【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及工業設備監測領域，尤其涉及一種基于紅外熱成像的工業設備故障監測診斷系統。
技術介紹
1、工業設備故障監測是保障工業生產系統正常運行的重要環節之一。尤其在石油、天然氣、化工等行業，設備故障不僅會導致生產停滯，還可能帶來嚴重的安全隱患和經濟損失。工業設備故障的表現形式多種多樣，既包括機械部件的磨損、過熱、老化等問題，也包括傳輸管道內的堵塞、流體流動異常等問題。其中，工業傳輸管道的堵塞故障是工業生產中最常見、最隱蔽、且影響最為深遠的一類問題。目前，傳統的管道監測技術如壓力傳感器、流量計等，雖然能通過間接方式檢測管道內部的阻塞情況，但通常只能在堵塞問題較為嚴重，影響到管道整體運行時才會有明顯的監測信號。這種滯后的檢測方式往往使得問題無法在早期階段及時發現和處理，導致堵塞進一步惡化。此外，傳統的監測手段在檢測管道堵塞的空間定位上也存在局限性，管道的復雜結構，如彎頭、閥門、分支點和高度變化點，都會影響堵塞物的位置和分布情況，而傳統的流量和壓力監測設備往往難以確定具體的堵塞位置。特別是在復雜管道系統中，堵塞區域的精確定位對于有效處理和預防堵塞非常關鍵，但傳統技術難以實現這種精細的空間識別。另外，管道堵塞問題具有動態性，堵塞物可能隨著流體的流動在管道中發生遷移，導致堵塞區域發生變化。傳統的固定點監測手段很難實時追蹤堵塞物的遷移情況，導致一些小規模堵塞區域在遷移后逐漸聚集，形成更大的堵塞區域，最終引發嚴重的管道阻塞或系統故障。因此，缺乏對堵塞物動態遷移的實時監測是傳統檢測技術的另一大缺陷。此外，隨著工業管道系統的規模不斷擴大，單一的
技術實現思路
1、本專利技術對上述現有技術存在的問題，提供一種基于紅外熱成像的工業設備故障監測診斷系統，主要包括：
2、管道堵塞區域識別模塊，用于獲取工業傳輸管道的熱成像圖像，識別發生管道堵塞的溫度異常區域，標記為管道堵塞區域；
3、熱成像特征指標獲取模塊，用于提取管道堵塞區域的熱成像圖像的最高溫度、平均溫度梯度、最大溫度差和梯度方向標準偏差，并構成管道堵塞區域的熱成像特征指標；
4、堵塞程度評估模塊，用于根據工業傳輸管道的歷史堵塞區域的熱成像特征指標，構建管道堵塞程度評估模型，評估工業傳輸管道的管道堵塞區域的堵塞程度，并針對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域制定堵塞風險預防措施；
5、管道堵塞預測模塊，用于根據管道堵塞區域不同時刻的溫度值，確定管道堵塞區域不同時段的熱擴散速度，并構建熱成像特征指標預測模型，預測熱擴散速度大于預設速度閾值的管道堵塞區域堵塞程度高于預設程度閾值的時間點，提前實施堵塞風險預防措施；
6、管道堵塞區域遷移預測模塊，用于根據管道堵塞區域的堵塞位置，判斷管道堵塞區域是否發生遷移，并基于管道堵塞區域的遷移數據，預測管道堵塞區域所在管道的位置變化時的堵塞程度，對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域實施堵塞遷移風險預防措施；
7、管道堵塞區域聚集預測模塊，用于根據各管道堵塞區域的遷移速度和遷移方向，預測管道堵塞區域的聚集位置和聚集時間，提前對管道堵塞區域的聚集區域實施堵塞遷移風險預防措施；
8、預防措施優化模塊，用于持續監測工業傳輸管道的熱成像圖像，評估堵塞風險預防措施和堵塞遷移風險預防措施的實施效果，并持續優化預防措施。
9、進一步地，所述管道堵塞區域識別模塊，用于獲取工業傳輸管道的熱成像圖像，識別發生管道堵塞的溫度異常區域，標記為管道堵塞區域，包括：
10、按照預定的掃描路徑和速度，對工業傳輸管道進行全面掃描，獲取并保存工業傳輸管道的熱成像圖像；將工業傳輸管道的熱成像圖像轉換為灰度圖像，設定溫度閾值作為分割標準，對灰度圖像進行二值化處理，將溫度高于設定溫度閾值的圖像區域標記為溫度異常區域；通過工業傳輸管道的歷史監測數據庫，獲取工業傳輸管道歷史溫度異常區域的熱成像圖像，并標記是否發生管道堵塞，使用卷積神經網絡進行模型訓練，構建管道堵塞識別模型；根據新獲取的溫度異常區域的熱成像圖像，使用管道堵塞識別模型，識別發生管道堵塞的溫度異常區域，標記為管道堵塞區域。
11、進一步地，所述熱成像特征指標獲取模塊，用于提取管道堵塞區域的熱成像圖像的最高溫度、平均溫度梯度、最大溫度差和梯度方向標準偏差，并構成管道堵塞區域的熱成像特征指標，包括:
12、根據管道堵塞區域的熱成像圖像，提取熱成像圖像中各個像素點的溫度值，得到每個像素點的溫度分布數據；根據熱成像圖像中的溫度值，采用中心差分法計算相鄰像素點之間的溫度變化率，確定管道堵塞區域的平均溫度梯度值；根據熱成像圖像中的溫度值，計算最高溫度與最低溫度之間的差值，得到管道堵塞區域的最大溫度差；采用sobel算子計算每個像素點的梯度方向，確定梯度方向的標準偏差；將最高溫度、平均溫度梯度、最大溫度差和梯度方向標準偏差進行標準化處理，并組合成一個特征向量，構成管道堵塞區域的熱成像特征指標。
13、進一步地，所述堵塞程度評估模塊，用于堵塞程度評估模塊，用于根據工業傳輸管道的歷史堵塞區域的熱成像特征指標，構建管道堵塞程度評估模型，評估工業傳輸管道的管道堵塞區域的堵塞程度，并針對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域制定堵塞風險預防措施，包括:
14、通過工業傳輸管道的歷史監測數據庫，獲取工業傳輸管道的歷史堵塞區域的熱成像特征指標、堵塞程度、管徑、材料和位置，使用循環神經網絡進行模型訓練，構建管道堵塞程度評估模型，管道的材料包括鋼、不銹鋼和pvc，管道的位置包括主輸送管道、管道彎頭、管道閥門、管道分支點、管道連接點和高度變化點；根據實時獲取的管道堵塞區域的熱成像特征指標，結合管道的管徑、材料和位置，使用管道堵塞程度評估模型，評估當前工業傳輸管道的管道堵塞區域的堵塞程度；針對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域制定并實施堵塞風險預防措施，包括清理管道內部雜物、增加監測頻率、定期進行熱成像檢測，優化管道的傳輸壓力或流速。
15、進一步地，所述管道堵塞預測模塊，用于根據管道堵塞區域不同時刻的溫度值，確定管道堵塞區域不同時段的熱擴散速度，并構建熱成像特征指標預測模型，預測熱擴散速度大于預設速度閾值的管道堵塞區域堵塞程度高于預設程度閾值的時間點，提前實施堵塞風險預防措施，包括：
16、采用定期采樣的方式，以預設的時間間隔獲取堵塞程度低于預設程度閾值的管道堵塞區域的熱成像圖像，提取每個時刻的溫度分布數據，確定每個時刻管道堵塞區域的溫度值；根據管道堵塞區域不同時刻的溫度值，使用熱擴散速度計算公式計算管道堵塞區域不同時段的熱擴散速度，其中，ti和tj分別為ti時刻和tj時刻的溫度值，α為熱擴散系數，基于管道材料屬性確定；若管道堵塞區域本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于紅外熱成像的工業設備故障監測診斷系統，其特征在于，所述系統包括：
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞區域識別模塊，用于獲取工業傳輸管道的熱成像圖像，識別發生管道堵塞的溫度異常區域，標記為管道堵塞區域，包括：
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述熱成像特征指標獲取模塊，用于提取管道堵塞區域的熱成像圖像的最高溫度、平均溫度梯度、最大溫度差和梯度方向標準偏差，并構成管道堵塞區域的熱成像特征指標，包括:
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述堵塞程度評估模塊，用于根據工業傳輸管道的歷史堵塞區域的熱成像特征指標，構建管道堵塞程度評估模型，評估工業傳輸管道的管道堵塞區域的堵塞程度，并針對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域制定堵塞風險預防措施，包括:
5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞預測模塊，用于根據管道堵塞區域不同時刻的溫度值，確定管道堵塞區域不同時段的熱擴散速度，并構建熱成像特征指標預測模型，預測熱擴散速度大于預設速度閾值的管道堵塞區域堵塞程度高于預設程度閾值的時間點，提前實施堵塞風險預防措
6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞區域遷移預測模塊，用于根據管道堵塞區域的堵塞位置，判斷管道堵塞區域是否發生遷移，并基于管道堵塞區域的遷移數據，預測管道堵塞區域所在管道的位置變化時的堵塞程度，對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域實施堵塞遷移風險預防措施，包括：
7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞區域聚集預測模塊，用于根據各管道堵塞區域的遷移速度和遷移方向，預測管道堵塞區域的聚集位置和聚集時間，提前對管道堵塞區域的聚集區域實施堵塞遷移風險預防措施，包括:
8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述預防措施優化模塊，用于持續監測工業傳輸管道的熱成像圖像，評估堵塞風險預防措施和堵塞遷移風險預防措施的實施效果，并持續優化預防措施，包括:
...【技術特征摘要】
1.一種基于紅外熱成像的工業設備故障監測診斷系統，其特征在于，所述系統包括：
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞區域識別模塊，用于獲取工業傳輸管道的熱成像圖像，識別發生管道堵塞的溫度異常區域，標記為管道堵塞區域，包括：
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述熱成像特征指標獲取模塊，用于提取管道堵塞區域的熱成像圖像的最高溫度、平均溫度梯度、最大溫度差和梯度方向標準偏差，并構成管道堵塞區域的熱成像特征指標，包括:
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述堵塞程度評估模塊，用于根據工業傳輸管道的歷史堵塞區域的熱成像特征指標，構建管道堵塞程度評估模型，評估工業傳輸管道的管道堵塞區域的堵塞程度，并針對堵塞程度高于預設程度閾值的管道堵塞區域制定堵塞風險預防措施，包括:
5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述管道堵塞預測模塊，用于根據管道堵塞區域不同時刻的溫度值，確定管道堵塞區域不同時段的熱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：代劍峰，歐沃林，陳皓麟，劉春文，
申請(專利權)人：廣州市星飛達電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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