【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器結構測試，具體涉及一種六面頂壓機工作狀態的監測預警方法、系統及存儲介質。
技術介紹
1、六面頂壓機是一種用于高壓實驗和材料研究的重要設備，廣泛應用于地質、材料科學和冶金等領域。其主要功能是通過均勻施加壓力，研究材料在極端條件下的物理和化學性質。隨著科學技術的進步，六面頂壓機的設計和制造技術不斷提升，但在實際應用中，設備的安全性和可靠性仍然面臨挑戰。現有技術主要依賴于傳統的監測手段，如壓力傳感器和位移傳感器，這些方法往往只能提供有限的靜態數據，難以全面反映設備的動態工作狀態。同時，現有技術在監測傳感數據，僅通過簡單的閾值判斷方法，確定對應監測結構的正常和異常，存在監測精度低的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術中的上述不足，本專利技術提供的一種六面頂壓機工作狀態的監測預警方法、系統及存儲介質解決了現有技術存在監測精度低的問題。
2、為了達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案為：一種六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，包括以下步驟：
3、s1、采集六面頂壓機壓頭運動時的振動信號，構成漢克爾矩陣；
4、s2、根據漢克爾矩陣，構建主導頻率矩陣；
5、s3、對主導頻率矩陣的每一列提取頻率特征值，構建主導頻率均值序列和主導頻率變化序列；
6、s4、采用雙通道特征融合bp神經網絡處理主導頻率均值序列和主導頻率變化序列，得到六面頂壓機工作狀態值。
7、進一步地，所述s2包括以下分步驟：
8
9、s22、將每行的頻譜信息中頻率值劃分到四個區，其中，四個區包括：低頻區、中頻區、高頻區和超高頻區；
10、s23、在每個區中提取主導頻率，構成主導頻率矩陣，其中，主導頻率矩陣中每行包括四個元素，第1個元素為低頻區的主導頻率，第2個元素為中頻區的主導頻率，第3個元素為高頻區的主導頻率，第4個元素為超高頻區的主導頻率。
11、進一步地，所述s23包括以下分步驟：
12、s231、在每個區中計算幅值的平均值，得到平均幅值；
13、s232、將一個區中大于平均幅值的幅值標記為候選幅值；
14、s233、在一個區中，提取候選幅值對應的頻率值，并計算提取的各個頻率值的均值，得到主導頻率；
15、s234、將各個主導頻率構成主導頻率矩陣。
16、進一步地，所述s3包括以下步驟：
17、s31、對主導頻率矩陣的每一列元素取平均值，將每一列元素的平均值作為元素構建主導頻率均值序列；
18、s32、對主導頻率矩陣的每一列元素計算頻率變化系數，將每一列元素的頻率變化系數作為元素構建主導頻率變化序列。
19、進一步地，所述s32中計算頻率變化系數的公式為：，其中，μi為第i個頻率變化系數，fi,j為主導頻率矩陣的第i列中第j個元素，i和j為正整數，n為一列中元素的數量。
20、進一步地，所述s4中雙通道特征融合bp神經網絡包括：第一通道、第二通道、通道耦合層和bp神經網絡；
21、所述第一通道的輸入端用于輸入主導頻率均值序列；所述第二通道的輸入端用于輸入主導頻率變化序列；所述通道融合層的輸入端分別與第一通道的輸出端和第二通道的輸出端連接，其輸出端與bp神經網絡的輸入端連接；所述bp神經網絡的輸出端作為雙通道特征融合bp神經網絡的輸出端。
22、進一步地，所述第一通道和第二通道均包括：依次連接的tanh層和bn層，其中，tanh層的表達式為：，其中，sn為tanh層輸出的第n個特征值，xn為tanh層輸入的第n個元素，wx,n為xn的權重，bx,n為xn的偏置，tanh為雙曲正切激活函數，bn層用于對tanh層輸出的多個特征值進行歸一化處理，n為正整數。
23、進一步地，所述通道耦合層的表達式為：
24、，
25、其中，gn為通道耦合層輸出的第n個特征值，g1,n為第一通道輸出的第n個特征值，g2,n為第二通道輸出的第n個特征值，wg1,n為g1,n的權重，wg2,n為g2,n的權重，bg1,n為g1,n的偏置，bg2,n為g2,n的偏置，w1為第一通道權重，w2為第二通道權重，n為正整數，σ為sigmoid激活函數，通道耦合層輸出的四個特征值作為bp神經網絡的輸入。
26、一種六面頂壓機工作狀態的監測預警系統，包括：漢克爾矩陣構建單元、頻率矩陣構建單元、特征提取單元和狀態值預測單元；
27、所述漢克爾矩陣構建單元用于采集六面頂壓機壓頭運動時的振動信號，構成漢克爾矩陣；
28、所述頻率矩陣構建單元用于根據漢克爾矩陣，構建主導頻率矩陣；
29、所述特征提取單元用于對主導頻率矩陣的每一列提取頻率特征值，構建主導頻率均值序列和主導頻率變化序列；
30、所述狀態值預測單元用于采用雙通道特征融合bp神經網絡處理主導頻率均值序列和主導頻率變化序列，得到六面頂壓機工作狀態值。
31、一種存儲介質，其上存儲有程序，所述程序被處理器執行時實現上述的方法。
32、本專利技術的有益效果為：本專利技術通過對振動信號構建漢克爾矩陣，從而能夠捕獲設備在實際運行中的動態特征，提高監測的準確性，再根據漢克爾矩陣，構建主導頻率矩陣，體現不同信號段中主導頻率的情況，構建的主導頻率均值序列反映主導頻率的平均水平，構建的主導頻率變化序列反映不同段信號主導頻率的變化情況，更好的捕捉六面頂壓機的工作情況，采用雙通道特征融合bp神經網絡的處理方式，能夠更有效地融合頻率均值序列和頻率變化序列，實現對工作狀態的綜合評估，提高了對潛在故障的敏感性和診斷的準確率。
33、本專利技術通過構建漢克爾矩陣，保留了信號的時序特征，從而使得構建的主導頻率矩陣能反映不同時間段主導頻率的變化，能夠精確捕捉到振動信號的頻率變化，提高了監測精度。
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1.一種六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述S2包括以下分步驟：
3.根據權利要求2所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述S23包括以下分步驟：
4.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述S3包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述S32中計算頻率變化系數的公式為：，其中，μi為第i個頻率變化系數，fi,j為主導頻率矩陣的第i列中第j個元素，i和j為正整數，N為一列中元素的數量。
6.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述S4中雙通道特征融合BP神經網絡包括：第一通道、第二通道、通道耦合層和BP神經網絡；
7.根據權利要求6所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述第一通道和第二通道均包括：依次連接的tanh層和BN層，其中，tanh層的表達式為：，其中，sn為tan
8.根據權利要求6所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述通道耦合層的表達式為：
9.一種六面頂壓機工作狀態的監測預警系統，其特征在于，基于權利要求1~8任一項所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法實現，其特征在于，包括：漢克爾矩陣構建單元、頻率矩陣構建單元、特征提取單元和狀態值預測單元；
10.一種存儲介質，其上存儲有程序，所述程序被處理器執行時實現如權利要求1~8任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述s2包括以下分步驟：
3.根據權利要求2所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述s23包括以下分步驟：
4.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述s3包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述s32中計算頻率變化系數的公式為：，其中，μi為第i個頻率變化系數，fi,j為主導頻率矩陣的第i列中第j個元素，i和j為正整數，n為一列中元素的數量。
6.根據權利要求1所述的六面頂壓機工作狀態的監測預警方法，其特征在于，所述s4中雙通道特征融合bp神經網絡包括：第一通道、第二通道、通道耦合層和bp神經網絡；
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【專利技術屬性】
技術研發人員：陸治剛，李衛民，張立英，
申請(專利權)人：青島德鎧重工有限公司，
類型：發明
國別省市：
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