一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统的制作方法

本发明涉及声呐监管，具体是一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统。

背景技术：

1、海底前视声呐是一种利用声波进行探测和成像的技术，它可以发射多个声波束并接收反射回来的信号，它的工作原理是利用声波在水中的传播特性，根据声波的反射信号来确定物体的位置、形状和大小；海底前视声呐主要用于水下物体的探测和成像，例如水下遗迹、海底管道、沉船等，此外，海底前视声呐也广泛应用于避障、水下导航和海底地形勘探等领域；

2、在海底前视声呐的使用过程中需要对其进行监测，目前难以对海底前视声呐运行过程中的声呐信号表现和声呐信号质量进行合理分析并精准判断其运行故障状况，以及无法准确反馈海底前视声呐的硬件异常并诊断其异常与润滑的关联性，智能化程度低，不利于管理人员针对海底前视声呐作出合理的应对改善措施，难以保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，解决了现有技术难以对海底前视声呐运行过程中的声呐信号表现和声呐信号质量进行合理分析并精准判断其运行故障状况，以及无法准确反馈海底前视声呐的运行异常并诊断其运行异常与润滑的关联性，智能化程度低，难以保证海底前视声呐安全稳定且高效运行的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，包括监测平台、声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块和远程管控端；在海底前视声呐的运行过程中，声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，获取到声呐信号的声呐表现符号sy-1或sy-2和声呐质量符号sp-1或sp-2，若获取到sy-2∩sp-2，则生成声呐综评正常信号，其余情况则生成声呐综评异常信号，且将声呐综评异常信号经监测平台发送至远程管控端；

4、声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，且将振噪不合理信号经监测平台发送至远程管控端和声呐润滑决策模块；声呐润滑决策模块在接收到振噪不合理信号时将海底前视声呐进行润滑及时性分析，以生成润滑及时性合格信号或润滑及时性不合格信号，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，且将润滑及时性不合格信号或样检异常信号经监测平台发送至远程管控端。

5、进一步的，声呐信号综合评估模块与声呐信号表现检测模块和声呐信号质量检测模块均通信连接，声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析，并向其分配声呐表现符号sy-1或sy-2，且将相应的声呐表现符号sy-1或sy-2发送至声呐信号综合评估模块；声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析，并向其分配声呐质量符号sp-1或sp-2，且将相应的声呐质量符号sp-1或sp-2发送至声呐信号综合评估模块。

6、进一步的，声呐信号表现检测模块的具体运行过程如下：

7、对海底前视声呐的声呐信号进行实时监测，采集到声呐信号的实时频率和实时幅度，将实时频率和实时幅度与预设实时声呐信号频率范围和预设实时声呐信号幅度范围分别进行数值比较，若实时频率或实时幅度未处于对应预设范围内，则判断对应时刻海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态；将单位时间内海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态的总时长标记为声呐信号存患总时值，将声呐信号存患总时值与预设声呐信号存患总时阈值进行数值比较，若声呐信号存患总时值超过预设声呐信号存患总时阈值，则向其分配声呐表现符号sy-1；

8、若声呐信号存患总时值未超过预设声呐信号存患总时阈值，则在实时频率未处于对应预设范围内时，将实时频率相较于对应预设范围的偏离值标记为频率偏测值，同理获取到幅度偏测值；且将单位时间内的所有频率偏测值进行均值计算得到频率偏析值，并将单位时间内的所有幅度偏测值进行均值计算得到幅度偏析值；

9、以及将频率偏析值、幅度偏析值和声呐信号存患总时值进行数值计算得到声呐信号表现值，将声呐信号表现值与预设声呐信号表现阈值进行数值比较，若声呐信号表现值超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号sy-1；若声呐信号表现值未超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号sy-2。

10、进一步的，声呐信号质量检测模块的具体运行过程如下：

11、采集到声呐信号的信号强度数据、信噪比数据、信号失真数据和信号延迟数据，将单位时间内的所有信号强度数据进行均值计算得到信号强度检测值，同理获取到信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值；将信号强度检测值、信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值进行数值计算得到信质评析值，将信质评析值与预设信质评析阈值进行数值比较，若信质评析值超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号sp-1；若信质评析值未超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号sp-2。

12、进一步的，声呐硬件故障判断模块的具体运行过程包括：

13、在海底前视声呐的运行过程中，采集到海底前视声呐的振动值，以及采集到海底前视声呐在运行时所产生的噪音值；且将单位时间内的所有振动值进行求和计算并取均值以得到振动均况值，将单位时间内的所有噪音值进行求和计算并取均值以得到噪音均况值，且将单位时间内振动值超过预设振动阈值和时长与噪音值超过预设噪音阈值的时长进行求和计算得到振噪检测时析值；

14、将振动均况值、噪音均况值和振噪检测时析值进行数值计算得到声呐硬件故判值，将声呐硬件故判值与预设声呐硬件故判阈值进行数值比较，若声呐硬件故判值超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪不合理信号；若声呐硬件故判值未超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪合理信号。

15、进一步的，在生成振噪合理信号时，采集到海底前视声呐中若干个检测点的温度数据，将对应温度数据与相应的预设温度范围进行数值比较，若对应温度数据超过预设温度范围的最大值，则将对应检测点标记为声呐高温点；若对应温度数据位于预设温度范围内，则将对应检测点标记为声呐良温点；若对应温度数据未超过预设温度范围的最小值，则将对应检测点标记为声呐优温点；

16、若存在声呐高温点或不存在声呐优温点，则生成声呐温析异常信号；若不存在声呐高温点且存在声呐优温点，则将声呐良温点的数量与声呐优温点的数量进行比值计算声呐温数检测值；并将对应检测点的温度数据相较于对应预设温度范围的中值的比值标记为温度点况值，将所有检测点的温度点况值进行求和计算并取均值以得到声呐温占检测值；

17、将声呐温占检测值与声呐温数检测值进行数值计算得到声呐温况检测值，将声呐温况检测值与预设声呐温况检测阈值进行数值比较，若声呐温况检测值超过预设声呐温况检测阈值，则生成声呐温析异常信号；且将声呐温析异常信号经监测平台发送至远程管控端。

18、进一步的，润滑及时性分析的具体分析过程如下：

19、采集到针对海底前视声呐中机械部分进行润滑的相邻上一次润滑时刻，将当前时刻与相邻上一次润滑时刻的时间差标记为声呐润滑间隔时长；将声呐润滑间隔时长与预设声呐润滑间隔时长阈值进行数值比较，若声呐润滑间隔时长超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则生成润滑及时性不合格信号；

20、若声呐润滑间隔时长未超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则采集到声呐润滑间隔时长内海底前视声呐每次运行的时长和运行过程中的平均温度并将其分别标记为声呐运时值和声呐运温值，将声呐运时值和声呐运温值进行数值计算得到声呐运析值；将声呐运析值与预设声呐运析阈值进行数值比较，若声呐运析值超过预设声呐运析阈值，则向对应海底前视声呐的运行过程分配运况符号yq-1；

21、将声呐润滑间隔时长内海底前视声呐的所有声呐运时值进行求和计算得到声呐时测值，将声呐润滑间隔时长内运况符号yq-1的生成次数标记为声呐超析值；将声呐超析值、声呐时测值和声呐润滑间隔时长进行数值计算得到声呐润滑评析值，将声呐润滑评析值与预设声呐润滑评析阈值进行数值比较，若声呐润滑评析值超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性不合格信号；若声呐润滑评析值未超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性合格信号。

22、进一步的，在生成润滑及时性合格信号时进行润滑油样检分析，润滑油样检分析的具体分析过程如下：

23、对海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况进行检测，采集到润滑油的粘度实测值和含水实测值，将粘度实测值与预设适宜粘度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到粘度检析值，将含水实测值与预设适宜含水范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到含水检析值；以及采集到润滑油中金属颗粒物的浓度并将其标记为金属颗粒检析值，将粘度检析值、含水检析值和金属颗粒检析值进行数值计算得到样检评估值；将样检评估值与预设样检评估阈值进行数值比较，若样检评估值超过预设样检评估阈值，则生成样检异常信号；若样检评估值未超过预设样检评估阈值，则生成样检正常信号。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、本发明中，通过声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析并将分析结果发送至声呐信号综合评估模块，声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析并将分析结果发送至声呐信号综合评估模块，为声呐信号综合评估模块的分析过程提供数据支持；声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，在生成声呐综评异常信号后及时进行原因调查并作出相应改善措施，有效保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行；

26、2、本发明中，通过声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，在生成振噪不合理信号时通过声呐润滑决策模块将海底前视声呐进行润滑及时性分析，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，在生成润滑及时性不合格信号或样检异常信号时对海底前视声呐的机械部分进行润滑，进一步保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行，智能化程度高。