【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据采集与分析领域，尤其是涉及一种多模态数据同步采集与分析系统。
技术介绍
1、工业现场的在线监测和故障诊断会存在一定的困难，常规的检测方式都是在机械出现故障后的一段时间，才能检测到异常数据，无法在机械缺陷发生初期进行有效监测，因此，在设备真正出现各类故障前，有必要寻求一种多模态故障诊断技术手段，掌握设备的振动、声纹、光、温度、电磁等多模态信号的变化趋势，对设备故障隐患及时预警，及时采取相应处理措施，避免故障进一步扩大，降低事故发生几率。而采用多模态采集技术中，也会面临数据采集不同步的问题，主要原因分为硬件误差和软件误差，硬件误差主要体现在不同采样设备的时钟源不同，以及会出现钟漂现象。软件误差则主要体现在因为不同采样设备采样频率不同而导致无法做到同步采集，以及在多线程同步采集过程中，会出现进程冲突现象。现急需解决一种多模态数据采集的同步性问题。
2、在专利文献cn113945921a中公开了一种多模态数据采集系统及同步采集方法，与本专利相比，该专利主要应用恶劣天气条件下的图像质量增强和目标检测等应用，适用领域不同；该专利数据采集范围有限；没有详细描述数据采集子系统之间的外参标定、硬同步和软同步相结合的具体步骤和实现方式，以及数据融合的具体方法；该专利中也未涉及后端数据分析模块对故障设备进行高精度诊断的方法和技术，对于特定故障情况的准确断有一定的限制。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种多模态数据同步采集与分析系统，解决了现有技术中工业现场无法及时获取设
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种多模态数据同步采集与分析系统，包括前端数据采集模块、中间数据处理模块、时钟统一模块和后端数据分析模块；
3、前端数据采集模块负责确定所需采集的设备多模态数据参量，根据不同设备确定不同的采集数据；
4、中间数据处理模块包括信号分析、数据记录、振动噪声综合测试、结构试验模态分析、设备运行状态监测、声学倍频程分析、声强与声功率测试、冲击测量与冲击响应谱分析、旋转机械阶比分析；
5、时钟统一模块负责对多模态数据进行时钟统一；
6、后端数据分析模块负责对处理过的数据分别与设定的阈值进行比较，判断采集的各模态参量正常与否。
7、优选的方案中，前端数据采集模块支持电压、电流、振动、压力、流量、噪声、力、扭矩、温湿度和应变数据的采集。
8、优选的方案中，时钟统一模块基于硬件触发的采样设备以北斗时钟脉冲作为基准，而基于时间戳控制的软件采样设备采用的是gps时间，为了与硬件触发的采样设备统一时钟源，将gps时钟统一转化成北斗时，计算当前gps时刻的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的周内秒形式。
9、优选的方案中，后端数据分析模块对于超出阈值的数据，进行特征提取和初步诊断分析，建立多模态计算模型，通过比对具有设备信息、设备缺陷类型、故障案例的样本数据库，确定设备的故障情况，并及时告警。
10、优选的方案中，还包括不同类型的传感器，传感器设置在设备上，用于采集不同类型的参数，各传感器与前端数据采集模块电连接。
11、优选的方案中，时钟统一模块采用插值处理不同采样频率设备采集到的采样信息，利用插值的方法，对采样信息进行插值处理，求解出任意时刻的采样信息，从而获取不同采样设备在同一时间的同步采集信息。
12、优选的方案中，采用标准化的开发方法来设计采集控制接口、文件读取接口和数据显示接口。
13、优选的方案中，后端数据分析模块发出的告警根据故障类型进行等级划分。
14、优选的方案中，告警等级具体可以分为一级告警、二级告警和三级告警。
15、优选的方案中，具体的故障等级划分如下：
16、一级(严重故障)：数据传输中断或者数据连续校验不通过持续时间达到50个采集周期；
17、二级(故障)：数据传输中断或者数据连续校验不通过持续时间达到5个采集周期；
18、三级(一般故障)：数据传输中断或者数据校验不通过至少发生一次。
19、优选的方案中，对于故障程度轻的一级告警，设备正常运行并发出警报声；对于故障程度中等的二级告警，设备正常运行，发出警报声，并远程通知操作人员；对于故障程度重的三级告警，停止设备运行，发出警报声，并远程通知操作人员。
20、本专利技术提供的一种多模态数据同步采集与分析系统，具有以下的有益效果：
21、不同的传感器采集设备不同类型的数据，综合判断设备的运行状态，能够对设备故障隐患及时预警，并及时采取相应处理措施，避免故障进一步扩大，降低事故发生几率；硬件同步采集技术和多采样设备基于软件同步的采集技术具有可行性，在次基础上通过插值的方式实现软硬件采样设备在不同采样频率下的同步采集，与传统的同步采集技术相比，具有更广泛的应用性和普适性。本专利技术能够准确评估设备运行状态，实现设备故障的准确诊断与科学决策，减少检修现场大量人力、物力的投入，提高电力设备运维水平，确保设备安全稳定运行具有重要意义。
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1.一种多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于，包括前端数据采集模块、中间数据处理模块、时钟统一模块和后端数据分析模块；
2.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述前端数据采集模块支持电压、电流、振动、压力、流量、噪声、力、扭矩、温湿度和应变数据的采集。
3.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述时钟统一模块基于硬件触发的采样设备以北斗时钟脉冲作为基准，而基于时间戳控制的软件采样设备采用的是GPS时间，为了与硬件触发的采样设备统一时钟源，将GPS时钟统一转化成北斗时，计算当前gps时刻的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的周内秒形式。
4.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述后端数据分析模块对于超出阈值的数据，进行特征提取和初步诊断分析，建立多模态计算模型，通过比对具有设备信息、设备缺陷类型、故障案例的样本数据库，确定设备的故障情况，并及时告警。
5.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于
6.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：时钟统一模块采用插值处理不同采样频率设备采集到的采样信息，利用插值的方法，对采样信息进行插值处理，求解出任意时刻的采样信息，从而获取不同采样设备在同一时间的同步采集信息。
7.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：采用标准化的开发方法来设计采集控制接口、文件读取接口和数据显示接口。
8.根据权利要求4所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：后端数据分析模块发出的告警根据故障类型进行等级划分，具体可以分为一级告警、二级告警和三级告警。
9.根据权利要求8所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述一级告警为数据传输中断或者数据连续校验不通过持续时间达到50个采集周期的故障；所述二级告警为数据传输中断或者数据连续校验不通过持续时间达到5个采集周期的故障；所述三级告警为数据传输中断或者数据校验不通过至少发生一次的故障。
10.根据权利要求9所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：对于故障程度轻的一级告警，设备正常运行并发出警报声；对于故障程度中等的二级告警，设备正常运行，发出警报声，并远程通知操作人员；对于故障程度重的三级告警，停止设备运行，发出警报声，并远程通知操作人员。
...【技术特征摘要】
1.一种多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于，包括前端数据采集模块、中间数据处理模块、时钟统一模块和后端数据分析模块；
2.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述前端数据采集模块支持电压、电流、振动、压力、流量、噪声、力、扭矩、温湿度和应变数据的采集。
3.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述时钟统一模块基于硬件触发的采样设备以北斗时钟脉冲作为基准，而基于时间戳控制的软件采样设备采用的是gps时间，为了与硬件触发的采样设备统一时钟源，将gps时钟统一转化成北斗时，计算当前gps时刻的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的总秒数，将当前计算的总秒数转化为北斗时的周内秒形式。
4.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：所述后端数据分析模块对于超出阈值的数据，进行特征提取和初步诊断分析，建立多模态计算模型，通过比对具有设备信息、设备缺陷类型、故障案例的样本数据库，确定设备的故障情况，并及时告警。
5.根据权利要求1所述多模态数据同步采集与分析系统，其特征在于：还包括不同类型的传感器，传感器设置在设备上，用于采集不同类型的参数，各传感器与前端数据采集模块电连接。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡汇紫，张付刚，孙平，黄霁，
申请(专利权)人：长江三峡水务宜昌有限公司，
类型：发明
国别省市：
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