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船闸反弧门运行状态检测方法研究
| 论文题名： | 船闸反弧门运行状态检测方法研究 |
| 关键词： | 船闸反弧门;运行状态检测;倾角传感器;小波阈值滤波;振动信号 |
| 摘要： | 船闸是内河航运“咽喉”。随着航运事业的高速发展，船闸超负荷运转的情况日益严重。葛洲坝船闸年货物吞吐量达1.41亿吨，反弧门作为船闸的关键组件，承担着大量而繁重的任务。反弧门长期工作在深水环境，空化空蚀等问题频发，若不能及时对反弧门的启闭位置进行准确判断，并根据反弧门的实际运行状况对反弧门的启闭控制进行及时有效地调整，不仅会使门体产生异常振动，还会进一步引发对底止水等组件的破坏，因而亟需对反弧门运行进行准确定位和状态识别。 本文针对葛洲坝三号船闸反弧门的启闭控制问题，设计反弧门启闭校正系统，并对倾角数据和振动数据进行重点分析。将基于倾角数据的运行位置判断与基于振动信号数据的状态识别判断相结合，实现对于反弧门关门位的状态评估。本文研究工作主要包括以下几方面内容： （1）设计反弧门启闭控制系统。首先介绍反弧门结构及运行状态，分析反弧门启闭控制流程，通过运行位置与振动同步数据进行状态识别，搭建反弧门启闭控制系统，完成模块部署，明确系统内各个模块的相互关系及该系统的技术重难点。 （2）利用倾角数据进行反弧门运行位置测试，即通过无水状态下反弧门实测高度变化值、井上液压拉杆刻度变化值及倾角传感器测量计算所得高度变化值的对比，验证倾角传感器确定运行位置的可靠性及测量精度，同时得到无水关门位的零基准角度。通过记录反弧门正常工作状态下的全关位位置变化，判断底止水压缩程度。 （3）对于反弧门全关位高度变化值序列进行统计分析，利用线性回归函数、最小二乘法、高斯函数、数据平滑和两类指数函数对高度数据进行曲线拟合分析，对比不同函数的拟合效果，模拟反弧门全关位位置变化规律，从而更好的预测关门位的位置变化，为井上关门位刻度调节以及底止水更换周期提供参考建议。 （4）应用消除趋势项和五点三次平滑处理降低原始振动信号中随机波动的干扰，再通过小波阈值滤波对其降噪。提取振动信号的时域与频域特征，采用低方差滤波和高相关性滤波提取三维敏感特征输入K-Means聚类算法，通过实验验证组合滤波后分类准确率有显著提高。利用canopy算法对K-means的初始聚类中心进行优化，聚类评价指标显示优化后的K-means算法能更好地识别止水不严和过冲状态。 |
| 作者： | 赵瑞雪 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 乌旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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