Lógica anotada paraconsistente aplicada ao monitoramento de condição de ativos da indústria e prevenção de falhas com base em assinaturas de vibração

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i1.25104

Palavras-chave:

Lógica paraconsistente anotada; Manutenção; Preventiva; Corretiva; Ativos; Inteligência artificial; Indústria 4.0.

Resumo

Neste estudo apresentamos um sistema especialista (SEvibrPAL2v) responsável pelo monitoramento de ativos baseado na análise de assinatura de vibração por meio de um conjunto de algoritmos baseados na Lógica Anotada Paraconsistente - LPA. Por ser uma lógica não clássica, a principal característica do LPA é suportar entradas contraditórias em sua fundação e, portanto, é adequado para a construção de modelos algorítmicos capazes de realizar o tratamento adequado para sinais complexos, como os provenientes de vibração. O SEvibrPAL2v foi construído em um microcontrolador ATMega2560, onde os sinais de vibração foram capturados das estruturas mecânicas das máquinas por sensores e, após receberem tratamento especial através da Transformada de Fourier Discreta (TFD), foram então modelados adequadamente para sinais lógicos paraconsistentes e padrões de vibração. Usando os fundamentos da lógica paraconsistente, padrões de assinatura de vibração foram construídos para diferentes problemas de vibração possíveis e conhecidos, armazenados no SEvibrPAL2v e continuamente comparados através de configurações compostas por redes de algoritmos paraconsistentes, que detectam anomalias e geram sinais que informam o status de risco atual em tempo real da máquina. Os testes de comprovação da eficiência do SEvibrPAL2v foram realizados em análises inicialmente realizadas em pequenos protótipos e, após os ajustes iniciais, foram realizados testes em um conjunto mecânico de média potência construído especificamente para este estudo. Os resultados são apresentados ao final deste estudo e possuem um alto índice de identificação de assinatura e detecção de risco de falha, o que justifica o método utilizado e futuras aplicações considerando que o SEvibrPAL2v ainda está em sua primeira versão.

Referências

Abe, J. M., Akama, S., Nakamatsu, K., Da Silva Filho, J.I. (2018). Some Aspects on Complementarity and Heterodoxy in Non-Classical Logics. Procedia Computer Science, 126, pp. 1253–1260. https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.08.068

Chen, J., Pan J., Li Z.,Zi, Y, Chen, X. (2016). Generator bearing fault diagnosis for wind turbine via empirical wavelet transform using measured vibration signals. Renewable Energy VL.89. DOI: 10.1016/j.renene.2015.12.010

Coelho M. S., Da Silva Filho J. I., Cortes H. M., De Carvalho Jr A., Blos M. F., Mario M. C., Rocco A. (2019). Hybrid PI controller constructed with paraconsistent annotated logic. Control Engineering Practice. 84, pp. 112–124. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2018.11.007.

Côrtes, H.M., Santos, P.E., da Silva Filho, J.I. (2022) Monitoring electrical systems data-network equipment by means of Fuzzy and Paraconsistent Annotated Logic. Expert Systems with Applications. 187, https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.115865

Da Costa N. C.A., Abe J. M. (2000). Paraconsistência em informática e inteligência artificial, Ciência • Estud. av. 14 (39) • https://doi.org/10.1590/S0103-40142000000200012

Da Silva Filho, J.I.; Abe, J.M.; Marreiro, A.d.L.; Martinez, A.A.G.; Torres, C.R.; Rocco, A.; Côrtes, H.M.; Mario, M.C.; Pacheco, M.T.T.; Garcia, D.V.; Blos, M.F. (2021) Paraconsistent annotated logic algorithms applied in management and control of communication network routes Sensors, 21(12), 4219 https://doi.org/10.3390/s21124219

Da Silva Filho, J. I., Lambert-Torres, G., Abe, J. M. (2010). Uncertainty Treatment Using Paraconsistent Logic - Introducing Paraconsistent Artificial Neural Networks. IOS Press, 328, 211, Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, Amsterdam, Netherlands,

Da Silva Filho, J. I. et al. (2015). Paraconsistent Logic Algorithms Applied to Seasonal Comparative Analysis with Biomass Data Extracted by the Fouling Process. Paraconsistent Intelligent Based Systems - New Trends in the Applications of Paraconsistency - Intelligent Systems Reference Library -Springer International Publishing AG Switzerland, pp 131-152, DOI 10.1007/978-3-319-19722-7

Da Silva Filho, J. I., Nunes, C. V., Garcia, D. V., Mario, M.C., Giordano, F., Abe, J. M., Pacheco, M. T. T. & Silveira Jr., L. (2016)., Paraconsistent analysis network applied in the treatment of Raman spectroscopy data to support medical diagnosis of skin cancer. Medical and Biological Engineering and Computing, 54(10), pp. 1453–1467

Da Silva Filho, J.I., Misseno Da Cruz, C. (2016). A Method with Paraconsistent Partial Differential Equation used in Explicit Solution of one-dimensional Heat Conduction. IEEE Latin America Transactions, 14(4), pp. 1842–1848, 7483524.

De Carvalho, A., Justo, J.F., Angelico, B.A., De Oliveira, A.M., Da Silva Filho, J.I. (2021) Rotary Inverted Pendulum Identification for Control by Paraconsistent Neural Network. IEEE Access, 9, pp. 74155–74167, 9430548. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3080176.

Garcia, D. V., Da Silva Filho, J. I., Silveira Jr., L., Pacheco, M. T. T., Abe, J. M., Carvalho Jr., A., Blos, M. F., Pasqualucci, C. A. G. & Mario, M.C. (2019). Analysis of Raman spectroscopy data with algorithms based on paraconsistent logic for characterization of skin cancer lesions. Vibrational Spectroscopy, 103, https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2019.102929.

Giantomassi A., Ferracuti F., Iarlori S., Ippoliti G. and Longhi S., (2015). Electric Motor Fault Detection and Diagnosis by Kernel Density Estimation and Kullback–Leibler Divergence Based on Stator Current Measurements, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 3, pp. 1770-1780, doi: 10.1109/TIE.2014.2370936.

Hemmati, F., Orfali W. and Gadala, M. S. (2016). Roller bearing acoustic signature extraction by wavelet packet transform, applications in fault detection and size estimation. Applied Acoustics. pp. 101 – 118. doi.org/10.1016/j.apacoust.2015.11.003

Ince T., Kiranyaz S., Eren L., Askar M. and Gabbouj M., (2016). Real-Time Motor Fault Detection by 1-D Convolutional Neural Networks, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 11, pp. 7067-7075, doi: 10.1109/TIE.2016.2582729.

Janssens O., Slavkovikj V., Vervisch B. , Stockman K. , Loccufier M., Verstockt S., Van de Walle R. and Van Hoecke S. (2016). Convolutional neural network based fault detection for rotating machinery. Journal of Sound and Vibration. 377. P.331-345.

Kwon D., Hodkiewicz M. R., Fan J., T. Shibutani and M. G. Pecht, (2016). IoT-Based Prognostics and Systems Health Management for Industrial Applications. In IEEE Access, vol. 4, pp. 3659-3670doi: 10.1109/ACCESS.2016.2587754.

Lei, X., Wu, Y. (2020). Research on mechanical vibration monitoring based on wireless sensor network and sparse Bayes. J Wireless Com Network 2020, 225 https://doi.org/10.1186/s13638-020-01836-9

Mario, M. C., Garcia, D. V., Da Silva Filho, J. I., Silveira Júnior, L., Barbuy, H. S. (2021). Characterization and classification of numerical data patterns using Annotated Paraconsistent Logic and the effect of contradiction. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 13, p. e283101320830, DOI: 10.33448/rsd-v10i13.20830. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20830.

Mario, M.C., Da Silva Filho, J.I., Blos, M.F., Amaral Moino, C.A., Pereira Matos, M.C. (2018). Paraconsistent Logic applied in the metallography of welds classification through morphological characteristics and entropy of digital images. Journal of Physics: Conference Series, 1074(1), 012168

Ricciotti, A. C. D, Da Silva Filho J. I., De Oliveira R. A. B., Ricciotti, V. B. S. D., Côrtes H. M. and Nicolini A. M. (2019). A new strategy of modulation based on Space Vector Modulation and Annotated Paraconsistent Logic for a three-phase converter, 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), pp. 1-6, doi: 10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065882.

Song L., Wang H. and Chen P. (2018). Vibration-Based Intelligent Fault Diagnosis for Roller Bearings in Low-Speed Rotating Machinery, in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 67, no. 8, pp. 1887-1899, doi: 10.1109/TIM.2018.2806984.

Weijtjens, W., Verbelen, T., Capello, E., & Devriendt, C. (2017). Vibration based structural health monitoring of the substructures of five offshore wind turbines. In Procedia Engineering: X International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2017 (Vol. 199, pp. 2294-2299). (Procedia Engineering). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.187

Zhang, M., Feng, K., & Jiang, Z. (2017). Research on variational mode decomposition in rolling bearings fault diagnosis of the multistage centrifugal pump. Mechanical Systems and Signal Processing, 93(1), 460-493. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.02.013

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Publicado

03/01/2022

Como Citar

CORRÊA, M. P. .; MACHADO, A. C. .; SILVA FILHO, J. I. da .; GARCIA, D. V. .; MARIO, M. C. .; SEDANO, C. T. S. . Lógica anotada paraconsistente aplicada ao monitoramento de condição de ativos da indústria e prevenção de falhas com base em assinaturas de vibração . Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 1, p. e14211125104, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i1.25104. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/25104. Acesso em: 8 jul. 2024.

Edição

Seção

Engenharias