基于多傳感器信息融合的焦煤機械液壓系統故障診斷研究

韓笑（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照，276800）

基于多傳感器信息融合的焦煤機械液壓系統故障診斷研究

韓笑
（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照，276800）

為提高焦煤機械液壓系統的使用效率和可靠性，文章在分析焦煤機械液壓系統故障特征的基礎上，提出了一種基于多傳感器信息融合的故障診斷系統，大大提高了故障診斷的效率與準確度。

多傳感器信息融合；焦煤機械液壓系統；故障診斷；系統設計

0 引言

焦煤機械液壓系統結構和功能通常較為復雜，受多種因素的影響，若只通過單一傳感器檢測，不易發現系統運行問題，若通過多個傳感器從不同信息源獲取相關各系統狀態的特征參數，并在整合這些信息的基礎上進行綜合分析，便能更加準確和可靠地識別系統故障。

1 焦煤機械液壓系統故障特征

從焦煤機械液壓系統的長期使用來看，其故障特征主要表現為五點：一是故障的多樣性和復雜性，一旦出現故障，便可能同時發生幾個不同的故障，且故障難以發現，如系統壓力不穩與振動噪聲常一起出現。二是故障的隱蔽性，由于液壓系統通過元件和管路內部油液流動實現動力傳遞，很難直接從外表看出其結構內部故障及實際工作狀態。三是故障的偶然性和必然性共存，如溢流閥阻尼孔或油液污物將換向閥閥芯卡死，導致系統沒有壓力或無法換向，就屬于不常出現，也無規律可循的偶然性故障，再如油液粘度低造成系統泄漏，液壓泵內部間隙增加造成內泄漏增加，容積率下降等情況，都屬于常發生且有一定規律原因導致的故障。

2 信息融合故障診斷原理

多傳感器信息融合是上世紀八十年代出現的一種自動化信息綜合處理技術，并最先在軍事領域取得應用，尤其是在敵我識別、航跡跟蹤等方面的應用取得了較高價值。近年來，信息融合技術已經開始在更多的領域得到廣泛應用，但其在工程機械液壓系統故障診斷中的應用與研究還處于起步階段，還未形成完整的信息融合故障診斷理論。

多傳感器信息融合就是對來自于多傳感器或多源的信息和數據，模仿專家的綜合信息處理能力進行智能化處理，依據某種準則實現多傳感器在空間或時間上可冗余或互補的信息組合，據此得到被診斷對象的一致性解釋與描述。很明顯，信息融合以多傳感器系統為硬件基礎，以多源信息為加工對象，其核心是對各種信息的協調優化和綜合處理。對此，本文將多傳感器信息融合故障診斷理論總結為：利用多個傳感器實現系統多種物理量的探測，繼而分級處理多源信息與數據，并獲取精確的系統運行狀態，得到系統故障現象、狀態及導致故障的原因等。由此可以看出，信息融合診斷擺脫了單個或少量傳感器故障診斷的局限性， 理論上可有效提升工程機械液壓系統故障診斷的有效性與準確性。

3 焦煤機械液壓系統故障診斷系統設計

3.1 系統框架

基于多傳感器的信息融合的焦煤機械液壓系統故障診斷系統框架，主要包括系統的總體結構、功能模型和運行方式。本文考慮到焦煤機械液壓系統故障診斷與信息融合過程的內在聯系，將其信息融合體系劃分為數據融合級、特征融合級和決策融合級3個層次，繼而結合信息融合中的I/O特性再細分為5個融合過程，即數據輸入/數據輸出(DAI/DAO)、特征輸入/特征輸出(FEI/FEO)、決策輸入/決策輸出(DEI/DEO)，數據輸入/特征輸出(DAI/FEO)、特征輸入/決策輸出(FEI/DEO)，如圖1所示。

如圖1所示，DAI/DAO是最低層的融合形式，此時主要是對信號的濾波、消噪等多信息源輸入的原始數據作出相應分析與預處理；DAI/FEO主要是在對多信息源數據融合的基礎上得到相應識別特征，如通過頻譜分析、軸心軌跡分析等獲取焦煤機械設備的故障特征信息；FEI/FEO主要是對已提取的特征信息（如譜陣分析、全息譜分析等）進行數量或質量分析與合并；FEI/DEO是基于已有先驗知識，分析識別來自于不同信息源的特征信息并息的整合方面，更加能夠體現出不同加速度下的采樣數據區別。

經過調查研究顯示，通過對不同頻段數據信息的房屋進行有效測定，那么就能夠得到整體結構的阻抗變化。在高頻率的整合下，參加鋼結構的房屋結構設計，就能夠以降低頻率采集的方式，測試低頻率的分辨結構，經過測定的頻率如果分辨率很高，就可以按照疊加效應來分析不同頻段信號的產生，同時選取合適的結構體進行分析。但是在這種狀態下，就不能夠準確測得高頻率的關系，因此應該選取適當的頻率數據合理調配。大部分區域的頻率應該處在10HZ-20HZ左右。

3.2 綜合樓理論測試與實際數據分析比對

為進行更多鋼結構現場數據額測定分析，我們結合多個數據建模進行整體控制，結合建模和計算方式的綜合處理，改善整體頻率與實際測試結果之間的關系。從負載范圍的承受限度出發，調節有效參數與相對誤差結果之間的聯系。實際測得的數據與總體結果之間存在一定的誤差，必須根據模型的質量結構與層段結構之間形成對應的聯系，在保證良好的處理方式后，達到實測數據要求下的模擬數據安排。如果最終的鋼結構房屋模型經過測試得到的數據要低于整體的頻率，那么就應該結合數值的模擬信息進行分析處理。但是這種測試結果不能夠應用到整體結構的換算中，在地震災害的預防時還應該結合實際情況具體分析。

4 多幢鋼結構房屋測試結果分析

經過多次測試，我們發現單一的鋼結構房屋測試和整體阻尼結構之間的關系，并結合有效的數據同阻尼系數進行對比。在頻率大小的比對后，我們可以發現整體上頻率的結構和墻體的高度、總體結構的設計以及墻體的數量等方面因素有聯系。我們從中大致可以發現，樓層的實際高度和整體上的數據結構呈現相對的正向趨勢，但是某些數據是離散型的分布，那么就會容易導致在承受不同重力作用下的結構相對處于穩定狀態。

5 結束語

本文主要通過理論數據進行分析建模，結合簡單的實驗測定，來確認精確計算下的施工誤差和受到時代影響下的總體環境，不能夠滿足施工建設的需求。鋼結構的房屋設計的頻率始終較為穩定，在整體結構的設計中占據重要的地位。

[1]余江滔,張遠淼,陸洲導,陶磊,肖芳.混凝土框架震損與修復過程動力特性的試驗研究[J].工程力學,2013,(06):154-161.

[2]周洋,施衛星,韓瑞龍.多層大開間砌體結構的基本周期實測與分析[J].工程力學,2012,(11):197-204.

Research on diagnose of coke pusher’s hydraulic system based on multi-sensor information fusion

Han Xiao
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.,Ltd ，Rizhao Shandong,276800）

In order to improve the efficiency and reliability of coke pusher’s hydraulic system, based on the analysis of fault characteristics of coke pusher’s hydraulic system, puts forward a method based on multi-sensor information fusion fault diagnosis system. The system greatly improves the efficiency and accuracy of fault diagnosis.

multi-sensor information fusion; coke pusher’s hydraulic system; fault diagnosis；system design