The sustaining evolution of sensing and advancement in communications technologies have revolutionized prognostics and health management for various electrical equipment towards data-driven ways. This revolution delivers a promising solution for the health monitoring problem of heat pump (HP) system, a vital device widely deployed in modern buildings for heating use, to timely evaluate its operation status to avoid unexpected downtime. Many HPs were practically manufactured and installed many years ago, resulting in fewer sensors available due to technology limitations and cost control at that time. It raises a dilemma to safeguard HPs at an affordable cost. We propose a hybrid scheme by integrating industrial Internet-of-Things (IIoT) and intelligent health monitoring algorithms to handle this challenge. To start with, an IIoT network is constructed to sense and store measurements. Specifically, temperature sensors are properly chosen and deployed at the inlet and outlet of the water tank to measure water temperature. Second, with temperature information, we propose an unsupervised learning algorithm named mixture slow feature analysis (MSFA) to timely evaluate the health status of the integrated HP. Characterized by frequent operation switches of different HPs due to the variable demand for hot water, various heating patterns with different heating speeds are observed. Slowness, a kind of dynamics to measure the varying speed of steady distribution, is properly considered in MSFA for both heating pattern division and health evaluation. Finally, the efficacy of the proposed method is verified through a real integrated HP with five connected HPs installed ten years ago. The experimental results show that MSFA is capable of accurately identifying health status of the system, especially failure at a preliminary stage compared to its competing algorithms.


翻译:通信技术的传感和进步的持续演变使各种电气设备的预测和健康管理发生了革命性的变化,使各种电气设备的预测和健康管理以数据驱动的方式发生了革命性的变化。这场革命为热泵(HP)系统的健康监测问题提供了一个有希望的解决方案,热泵(HP)系统是一个在现代建筑中广泛部署的重要装置,供暖使用,以便及时评估其运行状况,避免意外的故障。许多HP是多年前实际制造和安装的,由于当时的技术限制和成本控制,因此可以使用的传感器较少。这为以负担得起的成本保护HP带来了一个难题。我们提议了一个混合计划,通过整合工业互联网(IIoT)和智能健康监测算法来应对这一挑战。首先,在热泵(HPHP)系统(HP)系统(IIOT)的卫生监测问题监测问题,从一个重要装置的网络建立到感知和存储测量,温度的温度传感器在水箱中被适当选择和部署。第二,我们提出一个叫得不超超的学习算法(MSFA)的混合物慢特性分析(MSFA),以便及时评估HP的健康状况。由不同运行的频繁操作转换,因为不同运行的操作器的操作转换而导致了感应变的机能反应速度,最终的温度变化的温度变化的温度变化的温度变化的温度变化的温度分析,最后的温度分析是用于温度的温度分析。

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