风机PHM系统 · 数据采集与预处理实战
📚 共计 30 章节
第1章
风机PHM系统概述
什么是PHM？为什么风机需要PHM？核心价值与挑战
概念
价值
第2章
数据采集总体架构
传感器层、采集层、传输层、存储层、应用层五层详解
架构
五层
第3章
关键传感器介绍
振动、温度、转速、电流、风速风向传感器
传感器
选型
第4章
数据采集硬件选型
PLC、DAQ卡、边缘网关、工业电脑选型对比
硬件
对比
第5章
数据采集协议与接口
Modbus RTU/TCP、OPC UA、IEC 61850、MQTT对比
协议
接口
第6章
采集频率与分辨率
采样定理、抗混叠滤波、最佳采样率设置
采样
抗混叠
第7章
数据采集软件架构
基于Python的采集框架，多线程与异步IO
软件
Python
第8章
采集实战：Modbus TCP读取PLC振动
Python通过Modbus TCP读取PLC振动数据
实战
Modbus
第9章
采集实战：OPC UA读取SCADA温度功率
Python通过OPC UA读取SCADA温度与功率
实战
OPC UA
第10章
采集实战：边缘网关高频振动波形
Python读取边缘网关中的高频振动波形数据
实战
边缘
第11章
数据质量评估
完整性、连续性、范围、趋势检查
质量
检查
第12章
数据清洗基础：缺失值处理
删除、插值、前向填充、后向填充
清洗
缺失值
第13章
清洗实战：异常值检测与处理
3σ原则、IQR方法、DBSCAN聚类
异常
DBSCAN
第14章
清洗实战：重复数据与时间戳对齐
重复检测去重，时间戳对齐与重采样
去重
重采样
第15章
清洗实战：噪声数据滤波
移动平均滤波、中值滤波、低通滤波
滤波
降噪
第16章
数据标准化与归一化
Min-Max归一化、Z-score、Robust标准化
归一化
标准化
第17章
数据降维技术
主成分分析(PCA)原理与实战，t-SNE可视化
降维
PCA
第18章
特征工程基础
时域特征(均值、方差、峰值、峭度) 频域特征(FFT、包络谱)
特征
时频域
第19章
特征工程实战：振动信号特征
Python提取振动信号时域与频域特征
实战
振动
第20章
特征工程实战：温度信号特征
提取温度信号的趋势特征与波动特征
实战
温度
第21章
特征选择方法
过滤法、包裹法、嵌入法(随机森林特征重要性)
选择
随机森林
第22章
数据分割策略
训练/验证/测试集划分，时间序列分割注意事项
分割
时序
第23章
数据不平衡处理
过采样(SMOTE)、欠采样、集成方法处理故障样本不平衡
不平衡
SMOTE
第24章
数据存储方案
时序数据库(InfluxDB、TimescaleDB)选型与Python写入
存储
InfluxDB
第25章
存储实战：批量写入InfluxDB
Python将预处理后的数据批量写入InfluxDB
实战
写入
第26章
数据管道构建：Airflow
使用Apache Airflow编排采集与预处理任务
管道
Airflow
第27章
数据管道实战：端到端自动化流水线
采集→清洗→特征提取→存储 自动化流水线
实战
流水线
第28章
数据版本管理：DVC
使用DVC对预处理后的数据集进行版本控制
版本
DVC
第29章
数据安全与合规
加密传输、访问控制、GDPR合规要求
安全
合规
第30章
综合实战项目
从零搭建完整风机PHM数据采集与预处理系统
综合
项目