基於信息融合方法的大型旋轉機組安全評價技術研究

《基於信息融合方法的大型旋轉機組安全評價技術研究》是依託北京科技大學，由章立軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於信息融合方法的大型旋轉機組安全評價技術研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：章立軍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本申請項目以石化、冶金和電力等行業中的大型旋轉機組為研究對象，針對其監檢測系統數據的多源、異構、多階段和多層次等特點，提出將信息融合方法套用於大型旋轉機組的安全評價中，以期克服現有的信號處理與趨勢預測方法在多感測器數據綜合利用中的不足，以及信息融合套用框架不完善導致的多感測器最佳化技術發展困難等問題，為大型旋轉機組的特徵提取、危險狀態識別及剩餘壽命預測提供理論依據和分析手段。主要研究內容包括：基於Laplacian譜圖理論的同構數據的一致性及其融合方法，基於透視變換法的異構數據的一致性及其融合方法，基於誤差流理論的多階段數據融合方法，基於模糊D-S證據理論的多層次信息融合方法。本申請項目的預期研究成果不僅可以套用於壓縮機組、連軋機組、汽輪機組和風電機組等大型旋轉機組的安全評價，而且在大型橋樑、高層建築和油氣管道等工程結構的安全評價中也有著廣泛的套用，具有重要的理論價值和實用工程意義。

結題摘要

本項目以石化、冶金和電力等行業中的大型旋轉機組為研究對象，針對其監檢測系統數據的多源、異構、多階段和多層次等特點，提出了將信息融合方法套用於大型旋轉機組的安全評價中，克服了現有的信號處理與趨勢預測方法在多感測器數據綜合利用中的不足，以及信息融合套用框架不完善導致的多感測器最佳化技術發展困難等問題，為大型旋轉機組的特徵提取、危險狀態識別及剩餘壽命預測提供理論依據和分析手段。在項目研究中，主要針對大型旋轉機組中兩類典型特徵的信號開展研究，即石化行業中具有典型非線性故障特徵的高速轉子的監測數據以及在冶金行業中具有非平穩特徵的連軋機組的狀態監測數據。 在項目執行期間，已完成的研究內容主要包括：基於平穩小波變換的高維相空間重構方法及在衝擊信號特徵提取中的套用，基於自適應形態小波的非線性、非平穩信號壓縮預處理方法，基於加權D-S證據理論的滾動軸承故障診斷方法，基於BP神經網路和PCA的滾動軸承故障診斷方法，基於分層集成信息的軸承信號融合方法，基於多觀測序列HMM的旋轉機械設備性能退化評估方法，基於集成學習的軸承剩餘使用壽命預測方法，基於圖像特徵的異構感測器數據級信息融合方法，基於BP神經網路曲線擬合的軸承壽命預測方法等。 同時，為解決大型旋轉機組數據分散、數據量大的問題，增加了“基於雲計算的機械設備遠程故障診斷系統研究”；將本項目研究的信息融合方法擴展到輸電塔結構的安全評價，增加了“輸電塔結構損傷識別及剩餘壽命預測方法研究”。 本項目的研究成果不僅可以套用於壓縮機組、連軋機組、汽輪機組和風電機組等大型旋轉機組的安全評價，而且在輸電桿塔、大型橋樑、高層建築和油氣管道等工程結構的安全評價中也有著廣泛的套用，具有重要的理論價值和實用工程意義。 在本項目的資助下，已出版專著1部，在國內外共發表論文11篇（6篇期刊論文，5篇會議論文），其中1篇被SCI檢索，10篇被EI檢索，1篇被ISTP檢索。項目負責人於2011年7月和2012年12月分別參與組織了2次國際研討會議，邀請國外專家來北京開展學術研討。項目負責人2次赴國外參加國際學術會議並做口頭報告，同時擔任了PHM-2013會議技術委員會（TPC）成員及分會主席，擔任了ICMA-2013會議國際程式委員會成員。項目組成員中1人晉升正高級職稱，2人晉升副高級職稱；共培養1名博士研究生和10名碩士研究生順利畢業。