可控震源车及其故障诊断方法、装置和可读储存介质与流程

本技术属于地震勘探，具体而言，涉及一种可控震源车及其故障诊断方法、装置和可读储存介质。

背景技术：

1、目前，可控震源车辆异常或故障主要靠人工接触式排查、诊断、维修，工作效率低，相关技术中并没有对可控震源车本身的电、液、气各系统运行状态进行监控和诊断的工具，无法对可控震源车运行状态进行监测，无法实现预警分析和故障自动诊断。

2、因此，发明一种能够自动诊断出可控震源车故障的诊断方法成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、本发明第一方面的技术方案提供了一种可控震源车的故障诊断方法。

3、本发明第二方面的技术方案提供了一种可控震源车的故障诊断方法。

4、本发明第三方面的技术方案提供了一种可控震源车的故障诊断装置。

5、本发明第四方面的技术方案提供了一种可控震源车的故障诊断装置。

6、本发明第五方面的技术方案提供了一种可控震源车的故障诊断装置。

7、本发明第六方面的技术方案提供了一种可读储存介质。

8、本发明第七方面的技术方案提供了一种可控震源车。

9、本发明的第一方面在于提供一种可控震源车的故障诊断方法，应用于车载端，可控震源车的故障诊断装置包括故障模型，故障模型包括预先输入的至少一种故障以及对应每一故障的故障参数曲线，可控震源车的故障诊断方法包括：获取可控震源车运行状态参数的当前数据；根据运行状态参数的当前数据确定异常的运行状态参数；在确定出至少一种异常的运行状态参数时，获取当前时刻以及当前时刻之前记录的至少二个时刻的每种异常的运行状态参数的数据；基于获取到的当前时刻和当前时刻之前的每种异常的运行状态参数的数据，确定每种异常的运行状态参数的变化曲线；将每种异常的运行状态参数的数据输入至故障模型中，通过故障模型确认出关联故障，根据关联故障确认出故障参数曲线；根据每种异常的运行状态参数的变化曲线以及对应的故障参数曲线，确定可控震源车的故障类型。

10、本发明的可控震源车的故障诊断方法实现了对可控震源车运行状态远程快速智能自动故障诊断，同时，亦可对可控震源车行状况进行预防性分析，该技术是设备管理工作的一种预防性防护新理念，可避免多台可控震源车继或同时损坏导致的设备损失和对生产的影响，因此能对安全高效生产发挥巨大作用，亦能进一步完善石油物探野外作业可控震源车智能化和自动化。同时，也填补了可控震源车自动故障诊断这一行业空白，本发明减少了可控震源车备件损耗、降低了劳动强度，受到用户欢迎和期待。

11、在上述技术方案中，根据每种异常的运行状态参数的变化曲线以及对应的故障参数曲线，确定可控震源车的故障类型的步骤包括：计算每种异常的运行状态参数的变化曲线与每一关联故障的故障参数曲线的切合系数；根据切合系数确定关联故障中与可控震源车相匹配的当前故障类型。

12、在该技术方案中，可计算每种异常的运行状态参数的变化曲线与每一关联故障的故障参数曲线的切合系数，这样就可以根据切合系数确定关联故障中与可控震源车相匹配的当前故障类型，进而就可以判断出可控震源车的故障类型，及时的采取解决措施，可避免多台可控震源车相继或同时损坏导致的设备损失和对生产的影响。

13、在上述技术方案中，通过如下公式计算异常的运行状态参数的变化曲线与关联故障的故障参数曲线的切合系数：

14、

15、其中，σ为切合系数，n为参与计算的异常的运行状态参数的个数，xi为异常的运行状态参数的变化曲线中的第i个数据，μi为故障参数曲线中的第i个数据。

16、在上述技术方案中，运行状态参数包括：振动液压系统压力、前驱动液压系统压力、后驱动液压系统压力、振动系统压力、振动系统液压油温度、驱动系统液压油温度、气路系统气压、定心气囊气压、平板隔震气囊气压、振动系统高压氮气囊压力、振动系统低压氮气囊压力、重锤高压氮气囊压力、重锤低压氮气囊压力中的至少一项。

17、在该述技术方案中，可通过在可控震源车的不同系统内设置相对应的传感器，这样就可以检查出每个系统内的温度以及压力情况，进而能够及时的判断出每个系统是否故障。在可控震源不同位置部署多个传感器，可以根据传感器采集的数据对可控震源运行状态进行实时监控，将可控震源的运行状态多元数据进行综合分析，用于预测可控震源的故障信息，预测结果更加准确。在上述技术方案中，根据运行状态参数的当前数据确定异常的运行状态参数的步骤包括：在初次确定出至少一种当前运行状态参数的数据异常时，比较初次确定出异常的运行状态参数的数据与误报警阈值的大小，在初次确定出异常的运行状态参数的数据大于误报警阈值时，将初次确定出异常的运行状态参数确定为异常的运行状态参数。

18、在该述技术方案中，通过设置误报警阈值，例如，选用电流最小值为4ma的传感器，当传感器线缆接通车载端时，车载端即感受到传感器输出电流，即使当监控项数值为量程下限(温度和压力为零时)，传感器也能够输出最小值4ma，也即此时的误报警阈值为4ma，若传感器线缆断开，此时车载端感受不到传感器电流输出，因此，在当前运行状态参数异常时，比较异常的运行状态参数与误报警阈值的大小，在异常的运行状态参数大于误报警阈值时，说明此时为真报警，在异常的运行状态参数小于误报警阈值时，说明此时为误报警，这样就避免了传感器线缆断开而导致误报警的情况。另外，本方案中并不需要额外设置检测装置，仅通过设置传感器的电流最小值为4ma(即设置传感器电流最小不为0)，根据输出电流来自动识别传感器的线缆是否断开，该方法更加简便快捷，节省了部件数量。

19、在上述技术方案中，车载端能够与远程终端通过通讯模块进行通讯，可控震源车的故障诊断方法还包括：在确定出可控震源车的故障类型后，且通讯模块中断时，将故障类型进行储存，当通讯模块恢复正常后，将故障类型发送至远程终端。

20、在该述技术方案中，在车载端增加“历史故障上报”功能，在通讯模块中断时将报警信息存在本地，当通讯恢复正常后，将故障类型发送至远程终端，这样工作人员可以及时的发现故障，避免故障信息漏报的问题。进一步，由于可控震源车的工作环境通常比较偏僻，一般情况下都不具有4g通讯，不存在手机信号和电台通讯，因此，本技术的通讯模块为北斗短报文通讯，这样相对于常规的通讯模块而言，就能够实现全球的覆盖，不会受到手机信号和电台的通讯距离的影响，也即在没有手机信号以及电台通讯的情况下也能够实现数据的及时上传，实时的了解到可控震源车的当前工作状态。当然，本技术的通讯模块也不仅仅局限与北斗短报文通讯，根据特殊的情况也可以使用4g通讯模块或者电台通讯模块。

21、在上述技术方案中，远程终端每隔预设时间能够通过通讯模块向车载端发送一次回传指令，可控震源车的故障诊断方法还包括：在接收到回传指令后，能够通过通讯模块将所有获取到的可控震源车的运行状态参数的数据和存储在车载端的每种异常的运行状态参数的变化曲线发送至远程终端。

22、在该技术方案中，可先在远程终端设置相应可控震源的编号，点击相应的查询按钮，远程终端每隔预设时间能够通过通讯模块向车载端发送一次回传指令，车载端收到回传指令后，能够通过通讯模块将所有获取到的可控震源车的运行状态参数的数据和存储在车载端的每种异常的运行状态参数的变化曲线发送至远程终端；远程终端接收数据后，进行解压，把获取到的各个传感器多元数据，发送给数据页面和曲线显示页面，数据页面接收到数据后刷新显示数据，曲线显示页面接收到数据后，汇总历史数据，由点连成线，构成实时变化曲线，这样就可以实时的获取到可控震源车的运行状态，以对可控震源车进行实时的监控。

23、在上述技术方案中，可控震源车还包括显示屏，可控震源车的故障诊断方法还包括：在可控震源车运行状态参数的当前数据在正常范围内时，控制显示屏熄灭，在运行状态参数的当前数据确定为异常的运行状态参数时，显示屏开启。

24、在该技术方案中，在车载端设置的自动背光开启后，在没有报警或停车情况下，车载端的显示屏能够自动息屏，单片机和其他外部电路进入睡眠状态，达到节电的目的，程序里设置感知车辆启动，或输入电流或传感器电压达到阈值时，启动单片机和外设电路正常工作，此时显示屏开启。

25、本发明第二方面提供了一种可控震源车的故障诊断方法，应用于中央控制端，可控震源车的故障诊断装置包括故障模型，可控震源车的故障诊断方法包括：接收来自车载端发送的异常的运行状态参数的变化曲线，对异常的运行状态参数的变化曲线进行储存并归类，当储存的同一类异常的运行状态参数的变化曲线的数量大于等于预设数量时，基于储存的同一类型的每个异常的运行状态参数的变化曲线对故障模型进行更新，并将更新后的故障模型发送至车载端；车载端能够实现本发明第一方面任一项的可控震源车的故障诊断方法。

26、本发明第二方面提供的应用于中央控制端的故障诊断方法与本技术第一方面提供的故障诊断方法是相对应的方法，因此本技术第二方面提供的应用于中央控制端的故障诊断方法具有本技术第一方面提供的故障诊断方法的全部有益效果，在此不在赘述。

27、在上述技术方案中，基于储存的同一类型的每个异常的运行状态参数的变化曲线对故障模型进行更新的步骤包括：计算每个时刻的每个异常的运行状态参数的变化曲线上的异常的运行状态参数和对应该时刻在故障参数曲线上的故障参数的平均值；基于每个时刻的平均值，确定更新后的故障参数曲线。

28、在该技术方案中，可计算每个时刻的每个异常的运行状态参数的变化曲线上的异常的运行状态参数和对应该时刻在故障参数曲线上的故障参数的平均值，然后基于每个时刻的平均值，确定更新后的故障参数曲线。也即通过平均值的方法来对故障参数曲线上的故障参数进行更新，进而保证故障模型预测的精准率。本方案通过机器学习的预警模型进行故障预测，可以快速且准确地定位可控震源的故障信息，提高了可控震源车的故障检测效率和检测准确性

29、在上述技术方案中，预设数量大于等于4。

30、在该技术方案中，当同种类型的变化趋势大于等于4个时，此时，可以将保存的数组数据作为样本数据，进行训练模型，训练采用“训练集：测试集＝4:1”的方法训练，相比于每来一次数据就去训练，能够减少训练次数，提高训练效率。

31、在上述技术方案中，基于储存的同一类型的每个异常的运行状态参数的变化曲线对故障模型进行更新的步骤包括：对上一次故障时的异常的运行状态参数的变化曲线上每一时刻的异常的运行状态参数进行加权计算，计算出每一时刻的加权后的异常的运行状态参数；计算上一次故障时的异常的运行状态参数的变化曲线上每一时刻的加权后的异常的运行状态参数，和上一次故障之前故障时对应时刻的每个异常的运行状态参数的变化曲线上的异常的运行状态参数，和对应该时刻在故障参数曲线上的故障参数的平均值；基于每个时刻的平均值，确定更新后的故障参数曲线。

32、在该技术方案中，通过将提取的传感数据的特征结合上一次故障特征进行加权计算，获得优化的样本数据，利用优化的样本数据训练模型，这样一来利用多元数据可以使样本数据大，模型训练准确率更高，二来基于历史故障特征进行样本优化，可以进一步提高模型准确度。然而目前并未有相关文件公开与本方案相同的模型训练方法，更不存在将该模型训练方法应用于可控震源车的故障预测领域。

33、在上述技术方案中，在获取到车载端发送的运行状态参数的数据后，能够把获取到的每种运行状态参数的数据，发送给数据页面和曲线显示页面，通过数据页面刷新接收到的数据，通过曲线显示页面对接收到数据进行汇总，由点连成线，构成实时变化的运行状态参数的曲线。在该技术方案中，远程终端接收到车载端发送的运行状态参数的数据后，进行解压，把获取到的各个传感器多元数据，发送给数据页面和曲线显示页面；数据页面接收到数据后刷新显示数据，曲线显示页面接收到数据后，汇总历史数据，由点连成线，构成实时变化曲线，这样就可以实时的获取到可控震源车的运行状态，以对可控震源车进行实时的监控。

34、本发明第三方面提供了一种可控震源车的故障诊断装置，应用于中央控制端，包括：接收单元，用于接收来自车载端发送的异常的运行状态参数的变化曲线；更新单元，用于对异常的运行状态参数的变化曲线进行储存并归类，当储存的同一类异常的运行状态参数的变化曲线的数量大于等于预设数量时，基于储存的同一类型的每个异常的运行状态参数的变化曲线对故障模型进行更新；发送单元：用于将更新后的故障模型发送至车载端。

35、本发明第四方面提供了一种可控震源车的故障诊断装置，包括：获取单元，用于获取可控震源车运行状态参数的当前数据，在确定出至少一种异常的运行状态参数时，获取单元还用于获取当前时刻以及当前时刻之前记录的至少二个时刻的每种异常的运行状态参数的数据；处理单元，用于根据运行状态参数的当前数据确定异常的运行状态参数；处理单元还用于，根据获取到的当前时刻和当前时刻之前的每种异常的运行状态参数的数据，确定每种异常的运行状态参数的变化曲线；处理单元还用于，将每种异常的运行状态参数的数据输入至故障模型中，通过故障模型确认出关联故障，根据关联故障确认出故障参数曲线；处理单元还用于，根据每种异常的运行状态参数的变化曲线以及对应的故障参数曲线，确定可控震源车的故障类型。

36、本发明第五方面提供了一种可控震源车的故障诊断装置，包括储存器和处理器，储存器上存储有计算机程序或指令，处理器执行程序或指令时实现如本技术第一方面任一项技术方案提供的可控震源车的故障诊断方法，或实现如本技术第二方面任一项技术方案提供的可控震源车的故障诊断方法。

37、本发明第六方面提供了一种可读储存介质，应用于车载端或中央控制端，可读储存介质上存储有程序或指令，处理器执行程序或指令时实现如本技术第一方面任一项技术方案提供的可控震源车的故障诊断方法，或实现如本技术第二方面任一项技术方案提供的可控震源车的故障诊断方法。

38、本发明第七方面提供了一种可控震源车，包括如本技术第四方面技术方案的可控震源车的故障诊断装置；或包括储存器和处理器，储存器上存储有计算机程序或指令，处理器执行程序或指令时实现本技术第一方面任一项技术方案提供的可控震源车的故障诊断方法。

39、本发明的有益效果如下：

40、1、基于机器智能自学习的可控震源车故障预警方法：本方案中是利用切合系数算法进行可控震源车故障预测，故障预警模型训练过程中，不是在每一次获取到数据就去训练模型，而是考虑到传感器数据的变化趋势，对变化趋势进行分类，当同类趋势大于一定数值开始训练模型，此后每获得一新的变化趋势，训练一次模型，以此优化了训练的时机，并不是每来一次数据就去训练，而是有变化再训练，这样可以使得有了足够的样本数据再去训练，可以提高训练效率。同时，还将提取的传感器数据的特征结合上一次故障特征进行加权计算，获得优化的样本数据，利用优化的样本数据训练模型，这样一来利用多元数据可以使样本数据大，模型训练准确率更高，二来基于历史故障特征进行样本优化，可以进一步提高模型准确度。

41、2、基于多元数据的可控震源车故障诊断方法：在可控震源车不同位置部署多个传感器，可以根据传感器采集的数据对可控震源车运行状态进行实时监控，将多元数据综合分析来预测可控震源车故障，使得预测结果更加准确。

42、3、自动识别传感器线缆断开误报警的方法：通过硬件+软件的形式，选用电流最小值为4ma的传感器，当传感器线缆接通车载端时，车载端即感受到传感器输出电流，即使当监控项数值为量程下限(温度和压力为零时)，传感器输出最小值4ma；若传感器线缆断开，此时车载端感受不到传感器电流输出。这样，可以自动识别是否为传感器线缆断开导致的误报警现象。

43、4、可以实现对可控震源车远程非接触式智能自动故障诊断和预警提示，并开启了可控震源车智能自动故障诊断新理念；实现对可控震源车故障车辆的智能值守的方法。

44、5、实现远程智能上报实时数据和历史超限报警信息，并实现对运行状态精准可视化、数字化、动态曲线监控；实现远程调取历史报警并自动以柱状图统计分析的方法；对可控震源车运行状态数据预防性统计分析方法。

45、6、本技术将支持切合度算法运用到可控震源故障预测，客观准确地反映被监测的可控震源车的运行状态，预测可控震源未来状态变化趋势，及时进行故障预警，做到早预防，早防范，早报告，将损失降到最低，为指导后续的故障管理和维护工作提供依据。

46、7、通过车载端负责采集各个传感器的数据，并将采集的数据上传至中央控制端，中央控制端负责故障预警模型的训练以及更新车载端的故障模型，而车载端接收中央控制端发送的故障模型，可以将采集的传感器数据输入该故障模型，进行故障匹配和故障识别，简化了车载端的功能，车载端只负责采集、上传数据、故障匹配与识别，由中央控制端进行模型训练与下发，当任何一辆车的故障模型训练成功，所有车辆都可获得该模型，故障模型统一，方便排查与管理。

47、8、本技术的诊断方法适用于各种型号可控震源及其他车辆设备运行状态的远程实时精准可视化、数字化监控和预防性分析，以及远程故障自动诊断，可避免和减少非预期故障的发生，将使我们的设备长期保持良好工作状态，全面为安全高效生产保驾护航，具有实用性和商业性价值，可对石油物探作业保障安全生产、提高作业效率、降低备件消耗成本、降低劳动强度发挥重要作用，能够创造可观经济效益和良好社会效益，也受到用户欢迎和期待，能够进一步完善石油物探野外作业智能化和自动化，能有助于支撑满足甲方公司招标条件中对可控震源作业现代化、智能化、自动化的要求。

48、9、本技术能够实现车载端和中央控制端的双向互动，也即在中央控制端设置好相应的数据(例如超限报警值、显示屏亮度等)之后能够统一下发给多个车载端，这样多个车载端能够统一根据中央控制端下发的数据进行工作，同时还能够将相应的故障信息反馈给中央控制端，实现了车载端和中央控制端的双向互动，提高了工作效率。

49、根据本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实践了解到。