本发明涉及设备状态监测，具体而言，涉及一种基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统及方法。
背景技术：
1、高速铁路牵引电机轴承作为关键部件，其内部工作温度是反映其润滑状态、磨损程度及运行风险的重要指标。准确获取轴承内部温度对于实现状态监测与安全评估至关重要。现有技术中，为了获取轴承温度信息，通常采用在轴承外圈或轴承座外表面直接布置温度传感器的方式进行测量。然而，由于热量从轴承内部产生并传导至外表面需要经过复杂的传热路径，并且会受到运行工况的影响，使得外表面测得的温度与轴承内部关键部位的真实温度存在显著差异，无法准确反映内部的热状态。若直接在轴承内部布置传感器，则需要对轴承结构进行侵入式改造，不仅实现难度大、成本高，还可能破坏轴承的原有结构与受力状态，在实际工程中难以应用。因此，如何在不侵入轴承内部结构的前提下，基于外部可获取的温度信息准确反演出轴承内部关键部位的温度，成为牵引电机轴承状态监测领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统及方法，针对现有技术的不足，其能够解决上述背景技术提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
3、一种基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，包括：
4、温度采集模块，用于采集设置于牵引电机外表面的多个外部温度测点的温度数据；
5、工况参数采集模块，用于采集牵引电机的运行工况参数；
6、温度反演模型模块，通信连接于温度采集模块和工况参数采集模块，用于基于温度数据和运行工况参数，计算牵引电机的轴承内部目标位置的反演温度；
7、结果输出模块，通信连接于温度反演模型模块，用于输出反演温度。
8、优选的，多个外部温度测点沿轴承座的周向均匀分布。
9、进一步地，温度采集模块包括外部温度传感器，外部温度传感器为铂热电阻。
10、优选的，温度采集模块还包括安装结构，安装结构包括压装部件和密封件，压装部件用于将温度采集模块压紧固定于牵引电机的测温安装孔内，密封件设置在温度采集模块与测温孔的内壁之间。
11、进一步地，工况参数采集模块用于采集牵引电机转速、轴承载荷和环境温度中的至少一种。
12、优选的，工况参数采集模块还包括数据预处理单元，数据预处理单元用于对采集的工况参数进行滤波处理，滤波处理包括卡尔曼滤波和滑动平均滤波。
13、优选的，温度反演模型模块包括一致性校验单元，用于对多个外部温度测点的温度数据进行校验，并剔除异常数据，一致性校验单元基于3σ准则和相邻测点温度差值校验来判定异常数据。
14、优选的，温度反演模型模块还包括加权融合单元，用于对通过一致性校验单元校验的多个外部温度测点的温度数据进行加权平均，得到等效外部温度；
15、加权融合单元中，各测点温度的权重基于测点传热路径特性、安装距离及实验标定结果确定；
16、温度反演模型模块还被配置为根据外部温度测点的预测值与实际测量值之间的偏差，对反演温度进行自适应修正。
17、一种基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演方法，包括以下步骤：
18、s1. 获取同一时刻各外部温度测点的温度数据，对获取的温度数据进行一致性校验和加权融合，得到等效外部温度；
19、s2. 采集牵引电机的运行工况参数；
20、s3. 基于在步骤s1采集的等效外部温度和在步骤s2采集的运行工况参数，通过温度反演模型计算牵引电机的轴承内部目标位置的反演温度；
21、s4.根据外部温度测点预测值与实际测量值之间的偏差，对反演温度进行自适应修正；
22、s5. 输出反演温度。
23、在步骤s1中，加权融合计算基于测点传热路径特性、安装距离及实验标定结果确定权重，通过加权平均得到等效外部温度：
24、
25、权重由传热路径贡献、安装距离和标定结果共同确定，形式为；
26、其中：
27、为 t时刻的等效温度，为 t时刻第 i个测点的温度值，为采样总数， di为第 i测点至轴承目标区域的等效传热路径距离， p为距离衰减指数；为标定系数；为归一化常数。
28、本发明至少具有如下优点或有益效果：
29、本发明通过采集牵引电机外表面的温度数据，结合其运行工况参数，利用温度反演模型计算轴承内部目标位置的温度。由于外部测点的温度是轴承内部热状态经由传热路径传导后的综合反映，而运行工况参数直接影响轴承的发热与散热过程，因此将两者共同输入模型进行融合处理，能够更准确地建立外部可测信息与内部真实温度之间的映射关系，从而实现对轴承内部温度的非侵入式反演。相比于现有技术中仅在外部单点测温的方案，本发明通过融合多个外部测点数据并考虑工况影响，显著提高了反演温度的准确性和可靠性。特别是通过设置沿轴承座周向均匀分布的多个外部温度测点，并结合一致性校验与加权融合处理，能够有效覆盖轴承圆周方向的热分布特征，并剔除因局部干扰或传感器故障导致的异常数据，增强了系统对外部环境扰动和局部异常的抗干扰能力。同时，通过对反演温度进行基于预测偏差的自适应修正，能够持续优化模型输出，进一步提升反演结果的长期精度和稳定性。本发明最终为牵引电机轴承的热状态评估、故障预警及寿命预测提供了准确、可靠且易于工程实施的技术基础。
1.一种基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，多个外部温度测点沿轴承座的周向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，温度采集模块包括外部温度传感器，外部温度传感器为铂热电阻。
4.根据权利要求1所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，温度采集模块还包括安装结构，安装结构包括压装部件和密封件，压装部件用于将温度采集模块压紧固定于牵引电机的测温孔内，密封件设置在温度采集模块与测温孔的内壁之间。
5.根据权利要求1所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，工况参数采集模块用于采集牵引电机转速、轴承载荷和环境温度中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，工况参数采集模块还包括数据预处理单元，数据预处理单元用于对采集的工况参数进行滤波处理，滤波处理包括卡尔曼滤波和滑动平均滤波。
7.根据权利要求1所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，温度反演模型模块包括一致性校验单元，用于对多个外部温度测点的温度数据进行校验，并剔除异常数据，一致性校验单元基于3σ准则和相邻测点温度差值校验来判定异常数据。
8.根据权利要求7所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演系统，其特征在于，温度反演模型模块还包括加权融合单元，用于对通过一致性校验单元校验的多个外部温度测点的温度数据进行加权平均，得到等效外部温度；
9.一种基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的基于外部测温点的牵引电机轴承内部温度反演方法，其特征在于，步骤s1中，加权融合计算基于测点传热路径特性、安装距离及实验标定结果确定权重，通过加权平均得到等效外部温度：