(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111508770.3 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 华润电力技 术研究院有限公司 地址 523000 广东省东莞 市松山湖园区礼 宾路6号18栋1单 元308室 (72)发明人 陈建华　卫平宝　聂怀志　张含智　 马成龙　陈世和　陈木斌　周严伟　 李晓静　刘道明　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 韩宏星 (51)Int.Cl. G06K 9/62(2022.01) G08B 21/18(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种齿轮变速箱的故障预警方法和故障预 警装置 (57)摘要 本申请实施例公开了一种齿轮变速箱的故 障预警方法， 包括： 获取包括第一工况数据和状 态数据的传感器数据； 对状态数据执行变换得到 频域数据； 根据频域数据计算齿轮变速箱的轴 承、 轴系和啮合齿轮的频段因数； 通过第一工况 数据和频段因数建立高维特征空间； 通过聚类模 型对高维特征空间进行分类后， 通过回归模型对 各分类下的时序数据的时间片段进行分析预测 得到目标测点预测值； 当实际值与预测值的差值 大于报警阈值时， 发出 预警信号。 权利要求书3页 说明书13页 附图7页 CN 114169453 A 2022.03.11 CN 114169453 A 1.一种齿轮 变速箱的故障预警方法， 其特 征在于， 包括： 获取传感器数据， 所述传感器数据包括第一工况数据和状态数据， 所述第一工况数据 包括动力输入侧测点的时序数据和负载输出侧测点的时序数据， 所述状态数据包括齿轮变 速箱本体侧 测点的时序数据； 对所述状态数据执 行时域与频域之间的变换， 以得到所述状态数据的频域数据； 根据所述状态数据的频域数据分别计算所述齿轮变速箱的轴承、 轴系和啮合齿轮的频 段因数； 通过所述第 一工况数据和所述频段因数建立高维特征空间， 所述高维特征空间为包括 状态信息的时序数据的矩阵； 通过聚类模型对所述高维特征空间的时序数据进行分类， 以得到不同类别的时序数 据， 其中， 每种类别的时序数据代 表所述齿轮 变速箱的一种运行状态； 通过回归模型对各分类下的时序数据的时间片段进行分析， 确定目标测点和除所述目 标测点以外的所有测点的数 学关系； 通过所述数学关系和除所述目标测点以外所有测点的时序 数据， 计算得到所述目标测 点的预测值； 当所述目标测点的实际值与 所述目标测点的预测值的差值大于报 警阈值时， 发出预警 信号， 所述报警阈值 为预设的值。 2.根据权利要求1所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述获取传感器数据之后， 所述 对所述状态数据执行时域与频域之间的变换， 以得到所述状态数据的频域数据之前， 所述 方法还包括： 对所述第一工况 数据剔除异常值得到第二工况 数据； 通过所述第一工况 数据和所述频 段因数建立高维特 征空间包括： 通过所述第二工况 数据和所述频 段因数建立高维特 征空间。 3.根据权利要求2所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述根据 所述状态数据的频域数 据分别计算所述齿轮变速箱的轴承、 轴系和啮合齿轮的频段因数之后， 所述通过所述第二 工况数据和所述频 段因数建立高维特 征空间之前， 所述方法还 包括： 对所述第二工况 数据进行归一 化处理， 得到第三工况 数据； 通过所述第二工况 数据和所述频 段因数建立高维特 征空间包括： 通过所述第三工况 数据和所述频 段因数建立高维特 征空间。 4.根据权利要求3所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述对所述第 二工况数据进行归 一化处理， 得到第三工况数据之后， 所述通过所述第三工况数据和所述频段因数建立高维 特征空间之前， 所述方法还 包括： 对所述第三工况 数据和所述频 段因数进行降维， 得到特 征向量； 通过所述第三工况 数据和所述频 段因数建立高维特 征空间包括： 通过所述特征向量建立高维特 征空间。 5.根据权利要求1至4任一项所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述通过所述数学关 系和除所述 目标测点以外所有测点的时序数据， 计算得到所述 目标测点的预测值之后， 当 所述目标测点的实际值与所述目标测点的预测值的差值大于报警 阈值时， 发出预警信号之 前， 所述方法还 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114169453 A 2若所述聚类模型和所述 回归模型分别有多个， 对所述聚类模型和所述 回归模型进行评 价， 选出最优聚类模型和最优回归 模型； 从所述预测值中筛选出与所述最优聚类模型和所述最优回归模型所对应的目标预测 值； 当所述目标测点的实际值与 所述目标测点的预测值的差值大于报 警阈值时， 发出预警 信号包括： 当所述目标测点的实际值与所述目标 预测值的差值大于报警阈值时， 发出 预警信号。 6.根据权利要求1至4任一项所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述对所述状态数据 执行时域与频域之间的变换， 以得到所述状态数据的频域数据包括： 对所述状态数据进行 快速傅里叶变换， 得到频域数据； 或， 对所述状态数据进行离 散傅里叶变换， 得到频域数据。 7.根据权利要求1至4任一项所述的故障预警方法， 其特征在于， 所述根据所述状态数 据的频域数据分别计算所述齿轮 变速箱的轴承、 轴 系和啮合齿轮的频 段因数包括： 根据所述状态数据的频域数据通过以下公式计算所述齿轮 变速箱的轴承的频 段因数： 根据所述状态数据的频域数据通过以下公式计算所述齿轮 变速箱的轴 系的频段因数： 根据所述状态数据的频域数据通过以下公式计算所述齿轮变速箱的啮合齿轮的频段 因数： 8.一种故障预警装置， 其特 征在于， 包括： 获取单元， 用于获取传感器数据， 所述传感器数据包括第 一工况数据和状态数据， 所述 第一工况数据包括动力输入侧的时序数据和负载输出侧的时序数据， 所述状态数据包括齿 轮变速箱本体侧的时序数据； 变换单元， 用于对所述状态数据执行时域与频域之间的变换， 以得到所述状态数据的 频域数据； 计算单元， 用于根据所述状态数据的频域数据分别计算所述齿轮变速箱 的轴承、 轴系 和啮合齿轮的频 段因数； 建立单元， 用于通过所述第一工况数据和所述频段因数建立高维特征空间， 所述高维 特征空间为包括状态信息的时序数据的矩阵； 分类单元， 用于通过聚类模型对所述高维特征空间的时序数据进行分类， 以得到不同 类别的时序数据， 其中， 每种类别的时序数据代 表所述齿轮 变速箱的一种运行状态； 分析单元， 用于通过回归模型对各分类下的时序数据的时间片段进行分析， 确定目标 测点和除所述目标测点以外的所有测点的数 学关系；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114169453 A 3