一种智慧声纹终端设备及工业设备运行状态监测方法技术

本申请涉及一种智慧声纹终端设备及工业设备运行状态监测方法，其涉及工业监测领域，其包括用于供电的电源以及麦克风阵列、传输件、数据处理分析单元；所述麦克风阵列由若干麦克风组成，用于采集工业设备的多通道声学信号，并通过所述传输件传输至所述数据处理分析单元；所述数据处理分析单元用于根据所述麦克风阵列采集的多通道声学信号，基于内置的运行状态监测模型，对所述工业设备进行运行状态监测，得到运行状态监测结果。本申请能够实现对高压以及超高压变压器等工业设备的实时运行状态监测。状态监测。状态监测。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧声纹终端设备及工业设备运行状态监测方法


[0001]本申请涉及工业监测的领域，尤其是涉及一种智慧声纹终端设备及工业设备运行状态监测方法。

技术介绍

[0002]目前的工业监测方式包括一、采用有经验的工作人员定期进行检修；二、在工业设备上安装传感器，以监测工业设备的运行状态。方式一无法做到实时监测，且监测过程需要人工手动对各个设备进行监测，人工成本较高费时费力，此外人工监测方式的监测结果准确率与工作人员的经验丰富程度息息相关，当工作人员经验匮乏时，监测结果准确率较低，则无法起到监测的效果；方式二在一些大型设备上无法实现，另外在工业设备上进行传感器的安装会破坏工业设备的结构，改变工业设备的结构应力，可能会造成工业设备运行异常等情况。
[0003]高压及超高压变压器设备一般布设于大型变电场内，在对高压及超高压变压器设备进行工业监测时，由于高压及超高压变压器设备的超高电压的特性，导致各种表面贴附式传感器均无法使用，因此只能使用各种远场监测。因此，亟需研发一种智慧声纹终端设备及监测方法实现对工业设备的远场监测。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中对高压以及超高压变压器等工业设备进行运行状态监测的缺陷，本申请提供一种智慧声纹终端设备、基于智慧声纹终端设备的工业设备运行状态监测方法、计算机存储介质及电子设备。
[0005]一方面，本专利技术提供一种智慧声纹终端设备，包括用于供电的电源以及麦克风阵列、传输件、数据处理分析单元；
[0006]所述麦克风阵列由若干麦克风组成，用于采集工业设备的多通道声学信号，并通过所述传输件传输至所述数据处理分析单元；
[0007]所述数据处理分析单元，用于根据所述麦克风阵列采集的多通道声学信号，基于内置的运行状态监测模型，对所述工业设备进行运行状态监测，得到运行状态监测结果；
[0008]其中，所述运行状态监测模型的构建方法如下：
[0009]通过所述麦克风阵列采集不同正常运行状态下所述工业设备的多通道声学信号，以及不同故障状态下所述工业设备的多通道声学信号，建立所述工业设备的状态样本集；
[0010]利用傅里叶变换将所述状态样本集中的每个样本转换为对应的频谱图，建立所述工业设备的状态训练集；
[0011]基于所述状态训练集，训练神经网络，获得运行状态监测模型。
[0012]进一步地：该智慧声纹终端设备还包括壳体，所述壳体的顶部设有上盖板，所述壳体底部设有下盖板，所述上盖板和所述壳体之间设置有中间层盖板，所述上盖板和所述中间层盖板之间设置有阵列板，所述阵列板的顶壁上设置有所述麦克风阵列，所述壳体内部
设置有主板，所述阵列板和所述主板之间设置有传输件；
[0013]所述主板上集成有所述数据处理分析单元、无线通信单元、电源与存储单元，所述数据处理分析单元、所述存储单元分别与所述传输件连接；
[0014]所述传输件，用于接收所述麦克风阵列采集到的工业设备的多通道声学信号，并将所述多通道声学信号传输至所述存储单元；
[0015]所述存储单元，用于接收所述多通道声学信号并存储；
[0016]所述无线通信单元与所述数据处理分析单元电性连接，所述数据处理分析单元还用于将所述运行状态监测结果传输至所述无线通信单元，以使所述无线通信单元将所述运行状态监测结果传输至远端控制中心。
[0017]进一步地：该智慧声纹终端设备还包括摄像单元，所述摄像单元设置于所述麦克风阵列的中心位置，并通过所述传输件与所述无线通信单元电性连接，所述摄像单元用于同步采集图像数据，通过所述传输件将所述图像数据传输至所述无线通信单元，所述无线通信单元将所述图像数据传输至所述远端控制中心，以使所述远端控制中心将所采集的图像数据与对应的运行状态监测结果进行叠加，对所述工业设备的运行状态进行可视化。
[0018]进一步地：所述上盖板顶壁上设置有校准凹槽和十字标线槽，以校准所述麦克风阵列的布设位置；
[0019]所述上盖板顶壁上还设置有若干与所述麦克风一一对应的贴膜凹槽，每个所述贴膜凹槽内均设置有防水透声膜。
[0020]进一步地：所述中间层盖板包括通过磁吸方式连接在一起的第一中间层盖板和第二中间层盖板；
[0021]所述传输件包括设置在所述阵列板上的数据传输接口和设置在所述第二中间层盖板上的数据转接板，所述第一中间层盖板上开设有供所述数据传输接口穿过的通孔，所述数据传输接口穿过通孔和所述数据转接板电性连接，所述数据转接板和所述主板电性连接。
[0022]进一步地：所述主板通过若干隔离柱固定设置在所述下盖板上。
[0023]另一方面，本申请还提供一种基于智慧声纹终端设备的工业设备运行状态监测方法，该方法包括：
[0024]通过所述麦克风阵列采集不同正常运行状态下所述工业设备的多通道声学信号，以及不同故障状态下所述工业设备的多通道声学信号，建立所述工业设备的状态样本集；
[0025]利用傅里叶变换将所述状态样本集中的每个样本转换为对应的频谱图，建立所述工业设备的状态训练集；
[0026]基于所述状态训练集，训练神经网络，获得运行状态监测模型；
[0027]通过所述麦克风阵列实时采集所述述工业设备的多通道声学信号，并利用傅里叶变换转换为对应的频谱图后，输入到所述运行状态监测模型中，获得实时运行状态监测结果。
[0028]进一步地，所述神经网络基于ResNet网络实现，在所述ResNet网络的相邻两个阶段之后分别插入一个OSME模块，并通过一个特征金字塔网络对两个所述OSME模块的输出进行融合，再对所述融合结果以及两个OSME模块的输出分别进行GAP操作后送入全连接层，所述全连接层的输出依次连接CL正则化器和分类器；其中ResNet网络中的卷积块使用深度可
分离卷积块来替代，同时在深度可分离卷积块之前添加一个1x1的卷积层；所述深度可分离卷积块将卷积操作分解为深度卷积和逐点卷积两个步骤，所述深度卷积为在每个通道上进行卷积操作，所述逐点卷积为在每个像素点上进行卷积。
[0029]进一步地，所述神经网络包括分类器，所述方法还包括：在所述神经网络的分类器之后，插入一个标签平滑学习单元，获得的运行状态监测模型的损失函数为，其中，、是平衡不同损失贡献的权重，是分类器的损失，，是标签平滑学习单元的损失，，、分别是所述频谱图、所述工业设备的状态种类的编号，是所述频谱图的批大小，是所述工业设备的状态种类，是真实分布，是所述分类器的预测输出概率。
[0030]另一方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述工业设备运行状态监测方法的步骤。
[0031]另一方面，本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行上述工业设备运行状态监测方法的步骤。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智慧声纹终端设备，其特征在于：包括用于供电的电源以及麦克风阵列、传输件（5）、数据处理分析单元；所述麦克风阵列由若干麦克风（10）组成，用于采集工业设备的多通道声学信号，并通过所述传输件（5）传输至所述数据处理分析单元；所述数据处理分析单元，用于根据所述麦克风阵列采集的多通道声学信号，基于内置的运行状态监测模型，对所述工业设备进行运行状态监测，得到运行状态监测结果；其中，所述运行状态监测模型的构建方法如下：通过所述麦克风阵列采集不同正常运行状态下所述工业设备的多通道声学信号，以及不同故障状态下所述工业设备的多通道声学信号，建立所述工业设备的状态样本集；利用傅里叶变换将所述状态样本集中的每个样本转换为对应的频谱图，建立所述工业设备的状态训练集；基于所述状态训练集，训练神经网络，获得运行状态监测模型。2.根据权利要求1所述的智慧声纹终端设备，其特征在于：还包括壳体（4），所述壳体（4）的顶部设有上盖板（1），所述壳体（4）底部设有下盖板（3），所述上盖板（1）和所述壳体（4）之间设置有中间层盖板，所述上盖板（1）和所述中间层盖板之间设置有阵列板（2），所述阵列板（2）的顶壁上设置有所述麦克风阵列，所述壳体（4）内部设置有主板（9），所述阵列板（2）和所述主板（9）之间设置有传输件（5）；所述主板（9）上集成有所述数据处理分析单元、无线通信单元、电源与存储单元，所述数据处理分析单元、所述存储单元分别与所述传输件（5）连接；所述传输件（5），用于接收所述麦克风阵列采集到的工业设备的多通道声学信号，并将所述多通道声学信号传输至所述存储单元；所述存储单元，用于接收所述多通道声学信号并存储；所述无线通信单元与所述数据处理分析单元电性连接，所述数据处理分析单元还用于将所述运行状态监测结果传输至所述无线通信单元，以使所述无线通信单元将所述运行状态监测结果传输至远端控制中心。3.根据权利要求2所述的一种智慧声纹终端设备，其特征在于：还包括摄像单元，所述摄像单元设置于所述麦克风阵列的中心位置，并通过所述传输件（5）与所述无线通信单元电性连接，所述摄像单元用于同步采集图像数据，通过所述传输件（5）将所述图像数据传输至所述无线通信单元，所述无线通信单元将所述图像数据传输至所述远端控制中心，以使所述远端控制中心将所采集的图像数据与对应的运行状态监测结果进行叠加，对所述工业设备的运行状态进行可视化。4.根据权利要求2所述的智慧声纹终端设备，其特征在于：所述上盖板（1）顶壁上设置有校准凹槽（12）和十字标线槽（13），以校准所述麦克风阵列的布设位置；所述上盖板（1）顶壁上还设置有若干与所述麦克风（10）一一对应的贴膜凹槽（11），每个所述贴膜凹槽（11）内均设置有防水透声膜（27）。5.根据权利要求2所述的智慧声纹终端设备，其特征在于：所述中间层盖板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少洋，黄毅伟，王啸林，陈锡凯，
申请(专利权)人：北京谛声科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：