Fault detection algorithm and application for belt conveyors based on DAS system

计算机科学 故障检测与隔离 算法 信号处理 断层(地质) 光学工程 探测理论 算法设计 目标检测 人工智能 图像处理 计算机视觉 数据处理 边缘检测
作者
Zhixuan Zhang,Zhixin Xia,Xiaohui Wu,Zilong Tan,Yuefeng Qi,Yunfan Xu
出处
期刊:Optical Engineering [SPIE]
卷期号:65 (03)
标识
DOI:10.1117/1.oe.65.3.036102
摘要

Identifying faults in belt conveyors within high-noise industrial environments remains challenging due to the limitations of traditional methods, which are labor-intensive, sensitive to noise, and unable to provide real-time early detection. To address these challenges, this study proposes a novel hybrid framework that combines multimodal signal decomposition [short-time Fourier transform (STFT), continuous wavelet transform (CWT), empirical mode decomposition (EMD), variational mode decomposition (VMD)] with convolutional neural networks (1D/2D-CNN), marking the first application of this integration in distributed acoustic sensing (DAS)-based fault diagnosis of belt conveyors. The main innovation lies in the adaptive fusion of VMD and CNN, where VMD effectively isolates fault-related modes from high-noise backgrounds, whereas the CNN architecture simultaneously extracts temporal and spectral features from both raw signals and time-frequency representations. Experimental results show that our method achieves a classification accuracy of 99.75% under high-noise conditions, surpassing traditional single-model approaches by 11.5%, and enabling real-time detection. This advancement offers a robust solution for intelligent monitoring in complex industrial environments.
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