在我国从制造大国向制造强国稳步迈进的过程中,航空发动机、重型燃气轮机、精密机床等重型装备的健康运行,始终是关乎国家战略安全的核心支撑。这些关键装备的运行可靠性高度依赖内部运动部件的磨损状态监测。猜谜语时,最难的是找出那些在多重干扰下隐藏的线索。工业设备的磨损监测也是如此:在真实工业现场,强电磁干扰、设备振动、复杂流体波动等因素交织在一起,把设备早期磨损产生的微弱电信号彻底掩盖,让传统监测手段几乎“看不见、测不准”:要么被噪声带偏,频繁误报;要么把微弱信号连同噪声一起滤掉,漏报严重。据统计,由于无法精准提取强噪声下的微米级磨粒信息,全球工业界每年因非计划停机导致的直接经济损失高达数千亿元。如何为监测系统装上“高清滤镜”,并赋予其“智慧算法”,从而实现在强杂讯背景下的毫厘必察,已成为制约预测性维护技术落地的重要瓶颈。

(团队成员与企业骨干进行问题交流)
在殷逸冰等老师的指导下,青岛理工大学“电微知故”创新团队历经多年技术攻关,成功研发出一套集信号增强与深度学习于一体的智能磨损识别系统。团队跳出传统滤波算法的技术局限,搭建起从 “噪声剥离—信号增强—特征识别” 的全链条智能感知体系,为高端装备早期磨损监测开辟了全新路径。
VMDSR 级联降噪技术,成为系统的第一道“高清滤镜”。针对工业现场强噪声干扰,团队自主研发变分模态分解与稀疏表达联合降噪模型,如同 “剥洋葱” 般对原始信号进行分层解析,精准剔除随机噪声与环境干扰。实测数据显示,该技术可实现20dB信噪比提升,有效信号清晰度提高 12.6 倍,有效解决了微小磨粒信号被噪声淹没的行业痛点。
“一维转二维” AI 识别框架,是整套系统的智能决策大脑。团队首次提出将一维电流脉冲信号,通过连续小波变换转化为直观清晰的二维 “时频光斑图”,并构建物理驱动的 CNNLSTMAttention 深度学习网络。这种 “信号可视化” 模式,让 AI 如同通过“CT 影像” 判断设备健康状态。经实验验证,系统对早期微小磨粒的识别准确率达 96.7%,漏检率仅1.5%。
反卷积分峰辨识算法,攻克信号重叠这一行业顽疾。面对高流速下磨粒信号挤压重叠、计数不准的难题,团队研发基于高斯混合模型(GMM)的分峰辨识技术,已获国家发明专利受理。该算法能精准 “拆解” 重叠信号,实现磨损颗粒的准确计数与量化评估,为装备健康状态诊断提供可靠依据。

(团队负责人在实验室利用 edam-04 数据采集处理模块进行科研实验的照片)
目前,该系统已在青岛中石传智科技等公司的实际应用中展现出硬核实力。实测证明,该系统成功识别出轴承早期的疲劳萌芽。与传统振动监测相比,本产品极大地延长了黄金抢修窗口期,规避潜在直接经济损失150万元,避免次生间接经济损失910万元。
团队负责人杨俊毅表示:“我们最核心的优势,就是通过为每一台国产高端装备建立专属的数字孪生健康档案,从而有效降低设备意外停机风险。”

(团队研发的智能运维主站系统正在接收实时监控数据)
依托多项专利和高水平SCI论文成果,团队正积极探索该算法体系在船舶动力系统及海上风电等场景下的应用。未来,团队计划建立行业领先的磨损特征数据库,推动国产动力系统运维向“零隐患、全感知”的智能化方向迈进。正如团队成员所说:“我们深信,以算法的精度,一定能守护大国重器的每一次平稳心跳。”
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