智能检测理论与技术

智能检测理论与技术IntelligentDetectionTheoryandTechnology第一章绪论自我介绍智能检测赵利强(博士)研究方向智能检测与智能测控系统E-mail:zhaolq@buctzhao@126.com办公室：东区科技大厦610室EI检索(TheEngineeringIndex，EI)及新发展的神经网络、滤波理论、谱分析、相关分析和博士论文:《发酵过程智能测控系统关键技术研究》检测理论与技术是一门新兴学科，其理论体系既有检测理论与技术的研究内容第二章：基于工艺机理的智能检测2004-9-1~2006-7-1北京化工大学信息科学与技术学院检测技术与自动化装置专业硕士智能检测系统主要功能特点回归分析，线性回归，回归函数系数的估计，回用户好评，被誉为“中国的SCI”。特性，及其分析、设计方法；自动检测技术及仪器(自动化专业)智能检测理论与技术的形成和发展检测理论与技术的研究内容预修课程：检测技术及仪器(测控专业)自我介绍智能检测教育经历2000-9-1~2004-7-1北京化工大学信息科学与技术学院测控技术与仪器专业本科2004-9-1~2006-7-1北京化工大学信息科学与技术学院检测技术与自动化装置专业硕士2006-9-1~2010-1-10北京化工大学信息科学与技术学院控制理论与控制工程专业博士参与的科研项目科技部国家重大科学仪器设备开发专项（2012YQ09020808）：基于混合模型的加速度计动态特性研究，子项目课题负责人。国家自然科学基金项目（20676013）：基于多目标协同优化的微生物发酵调控新方法研究，主要参加者。北京市自然科学基金项目（4082022）：油气配送管网故障智能监测与安全预警技术研究，主要参加者。企业科技攻关项目：石油化工总厂生产装置实时监测与生产管理网络系统开发，主要技术负责人，已通过验收。企业科技攻关项目：石家庄—太原管线管道泄漏监测定位系统，主要技术负责人，已通过验收。自我介绍智能检测主要发表论文[1]赵利强,王建林,于涛.基于改进EMD的输油管道泄漏信号特征提取方法研究.仪器仪表学报,2013,34(12):2696-2702.(EI)[2]赵利强,王建林,于涛,苟武侯.基于二代小波变换和多级假设检验的输油管道缓泄漏检测方法.石油学报,2012,33(5):153-159.(EI)[3]王建林,赵利强,于涛.智能化微生物发酵乙醇浓度在线检测仪的研制.应用基础与工程科学学报,2009,17(5):782-789.(EI)[4]WangJianlin,ZhaoLiqiang,YuTao.On-lineEstimationinFed-batchFermentationProcessUsingStateSpaceModelandUnscentedKalmanFilter.ChineseJournalofChemicalEngineering,2010,18(2):258-264.(SCIIDS:595TU,EI:20103213121718)[5]赵利强,罗达灿,王建林,于涛.自适应强跟踪容积卡尔曼滤波算法.北京化工大学学报(自然科学版),2013,40(3)：98-103[6]赵利强,王建林,于涛.微生物发酵乙醇浓度在线检测模型及其应用.北京化工大学学报(自然科学版),2012,39(1):98-102博士论文:《发酵过程智能测控系统关键技术研究》课程简介智能检测

一级学科点：控制科学与工程二级学科点：控制理论与控制工程，检测技术与自动化装置，系统工程，适用专业：控制科学与工程模式识别与智能系统，导航、制导与控制

课程性质：限选学位课课程类型：理论类预修课程：检测技术及仪器(测控专业)自动检测技术及仪器(自动化专业)

学学时：48学时分：3学分课程介绍智能检测本课程全面介绍智能检测及其系统的基本理论和相关技术，使学生能够掌握智能检测系统的模型、特性，及其分析、设计方法；掌握智能检测的理论及其分析和处理方法。内容分为三部分，第一部分介绍智能检测及其系统的基本知识、基本结构及主要功能特点；第二部分分别介绍智能检测的相关方法和技术；第三部分分别介绍智能检测系统及其应用。课程对检测理论的最新进展也有涉及。课程内容智能检测

第一章：绪论检测理论及其发展，智能检测的研究对象，智能检测系统的基本结构，智能检测系统的主要功能特点，智能检测研究的数学工具。

第二章：基于工艺机理的智能检测系统类别与模型，检测系统的模型，检测系统静态特性，检测系统动态特性，基于机理的智能检测。

第三章：基于回归分析的智能检测回归分析，线性回归，回归函数系数的估计，回归系数显著性估计，回归变量的选择、基于回归分析的智能检测。课程内容智能检测

第四章：基于状态估计和辩识的智能检测状态估计和辩识概述，状态估计智能检测基本原理，参数辩识智能检测基本原理。

第五章：基于模式识别的智能检测判别分析法，聚类分析法、模式识别智能检测基本原理。

第六章：基于模糊数学的智能检测模糊检测技术基础、模糊集合及其运算、模糊关系和模糊推理、模糊检测系统基本构成、模糊智能检测的应用。课程内容智能检测

第七章：基于神经网络的智能检测神经网络技术，神经网络结构，神经网络学习方法，神经网络智能检测实例。

第八章：基于支持向量机的智能检测统计学习理论，支持向量机基本理论，支持向量机智能检测技术，基于支持向量机的智能检测应用实例。

第九章：智能检测系统及应用智能检测系统，虚拟仪器系统，智能检测典型应用。

课堂报告、作业讨论、复习课学习本课程的目的智能检测一、学位限选课，达到取得学位要求学分；二、学习智能检测系统，了解智能检测技术的最新发展；三、深化专业背景知识，提高专业动手技能，为今后从事相关专业工作打下一定基础；四、学习智能检测技术相关的人工智能理论，为以后的课题研究奠定一定的理论基础。教学要求智能检测

掌握有关智能检测及其系统的基本概念、基本原理，学会智能检测的相关检测方法和技术；

掌握基于人工智能技术的智能检测的理论及方法，能够对复杂对象进行检测与估计、处理；

掌握智能检测系统的结构、虚拟仪器系统以及相关的应用。考核方式智能检测

课程论文作业：现代检测技术及发展(20%)要求：不少于3000字，至多5000字。参考文献不少于30篇，其中外文文献不少于10篇。正文内容格式及参考文献引用格式按照学校硕士学位论文格式（但不是写成硕士论文）。每人一份，打印，最后一次课提交(提前2周通知)。

课堂报告：选用一种智能检测的方法，结合具体实例，必须有程序演示，做课堂报告(20%)要求：自由组合，三人一组，要求必须有PPT演示(具体时间及PPT报告内容要求提前2周通知)，提交电子版PPT(通过E-mail发送)。

期末闭卷考试(60%)平时成绩=课程论文+课堂报告(40%)缺勤次数不得超过3次，否则将影响平时成绩。参考书目智能检测

李海青，黄志尧.软测量技术原理及应用[M].北京：化学工业出版社,2000

潘立登.软测量技术原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2009

冯培悌.系统辨识(第2版)[M].杭州：浙江大学出版社，1998

舒宁，马洪超，孙和利.模式识别的理论与方法[M].武汉：武汉大学出版社，2004

高隽.人工神经网络原理及仿真实例(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2007第一章绪论智能检测科学技术的发展，已使检测技术渗透到各个领域，从早期的简单、直观计量和测量，到现在的复杂多变量检测系统，检测技术和检测理论都有较大发展。检测理论与技术是一门新兴学科，其理论体系既有信息学科中的信息能量的获取、变换、传输和处理的完整性和系统性，又有计量学科中所具备的定量严格性和准确性。检测理论涉及信息论、控制系统论、电子学、误差理论、数字信号处理、随机过程、计算机科学等，及新发展的神经网络、滤波理论、谱分析、相关分析和锁相技术等。第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容

检测信号的分析及处理方法研究检测信号的分析及处理方法，其目的是为更好地正确获取有用信息。

检测系统的模型及检测对象的运动状态和特性对检测系统的模型及对象的运动状态和特性进行研究，从而能够正确地分析、判断和解释检测系统所发生的现象或激励对检测系统的响应，并实现预测系统的干扰、激励电源和环境干扰对检测系统的影响。第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容

现代检测技术的特点计算机技术、通信技术和网络技术的发展，对检测技术有较大的促进，使其具有以下特点：

实时性强；

可靠性高；

实现静态、动态测量及抗干扰性强；

多输入、多输出检测系统；

数字化、数据通信、图形图象化。第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容

检测原理与功能检测技术及方法多种多样，相关专业均有介绍，从如何获取有效信息出发有如下方法：

一般检测原理测量信号输出信号传感器变换环节变换环节传感器和变换器串联直接检测，如热电阻、热电偶测量。第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容

检测原理与功能

随动跟踪检测原理：基于零位法的测量，用于高精度测量。例：高精度电子秤、伺服加速度计、高精度压力传感器。力平衡式荷重测量系统第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容

检测原理与功能V

相关检测原理LA、B传感器，A传感器：x(t)，B传感器：y(t+L/v)相关函数ABy(t)x(t)

X1T延时器x(t-)y(t)Rxy()T

0x(t)y(t)dt积分器

x(t-)y(t)dt理想时，x(t)=y(t+L/v)，互相关在0=L/v处出现尖峰，测定0即可知v。第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容热电偶热电阻第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容压阻式压力传感器电容式压力传感器第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容孔板流量计超声流量计第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容电磁流量计第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容涡街流量计涡轮流量计第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容科氏质量流量计第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容雷达液位计液位报警器第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容进进料口料口玻璃管液位计变送器调节器H

出料口执行器人工控制常规仪表控制第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念1.检测理论与技术的研究内容测控系统发展历程一、基地式气动仪表（生产现场）二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室）三、集中式数字控制系统危险集中，可靠性差四、DCS(DistributedControlSystem，集散控制系统)显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，“信息孤岛”五、FCS(FieldbusControlSystem，现场总线控制系统)开放，全分布式的控制系统六、工业以太网控制系统(第六代控制系统，正在发展中)第一章绪论智能检测(1).基地式气动仪表气动基地式气动基地式液位调节仪可调压力调节仪第一章绪论智能检测(2).单元组合式仪表YS170调节器控制室第一章绪论智能检测(2).单元组合式仪表第一章绪论智能检测(2).单元组合式仪表第一章绪论智能检测(3).集中式数字控制系统基于工控机的检测系统第一章绪论智能检测(3).集中式数字控制系统以微处理器为核心的检测系统第一章绪论智能检测(4).集散控制系统PLC可编程逻辑控制器第一章绪论智能检测(4).集散控制系统基于PLC的过程控制DCS的物理层次示意图Internet智能检测Web服务器远程节点管理层网络操作站工程师站控制层网络现场设备层第一章绪论智能检测(4).集散控制系统HONEYWELLTPS系统结构图测控系统概述第一章绪论智能检测(4).集散控制系统FOXBOROI/A系统结构图第一章绪论智能检测(4).集散控制系统日本横河CS3000系统第一章绪论智能检测(4).集散控制系统和利时HOLLiASMACS系列第一章绪论智能检测(4).集散控制系统浙大中控JX-300X第一章绪论智能检测(4).集散控制系统浙大中控ECS-700智能检测基于OPC的生产信息管理网络示例现场总线技术概述智能检测1.3以现场总线为基础的企业网络系统第一章绪论智能检测(5).现场总线控制系统基金会现场总线系统第一章绪论智能检测(5).现场总线控制系统发动机车门683xxHC08AZx变速器顶棚HC08AZx/HC12HC08AZxHC08AZx收音机空调仪表板（节气门）气囊HC08AZxHC08AZx>：车身kbps动力系统：250>kbps125方向盘司机座椅后灯ABSHC08AZxHC08AZxHC08AZxHC12中央模块HC12/683xx车门HC08AZx汽车内部CAN总线网络第一章绪论智能检测(6).工业以太网控制系统工业以太网系统第一章绪论智能检测(6).工业以太网控制系统工业以太网应用系统第一章绪论智能检测(6).工业以太网控制系统EPA的系统结构工程师操作站EPA代理InternetEPA远程站工作站EPA监控工业以太网级网络EPA网桥EPA网桥EPA微网段1EPA微网段NEPA现场EPA实时以太网EPA实时以太网设备级网络EPA多路模拟信EPAEPA网关EPA无线号输入输出设安全接入设备备EPA现场设备栅接入卡EPA现场设备模拟信号EPA本安仪表其他现场总线危险区域EPA无线传统模拟仪表其他现场总线设备现场设备第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念2.智能检测研究对象

智能检测对象特点智能检测解决传统检测理论与技术难以解决的复杂系统的检测问题。

不确定性模型

高度非线性

复杂的检测要求

多参数综合检测的要求

实时性、准确性第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念3.智能检测系统及其结构

智能检测系统结构被控对象数采硬件传感器计算嵌入式处理器信息获取信息处理执行机构常见测控系统体系结构第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念3.智能检测系统及其结构

智能检测系统结构传感器感知信息处理智能处理器广义对象综合检测智能检测处理先验知识执行机构第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念4.智能检测系统主要功能特点

主要功能特点智能检测解决传统检测理论与技术难以解决的复杂系统的检测问题。

学习功能

适应功能

组织功能

多源信息处理

检测智能化第一章绪论智能检测1.1智能检测的基本概念5.智能检测研究数学工具

数学工具智能检测是人工智能理论与技术同现代检测理论与技术相结合，解决复杂系统的检测问题。

符号推理与数值计算相结合

离散事件系统与连续时间系统分析相结合

人工智能理论与方法

非线性数学理论第一章绪论智能检测1.2智能检测的发展

检测理论的发展检测理论经三十年发展，检测理论及其系统由常规检测系统发展到现代智能检测系统。

检测理论的形成和发展对信号和噪声构成的系统，在理论上研究从信号和噪声混合系统中如何高质量获取信息、处理信息等。除采用慢时域分析外，还采用快时域分析或多种非时域特征函数分析法，以适应快速、准确、实时的要求。第一章绪论智能检测1.2智能检测的发展

智能检测的发展

智能检测理论与技术的形成和发展人工智能理论与技术、计算机技术的发展，促进与现代检测理论与技术的有机结合，促进智能检测理论与技术的形成和发展。

智能检测系统的形成和发展计算机技术为智能检测系统的发展提供基础，智能器件的广泛应用，改变了传统仪器仪表的体系结构以及相应功能。三大国际检索智能检测SCI(科学引文索引)、EI(工程索引)、ISTP(科技会议录索引)是世界著名的三大科技文献检索系统，是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要检索工具,其中以SCI最为重要。

SCI检索(ScienceCitationIndex,SCI)2014共收录全世界8474种期刊；影响因子

EI检索(TheEngineeringIndex，EI)EI选用世界上工程技术类几十个国家和地区15个语种的3500余种期刊和1000余种会议录、科技报告、标准、图书等出版物。年报道文献量16万余条。

ISTP检索(IndextoScientific&TechnicalProceedings)科技会议录索引国内索引机构智能检测

中国科学引文数据库(ChineseScienceCitationDatabase)中国科学引文数据库具有建库历史最为悠久、专业性强、数据准确规范、检索方式多样、完整、方便等特点，自提供使用以来，深受用户好评，被誉为“中国的SCI”。中国科学引文数据库2013-2014共遴