[發明專利]一種密閉空間的智能噪音傳感器及異常聲音檢測與定位方法

在審

• 申請號: 202210974203.5
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115389008A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 熊春水;高宇哲;夏偉;吳畏;李夏晨
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;張宇

本發明公開了一種密閉空間的智能噪音傳感器及異常聲音檢測與定位方法，屬于艦船信息化技術領域，包括：采集模塊、主處理模塊及接口模塊；所述采集模塊用于完成聲音數據的采集，包括依次連接的傳感器陣列和通道陣列采集；所述主處理模塊用于完成異常聲音的檢測與定位功能，并具備異常聲音定位可視化功能；所述接口模塊用于完成外部電源輸入的適配，以及與外部進行通信的功能。通過本發明能夠對潛器密閉空間內的異常聲音(告警音、金屬滑落音、撞擊音、喊叫音等)進行有效檢測與定位。

技術領域

本發明屬于艦船信息化技術領域，更具體地，涉及一種密閉空間的智能噪音傳感器及異常聲音檢測與定位方法，適用于潛器。

背景技術

常規大型潛器需要較多的人員進行日常狀態巡檢與異常排查，給潛器帶來了較大的負擔。為了精簡人員數量，國內在信息化領域也做了很多工作，但是人員較多依然是比較突出的問題。信息化、智能技術的快速發展能夠有效地精簡人員數量，從而促進潛器艙室無人化的發展。

在潛器領域，智能狀態監測與評估一直是一個比較熱的話題，但是密閉空間異常聲音的檢測與定位目前尚未看到較好的成果。通過對密閉空間進行異常聲音檢測與定位，能夠有效提升艙室的智能狀態監測及評估水平，能夠幫助人員在遠程快速的發現異常行為并做出及時響應，從而提高對潛器的安全監測能力，因此，潛器全艇的狀態監測及評估是一個復雜而艱巨的任務。

發明內容

針對潛器智能狀態監測及評估中的不足，本發明提出了一種密閉空間的智能噪音傳感器及異常聲音的檢測與定位方法，能夠對潛器密閉空間內的異常聲音(告警音、金屬滑落音、撞擊音、喊叫音等)進行有效檢測與定位。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種密閉空間的智能噪音傳感器，包括：采集模塊、主處理模塊及接口模塊；

所述采集模塊用于完成聲音數據的采集，包括依次連接的傳感器陣列和通道陣列采集；所述主處理模塊用于完成異常聲音的檢測與定位功能，并具備異常聲音定位可視化功能；所述接口模塊用于完成外部電源輸入的適配，以及與外部進行通信的功能。

在一些可選的實施方案中，所述主處理模塊內部基于FPGA實現電路設計，并配置相機模組，進行視頻圖像顯示，用于異常聲音定位結果的可視化。

在一些可選的實施方案中，所述接口模塊采用兩種外部接口，一種是標準的POE接口，另一個是以太網+DC24V供電接口，兩個接口互為備用。

在一些可選的實施方案中，所述智能噪音傳感器外觀主體結構分為前面板與主機殼，整體密封腔體與外界接觸的部分有前面板和主機殼連接處、攝像頭玻璃與前面板連接處、噪音傳感器陣列開孔處、主機殼和連接器連接處，攝像頭玻璃采用灌膠密封處理，前面板和主機殼連接螺釘孔處在裝配完成后適當點膠密封，密封條選用導電型環形結構，用戶連接器采用螺釘安裝緊固使接插件和結構件充分接觸，內部灌膠密封，避免電磁泄漏。

在一些可選的實施方案中，所述傳感器陣列基于多臂對數螺旋陣的設計原則，設計了多通道傳感器陣列陣型，該多臂對數螺旋陣設計中需要考慮的參數有最內環半徑r₁，最外環半徑r₂，螺旋角v，臂數m，各臂上的陣元數，即環數n，以及陣元分布策略，每條對數螺旋臂的曲線為：r(θ)＝r₁exp[cot(v)θ]，θ表示極化角度，單位rad，cot(*)為余切函數。

按照本發明的另一方面，提供了一種基于上述任一項所述的密閉空間的智能噪音傳感器的異常聲音的檢測與定位方法，包括：

對采集的傳感器陣列數據進行聲音信號降噪濾波；

采用高分辨率和低分辨率功率譜匹配度估計的異常聲音檢測方法對降噪濾波后的數據進行異常聲音檢測；

若存在異常聲音，則同步進行視頻信號采集、異常聲音識別及異常聲音定位；