Bearing fault diagnosis based on efficient cross space multiscale CNN transformer parallelism

计算机科学 平行性(语法) 变压器 断层(地质) 方位(导航) 并行计算 人工智能 模式识别(心理学) 电气工程 地质学 地震学 工程类 电压
作者
Qi Chen,Feng Zhang,Yin Wang,Qing Yu,Genfeng Lang,Lixiong Zeng
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 12344-12344 被引量:11
标识
DOI:10.1038/s41598-025-95895-x
摘要

Fault diagnosis of wind turbine bearings is crucial for ensuring operational safety and reliability. However, traditional serial-structured deep learning models often fail to simultaneously extract spatio- temporal features from fault signals in noisy environments, leading to critical information loss. To address this limitation, this paper proposes a Wind Turbine Bearing Fault Diagnosis Model Based on Efficient Cross Space Multiscale CNN Transformer Parallelism (ECMCTP). The model first transforms one-dimensional vibration signals into two-dimensional time-frequency images using Continuous Wavelet Transform (CWT). Subsequently, parallel branches are employed to extract spatio-temporal features: the Convolutional Neural Network (CNN) branch integrates a multiscale feature extraction module, a Reversed Residual Structure (RRS), and an Efficient Multiscale Attention (EMA) mechanism to enhance local and global feature extraction capabilities; the Transformer branch combines Bidirectional Gated Recurrent Units (BiGRU) and Transformer to capture both local temporal dynamics and long-term dependencies. Finally, the features from both branches are concatenated along the channel dimension and classified using a softmax classifier. Experimental results on two publicly available bearing datasets demonstrate that the proposed model achieves 100% accuracy under noise-free conditions and maintains superior noise robustness under low signal-to-noise ratio (SNR) conditions, showcasing excellent robustness and generalization capabilities.
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