一种道岔转换声音的处理方法及系统与流程

本发明涉及轨道智能运维技术领域，尤其涉及一种道岔转换声音的处理方法及系统。

背景技术：

通常，机械设备的检修采用判断声音的办法诊断故障，轨道交通中道岔是一个典型的电动机械设备，在转动过程中，电动机以及各种轴销等都会因为摩擦等发出声音，通过声音的处理能够发现道岔机械设备的磨损等隐患。

一般情况下声音的识别是通过两种算法，一种是计算其平均能量即噪声值，另外一个是通过快速傅里叶变换，计算不同频点的能量分布然后与正常数值作对比，判断机械识别是否存在异常。

而上述方法具有计算量大，处理不够方便等特点，因此需要提出一种新的针对道岔转换声音的处理方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种道岔转换声音的处理方法及系统，用以解决现有技术中处理声音数据计算量大的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种道岔转换声音的处理方法，包括：

获取道岔的声音曲线和电流曲线；

提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；

将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

进一步地，所述获取道岔的声音曲线和电流曲线，之后还包括：

对所述声音曲线的采集点和所述电流曲线的采集点分别进行点位编号，分别得到声音采集点数据库和电流采集点数据库。

进一步地，所述获取道岔的声音曲线和电流曲线，具体包括：

同步采集道岔声音数据和道岔电流数据，基于所述道岔声音数据获取所述声音曲线，基于所述道岔电流数据获取所述电流曲线。

进一步地，所述提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合，具体包括：

采用冒泡算法获取所述电流曲线最大的采集点，找到对应的点位编号，记为最大值点；

设定第一电流阈值，获取所述电流曲线中第一个采集点到所述最大值点中第一个超过所述第一电流阈值的采集点，记为启动值点；

设定第二电流阈值，获取所述电流曲线中从所述最大值点开始到最后一个采集点第一个小于所述第二电流阈值的采集点，记为停止值点；其中所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；

计算从所述启动值点到所述停止值点所有采集点的平均值，设定为第三电流阈值，并获取从所述启动值点到所述停止值点所有采集点中第一个小于所述第三电流阈值的采集点，记为转换值点；

统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点；

将所述启动值点、所述最大值点、所述转换值点、所述停止值点和所述若干分段点作为所述曲线分段点位集合。

进一步地，所述统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点，具体包括：

从所述转换值点开始，以预设点数对所述总采集点进行分段，获得所述若干分段点。

第二方面，本发明实施例还提供一种道岔转换声音的处理系统，包括：

采集单元，用于同步采集道岔声音数据和道岔电流数据，基于所述道岔声音数据获取声音曲线，基于所述道岔电流数据获取电流曲线；

处理单元，用于提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；

映射单元，用于将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

进一步地，该系统还包括统计单元，所述统计单元用于对所述声音曲线的采集点和所述电流曲线的采集点分别进行点位编号，分别得到声音采集点数据库和电流采集点数据库。

进一步地，所述处理单元具体包括：

第一处理子单元，用于采用冒泡算法获取所述电流曲线最大的采集点，找到对应的点位编号，记为最大值点；

第二处理子单元，用于设定第一电流阈值，获取所述电流曲线中第一个采集点到所述最大值点中第一个超过所述第一电流阈值的采集点，记为启动值点；

第三处理子单元，用于设定第二电流阈值，获取所述电流曲线中从所述最大值点开始到最后一个采集点第一个小于所述第二电流阈值的采集点，记为停止值点；其中所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；

第四处理子单元，用于计算从所述启动值点到所述停止值点所有采集点的平均值，设定为第三电流阈值，并获取从所述启动值点到所述停止值点所有采集点中第一个小于所述第三电流阈值的采集点，记为转换值点；

第五处理子单元，用于统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点；

合并子单元，用于将所述启动值点、所述最大值点、所述转换值点、所述停止值点和所述若干分段点作为所述曲线分段点位集合。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述道岔转换声音的处理方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述道岔转换声音的处理方法的步骤。

本发明实施例提供的道岔转换声音的处理方法及系统，通过将轨道中采集到的道岔转换声音分割成多个小段来处理，减少数据处理工作量，降低对处理器和算法的要求，同时每个小数据段对应于道岔转换的不同阶段，指向性更强，减少了故障定位的处理时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种道岔转换声音的处理方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的系统实现结构示意图；

图3是本发明实施例提供的转换过程中采集到转换电流示意图；

图4是本发明实施例提供的转换过程声音波形图；

图5是本发明实施例提供的声音数据分段流程图：

图6是本发明实施例提供的一种道岔转换声音的处理系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

在轨道交通应用领域中，基于声音信号可以获得道岔机械机构发生的病害以及实现故障处理，然而道岔正常转换时间比较长，一般有3.4s及5.8s等，最长可达15s或30s，使用一般的处理手段计算量非常大，对于处理器计算压力很大。

本发明实施例提出一种道岔转换声音的处理方法，考虑了道岔监测设备在采集声音的同时也采集了电流的数据，并且电流数据可以表征道岔转换的不同阶段，这样利用电流数据对声音数据分段，然后再分段数据采用不同的方法计算其特征，这样可以将大量的数据变为多段小数据量，每一小段表征一个机械设备的动态特征，可以实现精确的故障定位。

图1是本发明实施例提供的一种道岔转换声音的处理方法的流程示意图，如图1所示，包括：

s1，获取道岔的声音曲线和电流曲线；

s2，提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；

s3，将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

具体地，如图2所示，由同步采集模块对道岔的声音数据和电流数据进行同步采集，这里对于声音数据采用麦克风传感器进行单独采集，对于电流数据采用霍尔电流传感器进行单独采集，对于交流转辙机，采集点位于x1上，对于直流转辙机，采集点位于x4上，本发明实施例的电流采集模块采用霍尔电流传感器，是为了适应交流和和直流两种情况。同步采集模块是以同步采集技术同时采集电流和声音数据，保证电流的采集点和声音数据的采集点是同时采集的；主控模块是能够控制电流和声音的采集，并对数据进行初步的处理；同时主控模块与服务器连接，将采集的数据发送给服务器；通信模块是将采集的数据传到处理器或服务器。

此处，对于一个典型的道岔室外部分具体包括如下部分：

1、工电结合部，包括：

(1)外锁闭装置，包括锁钩，锁闭铁，锁闭杆，连接铁，锁闭框等各种机械结构和连接用轴销等；

(2)滑床板；

(3)动作连接杆；

2、转辙机，包括：

(1)内部的电机；

(2)交流转辙机的摩擦连接器；

(3)减速器；

(4)自动开闭器。

上述机械零部件按照道岔转换的时序动作，在在不同阶段不同的机械设备工作。转换过程如下：

解锁过程，正常情况道岔被外锁闭装置锁定。当转换时电动机转动，减速器将高转速转换为大力矩，向锁闭杆提供移动力，使得锁钩移动，当到达一定位置时，锁钩松开，道岔解锁。解锁是自动开闭器切换到动接点，接通反向搬动的电路；

转动过程，电动机输出力，带动动作连接杆动作，尖轨在滑床板上移动；

锁闭过程，当尖轨与基本轨密贴后，锁闭杆上的锁闭凸台从另外一侧的解锁凹槽中滑出，抬起锁钩。同时锁闭杆移动，当达到最大锁闭量时道岔锁闭；道岔锁闭后，锁闭杆带动另一个自动开闭器切换，切断三相电源，电机停止转动。

因此，整个转换过程中采集到转换电流如图3所示，在a点以及以前，电流值比较小，因为道岔处于锁闭状态，电流为表示电流；从a点后电流变大，电机开始转动，道岔开始解锁，到b点电流达到最大值；从b点到c点道岔解锁完毕，道岔开始转动；从c点到d点转辙机动作杆带动尖轨移动；在d点，尖轨转动到位，与基本轨密贴，锁闭杆带动自动开闭器转换，切断三相电流；从d点到e点则是室内继电器的缓放阶段。对应的整个转换过程的声音波形如图4所示。

可以理解的是，本发明实施例的目的就是从声音波形上找到对应的a、b、c和d四个点，实现对声音数据的分段，减少计算工作量。

本发明实施例通过将轨道中采集到的道岔转换声音分割成多个小段来处理，减少数据处理工作量，降低对处理器和算法的要求，同时每个小数据段对应于道岔转换的不同阶段，指向性更强，减少了故障定位的处理时间。

基于上述实施例，该方法中步骤s1具体包括：

同步采集道岔声音数据和道岔电流数据，基于所述道岔声音数据获取所述声音曲线，基于所述道岔电流数据获取所述电流曲线。

具体地，如上述实施例中所述，道岔的声音数据和电流数据是通过同步采集模块进行采集同步的，并分别由各自数据多个采集点构成声音曲线和电流曲线。

基于上述任一实施例，该方法中步骤s2具体包括：

采用冒泡算法获取所述电流曲线最大的采集点，找到对应的点位编号，记为最大值点；

设定第一电流阈值，获取所述电流曲线中第一个采集点到所述最大值点中第一个超过所述第一电流阈值的采集点，记为启动值点；

设定第二电流阈值，获取所述电流曲线中从所述最大值点开始到最后一个采集点第一个小于所述第二电流阈值的采集点，记为停止值点；其中所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；

计算从所述启动值点到所述停止值点所有采集点的平均值，设定为第三电流阈值，并获取从所述启动值点到所述停止值点所有采集点中第一个小于所述第三电流阈值的采集点，记为转换值点；

统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点；

将所述启动值点、所述最大值点、所述转换值点、所述停止值点和所述若干分段点作为所述曲线分段点位集合。

其中，所述统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点，具体包括：

从所述转换值点开始，以预设点数对所述总采集点进行分段，获得所述若干分段点。

具体地，如图5所示，首先是主控模块控制同步采集模块同时采集声音和电流数据，所有的数据经过通信模块后传递到处理器上，保存为电流曲线数据和声音曲线数据，对每个采集点进行点位编号，形成数据库；

再提取电流曲线，进行数据处理，首先使用冒泡算法等找到电流曲线最大值点，找到点位编号，此点为b点，即道岔解锁的点；

设定第一电流阈值，例如0.3a，从电流曲线第一个点到b点所有的所有中寻找第一个超过阈值的点，这个点设置为电动机开始转动的启动值点，即a点；

设定第二电流阈值，表征电机停止转动，缓放开始，例如0.7a，从b点开始到电流曲线的最后一个点，找到第一个小于此阈值的点，停止值点，即为d点；

然后计算从b点到d点所有点数的平均值，设置为第三电流阈值；

从b点到d点，找到第一个小于第三个阈值的点，转换值点，即为c点；

进一步计算从c点到d点总点数，从c点开始，以固定的预设点数进行分段，例如从c点到d点共105个点，以固定点数16个点进行分段，则从c点到d点分为7段，其中6段为16个点，第七段10个点。

待完成整条电流曲线的分段后，记录下a点，b点，c点，d点以及c点到d点各分段点的点位，映射到声音曲线，这样就完成对声音曲线的分段，然后就可以声音的各段分别处理。

本发明实施例将大段声音数据处理成若干小段数据，每个小数据段都对应道岔转换的不同阶段，使得指向性更强，减少了故障定位的处理时间。

下面对本发明实施例提供的道岔转换声音的处理系统进行描述，下文描述的道岔转换声音的处理系统与上文描述的道岔转换声音的处理方法可相互对应参照。

图6是本发明实施例提供的一种道岔转换声音的处理系统的结构示意图，如图6所示，包括：采集单元61、处理单元62和映射单元63；其中：

采集单元61用于同步采集道岔声音数据和道岔电流数据，基于所述道岔声音数据获取声音曲线，基于所述道岔电流数据获取电流曲线；处理单元62用于提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；映射单元63用于将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

本发明实施例通过将轨道中采集到的道岔转换声音分割成多个小段来处理，减少数据处理工作量，降低对处理器和算法的要求，同时每个小数据段对应于道岔转换的不同阶段，指向性更强，减少了故障定位的处理时间。

基于上述实施例，该系统还包括统计单元64，所述统计单元64用于对所述声音曲线的采集点和所述电流曲线的采集点分别进行点位编号，分别得到声音采集点数据库和电流采集点数据库。

基于上述任一实施例，所述处理单元62具体包括：第一处理子单元621、第二处理子单元622、第三处理子单元623、第四处理子单元624、第五处理子单元625和合并子单元626；其中：

第一处理子单元621用于采用冒泡算法获取所述电流曲线最大的采集点，找到对应的点位编号，记为最大值点；第二处理子单元622用于设定第一电流阈值，获取所述电流曲线中第一个采集点到所述最大值点中第一个超过所述第一电流阈值的采集点，记为启动值点；第三处理子单元623用于设定第二电流阈值，获取所述电流曲线中从所述最大值点开始到最后一个采集点第一个小于所述第二电流阈值的采集点，记为停止值点；其中所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；第四处理子单元624用于计算从所述启动值点到所述停止值点所有采集点的平均值，设定为第三电流阈值，并获取从所述启动值点到所述停止值点所有采集点中第一个小于所述第三电流阈值的采集点，记为转换值点；第五处理子单元625用于统计所述转换值点到所述停止值点的总采集点，并对所述总采集点进行分段，得到若干分段点；合并子单元626用于将所述启动值点、所述最大值点、所述转换值点、所述停止值点和所述若干分段点作为所述曲线分段点位集合。

图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(communicationinterface)720、存储器(memory)730和通信总线(bus)740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行道岔转换声音的处理方法，该方法包括：获取道岔的声音曲线和电流曲线；提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元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。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的道岔转换声音的处理方法，该方法包括：获取道岔的声音曲线和电流曲线；提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的道岔转换声音的处理方法，该方法包括：获取道岔的声音曲线和电流曲线；提取所述电流曲线，对所述电流曲线进行数据处理，得到曲线分段点位集合；将所述曲线分段点位集合映射至所述声音曲线，得到对所述声音曲线的分段处理结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。