融合深度学习的水电机组故障知识图谱构建与不确定推理诊断

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0904.水力机械及系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This project will propose deep learning and knowledge graph integrated fault diagnosis theoretic hypothesis for hydropower generating unit (HGU), in which fault knowledge graph of HGU based on deep learning of isomeric data and multi-source knowledge will be built to fulfill the intelligent diagnosing of HGU faults. On aspect of knowledge learning of structured data, deep learning models for status monitoring data based on gradient optimization and error back-propagation will be built. In order to solve problems of diffusion of gradients, calculation complexity and generalization in model training, an unsupervised-supervised multi-phase training frame will be designed. As for knowledge learning of unstructured data, deep learning models based on conditional random fields method for text learning of testing repots will be proposed. For handling the problem of small sample learning for the models, the transfer learning method will be developed. With the multi-source fault knowledge learned from structured and unstructured data, the uniform distributed expression model for multi-source knowledge will be studied. And then, the multi-level rule enhanced fault knowledge graph based on prior knowledge learned from text and posterior knowledge learned from monitoring data will be built. Based on the knowledge graph, the naive Bayes reasoning network will be deduced to realize the uncertain reasoning of the knowledge graph for HGU faults. This project provides a novel style for fault diagnosis of HGU and the results will be valuable for popularization and application, because it will establish the novel intelligent fault diagnosis theory and methods with knowledge graph and promote the development of intelligence of hydropower generation.
本项目首次提出融合深度学习和知识图谱的水电机组智能故障诊断理论设想,建立以异构数据深度学习为基础、多源知识驱动的水电机组故障知识图谱,实现水电机组故障的智能诊断。在结构化数据知识学习方面,提出基于梯度优化和误差反馈的状态监测数据故障特征深度学习模型,设计无监督-有监督分阶段训练框架,解决模型的训练梯度弥散、计算复杂度和泛化问题;针对非结构化数据知识学习,建立基于随机条件场算法的水电机组文本故障知识深度学习模型,研究迁移学习理论,解决模型的小样本训练难题;以结构和非结构数据提取的故障知识为基础,提出多源知识的统一分布式表示范式,建立以文本知识先验、监测数据知识后验的多层次规则增强型多源故障知识图谱;在此基础上,推导朴素贝叶斯推理网络,实现故障知识图谱不确定推理诊断。本项目颠覆传统故障诊断模式,成果将创建以知识图谱为核心的新型智能诊断理论与方法体系,促进智慧水电发展,具有重大推广应用价值。

结项摘要

随着电力负荷的迅速增长、间歇性能源的大规模接入,水电站以其调峰填谷的独特运行特性,发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定的功能,逐步成为我国电力系统有效的、不可或缺的调节工具。水电站在电力系统中担负着调峰填谷、调频调相、旋转备用等多重任务,开机、停机频繁,导致异常振动、结构疲劳、运行方式破坏等各种故障与事故出现机率增加。为此,本项目以水电机组故障推理诊断为主要研究目标,采用理论研究、实验研究与工程应用相结合的技术路线,利用多学科交叉融合的优势,从水电机组状态数据清洗与标记、水电机组状态数据故障特征提取、水电机组文本故障特征信息提取和多源知识图谱构建与诊断方法等四方面开展研究,构建了水电机组信息提取与多源知识图谱构建为核心的水电机组故障推理诊断方法与应用体系。具体表现在:(1)针对水电机组数据清洗难题,引入K均值算法,计算正常数据的特征值,实现异常数据点的检测与处理,针对水电机组状态数据标记难题,提出半监督动态“伪标签”学习模型;(2)提出用瞬时轴心轨迹来描述旋转机械轴系振动的瞬时状态,推求了瞬时轴心轨迹特征指标计算方法,提出了一种多元复信号变分模态分解算法,推导了多支承面轴心轨迹瞬时特征提取方法,进一步提出了转子振动三维瞬时轴心轨迹图,建立基于梯度优化和误差反馈算法的深度网络模型,提出了一种无监督-有监督两阶段训练方法解决梯度问题,实现水电机组故障特征的深度挖掘;(3)提出了一种基于注意力机制-双向门控循环单元和条件随机场的水电机组故障文本分类方法,实现了水电机组文本数据故障特征提取;(4)提出了水电机组故障知识图谱构建方案,提出了双层知识图谱更新方法,构建了双层知识图谱与半朴素贝叶斯结合的水电机组故障推理诊断模型。相关成果为水电机组的安全稳定运行提供了科学的理论指导,具有重要的工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(56)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(2)
专利数量(8)
An Improved Mixed Integer Linear Programming Approach Based on Symmetry Diminishing for Unit Commitment of Hybrid Power System
混合动力系统机组组合的基于对称性递减的改进混合整数线性规划方法
  • DOI:
    10.3390/en12050833
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Bo Fu;Chenxi Ouyang;Chaoshun Li;Jinwen Wang;Eid Gul
  • 通讯作者:
    Eid Gul
水电站地下厂房工业除湿机布局优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    水电能源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄海兵;李超顺;刘斌;刘鹏;边之豪
  • 通讯作者:
    边之豪
基于VMD-GA-BP和误差校正的水电机组振动趋势预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国农村水利水电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁成建;邓玉敏;张雪桂;马历;严耀亮;李超顺
  • 通讯作者:
    李超顺
Network-constrained unit commitment with RE uncertainty and PHES by using a binary artificial sheep algorithm
使用二元人工羊算法实现具有 RE 不确定性和 PHES 的网络约束单元承诺
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.116203
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Chaoshun Li;Wenxiao Wang;Jinwen Wang;Deshu Chen
  • 通讯作者:
    Deshu Chen
An Adaptive Takagi–Sugeno Fuzzy Model-Based Generalized Predictive Controller for Pumped-Storage Unit
基于Takagi-Sugeno模糊模型的抽水蓄能机组广义预测控制器的自适应
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2931575
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jianzhong Zhou;Nan Zhang;Chaoshun Li;Yongchuan Zhang;Xinjie Lai
  • 通讯作者:
    Xinjie Lai

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其他文献

基于混合经验模式分解的水轮机压力脉动分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒲桂林;周建中;李超顺
  • 通讯作者:
    李超顺
基于引力搜索模糊模型辨识的水电机组预测控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李超顺;周建中;肖汉
  • 通讯作者:
    肖汉
基于小波包变换和关联维数的空化信号特征提取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李静;周建中;肖剑;蒲桂林;李超顺;肖汉
  • 通讯作者:
    肖汉
Multi-fault classification based on the two-stage evolutionary extreme learning machine and improved artificial bee colony algorithm
基于两阶段进化极限学习机和改进人工蜂群算法的多故障分类
  • DOI:
    10.1177/0954406213496968
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Proc IMech E Part C: J Mechanical Engineering Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖剑;周建中;李超顺
  • 通讯作者:
    李超顺
基于能量熵重构与支持向量回归的水电机组状态趋势预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水电能源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛小明;曹苏群;李超顺;姜伟
  • 通讯作者:
    姜伟

其他文献

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李超顺的其他基金

变速抽蓄-风-光联合外送系统稳定性机理与多尺度协调控制研究
  • 批准号:
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抽蓄储能风光互补智能微网多尺度控制研究
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抽水蓄能机组的集成故障诊断非线性预测控制研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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