【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声发射检测，具体为一种应用声发射检测技术的连接件监测系统。
技术介绍
1、声发射又称应力波发射，当材料或结构受外力作用发生变形、断裂或内部应力超过屈服极限而进入不可逆的塑性变形阶段，都会以瞬态弹性波形式释放出应变能，这种现象称为声发射。声发射检测技术是一种动态无损检测方法，它可以对检测对象进行实时监测，且检测灵敏度高。此外，几乎所有材料都具有声发射特性，声发射检测不受材料限制，且不受检测对象的尺寸、几何形状、工作环境等因素的影响。在外部条件作用下，材料或零部件的缺陷或潜在缺陷改变状态而自动发出瞬态弹性波的现象亦称为声发射。由于这种声发射弹性波能反映出材料的一些性质，故采用检测声发射信号的方法，可以判断材料或设备的状态。运用仪器检测、记录、分析声发射信号，并利用声发射信号诊断发射源状态的技术称为声发射检测技术。
2、变电站是保证电力系统安全运行的基础性设备之一，在电厂中承担着将发电机出口电压升高至线路电压并将电能输送出去的任务。变电设备的运行质量，能够影响变电站运行的安全性，进而对电力系统产生重要影响。除了设备本身以外，很多因素都能够影响变电站电气设备性能，在设备运行过程中，螺丝的旋紧问题，会对变电站的电气设备产生很大影响。
3、变电站中电气设备关键部位的螺栓在运行期间存在振动，振动可能会导致紧固作用的螺栓松动或断裂。当螺栓出现松动时，连接件之间的预应力变小、密封失效，将达不到设计要求，可能会对连接设备造成严重后果。螺栓在紧固过程及运行过程中，因为运行环境的改变和运行工况恶化产生的振动，导致螺
4、因此，在役螺栓的受力在线监测对设备安全运行极为重要，为了解决上述问题或部分问题，本专利技术提供了一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，对变电站关键电气设备外露螺栓紧固状态进行在线监测，为平稳供电提供保障。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，所述系统包括：超声波管理模块、连接件状态检测模块、无线传感网络和智能运维模块；
3、所述超声波管理模块用于对传感器进行管理，控制传感器进行声发射；
4、所述连接件状态检测模块用于对处于使用过程中的连接件进行检测，实时观测信号随不同变量的变化情况；
5、所述无线传感网络用于实现传感器与监测系统之间的无线通信，将采集到的数据传输至智能运维模块进行处理；
6、所述智能运维模块用于对检测到的连接件状态进行分析，对连接件的下一次维护时间进行预测。
7、所述超声波管理模块包括传感器布置单元、超声发生单元和声发射控制单元；
8、所述传感器布置单元对传感器进行布置，确定传感器的位置和数量，以便覆盖监测范围内的连接件；
9、所述超声发生单元用于产生超声波信号，将其发送至连接件；超声波信号在连接件内部传播，通过监测连接件上的声发射信号，获取连接件的状态信息；
10、所述声发射控制单元用于控制传感器的工作状态，包括启动、停止和调节声发射参数。
11、通过超声波管理模块的配合，连接件监测系统可以有效地产生声发射信号，并控制传感器的工作状态，实现对连接件状态的实时监测和分析。
12、所述无线传感网络包括无线传感器、无线路由器和无线网关，采用2.4g无线传输；无线传感网络支持n个节点，通过低功耗路由中继，可覆盖几公里的范围；其中，n为相关人员预先设置。所述连接件状态检测模块包括检测信号获取单元、连接件结构检测单元和紧固状态监测单元；
13、所述检测信号获取单元用于采集传感器发出的声发射信号，并将其传输给连接件结构检测单元和紧固状态监测单元进行分析；
14、所述连接件结构检测单元用于对接收的声发射信号进行分析，提取特征参数，并与预设的状态基准进行比对，判断连接件的结构是否异常；
15、所述紧固状态监测单元用于对接收的声发射信号进行分析，获取到连接件的紧固指数，当连接件的紧固指数超出预设的安全阈值j时，则表示连接件的紧固状态存在异常。
16、对构件在使用过程中进行实时在线监测，构件的结构内部缺陷的出现及发展均可被捕捉到实时信息，借助仪器可以实时观察信号随不同变量的变化情况，非常适用于结构使用过程中的缺陷在线监测。
17、所述连接件结构检测单元对接收的声发射信号进行分析，判断连接件的结构是否异常的方法包括以下步骤：
18、s5-1：研究声发射技术监测螺栓工作过程中的状态变化，对声发射检测信号进行时域、频域及小波分析；使用波形图展示声发射信号的时域特征，观察信号是否存在突变、周期性变化或异常波形；通过傅立叶变换将声发射信号转换到频率域，得到频谱图或功率谱密度图，分析信号的频率特征和频率成分的变化；揭示信号中包含的频率成分和能量分布情况；
19、s5-2：收集并记录正常工作状态下的声发射信号特征，包括幅度、频率和波形等信息；根据以下公式建立基准模型，用于对比和分析后续的声发射信号；
20、wt(a,b)＝integral(x(t)*psi[(t-a)/b]dt)；
21、其中，wt(a,b)表示小波变换后得到的系数，是一个二维数组，a表示平移参数，用于控制小波函数在时间轴上的位置；b表示尺度参数，用于控制小波函数在频率轴上的位置；integral表示积分运算，x(t)表示原始信号，psi表示小波函数，是一种具有局部性质的函数，用于信号的时频分析；dt表示对变量t的微小增量，用于描述积分操作中的微元，表示积分过程中对变量t的无限小变化量。
22、s5-3：监测螺栓工作过程中的声发射信号，实时采集数据，对采集的声发射信号进行预处理，包括滤波、去噪等操作，以提高信号的质量；对声发射信号进行特征提取；
23、s5-4：将提取的声发射信号特征与基准模型进行比对，检测信号特征是否与正常工作状态下的特征相符，判断连接件结构是否异常；根据分析结果，若信号特征与正常工作状态下的特征相符，则连接件结构不存在异常，若信号特征与正常工作状态下的特征不相符，则连接件结构存在异常，反馈至相关模块并及时采取相应的维护和修复措施。
24、所述紧固状态监测单元对接收的声发射信号进行分析，获取到连接件的紧固指数的方法包括以下步骤：
25、s6-1：对接收到的声发射信号进行特征提取，提取与连接件紧固状态相关的特征，包括振幅、频谱特征和脉冲特征，利用信号处理技术和频谱分析方法来提取这些特征；
26、s6-2：根据提取的特征，建立连接件紧固指数评估模型：
27、jt＝f(w2*f(w1*x(t)+λ1)+λ2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述系统包括：超声波管理模块、连接件状态检测模块、无线传感网络和智能运维模块；
2.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述超声波管理模块包括传感器布置单元、超声发生单元和声发射控制单元；
3.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述无线传感网络包括无线传感器、无线路由器和无线网关，采用2.4G无线传输；每个无线传感网络支持N个节点，通过路由中继；其中，N为相关人员预先设置。
4.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述连接件状态检测模块包括检测信号获取单元、连接件结构检测单元和紧固状态监测单元；
5.根据权利要求4所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述连接件结构检测单元对接收的声发射信号进行分析，判断连接件的结构是否异常的方法包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述紧固状态监测单
7.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述智能运维模块包括数据接收与存储单元、连接件状态分析单元、松动判别单元和维护时间预测单元；
8.根据权利要求7所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述松动判别单元用于对连接件的松动趋势进行分析，对连接件的松动状态进行判别，包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：当松动判别单元对连接件松动趋势的分析结果表示当前连接件的紧固状态不存在松动风险时，通过维护时间预测单元基于松动判别单元的输出数据和连接件的历史状态数据对下一次维护时间进行预测，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述系统包括：超声波管理模块、连接件状态检测模块、无线传感网络和智能运维模块；
2.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述超声波管理模块包括传感器布置单元、超声发生单元和声发射控制单元；
3.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述无线传感网络包括无线传感器、无线路由器和无线网关，采用2.4g无线传输；每个无线传感网络支持n个节点，通过路由中继；其中，n为相关人员预先设置。
4.根据权利要求1所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述连接件状态检测模块包括检测信号获取单元、连接件结构检测单元和紧固状态监测单元；
5.根据权利要求4所述的一种应用声发射检测技术的连接件监测系统，其特征在于：所述连接件结构检测单元对接收的声发射信号进行分析，判断连接件的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵炳良，李志超，阳薇，于培永，姜海洋，王国军，赵晓龙，刘春磊，周熙悦，聂磊，迟新宇，于鹏飞，吴俊敏，孙健，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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