[發(fā)明專利]基于退化等級(jí)軟表征的航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210936510.4
• 申請(qǐng)日: 2022-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN115358055A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春暉;吳宇倫;姚家琪;陳旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/06;G06F119/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于退化等級(jí)軟表征的航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于在線監(jiān)測(cè)獲取當(dāng)前時(shí)刻航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多維數(shù)據(jù)作為檢測(cè)樣本；

第一監(jiān)測(cè)模塊，用于依據(jù)健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型獲取多個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，判斷監(jiān)測(cè)指標(biāo)是否超限，若全部監(jiān)測(cè)指標(biāo)都未超限則判斷航空發(fā)動(dòng)機(jī)處于健康區(qū)，否則基于第二監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步判斷；

第二監(jiān)測(cè)模塊，用于依據(jù)過渡區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型獲取多個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，判斷監(jiān)測(cè)指標(biāo)是否超限，若任一監(jiān)測(cè)指標(biāo)超限，則判斷航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，否則航空發(fā)動(dòng)機(jī)處于過渡區(qū)。

所述健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型、過渡區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型通過如下步驟構(gòu)建獲得：

步驟1：獲取航空發(fā)動(dòng)機(jī)多維退化數(shù)據(jù)，其中，多維退化數(shù)據(jù)由若干時(shí)刻的航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行多維數(shù)據(jù)組成；

步驟2：依據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)多維退化數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的退化速率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)總體情況設(shè)置閾值進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)退化等級(jí)分區(qū)，劃分為健康區(qū)、過渡區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)三個(gè)等級(jí)區(qū)域并設(shè)置健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的編碼；

步驟3：構(gòu)建第一自動(dòng)編碼器模型和第一數(shù)據(jù)集，所述第一自動(dòng)編碼器模型由第一編碼器和第一解碼器構(gòu)成；所述第一數(shù)據(jù)集的每個(gè)樣本為健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)兩個(gè)等級(jí)區(qū)域內(nèi)的一個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的等級(jí)區(qū)域編碼拼接構(gòu)成，將第一數(shù)據(jù)集的每個(gè)樣本作為第一自動(dòng)編碼器模型的輸入訓(xùn)練第一自動(dòng)編碼器模型，訓(xùn)練好的第一自動(dòng)編碼器模型作為健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型；

步驟4：構(gòu)建第二自動(dòng)編碼器模型和第二數(shù)據(jù)集，所述第二數(shù)據(jù)集包括一一對(duì)應(yīng)的三種樣本，其中第一樣本為過渡區(qū)內(nèi)的一個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)；第二樣本由過渡區(qū)內(nèi)的一個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)與健康區(qū)的編碼拼接構(gòu)成；第三樣本由過渡區(qū)內(nèi)的一個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的編碼拼接構(gòu)成；所述第二自動(dòng)編碼器模型包括第二編碼器、注意力模塊、加權(quán)特征生成模塊和第二解碼器；其中：

第二編碼器用于提取過渡區(qū)內(nèi)的每個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)的特征獲得第一特征；

注意力模塊用于基于第二特征、第三特征與第一特征的相似性，獲得第一特征相對(duì)于健康區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的權(quán)重系數(shù)；其中第二特征、第三特征通過利用訓(xùn)練好的第一編碼器分別對(duì)第二樣本和第三樣本進(jìn)行特征提取獲得；

加權(quán)特征生成模塊用于將第一特征相對(duì)于健康區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的權(quán)重系數(shù)轉(zhuǎn)換成概率，再將獲得的概率分別作為第二特征、第三特征的權(quán)值對(duì)第二特征、第三特征加權(quán)求和獲得加權(quán)特征；

第二解碼器用于依據(jù)加權(quán)特征解碼重構(gòu)輸入的過渡區(qū)內(nèi)的每個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)；

將第二數(shù)據(jù)集的三種樣本作為第二自動(dòng)編碼器模型的輸入將過渡區(qū)內(nèi)的每個(gè)時(shí)刻的多維數(shù)據(jù)作為第二自動(dòng)編碼器模型的訓(xùn)練第二自動(dòng)編碼器模型，訓(xùn)練好的第二自動(dòng)編碼器模型作為過渡區(qū)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：模型重構(gòu)殘差的二范數(shù)和模型提取特征的二范數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟1中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)多維退化數(shù)據(jù)為歸一化后的數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟2中，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)多維退化數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的退化速率通過如下方法獲?。豪寐卣鞣治鏊惴ㄌ崛〔杉娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)多維退化數(shù)據(jù)中變化最緩慢特征，再使用滑動(dòng)窗口對(duì)慢特征變化曲線進(jìn)行處理，計(jì)算滑窗中最小二乘擬合直線斜率絕對(duì)值，將斜率絕對(duì)值作為退化速率，得到退化速率變化曲線圖。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟2中，采用one-hot設(shè)置健康區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的編碼，編碼的維度為2維或3維。