[發(fā)明專利]基于人工智能和大數(shù)據(jù)的加油機(jī)異音分析及故障預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011092677.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN112233695A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鵬;黃日光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張鵬
• 主分類號(hào): G10L25/51
• 分類號(hào): G10L25/51;G01M13/00;G10L25/03;G10L25/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于人工智能和大數(shù)據(jù)的加油機(jī)異音分析及故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括云端與本地端，所述云端，存儲(chǔ)不同位置的各類型號(hào)加油機(jī)內(nèi)部音頻的線性聲譜圖、聲音特征向量及向量所屬類別，所述本地端，存儲(chǔ)與本地加油機(jī)型號(hào)相同的不同位置的加油機(jī)內(nèi)部音頻的線性聲譜圖、聲音特征向量及向量所屬類別；還包括以下模塊：

聲譜圖處理模塊，用于將實(shí)時(shí)輸入的加油機(jī)音頻信號(hào)進(jìn)行處理得到線性聲譜圖，包括：

頻域變換子模塊，用于將實(shí)時(shí)輸入的加油機(jī)音頻信號(hào)變換至頻域；

周期估計(jì)子模塊，用于對(duì)去噪處理后的聲音頻譜進(jìn)行周期估計(jì)；

聲譜圖獲取子模塊，用于對(duì)單個(gè)周期的音頻信號(hào)采用單幀加窗的方式進(jìn)行快速傅里葉變換得到線性聲譜圖；

周期修正子模塊，用于根據(jù)加油機(jī)管線長(zhǎng)度、彎角個(gè)數(shù)、各彎角角度、管道寬度、通用標(biāo)準(zhǔn)管線長(zhǎng)度、通用標(biāo)準(zhǔn)彎角個(gè)數(shù)、通用標(biāo)準(zhǔn)彎角角度、通用標(biāo)準(zhǔn)管道寬度建立修正模型，將待檢測(cè)加油機(jī)管線長(zhǎng)度、彎角個(gè)數(shù)、各彎角角度帶入修正模型，得到修正系數(shù)，利用修正系數(shù)對(duì)估計(jì)的周期進(jìn)行修正；

異音檢測(cè)模塊，用于對(duì)輸入的單個(gè)周期的線性聲譜圖進(jìn)行分析，輸出是否有異常情況的判斷結(jié)果，包括：

聲音特征提取子模塊，用于對(duì)輸入的單個(gè)周期的線性聲譜圖進(jìn)行特征提取，得到聲音特征向量；

異音判斷子模塊，用于將聲音特征向量與本地?cái)?shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的其他位置的同型號(hào)加油機(jī)工作狀態(tài)下的聲音特征向量進(jìn)行相似度計(jì)算，若相似度小于閾值，則判斷為有異常情況；

故障預(yù)警模塊，用于根據(jù)加油機(jī)內(nèi)部振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)以及異音檢測(cè)模塊的結(jié)果進(jìn)行故障判斷。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)行故障判斷包括：

根據(jù)振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)判斷是否存在共振現(xiàn)象，若存在共振現(xiàn)象，停止聲譜圖處理模塊、異音檢測(cè)模塊，并發(fā)出故障預(yù)警；

同時(shí)，對(duì)聲音頻譜圖進(jìn)行分析，判斷是否為葉片或彈簧破碎卡死；若否則進(jìn)一步判斷是否是管線過臟；若不是管線過臟，則進(jìn)一步判斷是否出現(xiàn)溢流閥卡住情況。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，判斷是否為葉片或彈簧破碎卡死包括：

對(duì)本地存儲(chǔ)的頻譜圖進(jìn)行分析，若頻率大于第一閾值，則為葉片或彈簧破碎卡死。

4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，判斷是否為管線過臟包括：

計(jì)算其中，T′為等分段數(shù)，A表示音頻信號(hào)幅值，若Dirty大于第二閾值，則為管線過臟。

5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷是否出現(xiàn)溢流閥卡住包括：

設(shè)置幅值閾值，計(jì)算大于幅值閾值的低頻率范圍與低頻率范圍的比值，若所述比值大于第三閾值，則出現(xiàn)溢流閥卡住情況。

6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修正模型為：

其中，s為加油機(jī)管線的長(zhǎng)度、N為加油機(jī)彎角個(gè)數(shù)、θ_n為加油機(jī)各彎角角度，w為加油機(jī)管線長(zhǎng)度，s′為標(biāo)準(zhǔn)管線長(zhǎng)度，θ′_n為標(biāo)準(zhǔn)彎角角度，w′為標(biāo)準(zhǔn)管道寬度，N′為標(biāo)準(zhǔn)彎角個(gè)數(shù)。

7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述利用修正系數(shù)對(duì)周期進(jìn)行修正為：

T_MF＝T*MF

其中，MF為修正系數(shù)，T為估計(jì)的周期，T_MF為修正后的周期。

8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，聲譜圖處理模塊還包括：去噪子模塊，用于將工作時(shí)的聲音頻譜中減去不工作時(shí)的聲音頻譜。

9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聲音特征提取子模塊采用聲音特征提取網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征提取，聲音特征提取網(wǎng)絡(luò)包括：聲音特征提取編碼器、全連接層。

10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聲音特征提取網(wǎng)絡(luò)采用孿生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。