【壓縮機(jī)網(wǎng)】生產(chǎn)企業(yè)中，壓縮機(jī)設(shè)備種類眾多，應(yīng)用場(chǎng)景差異很大，這種設(shè)備本身的復(fù)雜性、多樣性以及設(shè)備故障預(yù)測(cè)診斷的專業(yè)性，需要實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)備故障預(yù)測(cè)診斷的專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)，并在一線長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累才能有效進(jìn)行。同時(shí)，由于專家經(jīng)驗(yàn)的稀缺性、復(fù)雜性、不確定性、保密性、不系統(tǒng)性以及傳承方式的不完善性，導(dǎo)致專家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)大多只能留存于腦海中，難以有效地形成系統(tǒng)化的知識(shí)，并傳承給其他人。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，一方面，企業(yè)會(huì)投入大量人力、物力進(jìn)行壓縮機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的改造，或者重新添置新型的壓縮機(jī)來(lái)避免此類問(wèn)題，但這樣就會(huì)增加企業(yè)的負(fù)擔(dān)。近年來(lái)，隨著智能傳感技術(shù)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，這些技術(shù)應(yīng)用到壓縮機(jī)設(shè)備和相關(guān)設(shè)備，使得自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。另一方面，隨著故障預(yù)測(cè)診斷技術(shù)在壓縮機(jī)運(yùn)行中的廣泛應(yīng)用，專業(yè)技術(shù)人員通過(guò)壓縮機(jī)及相關(guān)設(shè)備的機(jī)理模型、知識(shí)圖譜、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備異常分析與故障診斷技術(shù)的研究也越來(lái)越深入，能通過(guò)提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障和模擬維護(hù)，進(jìn)行事前排除，以期減少壓縮機(jī)故障停機(jī)造成的損失，降低人力物力成本的同時(shí)，提高壓縮機(jī)運(yùn)維效率及生產(chǎn)效率。

　　但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，這種通過(guò)增加監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)施來(lái)排除故障的技術(shù)，會(huì)忽略專家經(jīng)驗(yàn)本身或者依賴于專家經(jīng)驗(yàn)的專有模型來(lái)實(shí)現(xiàn)專家經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化。這些方式會(huì)出現(xiàn)新的缺點(diǎn)，一是有些專家經(jīng)驗(yàn)很難通過(guò)語(yǔ)言描述，很難表達(dá)為顯性知識(shí)；二是專家經(jīng)驗(yàn)在溝通交流過(guò)程會(huì)失真，從而導(dǎo)致專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率底、效果差的結(jié)果。因此，在實(shí)際工作中，企業(yè)會(huì)根據(jù)自己的工況開(kāi)發(fā)出自己的專家系統(tǒng)，讓設(shè)備、點(diǎn)檢專家自己來(lái)實(shí)現(xiàn)其經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)本企業(yè)壓縮機(jī)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的固化，建立起壓縮機(jī)故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)和專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，并支持經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的交流與分享，以便快速、有效地運(yùn)用到壓縮機(jī)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)中。

　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　雖然很多企業(yè)已經(jīng)使用壓縮機(jī)的在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，卻只能提供有限的定制功能，對(duì)簡(jiǎn)單的閾值調(diào)整等功能提供了支持，但是并不能提供多套壓縮機(jī)機(jī)組、多測(cè)點(diǎn)或者聯(lián)機(jī)控制之間的算術(shù)運(yùn)算、函數(shù)處理、趨勢(shì)比較功能，也不支持人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)算法的自主定制，更缺乏將其組合起來(lái)形成診斷規(guī)則的能力。針對(duì)目前使用的在線監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，基本上都在圍繞這類具體故障類型，設(shè)計(jì)不同的診斷規(guī)則。這些診斷規(guī)則都固化在相應(yīng)的算法模型里面，最終用戶只能對(duì)算法模型進(jìn)行非常有限的參數(shù)閾值類的修改。如果要適配新的同型壓縮機(jī)設(shè)備，還需對(duì)算法模型進(jìn)行調(diào)整，這樣就會(huì)對(duì)原有技術(shù)產(chǎn)生很大的依賴，修改成本較高，耗時(shí)較長(zhǎng)。

　　針對(duì)現(xiàn)有壓縮機(jī)故障診斷模型高度定制化這一問(wèn)題，新的診斷技術(shù)將圍繞一個(gè)通用的診斷規(guī)則定制工具，將不同的壓縮機(jī)類型和關(guān)聯(lián)設(shè)備、不同測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯聚到一個(gè)界面上，通過(guò)對(duì)這些測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、降頻操作、函數(shù)處理、算術(shù)計(jì)算、邏輯運(yùn)算、趨勢(shì)比較等，形成自己特有的診斷規(guī)則，并將這些規(guī)則固化到系統(tǒng)中，達(dá)到專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化的目的，有利于專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)的傳承。當(dāng)新的同型壓縮機(jī)設(shè)備有類似的故障診斷需求時(shí)，可以通過(guò)對(duì)擁有的規(guī)則進(jìn)行復(fù)制，然后進(jìn)行定制修改來(lái)達(dá)到目的，而不用求助原模型的開(kāi)發(fā)商，從而大大縮短了模型上線時(shí)間，減少了開(kāi)發(fā)成本。

　　由于這種壓縮機(jī)故障診斷規(guī)則具有一定的復(fù)雜性，而專家經(jīng)驗(yàn)、點(diǎn)檢專家作為最終用戶，一般都不具備高深的計(jì)算機(jī)應(yīng)用編程能力，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮這一特點(diǎn)，圍繞用戶簡(jiǎn)單易用這一需求，簡(jiǎn)化平臺(tái)的操控邏輯，最小化學(xué)習(xí)曲線。所以，該平臺(tái)采用分而治之的思想，將復(fù)雜的故障診斷規(guī)則邏輯，切分為相對(duì)較小的診斷模塊，各模塊由獨(dú)立的計(jì)算控件組成，各計(jì)算控件分別提供所需的函數(shù)處理、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、趨勢(shì)比較等功能。其中該平臺(tái)的幾個(gè)主要模塊的功能如下：

　　1.設(shè)備樹(shù)。以層級(jí)的形式展示測(cè)點(diǎn)、壓縮機(jī)、產(chǎn)線、工藝段、車間、公司的架構(gòu)，根據(jù)需要，可以跨工藝段、產(chǎn)線、壓縮機(jī)選擇不同的測(cè)點(diǎn)集，以便將不同的產(chǎn)線、壓縮機(jī)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行比較、計(jì)算。

　　2.數(shù)據(jù)預(yù)處理。將不同的壓縮機(jī)、測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包含消除異常數(shù)據(jù)、提升數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)歸一化、降頻操作等。預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，才能有效地在同一個(gè)坐標(biāo)系中進(jìn)行展示。

　　3.數(shù)據(jù)展示。將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，在同一個(gè)界面、同一個(gè)坐標(biāo)系里進(jìn)行展示。

　　4.趨勢(shì)探索。提供基本的對(duì)展示數(shù)據(jù)的探索操作，包含數(shù)據(jù)縮放、數(shù)據(jù)趨勢(shì)比較等。對(duì)于頻譜數(shù)據(jù)，還包含多光標(biāo)、諧波光標(biāo)、邊帶光標(biāo)等，根據(jù)需要，后期還可以進(jìn)一步擴(kuò)展功能集，以滿足用戶的需要。

　　5.規(guī)則定制。規(guī)則定制模塊是平臺(tái)的核心部分，由三類條件模塊組成，分別觸發(fā)條件、計(jì)算條件、組合條件。

　　其中，觸發(fā)條件是進(jìn)行規(guī)則計(jì)算的前提條件，只有當(dāng)滿足條件后，才會(huì)進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算。目前，支持三種類型的觸發(fā)條件，一是實(shí)時(shí)觸發(fā)，采用流計(jì)算的方式，當(dāng)涉及的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，即進(jìn)行后續(xù)的規(guī)則計(jì)算；二是信號(hào)觸發(fā)，當(dāng)指定的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)滿足條件時(shí)，才進(jìn)行后續(xù)規(guī)則計(jì)算。這里的條件主要包含測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)、測(cè)點(diǎn)值滿足指定條件（比如大于某個(gè)值）以及這些條件的組合；三是定時(shí)器觸發(fā)，在指定的時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)或者以指定的時(shí)間間隔周期定時(shí)觸發(fā)，如每天的零點(diǎn)、每小時(shí)等。

　　計(jì)算條件是進(jìn)行規(guī)則計(jì)算的核心部分，提供友好易用的工具，供用戶編制規(guī)則的計(jì)算邏輯，并能將計(jì)算結(jié)果可視化的顯示到數(shù)據(jù)展示模塊中。其主要控件包含：

　　（1）基礎(chǔ)運(yùn)算控件。提供基本的算術(shù)計(jì)算和部分函數(shù)運(yùn)算（如最大值、最小值、中位數(shù)、取絕對(duì)值等）功能。其輸出是一個(gè)表達(dá)式，而不是具體的值。另外，算術(shù)運(yùn)算支持嵌套，可以把已有計(jì)算條件作為新計(jì)算條件的輸入，以實(shí)現(xiàn)重用。

　　（2）邏輯運(yùn)算控件。提供與或非等邏輯運(yùn)算功能。除了測(cè)點(diǎn)值作為輸入外，算術(shù)運(yùn)算模塊生成的計(jì)算條件可以作為輸入。

　　（3）函數(shù)控件。提供數(shù)據(jù)分析的常用函數(shù)處理功能，如快速傅里葉變換、奇異值分解、主成分分析等。根據(jù)函數(shù)類型的不同，其輸出可以是值類型，也可以是數(shù)據(jù)流類型。

　　（4）統(tǒng)計(jì)控件。對(duì)指定時(shí)間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行常用的統(tǒng)計(jì)功能，如指定時(shí)間范圍內(nèi)滿足特定條件的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)。

　　（5）趨勢(shì)控件。提供指定之間范圍內(nèi)趨勢(shì)比較功能。

　　除了上述控件外，根據(jù)實(shí)際需要，還可以增加其他類型的控件。

　　組合條件是對(duì)上一步計(jì)算邏輯的組合，將多個(gè)計(jì)算結(jié)果通過(guò)邏輯運(yùn)算，形成最終的診斷規(guī)則。

　　6.規(guī)則說(shuō)明。包含規(guī)則的名字和說(shuō)明性描述。除此之外，還可以與點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將告警與點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，并進(jìn)一步與點(diǎn)檢員關(guān)聯(lián)起來(lái)。

　　二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于自研的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，采用云邊端協(xié)同的方式，打通點(diǎn)檢儀、智能裝備、離散在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、各級(jí)各類管控系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)鏈接，消除信息孤島。構(gòu)建一棵跨工藝段、產(chǎn)線、壓縮機(jī)設(shè)備的統(tǒng)一設(shè)備樹(shù)，為壓縮機(jī)故障預(yù)測(cè)診斷打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的整體技術(shù)架構(gòu)如下：

　　端側(cè)包含公司各區(qū)域，車間、工藝段、產(chǎn)線、壓縮機(jī)設(shè)備等。各區(qū)域擁有眾多的傳感器等感知裝置，是系統(tǒng)智能診斷分析的基礎(chǔ)。

　　在邊緣側(cè)，通過(guò)區(qū)域逐級(jí)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)區(qū)域壓縮機(jī)數(shù)據(jù)接入、各種協(xié)議解析、邊緣數(shù)據(jù)處理、邊緣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及簡(jiǎn)單的分析處理功能，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的上云管理。

　　各邊緣數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)最終統(tǒng)一匯聚到云端，通過(guò)統(tǒng)一的云基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)合系統(tǒng)需要的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源；通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的大數(shù)據(jù)治理、分析、可視化能力為上層的數(shù)據(jù)建模、分析、應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供強(qiáng)力支撐。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建壓縮機(jī)在線監(jiān)測(cè)所需的異常分析、故障診斷等功能。并提供模型接入、診斷規(guī)則編制等功能，并于數(shù)字化壓縮機(jī)設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷、智能運(yùn)維的閉環(huán)。

　　在此基礎(chǔ)上，使用其中的診斷規(guī)則編制功能，就能實(shí)現(xiàn)所需的故障診斷經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化。使用此類規(guī)則編制工具，可以很容易將專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化規(guī)則，而不用求助于專業(yè)的開(kāi)發(fā)人員或者模型開(kāi)發(fā)人員，從而大大降低了開(kāi)發(fā)工作量，減少了開(kāi)發(fā)成本，縮短了模型規(guī)則上線時(shí)間。并且通過(guò)此類工具，可以進(jìn)一步構(gòu)建專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，便于同其他專家進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的交流、合作。此外，對(duì)于人才的培養(yǎng)，也將起到重要的作用。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　基于目前壓縮機(jī)故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)傳承方面存在的問(wèn)題，本文所提出的壓縮機(jī)故障診斷規(guī)則編制工具，通過(guò)壓縮機(jī)設(shè)備、點(diǎn)檢專家實(shí)現(xiàn)專家經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化和系統(tǒng)化。目前，此類系統(tǒng)已經(jīng)在一些企業(yè)得到了應(yīng)用和推廣，并在實(shí)際生產(chǎn)中取得了一定效果。未來(lái)隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，壓縮機(jī)故障診斷編制系統(tǒng)這一知識(shí)傳承工具將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展和完善。例如，可以集成深度學(xué)習(xí)等技術(shù)作為一個(gè)新型控件，以擴(kuò)充系統(tǒng)的能力，也可以將該技術(shù)與其他智能化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)備自動(dòng)化管理和維護(hù)。總之，壓縮機(jī)故障診斷規(guī)則編制這一工具，會(huì)在未來(lái)一段時(shí)間的工業(yè)設(shè)備智能運(yùn)維中發(fā)揮重要作用，成為企業(yè)專家經(jīng)驗(yàn)傳承、知識(shí)庫(kù)構(gòu)建、培養(yǎng)后備人才的重要手段。

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