基于1D-CNN-LSTM注意力网络的抽油机井故障诊断

摘要：

针对传统基于示功图的抽油机井故障诊断方法存在特征提取复杂、模型参数量大、诊断效率低的问题,提出一种基于1D-CNN-LSTM注意力网络的故障诊断方法.将示功图转化为载荷位移序列作为网络输入,使用一维卷积神经网络(1D-CNN)在提取序列局部特征的同时减小序列长度;考虑到序列的时序特性,进一步使用长短时记忆网络(LSTM)提取序列的时序特征;为突出关键特征影响,引入Attention机制,对故障类型相关的时序特征赋予更高的注意力权重;最后将加权特征输入全连接层,利用Softmax分类器实现故障诊断.实验结果表明,所提方法的平均准确率、精确率、召回率和F1值分别达到99.13％、99.35％、99.17％和99.25％,模型大小仅为98 kB.相比基于特征工程的方法具有更高的诊断精度和泛化能力,相比基于二维卷积神经网络(2D-CNN)模型的诊断方法,显著减少了模型参数量和训练时间,提高了故障诊断效率.

关键词：故障诊断、卷积神经网络、长短时记忆、注意力机制、深度学习

分类号：TP391(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目;江西省自然科学基金管理科学类项目

在线出版日期：2023-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1-6,14