一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，涉及故障诊断技术领域，解决了现有技术难以在复杂工作环境下精准提取声纹特征，影响故障诊断精度的技术问题；本发明专利技术从原始声纹数据中剔除石油管汇中各石油化工设备在待测螺栓处的标准声纹数据，获取声纹数据一；从声纹数据一中剔除其他管汇螺栓在待测螺栓处的标准声纹数据获取声纹数据二；本发明专利技术针对石油管汇进行针对性的声纹数据提取，提高了待测螺栓的声纹数据精度，降低了工作环境的影响；本发明专利技术结合参考螺栓的声纹数据一判断其他管汇螺栓是否正常，进而获取声纹数据二；本发明专利技术通过参考螺栓的引入能够进行迅速判断，而且在多个管汇螺栓的诊断中可逐步缩小范围，提高诊断效率。提高诊断效率。提高诊断效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法


[0001]本专利技术属于故障诊断领域，涉及基于声纹识别的石油管汇螺栓故障诊断技术，具体是一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法。

技术介绍

[0002]石油管汇是由多根石油管道交汇而成的组合体，包括闸阀、管线、管子配件、压力表、电子传感、液控系统等配件。石油管汇通常由多个管汇螺栓来连接，一旦管汇螺栓发生断裂，则会影响整个石油管汇的正常工作。
[0003]目前通过声纹识别进行故障诊断时，大多是通过声音传感器获取待诊断设备的声纹特征，将该声纹特征与标准声纹进行比较，判断待诊断设备是否故障以及故障信息。现有技术在基于声纹特征进行故障诊断时，需要精准提取待诊断设备的声纹特征，并不适用于复杂工作环境下的设备诊断，容易受到其他噪声的影响，影响故障诊断精度。
[0004]本专利技术提供了一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，用于解决现有技术在进行声纹数据采集时容易受到噪声影响，难以在复杂工作环境下精准提取声纹特征，影响故障诊断精度的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，包括：通过实验模拟获取石油化工设备正常工作状态下以及管汇螺栓在正常或者异常工作状态下的标准声纹数据，基于设置的参考特征从标准声纹数据中提取管汇螺栓的标准声纹特征；通过声音传感器获取待测螺栓处的原始声纹数据；从原始声纹数据中剔除石油管汇中各石油化工设备在待测螺栓处的标准声纹数据，获取声纹数据一；从声纹数据一中剔除其他管汇螺栓在待测螺栓处的标准声纹数据，获取声纹数据二；基于标准声纹特征判断声纹数据二对应的声纹特征是否正常；是，则判定待测螺栓正常；否，则识别出待测螺栓的异常，进行异常预警。
[0007]现有技术通过声纹识别技术进行故障诊断时，需要保证能够准确采集待诊断设备的声纹数据，而且还需要尽可能地去除噪声，以免影响诊断精度。显然，现有技术并不适用于石油管汇，石油管汇中存在大量的石油化工设备，在进行石油开采过程中各石油化工设备均会产生大量的声音数据，这些声音数据对于管汇螺栓的故障诊断来说相当于噪音，因此很难提取某管汇螺栓的声纹数据。
[0008]本专利技术先模拟获取石油管汇中石油化工设备和管汇螺栓的标准声纹特征；之后通过声音传感器采集待测螺栓处的原始声纹数据，结合声音传播距离从原始声纹数据中剔除石油化工设备和其他正常管汇螺栓的标准声纹数据即可获取待测螺栓的声纹数据，将该声
纹数据中的声纹特征与标准声纹数据进行比较即可判断待测螺栓是否存在异常以及存在何种异常。
[0009]本专利技术中的参考特征包括基频特征、能量特征和时长特征，基频特征主要包括基音频率及其均值、变化范围、变化率和均方差；能量特征主要包括短时平均能量、短时能量变化率、短时平均振幅、振幅平均变化率和短时最大振幅；时长特征主要包括语速和短时平均过零率。石油化工设备包括大油泵、顶循泵和液化气泵等会产生工作音频且影响管汇螺栓原始声纹数据提取的设备。
[0010]优选的，所述基于设置的参考特征从标准声纹数据中提取管汇螺栓的标准声纹特征，包括：基于参考特征从管汇螺栓正常工作状态下的标准声纹数据中提取标准声纹特征，该标准声纹特征用于判断待测螺栓对应的声纹特征是否正常；或者基于参考特征从管汇螺栓异常工作状态下的标准声纹数据中提取标准声纹特征，该标准声纹特征用于提取待测螺栓对应声纹特征出现的异常。
[0011]本专利技术在模拟过程中可以获取管汇螺栓正常工作状态下的标准声纹数据，则根据该标准声纹数据提取的标准声纹特征可与声纹数据二对应的声纹特征比较，若二者一致，则说明待测螺栓正常；若二者不一致，则说明待测螺栓异常。也可以获取管汇螺栓异常工作状态下的标准声纹数据，则根据该标准声纹数据提取的标准声纹特征可与声纹数据二对应的声纹特征比较，若二者一致，则说明待测螺栓异常，而且可以根据异常工作状态确定待测螺栓出现的具体异常；若二者不一致，则说明待测螺栓正常。
[0012]优选的，所述通过声音传感器获取待测螺栓处的原始声纹数据，包括：将声音传感器设置在各石油化工设备、待测螺栓处以及参考螺栓用于数据采集；根据采集的数据判断各石油化工设备是否工作正常；是，则将待测螺栓处采集的数据标记为原始声纹数据；否，则对异常的石油化工设备进行检修维护。
[0013]本专利技术中的参考螺栓属于其他管汇螺栓，且参考螺栓已知工作状态正常；其他管汇螺栓与待测螺栓组成了石油管汇的管汇螺栓，参考螺栓从其他管汇螺栓中选择。在石油化工设备、待测螺栓以及选择的参考螺栓中均设置有声音传感器，通过声音传感器来获取对应位置的原始声纹数据。参考螺栓可以从其他管汇螺栓中选择与待测螺栓位置较远不会相互影响的一个；不过最好是选择与待测螺栓位置接近，受到其他管汇螺栓影响相近的一个；在后期进行数据采集时可相互屏蔽信号，以免标准声纹数据相互影响。
[0014]需要说明的是，在原始声纹数据采集之前，需要验证各石油化工设备是否正常，这些设备可通过工作人员现场检测的方式来确定是否正常，当然也可以采用其他智能化手段。在确保石油管汇所对应的石油化工设备均处于正常工作状态时采集待测螺栓处的原始声纹数据。
[0015]优选的，所述从原始声纹数据中剔除石油管汇中各石油化工设备在待测螺栓处的标准声纹数据，包括：获取各石油化工设备与待测螺栓之间的声音传播距离；基于声音传播距离对各石油化工设备的标准声纹数据进行优化，从原始声纹数据中剔除优化后石油化工设备的标准声纹数据，获取声纹数据一。
[0016]本专利技术中的声音传播距离是模拟声音传播路线确定的传输距离，声音传播距离并不一定是直线距离。可根据声音传播距离确定声音在传播过程中的能量衰减，从原始声纹数据中进行精准剔除。计算各石油化工设备的标准声纹数据经过声音传播距离衰减之后的
标准声纹数据，从原始声纹数据中剔除各石油化工设备衰减之后的标准声纹数据，再经过去噪处理之后可得到石油管汇中管汇螺栓的标准声纹数据，也就是声纹数据一。声纹数据一包括的是石油管汇中所有管汇螺栓在待测螺栓处的声纹数据总和。
[0017]需要说明的是，上述去噪处理是指对一些背景噪声进行去除，如工作人员说话引入的噪声、风噪等，保证去噪处理在任何一个步骤中进行均不会影响石油化工设备和管汇螺栓的标准声纹数据。
[0018]优选的，所述从声纹数据一中剔除其他管汇螺栓在待测螺栓处的标准声纹数据，包括：计算其他管汇螺栓与参考螺栓之间的声音传播距离，结合参考螺栓的声纹数据一判断其他管汇螺栓是否正常；是，则进行下一步；否，则识别出异常管汇螺栓，进行异常预警；基于其他管汇螺栓与待测螺栓间的声音传播距离对其他管汇螺栓的标准声纹数据进行优化，从声纹数据一中剔除优化后的标准声纹数据，获取声纹数据二。
[0019]本专利技术还可以通过其他方式来判断其他管汇螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，其特征在于，包括：通过实验模拟获取石油化工设备正常工作状态下以及管汇螺栓在正常或者异常工作状态下的标准声纹数据，基于设置的参考特征从标准声纹数据中提取管汇螺栓的标准声纹特征；其中，参考特征包括基频特征、能量特征和时长特征；通过声音传感器获取待测螺栓处的原始声纹数据；从原始声纹数据中剔除石油管汇中各石油化工设备在待测螺栓处的标准声纹数据，获取声纹数据一；其中，石油化工设备包括大油泵、顶循泵和液化气泵；从声纹数据一中剔除其他管汇螺栓在待测螺栓处的标准声纹数据，获取声纹数据二；基于标准声纹特征判断声纹数据二对应的声纹特征是否正常；是，则判定待测螺栓正常；否，则识别出待测螺栓的异常，进行异常预警。2.根据权利要求1所述的一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，其特征在于，所述基于设置的参考特征从标准声纹数据中提取管汇螺栓的标准声纹特征，包括：基于参考特征从管汇螺栓正常工作状态下的标准声纹数据中提取标准声纹特征，该标准声纹特征用于判断待测螺栓对应的声纹特征是否正常；或者基于参考特征从管汇螺栓异常工作状态下的标准声纹数据中提取标准声纹特征，该标准声纹特征用于提取待测螺栓对应声纹特征出现的异常。3.根据权利要求1所述的一种基于声纹识别的石油管汇螺栓断裂诊断方法，其特征在于，所述通过声音传感器获取待测螺栓处的原始声纹数据，包括：将声音传感器设置在各石油化工设备、待测螺栓处以及参考螺栓用于数据采集；其中，参考螺栓属于其他管汇螺栓，且参考螺栓已知工作状态正常；根据采集的数据判断各石油化工设备是否工作正常；是，则将待测螺栓处采集的数据标记为原始声纹数据；否，则对异常的石油化工设备进行检修维护。4.根据权利要求3所述的一种基于声纹识...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，
申请(专利权)人：安徽中科昊音智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：