[發明專利]一種天然氣站場設備運行智能監測方法及系統

有效

• 申請號: 202110614999.9
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113409814B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 曹永樂;李洪烈;李想;劉軍峰;李成;彭太翀;王磊;袁曉駿;李明耀;管文涌;葉國元;董安春
• 申請（專利權）人: 國家石油天然氣管網集團有限公司西氣東輸分公司
• 主分類號: G10L25/24
• 分類號: G10L25/24;G10L21/0232;G01H17/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發明提供了一種天然氣站場設備運行智能監測方法，包括以下步驟：S1、用聲陣列采集天然氣站場設備運行狀態的音頻信號；S2、對陣列各通道音頻進行離群點檢測，以篩除異常音頻及其對應陣元；S3、使用延時?求和波束形成算法進行音頻成像并獲取目標設備的音頻頻譜；S4、從波束形成的頻譜中提取梅爾倒譜特征并進行標準化處理，輸入到預訓練好的天然氣站場設備狀態分類模型中診斷設備狀態。本發明提供了一種天然氣站場設備運行智能監測方法及系統，其目的在于彌補目前天然氣站場設備監測系統不夠完善問題，用以實時監測設備運行狀態，及時發現設備故障，減少人員巡檢工作量，提升站場整體生產效率和運行可靠性。

技術領域

本發明屬于天然氣站場設備監測領域，更具體地，涉及一種天然氣站場設備運行智能監測方法及系統。

背景技術

目前長輸天然氣站場的主要維檢修模式是定期巡檢、周期性維修和預防性維護相結合的方式，一定程度上存在“維檢修過剩”或“維檢修不足”的問題，不利于提高站場的整體運行效率。站內設備的關鍵運行參數及信號檢測較為完善，但對于機械故障的直接監測尚有缺乏，大部分由值班人員通過維檢修來發現，或通過相關信號檢測異常推斷可能出現機械故障。

總體而言，目前由于站場設備本體的監測系統還不夠完善，大部分需要通過定期維檢修的方式，依靠人員經驗來判斷機械故障，這對于現場生產運行來說還不夠高效可靠。因此，提供一種系統的、科學的天然氣站場設備狀態監測方法及系統是亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷和改進需求，本發明提供了一種天然氣站場設備運行智能監測方法及系統，其目的在于彌補目前天然氣站場設備監測系統不夠完善問題，用以實時監測設備運行狀態，及時發現設備故障，減少人員巡檢工作量，提升站場整體生產效率和運行可靠性。

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種天然氣站場設備運行智能監測方法及系統，其目的在于解決目前天然氣站場設備監測系統不夠完善而導致的站場整體運行效率低的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種天然氣站場設備運行智能監測方法，包括以下步驟：

S1、用聲陣列采集天然氣站場設備運行狀態的音頻信號；

S2、對陣列各通道音頻進行離群點檢測，以篩除異常音頻及其對應陣元；

S3、使用延時-求和波束形成算法進行音頻成像并獲取目標設備的音頻頻譜；

S4、從波束形成的頻譜中提取梅爾倒譜特征并進行標準化處理，輸入到預訓練好的天然氣站場設備狀態分類模型中診斷設備狀態。

進一步優選地，步驟S1中，聲陣列包括傳聲器、攝像頭、數據采集卡；其中，陣列平面上的多個傳聲器呈多臂螺旋形狀，用于接收設備音頻；攝像頭的接收方向和陣列平面的接收方向相同，用于拍攝現場圖像；數據采集卡通過信號線與各傳聲器相連，用于對各通道音頻進行同步采樣。

進一步優選地，步驟S2包括以下步驟：

S21、從各通道音頻中提取梅爾倒譜特征，過程如下：

對音頻進行分幀處理后計算每幀音頻的功率譜，將梅爾濾波器組應用于功率譜，計算濾波器的能量和并取對數，計算公式如下：

其中，S_i(k)為第i幀音頻的功率譜，B_m(k)為第m個三角濾波器的頻率響應，頻帶范圍為[f_m-1,f_m+1]，隨m值的增大而增寬；

進一步地，應用離散余弦變換對濾波器組系數做去相關處理，計算公式如下：

其中，M為濾波器個數，L為梅爾倒譜系數階數；