风机脱落物监测方法、装置、系统和存储介质与流程

本发明涉及风机工况监测领域，具体而言，涉及一种风机脱落物监测方法、装置、系统和存储介质。

背景技术：

风机轮毂是风机的核心部件之一，其内如果出现脱落物，会导致风机出现安全隐患，严重影响风机的正常运行。

但是，相关技术中一般采用激光对射、电路通断的方式来监测风机轮毂内是否有脱落物，存在监测不可靠的问题。

技术实现要素：

本发明的目的包括，例如，提供了一种风机脱落物监测方法、装置、系统和存储介质，其能够有效提高对风机脱落物监测的可靠性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种风机脱落物监测方法，用于监测风机轮毂内是否有脱落物，其包括：

获取风机轮毂内的声信号；

根据声信号的峭度判断风机轮毂内是否有脱落物。

结合第一方面，在可选的实施例中，根据声信号的峭度判断风机轮毂内是否有脱落物的步骤包括：

当声信号的峭度小于第一阈值时，判定风机轮毂内没有脱落物。

结合第一方面，在可选的实施例中，根据声信号的峭度判断风机轮毂内是否有脱落物的步骤包括：

当声信号的峭度大于或者等于第一阈值时，对声信号进行包络解调处理，以获取声信号的时域图；

对时域图进行傅里叶变换，以获取声信号的频域图；

通过频域图获取声信号的主频，并根据声信号的主频或者主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值判断风机轮毂内是否有脱落物，其中，声信号的主频为频域图中最大幅值对应的频率，声信号的总幅值为频域图中所有频率的幅值的平方和开根号。

结合第一方面，在可选的实施例中，根据声信号的主频或者主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值判断风机轮毂内是否有脱落物的步骤包括：

当声信号的主频或者主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值大于或者等于第二阈值时，判定风机轮毂内有脱落物。

结合第一方面，在可选的实施例中，根据声信号的主频或者主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值判断风机轮毂内是否有脱落物的步骤包括：

当声信号的主频或者主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值小于第二阈值时，判定风机轮毂内没有脱落物。

结合第一方面，在可选的实施例中，脱落物为风机叶片的螺栓。

第二方面，本发明实施例提供了一种风机脱落物监测装置，用于监测风机轮毂内是否有脱落物，其包括获取模块和判断模块，获取模块用于获取风机轮毂内的声信号，判断模块用于根据声信号的峭度判断风机轮毂内是否有脱落物。

第三方面，本发明实施例提供了一种风机脱落物监测系统，其包括监测器和与监测器通信的计算机，监测器用于监测风机轮毂内的声信号，计算机用于根据声信号的峭度判断风机轮毂内是否有脱落物。

结合第三方面，在可选的实施例中，监测器为传声器。

结合第三方面，在可选的实施例中，监测器包括拾音器和采集器，拾音器与采集器电连接，采集器与计算机通信。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其内存储有可执行程序，当可执行程序被执行时，实现第一方面提供的风机脱落物监测方法。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的风机脱落物监测方法通过监测风机轮毂内的声信号并对声信号的峭度进行分析来判断风机轮毂内是否出现脱落物，由于声信号具有传播范围宽，无死角的特点，因此无论脱落物掉落于轮毂内的哪个部位，其因为撞击而产生的声信号都能被监测到，相对于相关技术中的激光对射、电路通断等监测方式，本监测方法可以从很大程度上提高风机轮毂内出现脱落物时被监测到的概率，从而有效提高对风机脱落物监测的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的风机脱落物监测系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的计算机的结构框图；

图3为本发明实施例提供的风机脱落物监测方法的流程图一；

图4为本发明实施例提供的风机脱落物监测方法的流程图二；

图5为本发明实施例提供的风机脱落物监测方法的流程图三；

图6为本发明实施例提供的风机脱落物监测装置的结构框图。

图标：10-风机脱落物监测系统；20-风机脱落物监测装置；100-计算机；101-存储器；102-通信接口；103-处理器；104-总线；200-监测器；300-获取模块；400-判断模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

风机(即风力发电机)，是一种将风能转化为机械能，最终转化为电能的电力设备。风机一般包括风轮和发电机，而风轮包含叶片、轮毂、加固件等部件。风机发电的原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电，从而将风轮轴的机械能转变为电能并输出。

其中，轮毂是风机的核心部件之一，其内一旦出现脱落物，比如风机叶片的螺栓等，很可能会对其内部的相关结构造成损坏，从而给风机造成安全隐患，严重影响风机的正常运行。因此，风机在运行中，会实时对风机轮毂内是否有脱落物进行监测，如果监测到脱落物，就需要进行停机进行检查。

但是，相关技术中，一般采用激光对射、电路通断等方式对风机轮毂内是否有脱落物进行监测，上述监测方式由于自身特性的限制，存在监测不可靠的问题，导致即使叶片轮毂内出现脱落物，也很容易监测不到。

针对上述情况，本发明实施例提供了一种风机脱落物监测方法、装置、系统及存储介质，其可以从很大程度上提高叶片轮毂内出现脱落物时被监测到的概率，从而有效提高监测风机脱落物的可靠性，保证风机的正常运行。

下面结合附图详细介绍该风机脱落物监测方法、装置、系统及存储介质，首先介绍风机脱落物监测系统。

请参照图1，本发明实施例提供的风机脱落物监测系统10用于检测风机轮毂内是否有脱落物。详细地，本风机脱落物监测系统10包括监测器200和与监测器200通信的计算机100。其中，监测器200设置于风机轮毂内的任意位置处，用于监测风机轮毂内的声信号。监测器200可以根据可以需要采用不同的结构形式，只要其能监测风机轮毂内的声信号并将其转化为电信号即可。本实施例中，监测器200为传声器(俗称麦克风)，传声器监测到风机轮毂内的声信号后将其转化为电信号传送给计算机100。其它实施例中，监测器200也可以包括拾音器和采集器，拾音器与所述采集器电连接，用于获取叶片轮毂内的声信号并传送给采集器，采集器与计算机100通信，用于接收声信号后将其转化为电信号，并传送给计算机100。对于监测器200的具体数量，实际工程中，由于风机的数量一般为多个，因此本实施例中，监测器200的数量也为多个，多个监测器200一一对应地安装于多个风机的轮毂内即可。当然，其它实施例中，本监测系统也可以仅有一个监测器200，仅监测一个风机轮毂的声信号。

计算机100与监测器200之间的通信方式可以根据需要确定，本实施例中，计算机100与监测器200之间采用有线通信，即通过线缆进行通信，以节省成本，保证通信质量。其它实施例中，计算机100与监测器200之间也可以为无线通信。计算机100用于在获取所述风机轮毂内的声信号之后，根据所述声信号的峭度判断所述风机轮毂内是否有脱落物。通过监测风机轮毂内的声信号来判断风机轮毂内的脱落物可以有效提高对风机脱落物监测的可靠性。

请参照图2，本发明实施例提供的计算机100可以是，但不限于，台式机、笔记本、平板电脑、智能手机、服务器等具有算数运算功能和逻辑运算功能的计算设备。计算机100的操作系统可以是，但不限于，windows系统、linux系统等。计算机100包括存储器101、通信接口102、处理器103和总线104，所述存储器101、通信接口102和处理器103通过总线104连接，处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如计算机100程序。

其中，存储器101可能包含高速随机存取存储器(ram：randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口102(可以是有线或者无线)实现该计算机100与监测器200之间的通信连接。总线104可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。图2中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线104或一种类型的总线104。

进一步的，存储器101用于存储程序，例如图6揭示的风机脱落物监测装置20。该风机脱落物监测装置20包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在计算机100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序以实现图3揭示的风机脱落物监测方法。

需要说明的是，上述风机脱落物监测系统10可以独立设置，也可以与其它监测系统一体化设置，以实现集中管理，同时降低成本。

以上就是对风机脱落物监测系统10的介绍，接下来介绍风机脱落物监测方法。

请参照图3，本发明实施例提供一种风机脱落物监测方法，其用于监测风机轮毂内是否有脱落物。本风机脱落物监测方法包括以下步骤：

步骤s100：获取所述风机轮毂内的声信号。风机轮毂内的声信号由监测器200监测后转化为电信号并发送给计算机100，以便计算机100接收和获取。

步骤s200：根据所述声信号的峭度判断所述风机轮毂内是否有脱落物。峭度是反映声信号分析特性的数值统计量，是归一化的4阶中心矩，对脱落物撞击风机轮毂而产生的冲击信号特别敏感，尤其适用于冲击大小的判断，信号冲击越大，峭度值越大，相反，信号冲击越小，峭度值就越小。因此，通过声信号的峭度大小，可以比较准确地判断是否有脱落物。

进一步地，清楚参照图4，步骤s200具体包括：

当所述声信号的峭度小于第一阈值时，执行步骤s210：判定所述风机轮毂内没有脱落物。声信号的峭度小于第一阈值，说明风机轮毂内监测到的冲击信号小于一定程度，没有物件脱落并撞击风机轮毂的内部，因此可以直接判定风机轮毂内没有脱落物。

声信号的峭度的计算方法为现有技术，具体见以下公式：

其中，x(t)为瞬时振幅x为振幅均值；p(x)为概率密度；σ为标准差。

对于第一阈值的具体值，可以根据脱落物的类型决定。比如如果脱落物是风机的叶片螺栓，根据经验，叶片螺栓脱落撞击风机轮毂时，产生的声信号的峭度一般为3-4，因此第一阈值的取值范围可以为3-4(具体可以设置为3、3.5或者4)，即当风机轮毂内监测到的声信号的峭度大于或者等于3-4时，即可判定风机轮毂内有叶片螺栓脱落。

而当所述声信号的峭度大于或者等于第一阈值时，说明风机轮毂内监测到的冲击信号已经强到一定程度，很可能有物件脱落并撞击风机轮毂的内部，需要进一步地进行判断，因此依次执行以下步骤：

步骤s220：对所述声信号进行包络解调处理，以获取所述声信号的时域图。即通过对声信号进行包络解调，获取声信号的振幅与时间的函数关系。

步骤s230：对所述时域图进行傅里叶变换，以获取所述声信号的频域图。即通过对声信号的振幅与时间的函数关系进行变换，以获取声信号的振幅与频率的函数关系。

以及步骤s240：通过所述频域图获取所述声信号的主频，并根据所述声信号的主频或者所述主频的倍频的幅值与所述声信号的总幅值的比值判断所述风机轮毂内是否有脱落物。

其中，所述声信号的主频为所述频域图中最大幅值对应的频率。比如，设定声信号的频率与振幅的函数关系y＝f(x),其中，y为频率，x为振幅，则声信号的主频y主＝f(xmax)，其中，xmax为最大振幅。

所述声信号的总幅值为所述频域图中所有频率的幅值的平方和开根号。比如，设定所述频率有三个且三个频率对应的幅值分别为a、b及c，则声信号的总幅值

所述主频的倍频的含义是主频的整数倍频率，比如如果主频为y主，则主频的倍频即为2y主、3y主及4y主等。

进一步地，请参照图5，所述步骤s240具体包括：

当所述声信号的主频或者所述主频的倍频的幅值与所述声信号的总幅值的比值大于或者等于第二阈值时，执行步骤s242：判定所述风机轮毂内有脱落物。

当所述声信号的主频或者所述主频的倍频的幅值与所述声信号的总幅值的比值小于第二阈值时，执行步骤s244：判定风机轮毂内没有脱落物。

其中，第二阈值的具体值可以根据实际情况确定，本实施例中，第二阈值可以为0.5，即当声信号的主频的幅值与声信号的总幅值的比值或者声信号的主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值小于0.5时，可以判定风机轮毂内没有脱落物，反之，如果声信号的主频的幅值与声信号的总幅值的比值或者声信号的主频的倍频的幅值与声信号的总幅值的比值大于或者等于0.5，则可以判断风机轮毂内有脱落物。其它实施例中，第二阈值也可以为其它数值，比如0.3、0.4、0.6、0.7等。

需要说说明的是，在通过声信号的主频或者倍频对风机轮毂内是否有脱落物进行判断之前，还可以先将该主频或者主频的倍频与一些待排除的固有的声信号的主频或者主频的倍频对比，以排除干扰。比如如果声信号的主频或者主频的倍频与风机的风轮旋转发出的声信号的主频或者主频的倍频相同，这说明监测到的声信号实际上是风轮旋转发出的，可以直接排除，而无需再进行解调变换处理。

本发明实施例提供的风机脱落物监测方法通过监测风机轮毂内的声信号并对声信号的峭度进行分析来判断风机轮毂内是否出现脱落物，由于声信号具有传播范围宽，无死角的特点，因此无论脱落物掉落于轮毂内的哪个部位，其因为撞击而产生的声信号都能被监测到，相对于相关技术中的激光对射、电路通断的监测方式，本监测方法可以从很大程度上提高风机轮毂内出现脱落物时被监测到的概率，从而有效提高对风机脱落物监测的可靠性。

以上就是对风机脱落物检测方法的介绍，下面介绍对应的风机脱落物检测装置。

请参照图6，本发明实施例提供的风机脱落物监测装置20，用于监测风机轮毂内是否有脱落物。本风机脱落物监测装置20包括获取模块300和判断模块400。

所述获取模块300用于获取所述风机轮毂内的声信号，本实施例中，获取模块300用于执行步骤s100。

所述判断模块400用于根据所述声信号判断所述风机轮毂内是否有脱落物，本实施例中，判断模块400用于执行步骤s200。

以上就是对风机脱落物检测装置的介绍，下面介绍对应的存储介质。

本发明实施例提供的计算机可读存储介质，其内存储有可执行程序，当可执行程序被执行时，可以实现前述的风机脱落物监测方法。

上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的风机脱落物监测方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述风机脱落物监测方法的技术方案的描述。

需要说明的是，计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。