边缘端振动监测系统及方法、计算机可读存储介质技术方案

本申请提供一种边缘端振动监测系统及方法、计算机可读存储介质。其中，边缘端振动监测系统包括上位机以及边缘计算采集系统；边缘计算采集系统采集机械动设备产生的振动信号的时域波形数据，根据时域波形数据计算第一频域类数据，确定位于第一频域类数据中的部分频段内的第二频域类数据，并向上位机发送第二频域类数据；第一频域类数据包括振动信号的频谱、包络谱、阶次谱以及阶次包络谱中的至少一项，频谱包括幅度谱和/或功率谱；上位机根据第二频域类数据监测机械动设备的故障情况。该系统基于频域类数据进行振动监测，有利于降低监测过程中数据的计算量、存储、上传压力，缓解上位机压力。机压力。机压力。

【技术实现步骤摘要】
边缘端振动监测系统及方法、计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及振动监测
，具体而言，涉及一种边缘端振动监测系统及方法、计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]机械动设备的振动监测主要是利用边缘端的数据采集系统采集到的振动、温度等状态量数据，以智能报警系统以及人工判断方式结合来形成设备看护体系，设置于边缘端的数据采集系统则为看护体系提供了关键的数据基础。
[0003]随着边缘计算发展，对波形数据长度要求越来越长，频次也越来越高。且波形数据本身带有完整的故障数据信息，但更长的波形数据将对监测系统的数据存储、上传、计算等要求也会越来越高。另外指标数据相比较波形数据，可用来记录一定关键性的数据信息，同时降低波形数据上传等压力，但指标也存在部分信息的丢失。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种边缘端振动监测系统及方法、计算机可读存储介质，用以改善上述技术问题。具体技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供一种边缘端振动监测系统，包括：上位机以及边缘计算采集系统；所述边缘计算采集系统用于采集机械动设备产生的振动信号的时域波形数据，根据所述时域波形数据计算第一频域类数据，确定位于所述第一频域类数据中的部分频段内的第二频域类数据，并向所述上位机发送所述第二频域类数据；其中，所述第一频域类数据包括所述振动信号的频谱、包络谱、阶次谱以及阶次包络谱中的至少一项，所述频谱包括幅度谱和/或功率谱；所述上位机用于根据所述第二频域类数据监测所述机械动设备的故障情况。
[0005]在上述方案中，上位机根据边缘计算采集系统发送的部分频段的频域类数据进行振动监测，一方面，由于频域类数据包含了时域波形数据中大部分和故障分析关键的信息，信息丢失较少，因此基于频域类数据可以很好地进行与振动监测相关的二次指标计算、二次报警策略应用、算法迭代等操作；另一方面，由于频域类数据的数据量小于对应时域波形数据，并且该方案还只传输频域类数据的一部分，因此有利于降低边缘计算采集系统向上位机所发送的数据量，降低数据存储压力，或者便于进行高密度数据传输；另一方面，若上位机在振动监测的过程中需要基于边缘计算采集系统发送的数据进行二次计算，则基于频域类数据的计算可以避免快速傅里叶变换FFT等计算量较高的操作，因此有效缓解了上位机的计算压力。
[0006]可见，选择第二频域类数据上传给上位机，兼顾了故障监测对数据本身的需求，也有效降低了监测系统的数据处理的压力。
[0007]在第一方面的一种实现方式中，所述振动信号包括速度信号和/或加速度信号。边缘端振动监测系统可以通过速度信号和/或加速度信号进行振动监测，使得上述边缘端振
动监测系统能够适用于更多的应用场景，提高了上述边缘端振动监测系统的适用性。
[0008]在第一方面的一种实现方式中，若所述机械动设备为变速设备，则所述第一频域类数据包括所述阶次谱和/或所述阶次包络谱。专利技术人研究发现，对于变速设备而言，频谱易呈堆状结构，不利于故障分析和指标提取计算，采用谱线清晰的阶次谱和/或阶次包络谱效果更好。
[0009]在第一方面的一种实现方式中，所述边缘计算采集系统用于在所述第一频域类数据包括所述频谱时，将所述频谱位于第一低频段内的部分确定为与所述频谱对应的第二频域类数据；其中，所述第一低频段的频率范围从W1Hz到W2Hz，W1和W2为可配置值，W1＞0，5000≥W2＞W1；以及，用于在所述第一频域类数据包括所述包络谱时，将所述包络谱位于第二低频段内的部分确定为与所述包络谱对应的第二频域类数据；其中，所述第二低频段的频率范围从W3Hz到W4Hz，W3和W4为可配置值，W3＞0，5000≥W4＞W3。在上述方案中，边缘计算采集系统仅将第一低频段内的频谱数据以及第二低频段内的包络谱数据发送至上位机，一方面降低了数据传输量和计算量，另一方面也是由于频谱的第一低频段和包络谱的第二低频段内已经包含了绝大部分的故障特征信息。
[0010]在第一方面的一种实现方式中，W2和W4的取值均为以下值之一：100、500、1000、2000以及5000。
[0011]在第一方面的一种实现方式中，若所述第一频域类数据包括所述包络谱，则所述边缘计算采集系统用于通过以下步骤计算所述包络谱：根据所述时域波形数据计算所述频谱；确定目标解调频段的各个子频段；其中，所述目标解调频段的频率范围可配置，若所述子频段的数量为一个，则所述子频段为所述目标解调频段，若所述子频段的数量为多个，则各个子频段是由所述目标解调频段划分产生的，且各个子频段的频率范围可配置；分别对各个子频段内的频谱进行包络解调，得到各个子频段内的包络谱。上述方案中的目标解调频段可以自由配置，从而实现按需获取包络谱。
[0012]在第一方面的一种实现方式中，所述目标解调频段的频率范围从1000Hz到20000Hz，所述目标解调频段的子频段包括从0.1Hz到100Hz、100到1000Hz、1000Hz到5000Hz的频段、从5000Hz到10000Hz的频段、从10000Hz到15000Hz的频段以及从15000Hz到20000Hz的频段。
[0013]在第一方面的一种实现方式中，若所述第一频域类数据包括所述频谱和所述包络谱，且所述频谱对应的第二频域类数据为所述频谱位于第一低频段内的部分，且所述第一低频段的频率范围从W1Hz到W2Hz，W1和W2为可配置值，W1＞0，5000≥W2＞W1，则所述目标解调频段的频率范围从W2Hz到W5Hz，W5为可配置值，W5＞W2。上述方案实现了低频传频谱、高频传包络谱的组合，有利于改善多数机械动设备的故障监测效果。
[0014]在第一方面的一种实现方式中，所述边缘计算采集系统用于在所述第一频域类数据包括所述阶次谱时，将所述阶次谱位于第一低阶次段内的部分确定为与所述阶次谱对应的第二频域类数据；其中，所述第一低阶次段的阶次范围从M1阶到M2阶，M1和M2为可配置值，M1＞0，5000/参考频率≥M2＞M1，所述参考频率为所述阶次谱中1阶对应的频率；以及，用于在所述第一频域类数据包括所述阶次包络谱时，将所述阶次包络谱位于第二低阶次段内的部分确定为与所述阶次包络谱对应的第二频域类数据；其中，所述第二低阶次段的阶次范围从M3阶到M4阶，M3和M4为可配置值，M3＞0，5000/参考频率≥M4＞M3。在上述方案中，
边缘计算采集系统仅将第一低阶次内的阶次谱数据以及第二低阶次段内的阶次包络谱数据发送至上位机，一方面降低了数据传输量和计算量，另一方面也是由于阶次谱的第一低阶次段和阶次包络谱的第二低阶次段内已经包含了绝大部分的故障特征信息。
[0015]在第一方面的一种实现方式中，M2和M4的取值均为以下值之一：100/参考频率、500/参考频率、1000/参考频率、2000/参考频率以及5000/参考频率。
[0016]在第一方面的一种实现方式中，若所述第一频域类数据包括所述阶次包络谱，则所述边缘计算采集系统用于通过以下步骤计算所述阶次包络谱：根据所述时域波形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘端振动监测系统，其特征在于，包括：上位机以及边缘计算采集系统；所述边缘计算采集系统用于采集机械动设备产生的振动信号的时域波形数据，根据所述时域波形数据计算第一频域类数据，确定位于所述第一频域类数据中的部分频段内的第二频域类数据，并向所述上位机发送所述第二频域类数据；其中，所述第一频域类数据包括所述振动信号的频谱、包络谱、阶次谱以及阶次包络谱中的至少一项，所述频谱包括幅度谱和/或功率谱；所述上位机用于根据所述第二频域类数据监测所述机械动设备的故障情况。2.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，所述振动信号包括速度信号和/或加速度信号。3.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，若所述机械动设备为变速设备，则所述第一频域类数据包括所述阶次谱和/或所述阶次包络谱。4.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，所述边缘计算采集系统用于在所述第一频域类数据包括所述频谱时，将所述频谱位于第一低频段内的部分确定为与所述频谱对应的第二频域类数据；其中，所述第一低频段的频率范围从W1Hz到W2Hz，W1和W2为可配置值，W1＞0，5000≥W2＞W1；以及，用于在所述第一频域类数据包括所述包络谱时，将所述包络谱位于第二低频段内的部分确定为与所述包络谱对应的第二频域类数据；其中，所述第二低频段的频率范围从W3Hz到W4Hz，W3和W4为可配置值，W3＞0，5000≥W4＞W3。5.根据权利要求4所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，W2和W4的取值均为以下值之一：100、500、1000、2000以及5000。6.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，若所述第一频域类数据包括所述包络谱，则所述边缘计算采集系统用于通过以下步骤计算所述包络谱：根据所述时域波形数据计算所述频谱；确定目标解调频段的各个子频段；其中，所述目标解调频段的频率范围可配置，若所述子频段的数量为一个，则所述子频段为所述目标解调频段，若所述子频段的数量为多个，则各个子频段是由所述目标解调频段划分产生的，且各个子频段的频率范围可配置；分别对各个子频段内的频谱进行包络解调，得到各个子频段内的包络谱。7.根据权利要求6所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，所述目标解调频段的频率范围从1000Hz到20000Hz，所述目标解调频段的子频段包括从1000Hz到5000Hz的频段、从5000Hz到10000Hz的频段、从10000Hz到15000Hz的频段以及从15000Hz到20000Hz的频段。8.根据权利要求6所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，若所述第一频域类数据包括所述频谱和所述包络谱，且所述频谱对应的第二频域类数据为所述频谱位于第一低频段内的部分，且所述第一低频段的频率范围从W1Hz到W2Hz，W1和W2为可配置值，W1＞0，5000≥W2＞W1，则所述目标解调频段的频率范围从W2Hz到W5Hz，W5为可配置值，W5＞W2。9.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，所述边缘计算采集系统用于在所述第一频域类数据包括所述阶次谱时，将所述阶次谱位于第一低阶次段内的部分确定为与所述阶次谱对应的第二频域类数据；其中，所述第一低阶次段的阶次范围从M1阶到M2阶，M1和M2为可配置值，M1＞0，5000/参考频率≥M2＞M1，所述参考频率为所述阶次谱中1阶对应的频率；
以及，用于在所述第一频域类数据包括所述阶次包络谱时，将所述阶次包络谱位于第二低阶次段内的部分确定为与所述阶次包络谱对应的第二频域类数据；其中，所述第二低阶次段的阶次范围从M3阶到M4阶，M3和M4为可配置值，M3＞0，5000/参考频率≥M4＞M3。10.根据权利要求9所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，M2和M4的取值均为以下值之一：100/参考频率、500/参考频率、1000/参考频率、2000/参考频率以及5000/参考频率。11.根据权利要求1所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，若所述第一频域类数据包括所述阶次包络谱，则所述边缘计算采集系统用于通过以下步骤计算所述阶次包络谱：根据所述时域波形数据计算所述频谱；根据所述频谱以及所述机械动设备的转速时标数据计算所述阶次谱；确定目标解调阶次段的各个子阶次段；其中，所述目标解调阶次段的阶次范围可配置，若所述子阶次段的数量为一个，则所述子阶次段为所述目标解调阶次段，若所述子阶次段的数量为多个，则各个子阶次段是由所述目标解调阶次段划分产生的，且各个子阶次段的阶次范围可配置；分别对各个子阶次段内的阶次谱进行包络解调，得到各个子阶次段内的阶次包络谱。12.根据权利要求11所述的边缘端振动监测系统，其特征在于，所述目标解调阶次段的阶次范围从1000/fc阶到20000/fc阶，所述目标解调阶次段的子阶次段包括从1000/fc阶到5000/fc阶的阶次段、从5000/fc阶到10000/fc阶的阶次段、从10000/fc阶到15000/fc阶的阶次段以及从15000/fc阶到20000/fc阶的阶次段，fc为参考频率，所述参考频率为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾维银，冯坤，宋海峰，郝文平，王勇，宗承治，
申请(专利权)人：安徽容知日新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：