Организуйте системные данные для Diagnostic Feature Designer

Приложение Diagnostic Feature Designer позволяет вам в интерактивном режиме анализировать данные и разрабатывать функции, которые могут различать данные из здоровых систем и ухудшенные системы. Приложение работает с набором данных об измерении и информации от набора аналогичных систем, таких как машины. Чтобы использовать приложение, необходимо сначала организовать данные в форму, которую может импортировать приложение. Один способ организовать ваши данные с числовыми матрицами, которые могут собрать все ваши данные об измерении. Однако можно также использовать более гибкие форматы, такие как таблицы, которые позволяют вам включать дополнительную информацию, такую как состояние здоровья и условия работы. С этой информацией можно исследовать функции в рамках приложения и оценить способность к функции различать различные особые условия.

Ансамбли данных

Анализ данных является основой любого мониторинга состояния и прогнозирующего технического обслуживания.

Данные могут прибыть из измерений в системах с помощью датчиков, таких как акселерометры, манометры, термометры, высотомеры, вольтметры и тахометры. Например, у вас может быть доступ к результатам измерений от:

Операция нормальной системы
Система, действующая в дефектном условии
Пожизненная запись работы системы (данные run-to-failure)

Для проекта алгоритма можно также использовать моделируемые данные, сгенерированные путем выполнения модели Simulink^® системы при различной работе и условиях отказа.

Есть ли с помощью результатов измерений, сгенерированных данных или обоих, у вас часто много сигналов, передвигающихся на отрезок времени или несколько отрезков времени. У вас могут также быть сигналы от многих машин (например, измерения от многих отдельных механизмов все произведенные к тем же спецификациям). И у вас могут быть данные, представляющие и здоровую операцию и условия отказа. Оценка эффективных функций прогнозирующего обслуживания требует организации и анализа этих данных при отслеживании системы и подготавливает данные, представляет.

Ансамбли данных

Основной модуль для организации и управления многоаспектные наборы данных в Predictive Maintenance Toolbox™ является ансамблем данных. ensemble является набором наборов данных, созданных путем измерения или симуляции системы при переменных условиях.

Например, рассмотрите систему коробки передач передачи, в которой у вас есть акселерометр, чтобы измерить вибрацию и тахометр, чтобы измерить вращение вала механизма. Предположим, что вы запускаете механизм в течение пяти минут и записываете измеренные сигналы как функцию времени. Вы также записываете возраст механизма, измеренный в управляемых милях. Те измерения приводят к следующему набору данных.

Теперь предположите, что у вас есть флот многих идентичных механизмов, и вы записываете данные от всех них. Выполнение так приводит к семейству наборов данных.

Этим семейством наборов данных является ensemble, и каждой строкой в ансамбле является member ансамбля.

Участники в ансамбле связаны в этом, они содержат те же переменные данных. Например, в проиллюстрированном ансамбле, все участники включают те же четыре переменные: идентификатор механизма, вибрация и сигналы тахометра и возраст механизма. В том примере каждый участник соответствует различной машине. Ваш ансамбль может также включать тот набор переменных данных, зарегистрированных от той же машины в разное время. Например, следующий рисунок показывает ансамбль, который включает несколько наборов данных от того же механизма, зарегистрированного как возрасты механизма.

На практике данные для каждого члена ансамбля обычно хранимы в отдельном файле данных. Таким образом, например, у вас может быть один файл, содержащий данные для механизма 01 на уровне 9 500 миль, другой файл, содержащий данные для механизма 01 на уровне 21 250 миль, и так далее.

Переменные ансамбля

Переменные в вашем ансамбле служат различным целям, и соответственно могут быть сгруппированы в несколько типов:

Data variables (DV) — Основное содержание членов ансамбля, включая результаты измерений и производные данные, которые вы используете для анализа и разработки прогнозирующих алгоритмов обслуживания. Например, в проиллюстрированных ансамблях коробки передач, Vibration и Tachometer являются переменными данных. Переменные данных могут также включать полученные значения, такие как среднее значение сигнала или частота пикового значения в спектре сигнала.
Independent variables (IV) — Переменные, которые идентифицируют или заказывают участникам в ансамбле, таким как метки времени, номер операционных часов или идентификаторы машины. В ансамбле измеренных данных коробки передач Age является независимой переменной.
Condition variables (CV) — Переменные, которые описывают условие отказа или условия работы члена ансамбля. Условные переменные могут записать присутствие или отсутствие состояния отказа или другие условия работы, такие как температура окружающей среды. В данных коробки передач ансамбля sensor health может быть условной переменной, состояние которой известно каждым механизмом. Условные переменные могут также быть полученными значениями, такими как одно скалярное значение, которое кодирует, несколько дают сбой и условия работы.

Переменные данных и независимые переменные обычно имеют много элементов. Условные переменные часто являются скалярами. В приложении условные переменные должны быть скалярами.

Представление данных ансамбля для приложения

Можно использовать один из трех общих подходов, чтобы объединить данные ансамбля и импортировать его в приложение. Все эти подходы требуют, чтобы ваши члены ансамбля все содержали те же переменные.

Создайте отдельные членские наборы данных

Импортируйте свои данные в форме отдельных наборов данных — один для каждого участника — и позвольте приложению объединить эти наборы данных в ансамбль.

Этот подход требует наименьшего количества настройки прежде, чем импортировать данные, но это требует, чтобы вы выбрали каждый набор данных индивидуально во время процесса импорта. Этот подход практичен только, когда у вас есть небольшое количество наборов данных. Если вы хотите обновить ансамбль с новыми участниками, необходимо импортировать всех участников снова.

Создайте набор данных ансамбля

Импортируйте один набор данных ансамбля, который вы создаете из своих членских наборов данных. Каждая строка вашего набора данных ансамбля представляет одного из ваших участников.

Этот подход требует большего количества настройки прежде, чем импортировать данные, но это требует, чтобы вы выбрали только один элемент во время процесса импорта. Это более практично, чем индивидуальный подход, когда у вас есть большие членские наборы. если вы хотите обновить ансамбль с новыми участниками, можно сделать так за пределами приложения путем добавления к существующей таблице. Затем импортируйте обновленную таблицу.

Для примера при создании набора данных ансамбля из отдельных членских матриц смотрите, Готовят Матричные Данные к Diagnostic Feature Designer

Создайте объект Datastore ансамбля

Импортируйте ensemble datastore object, который содержит только имена и пути членских файлов вместо того, чтобы импортировать сами данные. Этот объект также включает информацию, необходимую для приложения, чтобы взаимодействовать с внешними файлами.

Этот подход является лучшим, когда у вас есть большие объемы данных и переменные. Хранилища данных ансамбля могут помочь вам работать с такими данными, хранятся ли они локально или в удаленном месте, таком как "облачное" хранилище с помощью Amazon S3™ (Простой Сервис Устройства хранения данных), Устройство хранения данных Windows Azure^® Blob или Hadoop^® Distributed File System (HDFS™).

Как правило, когда вы начинаете исследовать свои данные в приложении, вы хотите импортировать относительно малочисленное число членов и переменные. Однако позже вы можете хотеть протестировать свои заключения на эффективности функции путем введения большего объема выборки. Datastore ансамбля является одним методом для обработки большего объема данных, особенно если размер данных превышает ограничения памяти для MATLAB.

Для получения дополнительной информации об объектах datastore ансамбля смотрите Ансамбли Данных для Мониторинга состояния и Прогнозирующего Обслуживания.

Типы данных и ограничения для импорта набора данных

Приложение принимает различные типы данных, включая числовые матрицы и таблицы, которые содержат скаляры условной переменной и встроенные расписания измерения. Приложение основывает интерпретацию импортированных данных на том, выбираете ли вы Import > Import Single-Member Datasets (отдельные наборы данных) или Import > Import Multi-Member Ensemble (набор данных ансамбля или datastore ансамбля).

Прежде, чем импортировать ваши данные, это должно уже быть чисто с предварительной обработкой, такой как удаление отсутствующего значения и выброс. Для получения дополнительной информации смотрите, что Данные Предварительно обрабатывают для Мониторинга состояния и Прогнозирующего Обслуживания.

Импортируйте наборы данных Одно участника

Эта опция применяется к членскому подходу наборов данных в предыдущей фигуре. Приложение принимает отдельного участника массивы table, массивы timetable или числовые матрицы, каждый содержащий те же независимые переменные, переменные данных и условные переменные.

Переменные данных в этих наборах данных могут содержать расписания, таблицы, массивы ячеек или числовые массивы.
Все независимые переменные времени должны иметь тот же тип — или все удваиваются или весь duration или весь datetime. Если ваши исходные данные были однородно выбраны, и метки времени не были зарегистрированы, приложение предлагает вам создавать универсальную временную шкалу во время процесса импорта.
Условные переменные в членском наборе данных содержат один скаляр. Форма скаляра может быть числовой, строка, ячейка, или категориальной. Можно импортировать условные переменные с данными, только если членские наборы данных являются таблицами, расписаниями или массивами ячеек. Матрицы не могут разместить условные переменные.
Матрицы могут содержать только одну независимую переменную, но могут иметь любое количество переменных данных, связанных к той независимой переменной. Матрицы не могут разместить имена переменных.

Импортируйте мультичленский ансамбль

Эта опция применяется к подходу Datastore Набора данных и Ансамбля Ансамбля в предыдущей фигуре. Приложение принимает:

Таблица ансамбля, содержащая массивы table или матрицы. Строки таблицы представляют отдельных участников.
Массив ячеек ансамбля, содержащий таблицы или матрицы. Строки массива ячеек представляют отдельных участников.
Объект datastore ансамбля, который содержит информацию, необходимую, чтобы взаимодействовать с файлами, хранившими внешне к приложению. Внешние файлы имеют меньше ограничений формата, чем импортированные наборы данных. Функция чтения, на которую ссылаются в объекте datastore ансамбля, может адаптироваться к формату файлов.

Участники в коллективном наборе данных должны все содержать те же независимые переменные, переменные данных и условные переменные.

Все независимые переменные времени должны иметь тот же тип — или все удваиваются или весь duration или весь datetime. Если ваши исходные данные были однородно выбраны, и метки времени не были зарегистрированы, приложение предлагает вам создавать универсальную временную шкалу во время процесса импорта.
Встроенные матрицы могут содержать только одну независимую переменную, но могут иметь любое количество переменных данных, связанных к той независимой переменной.
Условные переменные в членском наборе данных содержат один скаляр. Форма скаляра может быть числовой, строка, ячейка, или категориальной.

Документация