感器模块4的温湿度传感器供电，控制器模块2的串口发送端与GPRS发 射模块301的串口接收端连接；所述温湿度传感器固定于防喷阀的外侧。
[0096] 本实施例中，如图1所示，所述控制柜1包括柜体101，柜体101内设有两层隔板， 将柜体101分为三层结构，用于实现控制器模块2及控制器模块2与电源模块5间的电气 隔离。其中，无线传输模块3位于上层，放置于第一层隔板102上，控制器模块2位于中间 层，放置于第二层隔板103上，电源模块5位于下层，放置于柜体101的底板上。
[0097] 本实施例中，所述无线传输模块3包括GPRS发射模块301和天线302, GPRS发射 模块301通过屏蔽电缆与天线302连接。
[0098] 本实施例中，所述参数测定模块包括分别与220V交流电源连接的金属抗腐蚀性 试验机、金属疲劳测试机、金属磨损测试机和金属老化测试机，分别用于测定出抗腐蚀性、 疲劳、磨损以及老化参数。
[0099] 本实施例中，控制器模块采用TMS320F2812最小系统板用于整个系统的控制，包 括控制温湿度传感器的信息参数采集、控制无线传输模块的GPRS发射模块的数据发送等。
[0100] 对防喷阀进行参数检测时，控制器模块通过控制传感器模块中的温湿度传感器采 集温湿度参数，然后将采集的参数通过串口发送至无线传输模块的GPRS发射模块，GPRS发 射模块将温湿度参数发送至终端手机中，工作人员使用手机接收温湿度参数，同时将需要 测定参数的防喷阀分别使用参数测定模块中的金属抗腐蚀性试验机、金属疲劳测试机、金 属磨损测试机和金属老化测试机分别测定出抗腐蚀性、疲劳、磨损以及老化参数。在进行防 喷阀的可变成本实时预测维护与备件订购过程中，根据上述测定的参数进行剩余寿命的在 线预测和备件订购。
[0101] 上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力 要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种防喷阀的可变成本实时预测维护与备件订购方法，其特征在于：含有以下步 骤： (一） 剩余寿命的在线预测：在线检测防喷阀的参数，利用基于线性漂移驱动的 Brownian运动建立防喷阀的退化过程，t时刻的退化状态表示为 X (t) = λ t+ 〇 bB (t) (I) 式中，λ表示漂移系数，〇B> 〇表示扩散系数，B (t)为标准Brownian运动；根据防喷 阀的退化模型，对于t > h，退化状态为 X(t) = X(t；) +λ (t-t；) +〇 gB(t-ti) (2) 令漂移系数λ为一个随时间变化的随机变量，且λι= λ il+n，其中，q~N(0，Q)， 构建离散化的状态空间模型，离散化的状态空间模型如下：式中，￡1~叭〇31411)，并假设初始漂移系数人。~叭以。，？。)，模型（3)的未知参数 Θ = [μ^Κ，〇B，Q]采用期望最大化算法并通过迭代计算得到； 根据监测信息估计漂移系数，定义当前时刻利用卡尔曼滤波，估计出利用首达时间的概念，给定失效阈值《，得到^时刻的剩余寿命概率密度函数和分布函数'分别为若新的监测数据可用，则利用期望最大化算法更新参数估计值，然后利用卡尔曼滤波 更新漂移系数的分布，最后利用公式（4)和（5)更新剩余寿命的分布； (二） 可变成本的不确定性建模：考虑一个计数过程{N(t)，t彡0}，令Tn，n彡1表示 过程中第η-1次替换和第η次替换之间的时间间隔，如果{1\，T 2,...}是独立同分布的非负 随机变量，则该计数过程为一个更新过程；令Cn表示在维护策略π下第 η次更新的成本， 贝IJ为到时刻t为止的总成本，为到时刻t为止的单次均方 成本的总和；根据更新定理，长期运行期望成本E [Cπ (t)]、长期运行期望均方成本E[C^)J 和期望更新周期Ε[Τπ]表示为 EtC11 (t)] = E[Cn]E[N(t)] (6) nC；(〇] = ￡f,￥(〇]K?；-(C")+ Ef(Af(〇)2]i-2 (C") (7 ) E[TJ = E[TJ (8) 策略π下单位时间长期运行期望成本为? 单位时间长期运行均方成本为单位时间长期运行成本方差为根据上述定义，得到由此，构建单位时间长期运行期望方差的模型以及期望成本和期望方差之间的关系； (三）建立基于可变成本的预测维护决策目标函数：当前时刻h，预测得到剩余寿命分 布的概率密度函数；和分布函数在预测维护框架下，假设失效后替 换成本为Cf，失效前，计划性预防替换成本为cp，替换成本满足0 < cp< c f，则以单位时间 长期运行期望成本为标准的决策目标函数定义为式中，~表示当前时刻t i需要决策的预防性替换时 间；相应地，单位时间长期运行期望成本方差为基于可变成本的预测维护目标函数定义为式中，α为成本方差敏感因子； 由公式（15)可知，当a =0时，目标函数等价于以期望成本为决策目标函数的维护策 略。（四）构建备件订购模型：当前时刻t，得到剩余寿命分布的分布函数为则单位时间长期运行期望库存成本表示为式中，<为最优替换时间，t。为待决策的备件订购时间，kh表示单位时间储备成本，ks 为单位时间库存短缺成本，L表示从订购开始至接收到备件的交付时间； 由公式（15)和（16)构成逐次决策模型，首先根据公式（15)确定最优替换时间〇将 确定的<代入公式（16)，得到最优的备件订购时间。2. -种用于如权利要求1所述防喷阀的可变成本实时预测维护与备件订购方法中检 测防喷阀参数的防喷阀监测系统，其特征在于，包括控制柜和参数测定模块，控制柜内设有 电源模块以及分别与电源模块相连的控制器模块、无线传输模块和传感器模块，电源模块 为控制器模块、无线传输模块的GPRS发射模块和传感器模块的温湿度传感器供电，控制器 模块的串口发送端与GPRS发射模块的串口接收端连接；所述温湿度传感器固定于防喷阀 的外侧。3. 如权利要求2所述的防喷阀监测系统，其特征在于：所述控制柜包括柜体，柜体内设 有两层隔板，将柜体分为三层结构；无线传输模块位于上层，放置于第一层隔板上，控制器 模块位于中间层，放置于第二层隔板上，电源模块位于下层，放置于柜体的底板上。4. 如权利要求2或3任意一项所述的防喷阀监测系统，其特征在于：所述无线传输模 块包括GPRS发射模块和天线，GPRS发射模块通过屏蔽电缆与天线连接。5. 如权利要求2所述的防喷阀监测系统，其特征在于：所述参数测定模块包括分别与 220V交流电源连接的金属抗腐蚀性试验机、金属疲劳测试机、金属磨损测试机和金属老化 测试机。
【专利摘要】本发明涉及一种防喷阀的可变成本实时预测维护与备件订购方法及系统，所述方法包括以下步骤：(一)剩余寿命的在线预测；(二)可变成本的不确定性建模；(三)建立基于可变成本的预测维护决策目标函数；(四)构建备件订购模型。本发明在预测维护与备件订购方法中引入了剩余寿命预测信息，实现了预测维护与备件订购的实时决策，并且构建了成本的方差模型来表征可变成本的不确定性；可以逐次确定设备的最优维护时间和备件订购时间；有效降低了失效风险以及维护和备件订购的管理风险，具有很好的工程应用价值。
【IPC分类】G01D21/02, G01M13/00, G06Q10/00
【公开号】CN105354615
【申请号】CN201510917475
【发明人】李娟 , 冯磊, 司小胜, 陈秀荣, 张宝琳, 张鹏, 徐树生
【申请人】青岛农业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月10日