国家自然科学奖公示材料
( 2017年度)
一、项目基本情况
学科评审组： 序号： 编号：
推荐单位（盖章） 或推荐专家 谈和平、闻雪友、闻邦椿 项目名称 中文名 英文名 动力系统混杂数据故障建模理论及方法 Theory and method of fault modeling for hybrid data in power systems 主要完成人 于达仁，胡清华，刘金福，谢宗霞，陈德刚 1 学科分类 名称 2 3 任务来源 具体计划、基金的名称和编号： 喷气推进器与涡轮机械 代码 代码 代码 4703040 国家自然科学基金 1) 航天推进器多场耦合流动控制及诊断, 国家杰出青年基金，50925625 2) 混合数据粗糙集分析的模型结构和算法研究，国家自然科学基金，60703013 已呈交的科技报告编号： 项目起止时间 起始：2003年 01月 01日 国家科学技术奖励工作办公室制
完成：2013年 12月 31日 1
二、专家推荐意见
（单位推荐不填此栏）
姓 名 院 士 最 高 奖 工作单位 职 称 通讯地址 电子邮箱 责任推荐专家 推荐意见： 谈和平 否 □是 ■否 身份证号 学 部 年 度 哈尔滨工业大学 230103195209303214 能源与矿业工程学部 2009年 教授 学科专业 动力工程及工程热物理 150001 13904518294 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号 邮政编码 tanheping@hit.edu.cn ■是 □否 联系电话 围绕火电、舰船、石油钻井平台等动力系统状态监测中“多元异构混杂数据下的非欧空间故障识别”问题，项目组在国家杰出青年基金等项目资助下，发展了动力系统混杂数据故障建模理论及方法，取得三项重要科学发现：1）发展了多元异构混杂数据建模理论，解决了故障信息综合利用难题；2）建立了面向高噪声、多故障并发复杂任务的鲁棒建模方法，解决了故障特征空间非线性模糊分类边界刻画难题；3）提出了故障严重性分级的单调性建模方法，解决了故障严重性自动判别难题。8篇代表性论文他引1256次，其中SCI他引636次；4篇论文先后成为ESI高被引论文。研究成果得到国内外同行高度评价，并在中海油海上石油平台状态监测、火电厂汽轮发电机组状态监测等实现工程应用验证，对提升军用民用大型复杂动力系统可靠性具有重要意义。获2016年黑龙江省自然科学一等奖。 推荐该项目为国家自然科学奖 一 等奖。 声明：本人遵守《国家科学技术奖励条例》及其实施细则，以及《专家推荐国家科学技术奖试行办法》的有关规定，承诺遵守评审工作纪律，所提供的推荐材料真实有效，且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。本人已征求被推荐者同意；作为推荐者，本人同意在项目公示时向社会公布；本人承诺根据需要参加答辩，接受评审专家质询；如产生争议，保证积极调查处理。如有材料虚假或违纪行为，愿意承担相应责任并接受相应处理。 专家签名： 年 月 日
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姓 名 院 士 最 高 奖 工作单位 职 称 通讯地址 电子邮箱 责任推荐专家 推荐意见： 闻雪友 中国工程院 □是 ■否 身份证号 学 部 年 度 230107194009141215 能源与矿业工程学部 哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所（中国船舶重工集团公司第七〇三研究所） 研究员 黑龙江省哈尔滨市道里区洪湖路35号 13904655629@139.com □是 ■否 学科专业 邮政编码 联系电话 轮机工程 150078 13904655629 项目组受国家杰出青年基金等资助，围绕火电、舰船、石油钻井平台等动力系统故障诊断需求，提炼出“多元异构混杂数据下的非欧空间故障识别”这一科学问题，发展了动力系统混杂数据故障建模理论及方法，取得三项重要科学发现：1）发展了多元异构混杂数据建模理论，解决了故障信息综合利用难题；2）建立了面向高噪声、多故障并发复杂任务的鲁棒建模方法，解决了故障特征空间非线性模糊分类边界刻画难题；3）提出了故障严重性分级的单调性建模方法，解决了故障严重性自动判别难题。项目8篇代表性论文他引1256次，其中SCI他引636次，4篇论文先后成为ESI高被引论文。研究成果得到国内外同行高度评价，并在中海油海上石油平台状态监测、火电厂汽轮发电机组状态监测等实现工程应用验证，对提升军用民用大型复杂动力系统可靠性具有重要意义。获2016年黑龙江省自然科学一等奖。 推荐该项目为国家自然科学奖 一 等奖。 声明：本人遵守《国家科学技术奖励条例》及其实施细则，以及《专家推荐国家科学技术奖试行办法》的有关规定，承诺遵守评审工作纪律，所提供的推荐材料真实有效，且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。本人已征求被推荐者同意；作为推荐者，本人同意在项目公示时向社会公布；本人承诺根据需要参加答辩，接受评审专家质询；如产生争议，保证积极调查处理。如有材料虚假或违纪行为，愿意承担相应责任并接受相应处理。 专家签名： 年 月 日 3
姓 名 院 士 最 高 奖 工作单位 职 称 通讯地址 电子邮箱 责任推荐专家 推荐意见： 闻邦椿 中国科学院 □是 ■否 身份证号 学 部 年 度 东北大学 21010219300929561x 技术科学部 教授 辽宁省沈阳市东北大学机械工程学院319信箱 bcwen1930@vip.sina.com □是 ■否 学科专业 邮政编码 联系电话 机械工程 110004 139O4O56978 申请人受国家杰出青年基金等资助，多年来围绕火电、舰船、石油钻井平台等动力系统故障诊断需求，创造性地提出“多元异构混杂数据下的非欧空间故障识别”这一科学问题，发展了动力系统混杂数据故障建模理论及方法，取得三项重要科学发现： 1）发展了多元异构混杂数据建模理论，解决了故障信息综合利用难题；2）建立了面向高噪声、多故障并发复杂任务的鲁棒建模方法，解决了故障特征空间非线性模糊分类边界刻画难题；3）提出了故障严重性分级的单调性建模方法，解决了故障严重性自动判别难题。申请人领导课题组在理论方面取得丰富的创新成果，8篇代表性论文他引1200余次，其中SCI他引636次，4篇论文先后成为ESI高被引论文。研究成果得到国内外同行高度评价，并在中海油海上石油平台状态监测、火电厂汽轮发电机组状态监测等实现工程应用验证，对提升军用民用大型复杂动力系统可靠性具有重要意义。获2016年黑龙江省自然科学一等奖。 推荐该项目为国家自然科学奖 一 等奖。 声明：本人遵守《国家科学技术奖励条例》及其实施细则，以及《专家推荐国家科学技术奖试行办法》的有关规定，承诺遵守评审工作纪律，所提供的推荐材料真实有效，且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。本人已征求被推荐者同意；作为推荐者，本人同意在项目公示时向社会公布；本人承诺根据需要参加答辩，接受评审专家质询；如产生争议，保证积极调查处理。如有材料虚假或违纪行为，愿意承担相应责任并接受相应处理。 专家签名： 年 月 日 4
三、项目简介
大型动力设备是能源、化工和国防的基础。动力设备的运行工况不断向超高温、超高压、大范围变负荷方向发展，工作环境已接近材料所能承受的极限，故障早期预警及诊断技术对提高设备运行可靠性和安全性、预防恶性事故发生意义重大。围绕火电、舰船、石油钻井平台等动力系统故障诊断长期存在的多元异构混杂数据、模糊分类边界刻画及故障严重性分级等理论难题，项目组在国家杰出青年基金等项目资助下，创造性地提出“多元异构混杂数据下的非欧空间故障识别”这一科学问题，发展了动力系统混杂数据故障建模理论及方法，取得三项重要科学发现：
1）发展了多元异构混杂数据建模理论，解决了故障信息综合利用难题。动力系统状态描述数据类型包括开关量、符号量、时间序列、声音和图像等，传统建模方法只能处理单一类型数据，无法度量混合数据的相关性，创新性地提出混合数据广义相似空间的邻域粒化和近似方法，发展了多元异构数据的邻域粗糙集模型，解决了动力系统故障诊断的混合数据综合利用难题；
2）建立了面向高噪声、多故障并发复杂任务的鲁棒建模方法，解决了故障特征空间非线性模糊分类边界刻画难题。高噪声、强非线性、多故障并发等因素导致动力系统故障分类通常具有复杂的非线性分类边界，且边界模糊、多种故障难以区分，提出了模糊近似空间的鲁棒模糊粗糙集模型和广义信息熵模型，解决了高噪声环境下动力系统故障诊断复杂模糊分类边界刻画的关键理论难题；
3）提出了故障严重性分级的单调性建模方法，解决了故障严重性自动判别难题。故障分析不仅需要识别出故障类型，而且还需要评估故障的严重性程度，从而制定相应的维修方案。将故障严重性分级转化为单调性和有序分类任务，提出了偏好模糊粗糙集模型和排序信息熵模型，设计了故障严重性判别的单调决策树构造和学习算法，解决了设备故障诊断严重性的自动判别难题。
研究成果得到国内外同行广泛引用和高度评价，团队成员先后十余次被邀请在国际国内会议做大会报告。8篇代表性论文他引总次数1256次，其中SCI他引636次，4篇论文先后成为ESI高被引论文。印度科学院院士Pal教授用近2页大篇幅引用本项目代表论文，认为：“邻域粗糙集可以处理数值和符号变量，优点是便于获取局部判别信息，对类重叠问题尤其有效”。威尔士科学院院士Shen教授认为：“作者提出的一致性测度可实现模糊边界区域的故障分类”。加拿大工程研究院院士Zuo教授用1页多大篇幅引用我们工作，认为：“作者提出的偏好模糊粗糙集评价和选择的特征与故障严重程度具有更好的单调性关系”，并基于我们提出的模糊偏好粗糙集模型分析了能够刻画泥浆泵故障严重程度的参数指标，得到了很好的分析效果。本项目研究成果在中海油海上石油平台状态监测、火电厂汽轮发电机组状态监测等实现工程应用验证，对提升军用民用大型复杂动力系统可靠性具有重要意义。获2016年黑龙江省自然科学一等奖。
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