GB T 22281.1-2008 机器的状态监测和诊断.数据处理、通信和表达.第1部分 总则.pdf
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1、ICS 2504040N 18 圆园中华人民共和国国家标准GBT 222811-2008IS0 13374-1:2003机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达 第1部分:总则Condition monitoring and diagnostics of machines-Data processing,communication and presentation-Part 1:General guidelines200807-28发布(IS0 133741:2003,IDT)2009-030 I实施宰瞀鳃紫瓣訾麟瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会促19目 次GBT 222811-2008ISO
2、 133741:2003前言“;I言1范围2数据处理21概述。22数据处理块23概念性信息模式的准则3交换信息的数据通信格式和方法31通信方法-32选择通信方法的指导原则4表达和显示数据的格式41概述42作业流程的确定-43一般的信息显示结构5责任人一51概述52操作者53操作策划工程师54可靠性分析人员。55管理部门附录A(资料性附录) 机械信息管理开放系统联盟(MIMOSA)规范A1概况A2通用关系信息模式(CRIS)规范A3 Tech-XML规范参考文献111124456666999如加uuuU坨刖 昌GBT 222811-2008lSO 133741 12003GBT 22281ISO
3、 13374(机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达由四部分组成:第1部分:总则;第2部分:数据处理要求;第3部分:通信要求;第4部分:表达的要求。本部分是GBT 22281ISO 13374(机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达的第l部分。本部分等同采用ISO 133741:2003机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达第1部分:总则(英文版)。本部分的技术内容和组成结构与ISO 133741:2003(机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达第1部分:总则(英文版)相一致,做了如下编辑性修改:将“ISO 133741:2003”改为“GBT 22281的第1部分或GBT 22281
4、的本部分”;删除了ISO 133741:2003的前言,按照我国国家标准重新起草了前言;将本标准中出现的已转化为国家标准的国际标准编号改为国家标准编号,并将相应的国家标准采用的国际标准版本号放在国家标准编号后的括弧内,便于使用和查阅。未转化的国际标准保留。本部分的附录A为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会(SACTC 159)归口。本部分起草单位:北京机械工业自动化研究所。本部分主要起草人:黎晓东、杨书评、高雪芹。本部分为首次发布。GBT 222811-2008IS0 13374-1:2003引 言在没有广泛集成的情况下,目前为机器状态
5、监测和诊断编写的各种计算机软件程序,还无法以即插即用方式简单易行地进行数据交换或运行。这便难以将各个系统集成,并且难以为用户提供一个机器状态的统一视图。GBT 22281的目的在于提供若干开放软件规范的基本要求,以便在没有专门平台或硬件协议的情况下,机器状态监测数据和信息也能够通过各种软件包得以处理、传送和显示。可扩展标记语言(xML)是万维网联盟(W3C)的一个项目,该规范的开发目前由XML工作组负责管理。XML是以标准通用置标语言(sGML)(详见GBT 14814 1993(13)编写的一种公共格式,用以定义对不同类型电子文档结构的描述。10版规范已于1998年被W3C接纳,并成为W3C
6、的“推荐标准”。成为W3C推荐标准意味着一个规范可以长期不变,且有助于网络的互通性,同时已经通过了W3C全体成员的严格审查;这些成员支持学术界、工业界和研究领域广泛采用这一规范。本规范通过提供更灵活和适应性更强的信息识别方法,从而加强网络的功能性。1范围GBT 222811-2008ISO 133741 12003机器的状态监测和诊断数据处理、通信和表达第1部分:总则GBT 22281的第1部分是有关机器状态监测和诊断信息的数据处理、通信和表达方面的软件规范总则。注:GBT 22281的后续部分(编制中)将说明对数据处理、通信和表达方面的具体软件规范要求。2数据处理21概述为解释来自机器监测活
7、动的数据,需要对有关数据进行处理和分析。应该综合利用各种技术确定可能出现故障的原因和严重性,并通过这些技术积极主动地为运行和维护活动的合理性提供证明。为成功实施状态监测,推荐如图1所示的人工或自动的数据处理过程和信息流。数据流自顶部开始,最终转换成为运行和维护人员采取的行动。在顶部的监测配置数据专门用于各种设备监测传感器。在从数据采集到提出建议这一信息流过程中,需要将数据从前一个处理块转向下一个处理块,并且还需要从外部系统采集或向外部系统送出补充信息。同样,随着数据演变为信息,需要有标准的显示技术和更为简化的图表说明格式。信息流过程从数据采集开始到复杂的预后任务,直到提出警示报告和推荐措施(这
8、些报告和推荐措施可能包含对监测过程自身的改进)为止。Ti蛩丽,耿醑,上水八JI数据采集(DA)_一一数据操作(DM)一外部系 叫状态检测(sD)一 技术显统、数据归档 示和信息表达和块配 一健康评甘 (【A)卜一置一预后评估(PA)一一提出建议(AG)卜-一图1 数据处理和信息流块22数据处理块221机器状态评价的处理块机器状态评价可以分成6个不同的分层处理块。前3个处理块与特定技术相关,需要基于特定技术的信号处理和数据分析功能。下述是一些最为常用的机械状态监测和诊断技术:轴位移监测;轴承振动监测;GBT 222811-2008IS0 13374-1 12003摩擦监测;红外热像监测;性能监测
9、;声学监测;电机电流监测。利用特定技术的信息流块及其功能如下:a)数据采集(DA)块:将转换器的输出值转换为代表物理量和相关信息(如:时间、校准、数据质量、使用的收集装置、传感器配置)的数字参数。b)数据操作(DM)块:进行信号分析,计算重要的描述符,将原始测量值转换为有效的传感器读数。c)状态检测(sD)块:促使原始正常资料的生成和保持,无论何时得到新数据均搜索异常现象,并确定数据归属哪个异常区域(如:“警惕”或“报警”)。通常,后面3个块将利用各种监测技术对机械的健康现状进行评定,并预测今后的故障,为运行和维护人员推荐操作步骤。这3个块及其功能为:d)健康评价(HA)块:诊断任何故障;评定
10、设备或过程当前的健康状况;考虑所有的状态信息。e)预后评估(PA)块:根据当前的健康评价以及设备和或过程的设计使用荷载,确定今后的健康状态和故障模式,并预测有效寿命。f)提出建议(AG)块:提供可用信息,这些信息涉及为优化过程和或增加设备寿命对维护或运行方面所做的改变。222技术显示为了便于有资质的工作人员进行分析,有必要提供相关的技术数据,例如趋势及有关的异常区域。显示的内容宜能为分析人员提供数据,这些数据是鉴定、确认或了解异常状态所必需的。223信息表达制定正确决定必备一些信息,将数据转换成可以清晰表达这些信息的格式是很重要的。信息表达可以采用书面形式,可以用数字表示规模,以曲线表示趋势,
11、或者把三种形式组合使用。信息应包括描述设备或部件的相应数据、故障类型或错误、严重性评估、状态预测以及推荐操作。或许还需要费用和风险方面的信息。224外部系统为评定机械健康状态,从维护系统中检索过去的工作记录,从模式数据的记载中检索过去的运行数据(开始停止荷载),这是很重要的。做出健康评定后,将采取维护行动,包括增加检查次数、修理或更换损坏的机器或部件。就操作来说,可以调整操作程序或要求立即停机。为保证与维护和操作系统的迅速通信,需要连接维护管理系统的软件接口和连接操作控制系统的软件接口。以发出维护请求和改变操作请求的方式显示推荐动作时,将用到这些接口。225数据归档数据归档是机器状态监测程序的
12、所有块中的一个重要特征。对以前的数据趋势可施以统计关联性分析。建议检查以前健康评定的准确性,并对检查发现附以有关根本原因的信息。226信息配置每一个数据处理块均需要配置信息,其中一些可能是静态信息,另一些则是运行时由系统改变的动态数据。例如:数据采集块的配置信息可以包括对测量监测位置、方向和相关转换器位置、监测查询率、传感器设置数据和校准参数的确定。23概念性信息模式的准则231概述概念性信息模式(conceptual information schema)是有关机器和状态监测信息的一个专一综合定2GBT 222811-2008IS0 13374-1:2003义,不偏于任何一个单独的数据应用程
13、序,并与数据怎样进行物理存储或访问无关。此概念性模式的主要目标是对数据的含义以及数据之间的相互关系进行统一定义;该模式可用来集成、共享和管理数据的完整性。该信息模式是各种数据元素位置的蓝图。信息模式有各种形式。在科学编程领域,文件描述模式格式(file description schema format)已使用多年。它映射为ASCII或二进制数据文件格式,这些文件可以输出或输入计算机系统。发布的一个完整的记录格式描述详细说明了文件所包含的数据区、这些数据区相对于其他数据区的准确位置、数据区是ASCll码格式还是二进制格式、以及每一数据区的确切数据格式(科学浮点、整数、字符、可变字符串)。关系信
14、息模式格式(relational information schema format)是关系数据库管理系统的定义语言。关系描述法类似于定义了下述各项的蓝图:存放数据的各种“空间的名称”(或数据库表名);表内数据的“内容”(或列);每个数据列准确的数据类型(科学浮点、整数、可变字符串等);数据列是否可以为空(并非null)每个数据行的唯一标识键(主键)。通过包含“引用”(外键),一个表单便可与另一表单相关联。可扩展标记语言(XML)是万维网联盟(W3C)的一个项目,其技术规范的开发受XML工作组的监督。XML是以标准通用标注语言(SGML)(详见GBT 14814口1)写成的一个公用格式,用于不
15、同类型电子文件结构的描述。称其为“可扩展”是因为它不像超文本标注语言(HTML)那样为固定格式,HTML是一种专一预定标注语言。而XML实际是一种“元语言”(描述其他语言的语言),可为无限多不同类型的文件设计定制标注语言。XML使用IsO 10646口1规定的国际标准31一bit字符指令表,该表包括大多数人类语言(及一些非人类语言)。目前,这和统一字符编码标准一致,并计划成为统一字符编码标准的超集。XML的目的是要在网上能简单直接地使用SGML:以使定义文档类型、编辑和管理SGML定义的文档、以及在网上传送和共享这些文档均简便易行。XML是一种极为简单的SGML语言,完全以XML技术标准进行描
16、述。其目标是要让通用的SGML在网上如HTML那样进行使用、接收和处理。因此,人们对XML进行了设计,以便能够易于实现,并能与SGML和HTML进行互操作。2001年,W3C发布了XML模式(XML Schema),并将其作为W3C的一项推荐。XML模式定义了共享的标注词汇和使用这些词汇的XML文档的结构,并提供了钩子(hook)以使语义和这些词汇产生关联。通过将数据类型引入XML,XML模式提高了XML在数据交互系统开发者中的使用率。XML模式可使编程者决定文档的哪些部分是有效的,或使编程者确定适于一个模式的文档部分。此外,由于XML模式自身也是XML文档,所以可由XML创作工具管理。目前,
17、软件对象信息模式(software object information schema)在计算机产业广泛应用。软件“对象”是通过对象定义语言进行定义的,包括其外部特征和运行、唯一键、有效的数据属性、数据类型、关系等。统一建模语言(UML)已成为软件业的主要建模语言。对象管理组(OMG)采用UML作为其标准的建模语言。注:OMG已向ISO提交了UML规范,作为可公开获得的规范(PAS)。232信息模式要求不论选择哪种信息模式格式,该模式将定义一个最小的数据元素集,为保持一致,这些数据元素应该包含在该模式内。此外,该模式还将包括一组可选元素。为支持各家厂商的多个状态监测模块之间的数据通信,需要一个
18、独立于任何厂商的开放的机器状态监测信息模式体系结构作为基础框架。这一框架可用来进行各种通信。独立于任何厂商是核心问题。很多厂商和用户已采用了不同的机器状态监测数据存储方法。一个开放的信息模式可以集成多种来源的机器信息,并支持对等的数据库,可以有用户定义的查找条目,以及使用标准的时间戳和工程单位。该模式应支持唯一的站点标识符和站点数据库或数据源标识符,以GBT 222811-2008IS0 13374-1:2003区分从不同物理位置获取的数据。该模式宜支持父一子分层结构中包括机器的设施段(服务段位置)的全系统唯一标识符。同时,该模式宜支持资产专用唯一标识符,以便在部分分层结构中监测和追踪个体部件
19、。该模式宜规定存储位置的基本框架、站点数据库、生产过程或机械段信息、资产标牌数据、模型或部件信息、量测位置、数据测量源、转换器、排序列表、警报。在数据层,该模式可支持下列格式:对历史单值数字数据的传输、快速付里叶变换(FFT)频谱数据、固定百分比频带(CPB)频谱、时域波型、样品试验数据、温度记录图像和二进制大对象。通过Gregorian日历(公元历纪元)和GBT 7408口1词法表示法,该模式宜支持一个引用了特定时间实例的日期时间符号。为了传送通用机械设备类型、量测位置类型、方位等,一组标准引用表应包括一组通用码和需要的以各种语言写成的相关文本。该体系结构可使每一个数据库建立并维护附加引用表
20、,以达到最大的灵活性。附录A提供了支持该体系结构的可公开获取的XML模式的一个示例。3交换信息的数据通信格式和方法31通信方法311概述根据上述讨论的信息模式,可利用各种通信方法分配格式化的数据。采用的方法应符合应用程序的要求。312数据文件输入输出的处理程序(Datafile exportimport processors)数据通信的数据文件输出处理程序方法,需要数据提供者按照专用信息模式格式生成数据文件,此格式采用用户定义的一组过滤器和选项。如果采用文件描述信息模式格式,则无需附加文件语法规范。如果采用关系或对象信息模式,应对输出数据文件的语法做出规定。然后,需要数据文件输入处理程序把数据
21、输入另一目标系统。313远程数据库访问的客户11t务器模式(Remote Database Access clientserver)远程数据库访问(RDA)是一个用于访问远程关系数据库或者访问和关系数据库相像的数据库的通信协议(详见ISOIEC 9579H3)。RDA用于访问在遍及网络的许多不同平台上分布的数据。RDA使用了客户服务器模式,在这一模式中客户端通过已发布的RDA语言监控或控制服务器。314结构化查询语言的客户Ill务器模式(Structured Query Language clientserver)结构化查询语言(SQL)是一个关系数据库访问语言(详见ISOIEC 9075口1
22、)。SQL把数据库构建为一组表。表就是数据的集合,数据在表中构成固定数目的列和不定数目的行。sQL标准定义了将sQL语句嵌入几种计算机程序语言的语法。数据源可以建立一个SQL服务器,允许客户应用程序用sQL语言查询。315制造报文规范的客户111务器模式(Manufacturing Message Specification clientserver)制造报文规范(MMS)(详见GBIT 16720口3)为分布式计算机系统的实时监控提供了大量服务。它为从一台计算机向另一台计算机近实时地传输加工数据定义了编码规则、文法和语法。MMS采用客户端监测或控制服务器的客户服务器模式。服务器的行为由虚拟制
23、造设备(VMD)(抽象)来模拟。因为本标准与数据存取有关,因而就会提及MMS的可变存取服务和作为这些服务的基础的数据模型。316可扩展标记语言的客户服务器模式(Extensible Markup Language clientserver)可扩充的标注语言(XML)是ISO的标准通用标注语言(SGML)的子集,目前在因特网上广泛使用。XML提供了一个标准,通过这一标准,可以将从简单到复杂的各种信息的内容结构标注出来,使利用各种计算机平台的信息在因特网内部网上的传递易于实施。基于同一XML模式的XML文档,可以从一个应用程序传输给另一个应用程序,即使传输发生在4GBT 222811-2008IS
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