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滑动轴承磨损智能诊断与寿命预测方法研究

清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：代菁洲田凌韩天霖清华大学机械工程系

滑动轴承是现代机械设备的核心部件之一,在润滑不充分的情况下,轴承接触面易出现磨损退化,为设备运行带来极大安全隐患。为实现对滑动轴承磨损智能诊断与寿命预测,该文设计并建立了滑动轴承磨损试验台,开展了滑动轴承磨损退化试验和振... 详细信息

滑动轴承是现代机械设备的核心部件之一,在润滑不充分的情况下,轴承接触面易出现磨损退化,为设备运行带来极大安全隐患。为实现对滑动轴承磨损智能诊断与寿命预测,该文设计并建立了滑动轴承磨损试验台,开展了滑动轴承磨损退化试验和振动测量试验,得到不同磨损深度下的轴承振动信号,并构建了时域、频域、非线性结合的多域特征,可有效表征轴承磨损退化信息;提出了基于稀疏相关向量迭代指数退化的预测方法,对新输入的振动信号进行定量的磨损深度诊断,并基于历史数据的稀疏相关向量加权拟合退化模型,进行磨损趋势预测。试验证实了所提方法能够有效支持滑动轴承磨损状态的智能诊断与寿命预测。

关键词：滑动轴承磨损振动信号智能诊断寿命预测

可解释人工智能在工业智能诊断中的挑战和机遇：先验赋能

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机械工程学报 2024年

作者：严如强商佐港王志颖许文纲赵志斌王诗彬陈雪峰西安交通大学机械工程学院

进入“大数据”时代，人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力，成为工业智能诊断领域的重要方法，在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展，诊断方法... 详细信息

进入“大数据”时代，人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力，成为工业智能诊断领域的重要方法，在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展，诊断方法的可信度变得至关重要。因此弱可解释性正成为人工智能技术在诊断领域实际应用的巨大障碍。为了推动人工智能技术在工业智能诊断领域的发展，对可解释人工智能方法进行综述。首先介绍可解释性技术的概念与作用原理，并对目前可解释性技术的主要观点与分类进行总结。接着，从工业诊断中常用的信号处理先验和物理知识先验角度，概述内在可解释的先验赋能可解释技术的研究现状。最后指出先验赋能可解释技术存在的挑战与机遇。

关键词：智能诊断可解释性先验赋能信号处理物理知识

小波核编码的脉冲卷积神经网络在可解释性智能诊断中的应用研究

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机械工程学报 2024年

作者：王俊杨轶青刘金朝沈长青黄伟国朱忠奎苏州大学轨道交通学院中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所

近年来，人工神经网络在可解释性机械故障智能诊断研究中已经取得了一些成果。然而人工神经网络本身不是模拟生物神经网络的学习机制，缺乏生物可解释性。脉冲神经网络能够很好地模拟生物信号在神经网络中的传播，具有较强的生物可解释... 详细信息

近年来，人工神经网络在可解释性机械故障智能诊断研究中已经取得了一些成果。然而人工神经网络本身不是模拟生物神经网络的学习机制，缺乏生物可解释性。脉冲神经网络能够很好地模拟生物信号在神经网络中的传播，具有较强的生物可解释性，但当前的脉冲编码方式缺乏物理可解释性。提出一种兼具物理可解释性和生物可解释性的小波核编码的脉冲卷积神经网络，用于轴承端到端的可解释性智能诊断。首先，设计一种小波核编码器，利用小波核卷积从轴承振动信号中提取多尺度物理特征，进而采用脉冲神经元将其编码为脉冲编码信息；其次，构建多层脉冲卷积特征提取器，从脉冲编码信息中提取深层状态特征；最后，建立脉冲分类器，通过输出层脉冲神经元的放电概率预测轴承的健康状态。采用两组轴承健康状态数据集验证所提模型的可解释性和有效性。试验结果表明：脉冲编码信息能够清晰反映轴承不同健康状态，具有物理可解释性；所提方法能够实现端到端的模型训练，故障诊断准确率与传统卷积神经网络相当，而模型收敛的稳定性更优。

关键词：智能诊断脉冲神经网络生物可解释性物理可解释性小波变换

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钢铁工业除尘系统智能诊断技术与工程应用

环境工程 2024年第1期42卷 72-78页

作者：王冠湛江中冶环保运营管理有限公司广东湛江524000

随着科技的发展,数字化、智能化技术在经济、社会发展中发挥着更加关键的作用。我国提出了一系列数字化、智能化战略要求,以推动各行业实现数字化、智能化转型,推动经济发展和实现可持续发展。钢铁行业在生产过程中会产生大量的粉尘,对... 详细信息

随着科技的发展,数字化、智能化技术在经济、社会发展中发挥着更加关键的作用。我国提出了一系列数字化、智能化战略要求,以推动各行业实现数字化、智能化转型,推动经济发展和实现可持续发展。钢铁行业在生产过程中会产生大量的粉尘,对环境和人体健康造成严重危害。但除尘系统作为钢铁行业环保设备的重要组成部分,当前数字化、智能化水平依然较低。该项目根据运营管理的实际需要,结合信息化网络平台与大数据分析技术,开展了环境除尘系统数据采集与传输技术、刮板输灰系统自动化视觉检测技术、智能脉冲阀喷吹控制和漏袋诊断定位系统、风机故障智能诊断技术、电气室智能巡检诊断技术等技术开发,并在宝钢湛江钢铁进行了工程应用。该技术提高了设备维检工作效率,降低了维护人力成本,提高了设备运行的安全稳定性,进一步实现环境除尘系统的科学化、智能化、精细化运营管理,提升企业环保专业化运营技术水平和市场竞争力。

关键词：除尘系统智能化智能诊断运营管理

基于集成卷积神经网络的行星齿轮智能诊断方法

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机械设计与制造 2024年第1期395卷 170-174页

作者：黄克康武兵张志伟太原理工大学机械电子工程研究所山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

针对行星齿轮箱故障振动特征需要预处理、识别困难以及诊断模型收敛速度较慢的问题,提出基于集成卷积神经网络的行星齿轮箱智能故障诊断方法。首先,采用一维卷积对齿轮的原始时域振动信号提取特征,之后通过采用两个弱分类器,根据弱分类... 详细信息

针对行星齿轮箱故障振动特征需要预处理、识别困难以及诊断模型收敛速度较慢的问题,提出基于集成卷积神经网络的行星齿轮箱智能故障诊断方法。首先,采用一维卷积对齿轮的原始时域振动信号提取特征,之后通过采用两个弱分类器,根据弱分类学习错误率的性能更新样本权重,调整权重后根据训练集训练弱分类器。重复此过程,最后通过设置策略整合弱分类器,形成集成卷积神经网络;建立一个稳定用于行星齿轮箱的智能故障诊断的模型。实验结果表明:集成卷积神经网络能很好地对行星齿轮原始振动信号进行快速诊断。相对于传统卷积神经网络对齿轮原始时域振动故障信号的诊断具有更强的辨识能力和更快的收敛速度;所建立的智能诊断模型可以有效地诊断齿轮不同的故障状态。

关键词：集成学习卷积神经网络原始振动信号智能诊断

智能诊断技术在新能源汽车检测与维修中的应用

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时代汽车 2024年第11期 146-148页

作者：邓持青岛市技师学院山东青岛266000

新能源汽车作为汽车工业发展的重要方向,因其对减少温室气体排放和降低传统能源依赖的潜力,受到了政府和市场的高度关注。然而,新能源汽车的推广和应用也面临一系列挑战,包括电池寿命管理、高效能源利用、安全问题等。在这样的背景下,... 详细信息

新能源汽车作为汽车工业发展的重要方向,因其对减少温室气体排放和降低传统能源依赖的潜力,受到了政府和市场的高度关注。然而,新能源汽车的推广和应用也面临一系列挑战,包括电池寿命管理、高效能源利用、安全问题等。在这样的背景下,本文通过探讨智能诊断技术在新能源汽车检测与维护中的应用,从其技术分类与原理到实际案例的分析,旨在全面展示这一技术如何助力新能源汽车行业解决现有挑战,推动行业的持续健康发展。

关键词：智能诊断新能源汽车检测维修

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基于联邦深度学习的皮肤病智能诊断研究

生物信息学 2024年第2期22卷 101-108页

作者：段聪颖陈思光南京邮电大学物联网学院南京210003

近年来,基于人工智能的皮肤病智能诊断已经成为智慧医疗领域的热门课题。然而由于单一机构的数据有限,局部训练的神经网络难以满足医疗诊断服务的性能需求,从分散机构中收集数据的集中式学习又存在隐私泄漏的风险。基于上述挑战,本文提... 详细信息

近年来,基于人工智能的皮肤病智能诊断已经成为智慧医疗领域的热门课题。然而由于单一机构的数据有限,局部训练的神经网络难以满足医疗诊断服务的性能需求,从分散机构中收集数据的集中式学习又存在隐私泄漏的风险。基于上述挑战,本文提出一种基于联邦深度学习的皮肤病智能诊断算法。具体地,对比主流的集中式学习,为了在整合多方数据时防止隐私泄漏,本文引入了联邦学习。各客户端将本地模型发送到中心服务器进行聚合,中心服务器再将聚合得到的全局模型同步到各客户端,实现神经网络模型的训练。进一步,为了解决联邦学习中数据异构性的问题,本文在交叉熵损失的基础上增加了修正项,通过修正项限制本地模型和全局模型间的差异,增加模型对异构数据的关注度,从而减小数据异构对诊断结果的影响。实验结果表明,本文所提的皮肤病智能诊断算法与现有相关方案相比,诊断准确度提高了3%~4%,达到75.9%。

关键词：皮肤病智能诊断联邦学习隐私保护损失函数

基于甘蔗病害智能诊断的立体化精准农药喷洒机的设计

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现代农业科技 2024年第1期 180-185页

作者：李冬睿邱尚明广东农工商职业技术学院计算机学院广东广州510507

本文针对现有农药喷洒机在精确性、效率以及喷洒均匀性方面的不足,提出一种基于甘蔗病害智能诊断的立体化精准农药喷洒机设计方案。该设计方案克服了传统喷洒设备在农药喷洒过程中无法精确识别和定位甘蔗病害区域以及喷洒均匀性不足的... 详细信息

本文针对现有农药喷洒机在精确性、效率以及喷洒均匀性方面的不足,提出一种基于甘蔗病害智能诊断的立体化精准农药喷洒机设计方案。该设计方案克服了传统喷洒设备在农药喷洒过程中无法精确识别和定位甘蔗病害区域以及喷洒均匀性不足的问题。通过运用图像处理技术和深度学习算法,系统能够自动识别甘蔗叶片的病害种类、病情程度和位置信息,并借助立体化精准农药喷洒机实现智能化调整喷洒剂量,以确保精准且均匀地喷洒农药。田间试验结果表明,该系统能够显著提高农药利用率和病害防治效果,具有较高的实用性和推广价值。

关键词：甘蔗病害智能诊断立体化精准农药喷洒机深度学习技术

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基于振动监测的电机轴承故障智能诊断

防爆电机 2024年第2期59卷 62-65页

作者：刘卫星马越佳木斯电机股份有限公司黑龙江佳木斯154002 中石化胜利油田分公司海洋采油厂山东东营257000

电机轴承故障是电机常见故障之一。对电机轴承故障进行精确诊断是确保电机安全稳定运行的必要措施。现提出了一种基于振动监测的电机轴承故障智能诊断方法。利用振动加速度传感器监测电机轴承振动,采集电机振动加速度数据,然后对电机振... 详细信息

电机轴承故障是电机常见故障之一。对电机轴承故障进行精确诊断是确保电机安全稳定运行的必要措施。现提出了一种基于振动监测的电机轴承故障智能诊断方法。利用振动加速度传感器监测电机轴承振动,采集电机振动加速度数据,然后对电机振动加速度数据进行时域分析和频域分析,提取与电机轴承故障相关的时域特征参数和频域特征参数,再依据电机故障故障特征参数判断电机是否存在轴承故障。实际应用表明,电机轴承故障智能诊断方法可对电机轴承故障进行精确诊断。

关键词：轴承故障智能诊断时域分析频域分析