一種智慧聲紋終端設備及工業設備運行狀態監測方法技術

本申請涉及一種智慧聲紋終端設備及工業設備運行狀態監測方法，其涉及工業監測領域，其包括用于供電的電源以及麥克風陣列、傳輸件、數據處理分析單元；所述麥克風陣列由若干麥克風組成，用于采集工業設備的多通道聲學信號，并通過所述傳輸件傳輸至所述數據處理分析單元；所述數據處理分析單元用于根據所述麥克風陣列采集的多通道聲學信號，基于內置的運行狀態監測模型，對所述工業設備進行運行狀態監測，得到運行狀態監測結果。本申請能夠實現對高壓以及超高壓變壓器等工業設備的實時運行狀態監測。狀態監測。狀態監測。

【技術實現步驟摘要】
一種智慧聲紋終端設備及工業設備運行狀態監測方法


[0001]本申請涉及工業監測的領域，尤其是涉及一種智慧聲紋終端設備及工業設備運行狀態監測方法。

技術介紹

[0002]目前的工業監測方式包括一、采用有經驗的工作人員定期進行檢修；二、在工業設備上安裝傳感器，以監測工業設備的運行狀態。方式一無法做到實時監測，且監測過程需要人工手動對各個設備進行監測，人工成本較高費時費力，此外人工監測方式的監測結果準確率與工作人員的經驗豐富程度息息相關，當工作人員經驗匱乏時，監測結果準確率較低，則無法起到監測的效果；方式二在一些大型設備上無法實現，另外在工業設備上進行傳感器的安裝會破壞工業設備的結構，改變工業設備的結構應力，可能會造成工業設備運行異常等情況。
[0003]高壓及超高壓變壓器設備一般布設于大型變電場內，在對高壓及超高壓變壓器設備進行工業監測時，由于高壓及超高壓變壓器設備的超高電壓的特性，導致各種表面貼附式傳感器均無法使用，因此只能使用各種遠場監測。因此，亟需研發一種智慧聲紋終端設備及監測方法實現對工業設備的遠場監測。

技術實現思路

[0004]為了解決現有技術中對高壓以及超高壓變壓器等工業設備進行運行狀態監測的缺陷，本申請提供一種智慧聲紋終端設備、基于智慧聲紋終端設備的工業設備運行狀態監測方法、計算機存儲介質及電子設備。
[0005]一方面，本專利技術提供一種智慧聲紋終端設備，包括用于供電的電源以及麥克風陣列、傳輸件、數據處理分析單元；
[0006]所述麥克風陣列由若干麥克風組成，用于采集工業設備的多通道聲學信號，并通過所述傳輸件傳輸至所述數據處理分析單元；
[0007]所述數據處理分析單元，用于根據所述麥克風陣列采集的多通道聲學信號，基于內置的運行狀態監測模型，對所述工業設備進行運行狀態監測，得到運行狀態監測結果；
[0008]其中，所述運行狀態監測模型的構建方法如下：
[0009]通過所述麥克風陣列采集不同正常運行狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，以及不同故障狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，建立所述工業設備的狀態樣本集；
[0010]利用傅里葉變換將所述狀態樣本集中的每個樣本轉換為對應的頻譜圖，建立所述工業設備的狀態訓練集；
[0011]基于所述狀態訓練集，訓練神經網絡，獲得運行狀態監測模型。
[0012]進一步地：該智慧聲紋終端設備還包括殼體，所述殼體的頂部設有上蓋板，所述殼體底部設有下蓋板，所述上蓋板和所述殼體之間設置有中間層蓋板，所述上蓋板和所述中間層蓋板之間設置有陣列板，所述陣列板的頂壁上設置有所述麥克風陣列，所述殼體內部
設置有主板，所述陣列板和所述主板之間設置有傳輸件；
[0013]所述主板上集成有所述數據處理分析單元、無線通信單元、電源與存儲單元，所述數據處理分析單元、所述存儲單元分別與所述傳輸件連接；
[0014]所述傳輸件，用于接收所述麥克風陣列采集到的工業設備的多通道聲學信號，并將所述多通道聲學信號傳輸至所述存儲單元；
[0015]所述存儲單元，用于接收所述多通道聲學信號并存儲；
[0016]所述無線通信單元與所述數據處理分析單元電性連接，所述數據處理分析單元還用于將所述運行狀態監測結果傳輸至所述無線通信單元，以使所述無線通信單元將所述運行狀態監測結果傳輸至遠端控制中心。
[0017]進一步地：該智慧聲紋終端設備還包括攝像單元，所述攝像單元設置于所述麥克風陣列的中心位置，并通過所述傳輸件與所述無線通信單元電性連接，所述攝像單元用于同步采集圖像數據，通過所述傳輸件將所述圖像數據傳輸至所述無線通信單元，所述無線通信單元將所述圖像數據傳輸至所述遠端控制中心，以使所述遠端控制中心將所采集的圖像數據與對應的運行狀態監測結果進行疊加，對所述工業設備的運行狀態進行可視化。
[0018]進一步地：所述上蓋板頂壁上設置有校準凹槽和十字標線槽，以校準所述麥克風陣列的布設位置；
[0019]所述上蓋板頂壁上還設置有若干與所述麥克風一一對應的貼膜凹槽，每個所述貼膜凹槽內均設置有防水透聲膜。
[0020]進一步地：所述中間層蓋板包括通過磁吸方式連接在一起的第一中間層蓋板和第二中間層蓋板；
[0021]所述傳輸件包括設置在所述陣列板上的數據傳輸接口和設置在所述第二中間層蓋板上的數據轉接板，所述第一中間層蓋板上開設有供所述數據傳輸接口穿過的通孔，所述數據傳輸接口穿過通孔和所述數據轉接板電性連接，所述數據轉接板和所述主板電性連接。
[0022]進一步地：所述主板通過若干隔離柱固定設置在所述下蓋板上。
[0023]另一方面，本申請還提供一種基于智慧聲紋終端設備的工業設備運行狀態監測方法，該方法包括：
[0024]通過所述麥克風陣列采集不同正常運行狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，以及不同故障狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，建立所述工業設備的狀態樣本集；
[0025]利用傅里葉變換將所述狀態樣本集中的每個樣本轉換為對應的頻譜圖，建立所述工業設備的狀態訓練集；
[0026]基于所述狀態訓練集，訓練神經網絡，獲得運行狀態監測模型；
[0027]通過所述麥克風陣列實時采集所述述工業設備的多通道聲學信號，并利用傅里葉變換轉換為對應的頻譜圖后，輸入到所述運行狀態監測模型中，獲得實時運行狀態監測結果。
[0028]進一步地，所述神經網絡基于ResNet網絡實現，在所述ResNet網絡的相鄰兩個階段之后分別插入一個OSME模塊，并通過一個特征金字塔網絡對兩個所述OSME模塊的輸出進行融合，再對所述融合結果以及兩個OSME模塊的輸出分別進行GAP操作后送入全連接層，所述全連接層的輸出依次連接CL正則化器和分類器；其中ResNet網絡中的卷積塊使用深度可
分離卷積塊來替代，同時在深度可分離卷積塊之前添加一個1x1的卷積層；所述深度可分離卷積塊將卷積操作分解為深度卷積和逐點卷積兩個步驟，所述深度卷積為在每個通道上進行卷積操作，所述逐點卷積為在每個像素點上進行卷積。
[0029]進一步地，所述神經網絡包括分類器，所述方法還包括：在所述神經網絡的分類器之后，插入一個標簽平滑學習單元，獲得的運行狀態監測模型的損失函數為，其中，、是平衡不同損失貢獻的權重，是分類器的損失，，是標簽平滑學習單元的損失，，、分別是所述頻譜圖、所述工業設備的狀態種類的編號，是所述頻譜圖的批大小，是所述工業設備的狀態種類，是真實分布，是所述分類器的預測輸出概率。
[0030]另一方面，本申請還提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器運行時執行上述工業設備運行狀態監測方法的步驟。
[0031]另一方面，本申請還提供一種電子設備，所述電子設備包括有存儲器，處理器以及一個或者一個以上的程序，其中所述一個或者一個以上程序存儲于所述存儲器中，且經配置以由所述處理器執行上述工業設備運行狀態監測方法的步驟。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種智慧聲紋終端設備，其特征在于：包括用于供電的電源以及麥克風陣列、傳輸件（5）、數據處理分析單元；所述麥克風陣列由若干麥克風（10）組成，用于采集工業設備的多通道聲學信號，并通過所述傳輸件（5）傳輸至所述數據處理分析單元；所述數據處理分析單元，用于根據所述麥克風陣列采集的多通道聲學信號，基于內置的運行狀態監測模型，對所述工業設備進行運行狀態監測，得到運行狀態監測結果；其中，所述運行狀態監測模型的構建方法如下：通過所述麥克風陣列采集不同正常運行狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，以及不同故障狀態下所述工業設備的多通道聲學信號，建立所述工業設備的狀態樣本集；利用傅里葉變換將所述狀態樣本集中的每個樣本轉換為對應的頻譜圖，建立所述工業設備的狀態訓練集；基于所述狀態訓練集，訓練神經網絡，獲得運行狀態監測模型。2.根據權利要求1所述的智慧聲紋終端設備，其特征在于：還包括殼體（4），所述殼體（4）的頂部設有上蓋板（1），所述殼體（4）底部設有下蓋板（3），所述上蓋板（1）和所述殼體（4）之間設置有中間層蓋板，所述上蓋板（1）和所述中間層蓋板之間設置有陣列板（2），所述陣列板（2）的頂壁上設置有所述麥克風陣列，所述殼體（4）內部設置有主板（9），所述陣列板（2）和所述主板（9）之間設置有傳輸件（5）；所述主板（9）上集成有所述數據處理分析單元、無線通信單元、電源與存儲單元，所述數據處理分析單元、所述存儲單元分別與所述傳輸件（5）連接；所述傳輸件（5），用于接收所述麥克風陣列采集到的工業設備的多通道聲學信號，并將所述多通道聲學信號傳輸至所述存儲單元；所述存儲單元，用于接收所述多通道聲學信號并存儲；所述無線通信單元與所述數據處理分析單元電性連接，所述數據處理分析單元還用于將所述運行狀態監測結果傳輸至所述無線通信單元，以使所述無線通信單元將所述運行狀態監測結果傳輸至遠端控制中心。3.根據權利要求2所述的一種智慧聲紋終端設備，其特征在于：還包括攝像單元，所述攝像單元設置于所述麥克風陣列的中心位置，并通過所述傳輸件（5）與所述無線通信單元電性連接，所述攝像單元用于同步采集圖像數據，通過所述傳輸件（5）將所述圖像數據傳輸至所述無線通信單元，所述無線通信單元將所述圖像數據傳輸至所述遠端控制中心，以使所述遠端控制中心將所采集的圖像數據與對應的運行狀態監測結果進行疊加，對所述工業設備的運行狀態進行可視化。4.根據權利要求2所述的智慧聲紋終端設備，其特征在于：所述上蓋板（1）頂壁上設置有校準凹槽（12）和十字標線槽（13），以校準所述麥克風陣列的布設位置；所述上蓋板（1）頂壁上還設置有若干與所述麥克風（10）一一對應的貼膜凹槽（11），每個所述貼膜凹槽（11）內均設置有防水透聲膜（27）。5.根據權利要求2所述的智慧聲紋終端設備，其特征在于：所述中間層蓋板...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李少洋，黃毅偉，王嘯林，陳錫凱，
申請(專利權)人：北京諦聲科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：