一种机械密封运行状态监测数据传输方法及装置与流程

本申请涉及信号处理领域，尤其是涉及一种机械密封运行状态监测数据传输方法及装置。

背景技术：

1、机械密封是一种旋转轴封装置，常用于压缩机反应釜等装置。其工作原理是通过密封端面摩擦副动、静环的贴合、旋转、补偿来实现阻漏的过程因此密封端面的接触状态决定着机械密封的性能。机械密封在运转状态时，因端面摩擦会产生一定频段的声频，且不同摩擦副材料、不同运行转速或不同端面状态下，摩擦所产生的声音频率不同，因此可以通过摩擦副声发射信号数据判断摩擦副的运行状态，从而监测机械密封是否失效。基于机械密封动、 静环高速转动摩擦时产生的一定频段的声发射 (acoustic emission，ae)信号，可以判断密封的运行状态。

2、然而声发射检测是一种无损检测方法，其信号属于高频剧变信号，对数据采样频率要求较高，一般采集的声发射数据数量巨大且存在数据冗余，非常不利于数据的传输。

3、因此，如何提供一种更高效的声发射信号数据传输方法，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种机械密封运行状态监测数据传输方法及装置。

2、第一方面，本申请提供一种机械密封运行状态监测数据传输方法，所述方法包括：

3、获取采集到的目标设备的原始声发射信号；

4、基于目标设备的设备运行状态对原始声发射信号进行滤波，得到滤波声发射信号；

5、对滤波声发射信号进行稀疏表示，得到稀疏信号数据；

6、通过观测矩阵对所述稀疏数据进行压缩采样，得到压缩信号数据；

7、将压缩信号数据传输到目标终端；

8、对压缩信号数据进行重构得到重构信号数据。

9、可选的，所述基于目标设备的设备运行状态对原始声发射信号进行滤波，得到滤波声发射信号的步骤，具体包括：

10、获取目标设备的设备信息和运行状态信息；

11、基于所述设备信息和运行状态信息在背景噪声数据库中提取对应的背景噪声特征；

12、基于所述设备信息在声发射数据库中提取目标设备可用的不同类型摩擦副材料的声发射信号特征；

13、根据所提取的背景噪声特征和声发射信号特征，确定匹配当前目标设备的滤波范围；

14、基于所述滤波范围对原始声发射信号进行滤波，得到滤波声发射信号。

15、可选的，所述背景噪声特征和声发射信号特征均包括能量特征和频率特征，所述根据所提取的背景噪声特征和声发射信号特征，确定匹配当前目标设备的滤波范围的步骤，具体包括：

16、所述分别判断声发射信号特征的能量特征和频率特征，与背景噪声特征的能量特征和频率特征是否存在重叠的区间；

17、如果不存在重叠，则以背景噪声特征所覆盖的能量阈值范围和频率阈值范围作为滤波范围；

18、如果存在重叠，则以背景噪声特征所覆盖的能量阈值范围和频率阈值范围中未重叠的部分作为滤波范围。

19、可选的，所述背景噪声数据库的构建方法为：

20、针对不同类型的目标设备未进行机械密封时，分别在不同的工作状态下采集运行时的音频信号；

21、提取音频信号的信号特征；

22、将提取的信号特征与提取时的目标设备的设备信息和运行状态信息进行绑定，作为背景噪声特征数据保存到背景噪声数据库中。

23、可选的，所述声发射数据库的构建方法为：

24、获取不同类型的目标设备可用的摩擦副材料类型；

25、针对每个目标设备，分别获取在使用不同可用的摩擦副材料类型且在不同的工作状态下运行时所产生的理论声发射信号；

26、提取理论声发射信号的信号特征；

27、将将提取的信号特征与目标设备的设备信息和摩擦副材料类型进行绑定，作为声发射信号特征保存到声发射数据库中。

28、可选的，所述方法还包括：

29、将重构信号数据与原始声发射信号进行对比，判断其中有效信号的相似度，得到对数据传输效果的评价结果。。

30、可选的，其特征在于，所述方法还包括：

31、基于所述评价结果，对滤波范围进行调整。

32、第二方面，本申请提供一种机械密封运行状态监测数据传输装置，所述装置包括：

33、信号获取单元，用于获取采集到的目标设备的原始声发射信号；

34、信号滤波单元，用于基于目标设备的设备运行状态对原始声发射信号进行滤波，得到滤波声发射信号；

35、稀疏表示单元，用于对滤波声发射信号进行稀疏表示，得到稀疏信号数据；

36、信号压缩单元，用于通过观测矩阵对所述稀疏数据进行压缩采样，得到压缩信号数据；

37、信号传输单元，用于将压缩信号数据传输到目标终端；

38、信号重构单元，用于对压缩信号数据进行重构得到重构信号数据。

39、第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：

40、一个或多个处理器；

41、存储器；

42、一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行如第一方面所述的方法。

43、第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如第一方面所述的方法。

44、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

45、为提高ae信号数据传输效率，提出一种基于压缩感知的声发射数据处理方法：利用稀疏矩阵将采集的声发射数据信号进行稀疏表示，再通过观测矩阵将稀疏表示后的ae数据信号进行压缩采样以达到降维的目的。基于背景噪声的特征，采取合适的滤波方式对声发射数据信号进行预处理，一方面提升了后续进行状态判断的准确率，另一方有效减少了数据冗余，提高了数据的传输效率。

技术特征：

1.一种机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述基于目标设备的设备运行状态对原始声发射信号进行滤波，得到滤波声发射信号的步骤，具体包括：

3.根据权利要求2所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述背景噪声特征和声发射信号特征均包括能量特征和频率特征，所述根据所提取的背景噪声特征和声发射信号特征，确定匹配当前目标设备的滤波范围的步骤，具体包括：

4.根据权利要求3所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述背景噪声数据库的构建方法为：

5.根据权利要求3所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述声发射数据库的构建方法为：

6.根据权利要求1所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的机械密封运行状态监测数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种机械密封运行状态监测数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种机械密封运行状态监测数据传输方法及装置，涉及信号处理领域，本申请利用稀疏矩阵将采集的声发射数据信号进行稀疏表示，再通过观测矩阵将稀疏表示后的AE数据信号进行压缩采样以达到降维的目的。基于背景噪声的特征，在稀疏表示之前，采取合适的滤波方式对声发射数据信号进行预处理，一方面提升了后续进行状态判断的准确率，另一方有效减少了数据冗余，提高了数据的传输效率。

技术研发人员：张尔卿,柳建容,陈平
受保护的技术使用者：中密控股股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21