基于虛擬現(xiàn)實(shí)的水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析方法研究

【摘要】：水電機(jī)組作為水電站的重要資產(chǎn)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電力系統(tǒng)穩(wěn)定和電站及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。而機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析工作直接關(guān)系著水電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，涉及到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)分析、設(shè)備異常檢測(cè)及故障診斷分析決策等方面。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)性強(qiáng)，需要在維護(hù)工作中不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)方法和手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種高級(jí)的人機(jī)交互接口技術(shù)，在信息化虛擬環(huán)境展示、狀態(tài)可視化仿真表達(dá)、分析操作輔助引導(dǎo)方面有廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障檢測(cè)問題，研究了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及分析方法，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下提供“如臨現(xiàn)場(chǎng)”的狀態(tài)監(jiān)測(cè)展示、分析輔助與故障檢測(cè)引導(dǎo)，幫助用戶進(jìn)行故障分析與診斷，并結(jié)合中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司葛洲壩電站水輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障分析維護(hù)進(jìn)行了工業(yè)實(shí)踐，成果成功應(yīng)用于22臺(tái)機(jī)組上。 首先分析了水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)發(fā)展概況和機(jī)組設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障檢測(cè)分析的發(fā)展方向。接著，對(duì)水電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)方法、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)分析中使用的人工智能技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等進(jìn)行了探討，明確了水電機(jī)組對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障檢測(cè)的要求，闡明了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)的應(yīng)用前景。最后，確定了本文的主要研究工作及其意義。 綜合分析了機(jī)組設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)化方法對(duì)機(jī)組設(shè)備狀態(tài)檢修的影響，針對(duì)當(dāng)前機(jī)組設(shè)備在狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)分析與診斷維護(hù)領(lǐng)域的表達(dá)和分析輔助所面臨的問題和不足，從系統(tǒng)表現(xiàn)手段、系統(tǒng)人機(jī)交互、信息組織與知識(shí)挖掘以及分析手段等方面探討了虛擬現(xiàn)實(shí)化對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析系統(tǒng)的重要性；構(gòu)建了機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)框架，詳細(xì)研究了機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的建模基礎(chǔ)、可視化仿真及設(shè)備信息表達(dá)方法；從機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析、設(shè)備健康狀況表達(dá)和設(shè)備故障檢測(cè)三方面提出機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化表達(dá)的研究方法；最后，在機(jī)組設(shè)備3D工程可視化基礎(chǔ)上，經(jīng)過數(shù)據(jù)變換實(shí)現(xiàn)數(shù)字化描述，利用映射與感知模擬技術(shù)，完成設(shè)備可視化展現(xiàn)，在虛擬環(huán)境下借助環(huán)境渲染實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息與知識(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)。 機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)是機(jī)組設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。對(duì)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，詳細(xì)研究了機(jī)組設(shè)備監(jiān)測(cè)分析虛擬現(xiàn)實(shí)化的監(jiān)測(cè)手段和監(jiān)測(cè)分析方法；在葛洲壩電站最優(yōu)維護(hù)系統(tǒng)(HOMIS)集成監(jiān)測(cè)平臺(tái)下，結(jié)合機(jī)組設(shè)備工程3D模型和監(jiān)測(cè)展示、設(shè)備分析手段，研究、解決了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析的關(guān)鍵技術(shù)，包括實(shí)時(shí)和歷史狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及分析，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)“直觀”顯示、監(jiān)測(cè)分析和狀態(tài)報(bào)警；在明確機(jī)組設(shè)備虛擬遠(yuǎn)程巡檢意義的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了功能框架設(shè)計(jì)，在虛擬環(huán)境中開展機(jī)組設(shè)備運(yùn)行巡檢、專家檢查和輔助分析。 論述了當(dāng)前機(jī)組設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)的基本方法，研究了利用設(shè)備性能指標(biāo)進(jìn)行故障檢測(cè)與專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)發(fā)掘、開展故障檢測(cè)的方法及實(shí)施的流程；利用性能指標(biāo)圖表表達(dá)、設(shè)備工程3D可視化模型及虛擬現(xiàn)實(shí)感知表達(dá)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備性能指標(biāo)的虛擬表達(dá)，提供虛擬檢測(cè)環(huán)境，在機(jī)組故障檢測(cè)、診斷過程中給予直觀、適當(dāng)?shù)男畔⒑椭R(shí)幫助；在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，開展了設(shè)備故障征兆顯示與圖形、圖像、音頻等多種人體感知方式(如視覺、聽覺和觸覺等)相結(jié)合的故障檢測(cè)知識(shí)表達(dá)研究，幫助維護(hù)人員進(jìn)行故障檢測(cè)。 針對(duì)水電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)信息表達(dá)抽象及難以提供直觀的分析與故障檢測(cè)輔助的現(xiàn)狀及運(yùn)行特點(diǎn)，以葛洲壩電站水電機(jī)組為具體的研究對(duì)象，在HOMIS平臺(tái)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)分析系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)框架和功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，研究了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)在葛洲壩水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯示、異常狀況報(bào)警、設(shè)備遠(yuǎn)程巡檢，以及專家檢查和輔助分析方法，并展現(xiàn)了應(yīng)用效果；對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的故障檢測(cè)分析進(jìn)行了研究，將虛擬故障檢測(cè)應(yīng)用于設(shè)備性能指標(biāo)表達(dá)及故障性能檢測(cè)表達(dá)、故障檢測(cè)流程輔助和專家故障檢測(cè)知識(shí)表達(dá)。 【關(guān)鍵詞】：水電機(jī)組 虛擬現(xiàn)實(shí) 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 分析 故障檢測(cè) 性能指標(biāo) 人機(jī)交互 人工智能
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TV736;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1.緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 水電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)方法概述13-15
• 1.3 人工智能技術(shù)綜述15-18
• 1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展概況18-21
• 1.5 研究框架21-23
• 2.水電機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化方法23-45
• 2.1 引言23-24
• 2.2 機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化24-27
• 2.3 機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化基礎(chǔ)27-33
• 2.4 機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化主要內(nèi)容33-37
• 2.5 機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)化關(guān)鍵技術(shù)37-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 3.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析45-63
• 3.1 引言45-46
• 3.2 監(jiān)測(cè)與分析手段46-52
• 3.3 實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與報(bào)警52-54
• 3.4 歷史狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析54-57
• 3.5 遠(yuǎn)程巡檢57-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 4.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的故障檢測(cè)63-83
• 4.1 引言63
• 4.2 故障檢測(cè)方法63-69
• 4.3 性能檢測(cè)虛擬現(xiàn)實(shí)化69-73
• 4.4 專家故障檢測(cè)流程虛擬現(xiàn)實(shí)化73-76
• 4.5 專家故障檢測(cè)知識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)化76-82
• 4.6 本章小結(jié)82-83
• 5.水電機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)維護(hù)系統(tǒng)實(shí)踐83-100
• 5.1 水電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)狀83-84
• 5.2 水電機(jī)組虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)84-87
• 5.3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析87-92
• 5.4 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的故障檢測(cè)92-98
• 5.5 本章小結(jié)98-100
• 6.總結(jié)與展望100-102
• 6.1 總結(jié)100-101
• 6.2 研究展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻(xiàn)103-110
• 附錄 1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的主要論文110

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淺談水電機(jī)組的增容改造    黃發(fā)民

長(zhǎng)江三峽工程 中國(guó)人的驕傲——國(guó)務(wù)院三建委三峽樞紐工程質(zhì)量檢查專家組成員、國(guó)家機(jī)械工業(yè)局三峽辦公室高級(jí)顧問梁維燕院士談長(zhǎng)江三峽工程及其機(jī)電設(shè)備    梁維燕

水電機(jī)組汽蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究    魏然,王德意

2001年全國(guó)水電投產(chǎn)超過280萬(wàn)kW    

水電機(jī)組狀態(tài)檢修數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件模塊化設(shè)計(jì)    姚澤,孫建平

水電機(jī)組發(fā)展歷程中的若干力學(xué)問題    陳貴清;馬弘達(dá);楊雪梅;

水力學(xué)原理在水電機(jī)組增容改造中的應(yīng)用    朱磊;

水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)研究    陳啟卷;蔣勁;程紅舉;符向前;李友平;

RCM在中、小型水電機(jī)組應(yīng)用淺探    許詡儉;

黃壇口水電站1#-4#水輪發(fā)電機(jī)組增容技術(shù)改造    金以紅;

有限元在水電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    楊曉君;

水電機(jī)組穩(wěn)定性檢測(cè)與分析    黃宗碧;梁濤;

國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)檢修技術(shù)現(xiàn)狀分析    李友平;易琳;鄭玉民;黃健;

水電機(jī)組故障智能診斷研究綜述    葛新峰;徐廣文;周葉;唐澍;

HM9000水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在太平灣發(fā)電廠的應(yīng)用    桂中華;潘羅平;周葉;唐澍;孫峰;

我國(guó)加緊研發(fā)百萬(wàn)千瓦級(jí)水電機(jī)組    吳植

700兆瓦級(jí)水電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化    通訊員 周光乙　袁亞洲

國(guó)電電力 水電機(jī)組投產(chǎn)新項(xiàng)目獲批    證券時(shí)報(bào)記者 向南

水電重大裝備制造業(yè)跨入新時(shí)代    吳植

世界首臺(tái)80萬(wàn)千瓦水電機(jī)組蝸殼出廠    通訊員 孫文

水電集團(tuán)去年完成裝機(jī)1990萬(wàn)千瓦    記者 黃家哲　任樂云

水火互補(bǔ)效果明顯    高強(qiáng)

哈電機(jī)開展溪洛渡項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)    

江西公司力促電網(wǎng)頻率穩(wěn)定    張琴 徐擎天

百萬(wàn)千瓦水電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)被攻克    邱赫

融合支持向量機(jī)的水電機(jī)組混合智能故障診斷研究    張孝遠(yuǎn)

基于多源信息融合的水電機(jī)組故障診斷與軸心軌跡識(shí)別技術(shù)研究    楊志榮

基于團(tuán)隊(duì)智能的水電機(jī)組集成監(jiān)測(cè)方法研究與實(shí)踐    謝國(guó)財(cái)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在水電機(jī)組狀態(tài)檢修中的應(yīng)用研究    華斌

水電機(jī)組控制系統(tǒng)辨識(shí)及故障診斷研究    李超順

基于健康評(píng)估和劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)的水電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)研究    潘羅平

水電機(jī)組狀態(tài)檢修中若干關(guān)鍵技術(shù)研究    陳喜陽(yáng)

水電機(jī)組振動(dòng)故障的智能診斷方法研究    彭文季

基于支持向量機(jī)的水電機(jī)組故障診斷研究    鄒敏

基于改進(jìn)支持向量機(jī)和特征信息融合的水電機(jī)組故障診斷    彭兵

水電機(jī)組智能故障診斷方法與振動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究    田源

水電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)研究    黎平

水電機(jī)組電氣狀態(tài)監(jiān)測(cè)若干實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理方法研究    余莎

水電機(jī)組主軸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析    馬弘達(dá)

水電機(jī)組一次調(diào)頻性能分析及試驗(yàn)研究    吳揚(yáng)文

水電機(jī)組過渡過程仿真    蔡龍

中小型水電機(jī)組穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與開發(fā)    宋兵

水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷研究    徐東海

水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法研究及應(yīng)用    麻志成

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水電機(jī)組動(dòng)載識(shí)別研究    沙瑞華