[发明专利]一种天然气站场设备运行智能监测方法及系统

说明书

本发明提供了一种天然气站场设备运行智能监测方法，包括以下步骤：S1、用声阵列采集天然气站场设备运行状态的音频信号；S2、对阵列各通道音频进行离群点检测，以筛除异常音频及其对应阵元；S3、使用延时‑求和波束形成算法进行音频成像并获取目标设备的音频频谱；S4、从波束形成的频谱中提取梅尔倒谱特征并进行标准化处理，输入到预训练好的天然气站场设备状态分类模型中诊断设备状态。本发明提供了一种天然气站场设备运行智能监测方法及系统，其目的在于弥补目前天然气站场设备监测系统不够完善问题，用以实时监测设备运行状态，及时发现设备故障，减少人员巡检工作量，提升站场整体生产效率和运行可靠性。

技术领域

本发明属于天然气站场设备监测领域，更具体地，涉及一种天然气站场设备运行智能监测方法及系统。

背景技术

目前长输天然气站场的主要维检修模式是定期巡检、周期性维修和预防性维护相结合的方式，一定程度上存在“维检修过剩”或“维检修不足”的问题，不利于提高站场的整体运行效率。站内设备的关键运行参数及信号检测较为完善，但对于机械故障的直接监测尚有缺乏，大部分由值班人员通过维检修来发现，或通过相关信号检测异常推断可能出现机械故障。

总体而言，目前由于站场设备本体的监测系统还不够完善，大部分需要通过定期维检修的方式，依靠人员经验来判断机械故障，这对于现场生产运行来说还不够高效可靠。因此，提供一种系统的、科学的天然气站场设备状态监测方法及系统是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种天然气站场设备运行智能监测方法及系统，其目的在于弥补目前天然气站场设备监测系统不够完善问题，用以实时监测设备运行状态，及时发现设备故障，减少人员巡检工作量，提升站场整体生产效率和运行可靠性。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种天然气站场设备运行智能监测方法及系统，其目的在于解决目前天然气站场设备监测系统不够完善而导致的站场整体运行效率低的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种天然气站场设备运行智能监测方法，包括以下步骤：

S1、用声阵列采集天然气站场设备运行状态的音频信号；

S2、对阵列各通道音频进行离群点检测，以筛除异常音频及其对应阵元；

S3、使用延时-求和波束形成算法进行音频成像并获取目标设备的音频频谱；

S4、从波束形成的频谱中提取梅尔倒谱特征并进行标准化处理，输入到预训练好的天然气站场设备状态分类模型中诊断设备状态。

进一步优选地，步骤S1中，声阵列包括传声器、摄像头、数据采集卡；其中，阵列平面上的多个传声器呈多臂螺旋形状，用于接收设备音频；摄像头的接收方向和阵列平面的接收方向相同，用于拍摄现场图像；数据采集卡通过信号线与各传声器相连，用于对各通道音频进行同步采样。

进一步优选地，步骤S2包括以下步骤：

S21、从各通道音频中提取梅尔倒谱特征，过程如下：

对音频进行分帧处理后计算每帧音频的功率谱，将梅尔滤波器组应用于功率谱，计算滤波器的能量和并取对数，计算公式如下：

其中，S_i(k)为第i帧音频的功率谱，B_m(k)为第m个三角滤波器的频率响应，频带范围为[f_m-1,f_m+1]，随m值的增大而增宽；

进一步地，应用离散余弦变换对滤波器组系数做去相关处理，计算公式如下：

其中，M为滤波器个数，L为梅尔倒谱系数阶数；