一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及状态监测技术领域，尤其是涉及一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法及系统。方法包括动态多维度频谱指纹提取；根据提取的多维度频谱指纹进行原型生成；基于生成的原型分别进行原型内对比学习和原型间对比学习；基于对比学习构建原型对比损失函数；根据提取的多维度频谱指纹进行图像建模，基于图像建模构建图像对比损失函数；基于损失函数混合策略进行函数混合得到整体损失函数；基于整体损失函数进行设备状态判别；输出判别结果。有效解决了石油装备密集场景中宽频段电磁信号混叠的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及状态监测，尤其是涉及一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法及系统。

技术介绍

1、在石油装备领域，电气设备与压裂设备的健康监测对保障油气田安全高效生产至关重要。然而，现有监测技术在实际应用中面临多重挑战。以压裂车柱塞泵、高压管汇、防爆电机等典型设备为例，其工作环境极端恶劣（高温、高压、强振动、腐蚀性介质），传统接触式传感器（如振动、温度传感器）需直接安装于设备表面或内部，存在安装工艺复杂、维护成本高昂的问题。例如，压裂泵柱塞杆的振动传感器需频繁校准且易受泥浆腐蚀损坏，导致监测系统可靠性下降；防爆电机内部嵌入式温度传感器的安装需停机改造，严重影响生产连续性。此外，石油现场易燃易爆环境对传感器的防爆等级要求极高，进一步推高了部署成本与安全风险。

2、针对非侵入式监测需求，现有技术尝试通过电磁辐射信号分析设备状态。但石油装备的电磁环境尤为复杂：压裂车变频器、大功率电机等设备密集分布，其宽频段电磁信号（30mhz-3ghz）相互叠加，传统频谱感知技术依赖固定频段滤波或单一能量阈值判断，难以从混合信号中分离目标设备的特征。例如，压裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，所述动态多维度频谱指纹提取，包括通过射频传感器的多频段并行采样电路，以200MHz采样率同步采集0.1MHz-3GHz频段内的原始电磁辐射信号，覆盖设备基波、谐波及调制边带特征；其中，基于自适应动态范围压缩方法，在嵌入式终端实时检测信号幅值动态范围，动态增益G计算表示为：

3.根据权利要求2所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，所述动态多维度频谱指纹提取，还包括针对工业现场电磁信号混...

【技术特征摘要】

1.一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，所述动态多维度频谱指纹提取，包括通过射频传感器的多频段并行采样电路，以200mhz采样率同步采集0.1mhz-3ghz频段内的原始电磁辐射信号，覆盖设备基波、谐波及调制边带特征；其中，基于自适应动态范围压缩方法，在嵌入式终端实时检测信号幅值动态范围，动态增益g计算表示为：

3.根据权利要求2所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，所述动态多维度频谱指纹提取，还包括针对工业现场电磁信号混叠问题，在采集端预置双级抗混叠滤波器，第一级采用模拟域可调谐带通滤波器，通过实时监测目标设备的基频特征动态调整中心频率动态计算品质因数q值，第二级在数字域通过小波包变换对混叠残留成分进行时频域能量阈值分割，从原始电磁信号中消除振动耦合噪声，表示为：

4.根据权利要求3所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，包括：所述动态多维度频谱指纹提取，还包括多模态信号时空对齐，其中，利用射频传感器检测到的电磁信号上升沿作为全局触发源，通过fpga硬件触发引脚同步启动红外热像仪与麦克风的采集窗口，实现跨模态数据的微秒级时间对齐，以电磁触发时间戳为基准，截取多模态信号的时间窗口：

5.根据权利要求4所述的一种基于电磁频谱的非侵入式设备运行状态监测方法，其特征在于，包括：所述根据提取的多维度频谱指纹进行原型生成，包括对于每个频谱指纹使用包含g种增强类型的数据增强库中的每种增强方法随机生成两个不同的增强视图，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆伟，刘畅，王涛，宋鑫超，张树立，张金鑫，刘延乐，程徐，赵鑫鑫，李腾江，姜岸佐，李恒，单垚，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：