накоплении во всех каналах отфильтрованных компонент для формирования редуцированных образов оптических спектров.

Устройство для вычисления сумм парных произведений в полиномиальной системе классов вычетов // 2622881

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в процессорах обработки сигналов, в цифровых фильтрах для обнаружения и коррекции ошибки.

Способ автоматического распознавания типа манипуляции радиосигналов // 2622846

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения типа и числа позиций априорно неизвестного сигнала. Технический результат заключается в повышении вероятности правильного определения числа позиций манипулированного радиосигнала.

Способ и устройство автоматического распознавания типа манипуляции радиосигналов // 2619717

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения типа манипуляции априорно неизвестных радиосигналов. Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильного распознавания анализируемых радиосигналов.

Способ контроля состояний телемеханизированных нефтепромысловых объектов с помощью нейросетевого анализа // 2602779

Изобретение относится к способам мониторинга состояния телемеханизированных скважин, погружного оборудования на месторождении добычи нефти. Техническим результатом является появление конкретного способа контроля функционирования нефтепромысловых объектов и погружного оборудования по данным телеметрии на месторождениях добычи нефти.

Способ нейросетевого прогнозирования изменения значений функции с её предварительной вейвлет-обработкой и устройство его осуществления // 2600099

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для обработки и прогнозирования значений временных рядов данных или непрерывных функциональных зависимостей.

Способ нейросетевого анализа состояния телемеханизированных нефтепромысловых объектов // 2598786

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к способам мониторинга состояния телемеханизированных добывающих и паронагнетательных скважин, погружного оборудования на месторождении добычи сверхвязкой нефти (СВН).

Система статистического и нейросетевого анализа данных телеметрии нефтепромысловых объектов // 2598785

Изобретение относится к области вычислительной техники, применяемой в нефтяной промышленности, а именно, к информационным системам автоматизации управления нефтедобывающего предприятия.

Способ и устройство сжатия с использованием подхода на основе нейронной сети // 2595598

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в снижении затрат памяти и вычислительных затрат для сжатия данных.

Способ идентификации сложного объекта управления дробного порядка // 2592464

Изобретение относится к теории автоматического управления и может быть использовано для получения моделей сложных объектов, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, процесс получения математических моделей которых затруднен вследствие неполной информации, сложных эксплуатационных режимов и структурных особенностей объекта.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2637621

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. При осуществлении способа испытывают пробы смазочного материала постоянной массы в присутствии воздуха, при оптимальных температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, фотометрируют ее, определяют параметры термоокислительной стабильности и проводят оценку процесса окисления.

Способ определения интенсивности процессов окисления смазочных масел // 2621471

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения механизма процессов окисления товарных смазочных масел или механизма старения работающих.

Способ определения незавершенности процесса отверждения термореактивного связующего древесностружечной плиты // 2619359

Изобретение относится к испытаниям древесностружечных плит, а именно к способу определения незавершенности процесса отверждения термореактивного связующего древесных частиц в пределах толщи плиты.

Способ определения аэродинамического нагрева высокоскоростного летательного аппарата в опережающих лётных исследованиях на крупномасштабной модели // 2616108

Изобретение относится к области авиационно-космической техники. Способ определения аэродинамического нагрева натуры в опережающих летных исследованиях на модели включает определение высоты и скорости полета модели, теплопроводности, объемной теплоемкости и степени черноты материала ее теплозащиты, а также аэродинамического теплового потока на наружной поверхности натуры в сходственных с моделью точках из условия подобия в этих точках распределений температуры в материалах теплозащиты модели и натуры.

Способ и устройство внешнего резонансного возбуждения механической колебательной системы вибровискозиметра // 2607048

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей с помощью тепловых средств и может использоваться для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки многокомпонентных жидкостей.

Способ оценки огнестойкости стальной фермы здания // 2604478

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений. Сущность: осуществляют проведение технического осмотра, инструментальное измерение геометрических характеристик элементов фермы в их опасных сечениях; выявление условий опирания и крепления элементов фермы, схем обогрева их поперечных сечений; установление марки стали фермы, характеристик металла сопротивлению на сжатие и растяжение, определение величины нагрузки оценочного испытания на стальную ферму, схем ее приложения, интенсивности силовых напряжений в металле в опасных сечениях элементов стальной фермы, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности элементов стальной фермы под испытательной нагрузкой оценочного огневого испытания.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2598624

Изобретение относится к технологии определения качества смазочных масел, в частности к определению влияния продуктов окисления на индекс вязкости. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием постоянного объема при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств.

Способ качественной оценки динамической прочности образца на разрыв в конденсированном состоянии в пикосекундном временном диапазоне // 2597939

Изобретение относится к области измерений. Сущность: осуществляют кратковременное нагружение твердого или жидкого образца ударным импульсом до возникновения в нем разрыва или откола.

Способ и система для бесконтактного определения радиуса пучка излучения // 2591227

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения радиуса пучка излучения. Предложенный способ включает в себя этапы, на которых источник (2) пучка (20) излучения возбуждает (S1) нагреванием эталон (1) периодическим образом с частотой (f) для получения периодического теплового возбуждения эталона (1).

Гигрометр // 2587527

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Гигрометр предназначен для измерения объемной доли влаги, использующий кулонометрическую ячейку.

Способ селекционной оценки гидратцеллюлозных волокон как прекурсора при получении углеродных волокон // 2642561

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, а именно к способам и методам получения углеродных волокнистых материалов путем термохимической обработки волокнистых гидратцеллюлозных (ГЦ-)материалов и к способам выбора ГЦ-волокон в качестве исходного сырья для производства углеродных волокнистых материалов. Способ селекционной оценки ГЦ-волокон как прекурсора при получении углеродных волокон, включающий нагревание гидратцеллюлозных волокон, исследование их термохимического превращения в углеродные волокна и определение физико-механических свойств, отличающийся тем, что испытуемые ГЦ-волокна подвергают дериватографическому анализу в сопоставлении с аналогичным анализом ГЦ-образца волокна - эталона, а по результатам сопоставительной оценки полученных данных проводят отбор испытуемых ГЦ-волокон, наиболее близких эталонному ГЦ-волокну по ходу пиролиза, затем отобранное ГЦ-волокно тестируют на процесс термохимического превращения в углеродное волокно по технологии получения эталонного образца и корректируют режим технологии получения углеродного волокна испытуемого волокна. Изобретение обеспечивает высокую эффективность селекционной оценки ГЦ-волокон как прекурсора углеродных волокон и оптимизацию технологического процесса при производстве углеродных волокон на основе нового гидратцеллюлозного сырья. 1 ил., 1 табл., 1 пр.