[發(fā)明專利]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷識別方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010598093.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111855825B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申濤;趙欽君;徐勤華;徐元;王立果;馬千福;張萬舟;呂關(guān)仁;盧海強;李躍遠(yuǎn);張保國
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué);中國鐵路濟南局集團有限公司濟南工務(wù)段;山東麥港數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

利用鋼軌探傷車采集一定數(shù)量的B顯數(shù)據(jù)樣本，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的B顯數(shù)據(jù)進行分割，保證訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的軌頭核傷樣本和正常回波樣本分布均勻；

對B顯數(shù)據(jù)樣本進行解壓、解析以及恢復(fù)處理，并對處理后的B顯數(shù)據(jù)樣本進行存儲；所述對采集的B顯數(shù)據(jù)樣本進行解壓、解析以及恢復(fù)，具體包括，將探傷車采集的加密處理后的B顯數(shù)據(jù)處理為1-9通道按脈沖時序分布的數(shù)字矩陣，處理過程通過移位遍歷將不同通道恢復(fù)為多字節(jié)表示，獲得恢復(fù)后的B顯數(shù)據(jù)樣本；

將探傷車采集的B顯數(shù)據(jù)進行解壓、解析和恢復(fù)，處理成1-9通道按脈沖時序分布的數(shù)字矩陣，并以16進制的格式存儲，經(jīng)過處理的B顯數(shù)據(jù)可以直接作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，完成鋼軌傷損檢測模型的訓(xùn)練目標(biāo)；

使用顏色標(biāo)記法對訓(xùn)練樣本中的軌頭核傷和正常回波樣本進行標(biāo)記；

構(gòu)建基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測模型，通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練；

采集待識別的軌頭B顯數(shù)據(jù)，經(jīng)恢復(fù)處理后輸入訓(xùn)練好的模型，輸出鋼軌傷損的位置信息。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測方法，其特征在于，對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中B顯數(shù)據(jù)進行分割，所述分割的步驟如下：

使用超聲波鋼軌探傷車回放軟件中的截取片段功能，對所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的B顯數(shù)據(jù)進行分割，使樣本集中的軌頭核傷回波和正常回波分布均勻，增強模型的泛化能力。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測方法，其特征在于，使用顏色標(biāo)記方法將軌頭核傷的序列和正常回波的序列區(qū)分開，沒有回波的序列數(shù)據(jù)為空值，所述空值用單一字符填充；通過軌頭核傷序列和正常回波序列的區(qū)分標(biāo)記，保證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程中能夠?qū)φ?fù)樣本進行準(zhǔn)確區(qū)分，有目的性的提取軌頭核傷的特征，達到監(jiān)督式學(xué)習(xí)的目的。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測方法，其特征在于，構(gòu)建基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測模型，具體的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為：輸入層節(jié)點數(shù)180，輸出層節(jié)點數(shù)1，隱藏層層數(shù)1，隱藏層節(jié)點數(shù)18，激活函數(shù)選擇Relu函數(shù)，初始化權(quán)值的方法選擇正態(tài)分布初值，代價函數(shù)如下：

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測方法，其特征在于，所述鋼軌探傷車采用RT18-D型雙軌式鋼軌超聲波探傷車。

6.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

訓(xùn)練集構(gòu)建模塊，用于利用超聲波探傷車采集一定數(shù)量的B顯數(shù)據(jù)樣本，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

樣本預(yù)處理模塊，用于對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的B顯數(shù)據(jù)進行分割，保證訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的軌頭核傷樣本和正常回波樣本分布均勻；對B顯數(shù)據(jù)樣本進行解壓、解析以及恢復(fù)處理，并對處理后的B顯數(shù)據(jù)樣本進行存儲；使用顏色標(biāo)記法對訓(xùn)練樣本中的軌頭核傷和正常回波進行標(biāo)記；所述對采集的B顯數(shù)據(jù)樣本進行解壓、解析以及恢復(fù)，具體包括，將探傷車采集的加密處理后的B顯數(shù)據(jù)處理為1-9通道按脈沖時序分布的數(shù)字矩陣，處理過程通過移位遍歷將不同通道恢復(fù)為多字節(jié)表示，獲得恢復(fù)后的B顯數(shù)據(jù)樣本；

將探傷車采集的B顯數(shù)據(jù)進行解壓、解析和恢復(fù)，處理成1-9通道按脈沖時序分布的數(shù)字矩陣，并以16進制的格式存儲，經(jīng)過處理的B顯數(shù)據(jù)可以直接作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，完成鋼軌傷損檢測模型的訓(xùn)練目標(biāo)；

模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測模型，通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練；

軌頭核傷識別模塊，用于通過采集待識別的軌頭B顯數(shù)據(jù)，經(jīng)恢復(fù)處理后輸入訓(xùn)練好的模型，輸出鋼軌傷損的位置信息。

7.如權(quán)利要求6所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌頭核傷檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括，告警模塊，用于在識別出待測軌頭損傷的位置信息時，產(chǎn)生相應(yīng)的警示信號。