基于多传感器信息融合的焦煤机械液压系统故障诊断研究

韩笑（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照，276800）

基于多传感器信息融合的焦煤机械液压系统故障诊断研究

韩笑
（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照，276800）

为提高焦煤机械液压系统的使用效率和可靠性，文章在分析焦煤机械液压系统故障特征的基础上，提出了一种基于多传感器信息融合的故障诊断系统，大大提高了故障诊断的效率与准确度。

多传感器信息融合；焦煤机械液压系统；故障诊断；系统设计

0 引言

焦煤机械液压系统结构和功能通常较为复杂，受多种因素的影响，若只通过单一传感器检测，不易发现系统运行问题，若通过多个传感器从不同信息源获取相关各系统状态的特征参数，并在整合这些信息的基础上进行综合分析，便能更加准确和可靠地识别系统故障。

1 焦煤机械液压系统故障特征

从焦煤机械液压系统的长期使用来看，其故障特征主要表现为五点：一是故障的多样性和复杂性，一旦出现故障，便可能同时发生几个不同的故障，且故障难以发现，如系统压力不稳与振动噪声常一起出现。二是故障的隐蔽性，由于液压系统通过元件和管路内部油液流动实现动力传递，很难直接从外表看出其结构内部故障及实际工作状态。三是故障的偶然性和必然性共存，如溢流阀阻尼孔或油液污物将换向阀阀芯卡死，导致系统没有压力或无法换向，就属于不常出现，也无规律可循的偶然性故障，再如油液粘度低造成系统泄漏，液压泵内部间隙增加造成内泄漏增加，容积率下降等情况，都属于常发生且有一定规律原因导致的故障。

2 信息融合故障诊断原理

多传感器信息融合是上世纪八十年代出现的一种自动化信息综合处理技术，并最先在军事领域取得应用，尤其是在敌我识别、航迹跟踪等方面的应用取得了较高价值。近年来，信息融合技术已经开始在更多的领域得到广泛应用，但其在工程机械液压系统故障诊断中的应用与研究还处于起步阶段，还未形成完整的信息融合故障诊断理论。

多传感器信息融合就是对来自于多传感器或多源的信息和数据，模仿专家的综合信息处理能力进行智能化处理，依据某种准则实现多传感器在空间或时间上可冗余或互补的信息组合，据此得到被诊断对象的一致性解释与描述。很明显，信息融合以多传感器系统为硬件基础，以多源信息为加工对象，其核心是对各种信息的协调优化和综合处理。对此，本文将多传感器信息融合故障诊断理论总结为：利用多个传感器实现系统多种物理量的探测，继而分级处理多源信息与数据，并获取精确的系统运行状态，得到系统故障现象、状态及导致故障的原因等。由此可以看出，信息融合诊断摆脱了单个或少量传感器故障诊断的局限性， 理论上可有效提升工程机械液压系统故障诊断的有效性与准确性。

3 焦煤机械液压系统故障诊断系统设计

3.1 系统框架

基于多传感器的信息融合的焦煤机械液压系统故障诊断系统框架，主要包括系统的总体结构、功能模型和运行方式。本文考虑到焦煤机械液压系统故障诊断与信息融合过程的内在联系，将其信息融合体系划分为数据融合级、特征融合级和决策融合级3个层次，继而结合信息融合中的I/O特性再细分为5个融合过程，即数据输入/数据输出(DAI/DAO)、特征输入/特征输出(FEI/FEO)、决策输入/决策输出(DEI/DEO)，数据输入/特征输出(DAI/FEO)、特征输入/决策输出(FEI/DEO)，如图1所示。

如图1所示，DAI/DAO是最低层的融合形式，此时主要是对信号的滤波、消噪等多信息源输入的原始数据作出相应分析与预处理；DAI/FEO主要是在对多信息源数据融合的基础上得到相应识别特征，如通过频谱分析、轴心轨迹分析等获取焦煤机械设备的故障特征信息；FEI/FEO主要是对已提取的特征信息（如谱阵分析、全息谱分析等）进行数量或质量分析与合并；FEI/DEO是基于已有先验知识，分析识别来自于不同信息源的特征信息并息的整合方面，更加能够体现出不同加速度下的采样数据区别。

经过调查研究显示，通过对不同频段数据信息的房屋进行有效测定，那么就能够得到整体结构的阻抗变化。在高频率的整合下，参加钢结构的房屋结构设计，就能够以降低频率采集的方式，测试低频率的分辨结构，经过测定的频率如果分辨率很高，就可以按照叠加效应来分析不同频段信号的产生，同时选取合适的结构体进行分析。但是在这种状态下，就不能够准确测得高频率的关系，因此应该选取适当的频率数据合理调配。大部分区域的频率应该处在10HZ-20HZ左右。

3.2 综合楼理论测试与实际数据分析比对

为进行更多钢结构现场数据额测定分析，我们结合多个数据建模进行整体控制，结合建模和计算方式的综合处理，改善整体频率与实际测试结果之间的关系。从负载范围的承受限度出发，调节有效参数与相对误差结果之间的联系。实际测得的数据与总体结果之间存在一定的误差，必须根据模型的质量结构与层段结构之间形成对应的联系，在保证良好的处理方式后，达到实测数据要求下的模拟数据安排。如果最终的钢结构房屋模型经过测试得到的数据要低于整体的频率，那么就应该结合数值的模拟信息进行分析处理。但是这种测试结果不能够应用到整体结构的换算中，在地震灾害的预防时还应该结合实际情况具体分析。

4 多幢钢结构房屋测试结果分析

经过多次测试，我们发现单一的钢结构房屋测试和整体阻尼结构之间的关系，并结合有效的数据同阻尼系数进行对比。在频率大小的比对后，我们可以发现整体上频率的结构和墙体的高度、总体结构的设计以及墙体的数量等方面因素有联系。我们从中大致可以发现，楼层的实际高度和整体上的数据结构呈现相对的正向趋势，但是某些数据是离散型的分布，那么就会容易导致在承受不同重力作用下的结构相对处于稳定状态。

5 结束语

本文主要通过理论数据进行分析建模，结合简单的实验测定，来确认精确计算下的施工误差和受到时代影响下的总体环境，不能够满足施工建设的需求。钢结构的房屋设计的频率始终较为稳定，在整体结构的设计中占据重要的地位。

[1]余江滔,张远淼,陆洲导,陶磊,肖芳.混凝土框架震损与修复过程动力特性的试验研究[J].工程力学,2013,(06):154-161.

[2]周洋,施卫星,韩瑞龙.多层大开间砌体结构的基本周期实测与分析[J].工程力学,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