[發明專利]一種基于聲紋信號檢測燃機故障的識別方法

在審

• 申請號: 202110161600.6
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112992179A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 吳如偉;萬琳;李圩;李祥林;汪文紅
• 申請（專利權）人: 安徽綠舟科技有限公司
• 主分類號: G10L25/51
• 分類號: G10L25/51;G01H17/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 李佼佼

本發明公開了一種基于聲紋信號檢測燃機故障的識別方法。本發明包括如下步驟：在燃機設備所在區域內安裝麥克風陣列，采集燃機設備處于運行狀態下的聲紋數據；通過數模轉換將初始聲紋數據由模擬信號轉換成數字信號；對聲紋數據的數字信號進行特征提取，得到待識別聲紋特征；利用已知故障的燃機聲紋特征構建聲紋特征模型；訓練好的聲紋特征模型對待識別聲紋特征進行效驗；根據效驗結果判斷燃機設備是否故障。本發明通過在燃機的各個部分安裝麥克風陣列采集聲紋信號，對聲紋信號進行預處理得到待識別聲紋特征，將待識別聲紋特征輸入預先訓練好的聲紋特征模型對燃機的故障進行快速識別，提高了燃機的故障識別率、降低安全隱患出現概率。

技術領域

本發明屬于故障檢測技術領域，特別是涉及一種基于聲紋信號檢測燃機故障的識別方法。

背景技術

在廣義的燃燒機概念中，家用的熱水器、煤氣灶，乃至打火機等都可以認為是燃燒機的一種。按其工作原理，可以將燃燒器定義為是一種將物質通過燃燒這一化學反應方式轉化熱能的一種設備，即將空氣與燃料通過預混裝置按適當比例混兌以使其充分燃燒，是工業化的象征。燃燒器根據其不同的屬性，具備多種的分類方式。按燃料方式，分為燃油燃燒機、燃氣燃燒機以及雙燃料燃燒機，還有生物質燃燒機。其中：在具體的應用，燃油燃燒器又將分為輕油燃燒機、重油燃燒機等；燃氣燃燒器則分為天然氣燃燒器、城市煤氣燃燒器等。按燃燒機的燃燒控制方式劃分：單段火燃燒機、雙段火燃燒機、比例調節燃燒機。按燃料霧化方式劃分為：機械式霧化燃燒器、介質霧化燃燒器；按結構劃分為：整體式燃燒機以及分體式燃燒機。其中分體式燃燒機主要應用于工業生產，其主要特征為燃燒系統、給風系統、控制系統等均分解安裝，該種機器主要適合于大型設備或高溫等特殊工作環境。

對于這些燃機設備而言，對燃機設備在運行狀態時進行準確的故障檢測是避免事故發生的重要保障，目前燃機設備在運行狀態時是否出現故障的檢測手段通常是在燃機設備上安裝接觸式傳感器，如振動傳感器，通過接觸式傳感器采集的燃機設備的電信號來判斷燃機設備是否出現運行故障問題。但是采用該種方法，一方面，在燃機設備上安裝接觸式傳感器不僅有安裝技術的要求同時也具有很大的局限性，例如，在燃機設備的哪個位置安裝、如何固定振動傳感器等。另一方面，對于接觸式傳感器，燃機設備自身的物理特性(如電磁特性)會對其采集的信號精度產生較大影響，如此，由于接觸式傳感器采集的信號精度較低，相應的，對于燃機設備的故障檢測識別率也較低，若不能準確檢測燃機設備的故障情況，很容易導致燃機設備所在區域發生較嚴重的事故。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于聲紋信號檢測燃機故障的識別方法，通過在燃機設備多處安裝麥克風陣列，對采集聲紋數據進行聲紋特征提取，并輸入至聲紋特征提取進行效驗，解決了現有的燃機故障識別率低、容易造成安全事故的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種基于聲紋信號檢測燃機故障的識別方法，包括如下步驟：

步驟S1：在燃機設備所在區域內安裝麥克風陣列，采集燃機設備處于運行狀態下的聲紋數據；

步驟S2：通過數模轉換將初始聲紋數據由模擬信號轉換成數字信號；

步驟S3：對聲紋數據的數字信號進行特征提取，得到待識別聲紋特征；

步驟S4：利用已知故障的燃機聲紋特征構建聲紋特征模型；

步驟S5：訓練好的聲紋特征模型對待識別聲紋特征進行效驗；

步驟S6：根據效驗結果判斷燃機設備是否故障；

步驟S7：對聲紋特征模型進行持續優化，形成基于故障、定位、品質評價多種模型。

優選地，所述步驟S1中，多個麥克風陣列分別對燃機設備的多個部位輸出的聲紋信號進行采集。