桥梁健康监测系统的异常数据特征库构建

针对实际桥梁健康监测系统的数据异常识别和诊断问题,提出了一种异常数据特征库的构建方法.首先,对监测数据进行去噪处理,选取统计信号的时域、频域以及AR模型系数特征;然后,利用核主元分析的方法进行特征提取,建立包括传感器短路、拍波和船撞等异常数据的特征库;最后,通过BP神经网络方法识别桥梁监测系统的异常状态,以验证特征库构建的有效性.江阴长江大桥主梁振动监测数据的分析表明,桥梁异常数据特征库构建方法能够用于诊断桥梁振动.     

振动冲击监测在往复压缩机在线监测系统中的应用

在总结国内外振动冲击检测技术的基础上,提出利用往复压缩机在线监测系统采集的加速度振动信号,使用软件方法计算振动冲击次数。通过经验模式分解方法(EMD)将加速度信号进行分解,对其各个IMF分量进行分析,研究其特征信息,给出振动冲击监测气阀故障的应用实例。     

基于LabVIEW的齿轮传动健康状态静电在线监测系统研究

针对齿轮传动时会发生各种故障，无法及时发出预警的问题，利用图形化编程虚拟仪器LabVIEW开发设计了齿轮传动健康状态静电在线监测系统。系统通过对采集到的齿轮静电数据的时域、奇异值分解（SVD）、变分模态分解（VMD）、联合算法等频域分析，能够准确判断齿轮的故障类型，实现对齿轮的实时在线监测。相比于振动、温度等传统故障诊断，该系统更有利于发现齿轮的早期微弱故障。     

分布式机电系统边缘节点信号预处理方法及应用设计（英文）

为提高分布式机电系统边缘节点对本地数据过滤和分析的效率及准确性,提出了一种基于最优变分模式分解(Optimal variational mode decomposition, OVMD)的信号预处理方法。首先,利用一阶差分方法有效消除了原始信号中的奇异点,随之利用最优变分模态分解方法对信号进行模态分解,然后进行相关分析,确定各模式与原始信号的相关程度,从而从噪声信号中准确分离出真实的工作信号。在理论与仿真分析基础上,设计开发了分布式机电系统边缘节点预处理系统,并采用信噪比及均方根误差指标评价信号预处理效果。实验结果表明,该机电信号预处理方法及设计的边缘节点预处理系统能够提取不同特征的信号,提高重构信号信噪比,具有较高的保真性和可靠性,为后续系统健康监测、故障诊断等工作提供了数据保障。     

分布式机电系统边缘节点信号预处理方法及应用设计

为提高分布式机电系统边缘节点对本地数据过滤和分析的效率及准确性,提出了一种基于最优变分模式分解(Optimal variational mode decomposition,OVMD)的信号预处理方法.首先,利用一阶差分方法有效消除了原始信号中的奇异点,随之利用最优变分模态分解方法对信号进行模态分解,然后进行相关分析,确定各模式与原始信号的相关程度,从而从噪声信号中准确分离出真实的工作信号.在理论与仿真分析基础上,设计开发了分布式机电系统边缘节点预处理系统,并采用信噪比及均方根误差指标评价信号预处理效果.实验结果表明,该机电信号预处理方法及设计的边缘节点预处理系统能够提取不同特征的信号,提高重构信号信噪比,具有较高的保真性和可靠性,为后续系统健康监测、故障诊断等工作提供了数据保障.     

基于数据挖掘的电梯振动数据异常监控系统设计

针对已有的电梯振动数据无法实时在线采集、处理的问题,利用数据挖掘技术,设计了电梯振动数据异常监控系统。该系统搭建电梯振动数据采集、分析系统框架,对发现电梯在运行过程中的异常振动数据进行模块化设计,通过挖掘电梯振动相关数据的最大频繁项,找出电梯各项数据的潜在联系。因此,电梯振动数据异常监控系统能够实时在线发现电梯的异常振动数据,有效分析电梯振动产生的原因,并提出相应的解决方案。     

适用于输电线路监测的自供电无线在线监测系统

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将输电线路振动能转换为电能为在线监测系统供电,同时采集输电线路温度、弧垂、微风振动信息,无线发送至终端服务器,实现对电网线路的实时监控预警。系统包括复合能量收集器、电源管理模块、传感监测模块、无线通信模块、数据分析与处理模块等,实现低功耗自供电感知、无线数据收发、电磁屏蔽、数据分析与展示及实时监控预警等多项功能。系统收集环境振动能实现自供电传感,结合无线传输互联网技术形成的无线输电线监测网络实时性强、监测效率高,对提高国家电力系统的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。     

基于被动激励的结构应变监测系统在线校准方法

针对在役桥梁结构应变监测系统全天时工况下的在线校准问题,提出了一种基于被动激励的在线校准方法,建立了在线校准系统模型。该模型以桥梁正常通行车辆的动态荷载为激励源,通过应变监测系统与参考系统对结构应变响应参量的同步测量,构建校准溯源链,实现在役应变监测系统不间断工作状态下的在线校准。根据结构应变监测系统计量性能评测需要,建立了基于大样本数据的期间测量误差、基本误差及置信区间的量化分析模型。依托广东九江大桥开展了试验验证,结果表明,所提方法具有现场实施的可行性,由不同数据集计算所得的在线校准结果一致性较好,在包含概率大于90%时,基本误差区间的半宽度偏差不大于±0.005。     

动态误差分解与溯源理论与方法研究

基于全系统动态精度理论及其建模方法,建立实际测量系统的"白化"或"准白化"模型,以及输出总误差的"白化"模型,利用混合谱分析的方法对动态测试系统进行误差分解与溯源.动态误差分解与溯源是误差理论及精度理论的逆向问题,在动态测量及动态测试系统的设计中具有十分重要的意义.     

面向采煤机械在线状态监测系统的设计研究

主要分析无线传感网络节点相应的功耗数据,针对面向采煤机械在线状态检测系统进行设计,并主要分析硬件与软件功能设计技术两个方面。具体对在线状态监测系统相关设备的温度数据以及振动信息进行判断,实施异常报警。通过研究分析显示,采煤机械在线状态监测系统的数据传输以及显示等相关功能均已达到设计的要求。     

超精密机床主轴回转误差在线测试与评价技术

为了实现对超精密机床主轴回转误差的在线测试与评价,建立了纳米级在线测试与评价系统。对该系统所采用的测试仪器、干扰抑制、数据处理与指标评价方法进行研究。首先,在某台超精密切削机床上搭建了由5个电容传感器组成的5通道测试模块。接着,以多通道高速数据采集模块实现多通道位移数据模拟量的高速采集。然后,对采集的信号进行必要的干扰信号分离。最后,将5通道位移数据转换为易于理解的轴向误差和径向误差数据,并按照同步误差和异步误差进行分离。测试结果表明:该机床主轴工作转速下的径向同步误差为405 nm,径向异步误差为66 nm;轴向同步误差为59 nm,轴向异步误差为54 nm。能够实现超精密机床主轴回转误差的纳米级在线测试,对于超精密光学加工表面的误差溯源和机床主轴性能分析具有重要意义。     

动态误差分解与溯源理论与方法研究

基于全系统动态精度理论及其建模方法,建立实际测量系统的"白化"或"准白化"模型,以及输出总误差的"白化"模型,利用混合谱分析的方法对动态测试系统进行误差分解与溯源.动态误差分解与溯源是误差理论及精度理论的逆向问题,在动态测量及动态测试系统的设计中具有十分重要的意义.     

激光投射式位移计在线校准方法与系统设计

激光投射式位移计(LDM)是桥梁形变监测的常用传感器,为解决其现场工作状态下的在线校准问题,提出了一种在线比较校准方法。首先,以经过溯源的位移传感器作为参考传感器,在共源随机激励条件下,同步采集RS及待校准激光位移计的现场测量数据;然后,利用基于特征点的分段匹配算法对2传感器数据序列进行匹配,解决因激励源变化和传感器响应特性差异所导致的错位问题,从而获取2传感器对同一输入量的对应测量结果;最后,对匹配后的数据序列进行统计学分析,输出校准结果。依据现场环境,设计并搭建了在线校准模拟系统,并在系统中引入激光干涉仪作为参考数据源,以验证所提方法的有效性。实验结果表明,所提出的在线校准方法与采用激光干涉仪进行同步比较校准的结果高度吻合,且具有在桥梁结构监测现场进行在线校准的可行性。     

高压电缆绝缘在线监测系统技术研究

设计了一种高压电缆绝缘在线监测系统,该系统通过传感器实时采集电缆绝缘特征量相关参数,并将数据传输至监测系统进行处理和分析,再通过监测主站平台实时监测电缆的运行状态和各项特征量的变化趋势。所研究的监测系统具有监测精度高、实时性好、操作简便等优点,方便用户进行查看和分析。同时,该系统还具备数据存储和远程监测功能,可以实现对多个电缆的同时监测和管理。实验结果表明,该在线监测系统能够准确监测电缆绝缘状态,并及时发现潜在的故障和问题,有助于提高电力系统的安全性和可靠性,具有重要的实际应用价值。     

峭度准则EMD与空域相关结合的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承故障信号非线性、非平稳的特点,提出一种经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与空域相关相结合的信号特征提取方法。首先,利用EMD方法将振动信号分解成若干个固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);然后采用峭度准则选取能够反应故障特征的IMF分量进行重构,再对重构信号运用空域相关法进行降噪;最后将处理后的振动信号进行Hilbert包络谱分析,提取出轴承的故障特征。采用所建立的方法分析轴承外圈故障的实验数据。结果表明,峭度准则EMD与空域相关相结合的方法能够对振动信号进行降噪处理并有效地提取出轴承外圈故障特征频率。     

模型驱动的数字化加工过程状态监测与诊断

以切削动力学模型为基础,融合工件质量信息和设备运行状态信息,提出一种数字化加工过程理论模型.建立机床结构动态特性与工件尺寸误差、表面形貌等质量特征信息之间的映射关系.在数字化加工过程正向建模的基础上,从反向检验的角度给出加工过程状态监测与故障诊断系统的实现流程和分析关键技术的实现途径.将提出的模型和方法应用于某型3轴数控立铣床加工过程状态监测诊断中,通过获取加工过程中铣床主轴的加速度振动信号及利用第2代小波分析方法对振动信号进行处理,提取故障特征,诊断出了主轴轴承外圈损伤故障,从而为数字化加工过程的误差溯源提供依据.     

基于振动信号的深孔钻削涡振在线检测方法研究

涡振是深孔钻削中极易出现的刀具异常振动形式之一。深孔钻削中刀具系统的涡振将导致深孔圆度超差,甚至损坏刀具和孔壁。因此,实时监测深孔钻削状态、辨识刀具系统涡振,对及时抑制刀具系统涡振、提高深孔加工质量具有重要意义。提出一种基于主轴振动信号的深孔钻削中涡振在线检测方法。首先,对实时采集的主轴振动信号进行经验小波变换分解,提取主轴转频的高倍频信号;其次,计算所提取高倍频信号的能量比,作为监测指标;最后,依据监测指标实时辨识刀具系统涡振。实验结果表明,所提检测方法可有效识别深孔加工中导致孔圆度误差大于0.035 mm的刀具系统涡振缺陷。     

基于峰度的电力变压器铁芯松动故障在线监测方法

本文提出一种对电力变压器铁芯松动故障进行在线监测和估计的方法。通过改变变压器铁芯的压紧力得到模拟松动故障情况下的铁芯振动信号,使用谱峰度方法验证并分析了变压器铁芯振动信号中高频分量的冲击特性,在此基础上采用小波变换对铁芯振动信号进行分解,对分解得到高频分量计算其峰度值并用以监测铁芯压紧力的减小趋势。对实验变压器不同测点的多组数据分析表明,谱峰度能有效检测铁芯振动信号中的较高频率冲击成分及铁芯压紧力发生较大变化的情况,铁芯振动信号小波域中高频成分的峰度值能够很好的反映出铁芯压紧力变化的趋势。本方法准确的表述了铁芯振动信号中与松动故障相关的统计特性,为电力变压器铁芯的故障监测提供了一种可行的方法。     

一种数据驱动的旋转机械早期故障检测模型构建和应用研究

传统在线监测系统未能实现早期故障预警,旋转机械状态劣化评估采用固定阈值分级报警方法,存在较多的误报警和漏报警现象,难以指导企业设备预测性维修开展,设备运行安全性、可靠性、利用率难以保障。立足于工程应用,研究基于小波包分解、动态核主成分分析、T2统计分析、Beta分布预警控制限自学习等技术,构建数据驱动基于振动信号分析的旋转机械早期故障检测模型。应用辛辛那提大学智能维修系统中心滚动轴承试验数据和中国某石化公司加氢裂化装置P3409A离心泵轴承"运转到坏"的在线监测振动数据,对构建的设备早期故障检测模型进行验证,结果表明,构建的设备早期故障检测模型,相比传统固定阈值分级报警方法,能够检测滚动轴承早期故障并实现早期故障准确告警,能够有效降低错误报警率和漏报警率。构建的基于振动信号的旋转机械早期故障检测模型,只需要知道监测部件正常运行状态历史数据,无需外部专家支持,实时数据驱动即可实现早期故障检测预警。     

汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测系统的研究

汽轮发电机定子绕组端部在电磁力作用下,常常引起绕组端部松动和振动超标等缺陷,严重影响着发电机安全运行,对定子绕组端部振动进行实时在线监测是很有必要的。首先分析了绕组端部结构特点和受力振动情况,然后基于LabVIEW8.5语言和SQL Server2000数据库开发了定子绕组端部振动在线监测系统,采用FOA100光纤加速度传感器和瑞博华RBH8351采集卡,实时采集定子绕组端部振动数据,利用后台分析软件实时分析振动特征,功能包括信号采集预处理、实时参数设置、实时报警、时频域分析、振动趋势分析和历史数据查看等功能。