基于工况辨识的风电机组主传动系统运行状态监测

针对风电机组主传动系统运行工况复杂多变,导致状态监测系统误报警率高的问题,提出一种基于工况辨识的风电机组主传动系统运行状态监测方法。首先采用最大互信息系数(MIC)选取数据采集与监视控制系统(SCADA)特征参数,运用k-均值聚类算法对主传动系统运行工况进行划分,解决机组运行状态复杂多变导致运行工况不清的问题;接着提取状态监测系统(CMS)特征参数,并采用层次分析法计算CMS特征参量相对权重,提出主传动系统运行状态评价指标与量化算法;最后利用核密度估计(KDE)方法确定阈值,根据阈值与运行状态指标的关系实现主传动系统异常监测。将该方法运用于实际风场,结果表明所提方法监测结果与实际相符。

铁路通信信号检测控制与编辑系统设计与实现

为提升铁路通信信号检测的效率和智能化水平,设计了通信信号检测控制与编辑系统;应用FreeSql及数据库触发机制、异步TCP通信及多点连接技术、断线重连机制,实现了通信信号检测系统的运行状态监测、任务自动控制、检测数据复核,以及检测日报一键生成功能;试验结果表明,该系统提升了通信信号检测效率和质量,实现了通信信号智能化检测。

基于SCADA系统和信号处理的风力发电机主轴承故障分析与诊断

基于SCADA在线监测系统,通过该系统获取到主轴承实时振动数据,用小波包、集合经验模态分解模型进行信号处理和提取故障特征,分析其时域图的冲击信号、频谱图故障特征频率、包络谱故障频率幅值和谐波信号倍数情况,可以判断出主轴承故障位置以及受损情况,实现主轴承故障预警,为风力发电场现场运维人员高效维修提供帮助,降低运维成本。

数据采集平台在铅蓄电池制造业中的应用

探讨了铅蓄电池制造企业数字化转型的重要性和可行性。根据铅蓄电池的生产工艺流程,基于物联网技术和数据采集与处理技术,设计了数据采集平台总体架构。并且,建立了铅蓄电池数据采集平台的网络架构,采用多种方式有效地收集和分析铅蓄电池生产过程中的各类数据。最后,展示了数据采集平台在铅蓄电池制造企业中的应用效果,帮助企业更好地实现设备状态监控、质量控制、生产过程控制等,为企业的生产管理提供有价值的信息和支持。

一种新型四极杆质谱仪数据采集系统的研制

电子倍增器是目前大多数四极杆质谱仪采用的检测器方案,这种检测器输出的是微弱电流信号,这种微弱电流信号在后续的处理、采集过程中容易被噪声信号干扰,导致仪器信噪比降低。针对传统四极杆质谱仪数据采集系统易受干扰且信噪比较低的问题,研制了一种新型数据采集系统,对于模拟模式,使用VFC(电压-频率转换Voltage-Frequency Conversion)方案替代了传统的ADC方案;对于脉冲模式,研制了一种新型脉冲信号调理电路,可将脉冲模式输出的不规则电流脉冲信号转换为幅值、脉宽信号一致的电压脉冲以方便采集。在本团队自制的ICP-MS样机平台上利用本套系统测试含有9Be、59Co、89Y、115In、140Ce、209Bi的梯度浓度标准溶液,实验结果表明,在ICP源强烈的电磁干扰影响下,新型数据采集系统的稳定性、精度等关键指标满足仪器需求。

基于采算分离的信号分析系统设计与实现

针对信号分析仪器操作复杂、测试效率低、整机造价昂贵等问题,基于采算分离思想,设计并实现了一套信号分析系统。系统采用客户端/服务器(client/server, C/S)模式开发,结合云计算、远程控制、网络通信等技术,实现了设备动态接入与管理、云端测试分析、数据云存储、历史流程回溯等功能。测试结果表明,系统运行稳定,可实时分析多台设备采集的信号数据并展示分析结果,比单台设备测试更简便、效率更高,且用户可根据信号分析需求购买软件使用权限,满足信号测试分析的实际需求。

基于PLC循环中断的数据采集与分析系统研究

可编程逻辑控制器(PLC)具有强大的运算和控制能力,但由于其特殊的工作原理很难被用于连续、快速的数据采集。该文介绍了一种使用PLC的CPU模块和AI模块进行快速数据采集与分析的系统,系统通过对CPU模块中循环中断的开发利用,提升了PLC的数据采集速率,对信号进行即时、连续且准确的采集和分析的频率可达500 Hz,可在基于WinCC的图形用户界面查看并监测信号波形与特征值,根据其变化输出信号控制下位机。系统将数据的采样、处理、分析与过程控制结合起来,简化了数据采集所需要的流程和设备,达到了使用PLC进行快速数据采集和分析的目的。

基于等离子体注入设备的离子剂量检测装置

针对等离子体浸没式离子注入(PIII)过程中,无法对实际注入目标基板的离子剂量进行检测和显示的问题,设计了一套基于PIII设备的离子剂量检测装置。该装置围绕注入基板放置离子检测装置,等离子体注入过程中,通过信号调理电路和LabVIEW数据采集卡对检测信号进行分析处理,以实现等离子体注入剂量的实时监测。实验结果表明,基于PIII设备的离子剂量检测装置能够有效收集等离子体进行检测,检测结果可以为腔室结构优化和注入工艺改良提供参考依据。

连续管测控系统配套信号传输装置研究

作为油田开发、油气储层改造的重要技术,连续管测井、射孔和压裂酸化等工艺作业需求激增,且必须通过井下数据采集传输及控制信号完成井下测试及控制作业,但目前国内外主要采用的特制电缆连续管滚筒装置及测井滚筒作业机,存在功能单一、成本高且结构复杂和通用差等问题。因此,基于常规连续管作业机结构特点、通过对现有连续管测试及控制数据信号传输系统分析,完成多适应性连续管测控系统配套信号传输装置研究设计,研究并设计一类通用性强且传输高效的多适应性连续管信号测试、采集传输及反馈控制系统配套信号传输装置,省去传统设备定制化加工制造及作业工艺适应性单一导致的高成本、繁杂结构导致的作业及检修操作的高劳动强度,对于实现连续管作业机智能测控一体化多功能转型升级意义重大,同时对于未来油田开发的数字化网络实时监测系统创新极为重要。

旋转机械故障诊断技术的现状与展望

介绍了旋转机械在振动故障诊断方面的国内外现状。内容包括:故障机理的研究,故障信息处理技术的研究,故障诊断专家系统的研究及有关诊断系统的开发现状,并对今后发展方向进行了阐述。

便携式测试信号分析系统

为了满足众多中小型机器的监测需求,开发了便携式测试信号分析系统,介绍了系统的硬件结构和软件设计。该仪器集数据采集、存储、分析和通信等多种功能于一体,具有体积小、重量轻、便于携带、操作简便等特点。它能够现场采集分析数据,并将数据传入PC机,进行进一步分析诊断,实现系统的监测维护。实验模拟结果证明,该仪器能广泛地应用于各种设备的监测、诊断中。

分布式电磁探测宽频数据采集系统设计与实现

将地球物理勘探中广泛应用于地震数据采集的分布式采集技术引入电磁探测仪器,针对被测电磁场信号宽频带、大动态范围、强噪声干扰的特点,通过设计低噪声的模拟信号调理电路,采用24位Δ-Σ结构模数转换器(Analog-to-digital,ADC)和现场可编程门阵列(Fieldprogrammable gate array,FPGA)构建了高性能的数据采集系统。利用微控制器及其外围功能模块实现了数据采集系统的工作流程控制、数据存储和传输。主要技术指标测试和水槽模型及野外勘探对比试验结果表明:该系统性能先进,测量准确,能够满足分布式电磁探测数据采集的需求。

基于深度信念网络的风机主轴承状态监测方法

提出了一种基于深度信念网络(DBN)的风电机组主轴承状态监测方法。为了降低建模难度并减少训练时间,首先利用相关系数法选取建模变量,进而建立主轴承正常行为的DBN温度模型并用于主轴承温度预测。该模型克服了传统神经网络随机初始化网络权重、易陷入局部最小值等缺点,能有效提高主轴承温度的预测精度。然后采用指数加权移动平均法(EWMA)对主轴承温度残差序列进行分析,并利用核密度估计方法确定故障阈值。最后基于实测的数据采集与监视控制(SCADA)系统数据对主轴承故障进行模拟。结果表明,与传统预测方法相比,该方法能有效地实现主轴承的异常状态监测。

基于FPGA的超声数据采集装置的设计与实现

为了实现对某航天器在地面及飞行过程中的超声数据进行高精度、高速采集的功能,根据测量系统的技术要求,设计数据采集装置的硬件电路和时序控制逻辑。为了满足恶劣的环境测试要求,设计采用高速、高精度、宽温度范围的THS1408模数转换器。选取高速运放AD8028进行信号调理,以FPGA作为逻辑控制器,控制THS1408进行模数转换。经测试,采集精度优于0.5%,满足实际工程需要,具有很高的可靠性,已成功应用于该测量系统。

基于FPGA的高速数据采集存储系统设计

针对飞行器在飞行状态下需要对外部环境进行识别和参数记录任务,提出基于FPGA的高速数据采集存储方案。通过对AD9254芯片前端电路进行合理设计,实现其对视频信号的高速采集,采样速率为132 Msample/s。利用FPGA静态仿真实现逻辑控制的修正,解决了因内部时钟传输占空比失真而导致误码产生的问题。数据存储采用二级流水线的操作方式,写速率可达62 Mbyte/s。系统设备经地面联试试验已成功应用于工程实践,具有较高的可靠性和稳定性。

基于LabVIEW的光伏电站监控系统

基于虚拟仪器技术,利用工控机和PCI-6221数据采集卡设计了光伏电站监控系统。该系统监控电站的环境参量包括太阳辐照度、光伏组件的温度和风速,监控的电气参量包括光伏组件阵列输出的直流电压、直流电流。利用LabSQL数据库工具包实现对采集数据的管理。实验结果表明该系统实现了数据记录、查询和管理等功能。采集的数据精度高、系统运行稳定、界面友好、操作简单、实时性强。系统为模块化设计,易扩展。

用于交叉偶极阵列声波测井的多通道波形数据采集及处理研究

设计了一种可工作于井下高温环境,用于阵列声波测井的高速高精度多通道同步数据采集系统,提出了声波测井对交叉偶极模拟信号的处理要求以及采集电路的构成和采集数据处理的方法。分析计算了采集系统的信噪比SNR。由数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件组成采集控制处理器,采集参数和命令由数字信号处理器通过串行命令总线发送,可程控,具有较好的通用性。分析测试表明,各采集通道具有很好的一致性,动态范围可达65dB以上,完全能够满足对井下声波信息探测的要求。

基于SCADA运行数据的风电机组塔架振动建模与监测

振动信号是风电机组数据采集与监视控制(supervisorycontrol and data acquisition,SCADA)系统中的一类重要变量。对振动信号的建模和分析可以实现对机组重要部件如塔架、传动链、叶轮等的状态监测工作。采用非线性状态估计技术(nonlinear state estimate technique,NSET)作为建模方法,在对风电机组塔架振动特性及其影响因素进行细致分析的基础上,建立了塔架振动模型。该模型由额定风速以下和额定风速以上两部分子模型构成。同时,对非线性状态估计技术的物理意义及特点进行了深入的分析和探讨。在某风电机组2006年4至6月份SCADA数据的基础上,建立了覆盖其正常工作状态的塔架振动模型,并对该模型进行了验证。研究表明,基于NSET的塔架振动建模方法具有方法简单、物理意义明确和建模精度高等优点,为后续拟开展的风电机组振动状态监测和早期故障诊断打下了良好的基础,同时为风电机组振动分析提供了新的思路。

基于SCADA和支持向量回归的风电机组状态在线评估方法

为提高风电机组并网运行的实时可靠性、优化机组维修策略、降低风力发电成本,有必要充分考虑风电机组各部件或子系统之间的相互作用和耦合关系。利用数据挖掘技术,建立了一个针对风电机组整体运行状态的在线评估模型。首先,分析了数据采集与监控(SCADA)报警系统的不足,提出了基于回归预测模型和SCADA报警系统相配合的鲁棒性更强的在线评估方案;其次,对评估方案中的回归预测模型进行了详细说明,建立了以SCADA系统的部分监测项目为输入量、以风电机组有功功率为输出量的基于支持向量回归(SVR)算法的回归预测模型。最后,利用某风电场的实测数据对所提出的在线评估模型进行了验证,结果证明了此方法的可行性。

基于生成对抗网络的风电机组在线状态监测

基于风电机组数据采集与监控系统(SCADA)的大量时序数据分析,提出一种基于生成对抗网络(GAN)的风电机组在线状态监测方法。首先,通过GAN模型中的生成器获得一组与SCADA数据相同维度的生成数据;其次,利用生成的和真实的SCADA数据对GAN模型进行优化训练进而得到用于区分机组健康状态的判别器模型。利用所提方法分别对一台故障风电机组和一台健康风电机组的SCADA数据分析后发现:GAN方法能够有效监测风电机组的在线运行状态,比SCADA系统提早5 d发现故障机组的异常;当风电机组正常工作时,GAN方法比其他方法(如马氏距离、主成分分析、深度神经网络、支持向量机等)误报的次数更少;当机组发生故障后,GAN方法比上述其他方法能检测出更多的异常样本。