CN106197881A - 一种阀门泄漏监测的无线声学成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种进行设备故障监测用的无线声音成像装置，由进行现场定位的分布4个声音测量节点、一个无线声音接收节点、PC机组成；分布4个声音测量节点根据测量现场的要求，按照相同的距离大小进行部署，这些测量节点由自带的电池供电；装置包括一个无线声音接收节点；该接收节点通过串口与PC机相连；阀门泄漏的声音通过安装在其四周的声音测量节点进行测量，通过接收节点用轮询方式获取1段时间的测量信息，进行处理，最后在PC机用成像软件，给出探测区域内的设备状态运行信息。

Description

一种阀门泄漏监测的无线声学成像装置

技术领域

本发明专利涉及一种无线声音成像的装置，特别是在设备故障监测时，提供设备运行的健康状况。

背景技术

目前，在中国的声学成像装置发明中，中国科学院声学研究所的吴文焘等发明了一种自适应声学成像方法，利用聚焦波束形成扫描线数据，将扫描线数据进行空间逐点聚焦，而后通过自适应加权后的图像变换，得到图像；声学所的刘维等也发明了一种水下高分辨率侧视声学成像系统，它的接收机通过信号调理和采集功能模块，对水下声波信号进行滤波、放大处理，并将模拟信号转换为数字信号；然后通过数据传输模块、存储模块、图像重建模块、补偿处理模块和图像显示模块，构成水下高分辨率侧视声学成像系统。

在国际的声学成像装置发明中，皇家飞利浦电子股份有限公司的加德斯发明了一种用于医学程序引导的三维声学成像系统和方法，利用接收感兴趣体积的声学信号、确定设备的位置、最后在显示设备上显示三维视图；皇家飞利浦电子股份有限公司的苏多尔也发明一种声学成像设备，它由声学探头、声学信号处理器、显示器、非手动控制装置，构成声学成像设备；而传感器公司的罗斯·基里·英发明了一种确定表面上冲击位置的方法，采用在表面上布置多个声学传感器，处理器通过计算互相关乘积、傅立叶反变换值、对于每个区域k进行求和；选择特征值来进行定位成像。

从这些成像装置的特征可以看出：这些发明利用阵列信号处理的方法，处理麦克风阵列采集的声音信号，确定声源位置，最后利用成像软件，显示确定的位置或图像；而这些采集节点多通过有线方式与处理和显示器件连接；这些不太适合与设备故障检测或阀门泄漏检测，也不适合扩大监控范围。

而目前需要一种能够对远距离设备，进行不间断的在线监测，基于此，需要实现无线的在线监测系统，同时又能直观的观察故障现象，本发明就是基于这个目的设计和发明的。

发明内容

本发明专利涉及一种进行设备故障监测用的无线声音成像装置，由进行现场定位的分布4个无线声音测量节点、一个无线声音接收节点、PC机组成；分布4个无线声音测量节点根据测量现场的要求，按照相同的距离大小进行部署，这些测量节点由自带的电池供电；装置包括一个无线声音接收节点；该接收节点通过串口与PC机相连；阀门泄漏的声音通过安装在其四周的声音测量节点进行测量，通过接收节点用轮询方式获取1段时间的测量信息，进行处理，最后在PC机用成像软件，给出探测区域内的设备状态运行信息。

本发明所采用的技术方案是：无线声音测量节点通过其信号采集测量阀门泄漏产生的噪声，其处理器对噪声进行时频域处理，得到峰值及其频率、主要成分的峰值时间及频率并进行存储和传输；无线接收节点采用TDMA机制结合轮询方式访问无线声音测量节点，它 接收各测量节点的信号，存储，经过串口把数据传输到PC中，PC利用程序显示声强位置图像，实现设备故障监测用的无线声音成像装置。

无线声音测量节点的信号采集部分由1个、2个或4个声音测量模块组成，根据测量要求的精度确定，如果是4个声音采集节点，将分别处于正方形的四个顶点；如果是两个，是线型阵；声音测量模块采集声音信号，放大后与无线声音测量节点的处理器的A/D转换接口相连；处理器处理采集的信号，通过无线发送模块发送出去。

无线接收节点由一个无线通信模块、一个处理器模块、一个串口通信模块和一个OLED显示器所组成；处理器模块定时发送轮询命令由无线通信模块发送出去，同时分时接收各无线测量节点处理的噪声测量信息；经串口通信模块传输到电脑进行显示，同时对初步位置信息在OLED显示屏上进行显示。

附图说明

图1是本发明的装置的结构示意图，图中：

1是无线声音测量节点4；

2是无线声音测量节点3；

3是无线声音测量节点2；

4是无线声音测量节点1；

5是无线声音接收节点；

6 是PC机。

图2 是本发明的无线声音测量节点的结构示意图，图中：

1 是电池；

2 是处理器电路；

3 是1-4个声音测量模块；

4 是天线；

5是无线收发器。

图3 是本发明的无线接收节点的结构示意图，图中：

1 是电池；

2 是处理器电路；

3 是串口通信电路；

4 是天线；

5是无线收发器。

具体实施方式

以下结合附图和实例，对依据本发明专利提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

一种进行设备故障监测用的无线声音成像装置的结构示意图如图1所示，本发明所述的无线测量节点的结构示意图如图2所示，本发明所述的无线接收节点的结构示意图如图3所示。

如图1所示，本发明专利涉及一种进行设备故障监测用的无线声音成像装置，由进行现场定位的分布4个无线声音测量节点（1-无线声音测量节点4、2-无线声音测量节点4、3-无线声音测量节点2、4-无线声音测量节点1）、一个无线声音接收节点5、PC机6组成；所述的4个无线声音测量节点测量现场的噪声信号，通过天线把处理后的数据发送给无线接收节点，而无线接收节点使用轮询的方式对4个无线声音测量节点测量现场的噪声信号大小进行实时的采集，无线声音接收节点对接收数据处理后，直接在现场显示，另外也通过串口连接到成像装置的PC成像端，对设备故障监测的声音状况进行成像显示。

如图2所示，所述的 无线声音测量节点1-4包括电池1、处理器电路2、1-4个声音测量模块3、天线4、无线收发器5组成，其中电池1为无线声音测量节点的处理器电路2、1-4个声音测量模块3、无线收发器5提供电源；其中1-4个声音测量模块3测量现场的噪声大小，连接到处理器电路2中模数转换接口，处理器电路对转换为数字信号的噪声信号对噪声进行时频域处理，得到峰值及其频率、主要成分的峰值时间及频率，并对这些数据进行存储，同时发送给无线收发模块，无线收发模块把这些数据通过天线发送出去。

如图3所示，所述的 无线声音接收节点5包括电池1、处理器电路2、串口通信电路3、天线4、无线收发器5组成，其中电池1为无线声音接收节点的处理器电路2、串口通信电路3、无线收发器5提供电源；无线声音接收节点采用TDMA机制结合轮询方式访问无线声音测量节点，接收各测量节点的信号，进行处理得到实时的位置信息，保存到其存储电路中；同时经过串口把数据传输到PC中，PC利用程序显示声强位置图像，实现设备故障监测用的无线声音成像装置。

其中所述的无线声音测量节点1-4的处理器电路2选择STM32F103RCT6为处理器，使用其自带的A/D转换和存储EEPROM；无线声音测量模块3中选用的放大器是NE5532，放大倍数在100—1000倍之间，传感器选用的麦克风传感器；而无线收发电路的收发芯片选用NRF24L01+。

其中所述的无线声音接收节点的处理器电路2选择STM32F103RCT6为处理器，使用其自带的A/D转换、存储EEPROM、UART电路；而无线收发电路的收发芯片选用NRF24L01+。

Claims (3)

1.一种进行设备故障监测用的无线声音成像装置，其特征在于：由4或多个无线声音测量节点、1个无线声音接收节点、PC机组成； 4或多个无线声音测量节点根据测量现场的要求，按照相同的距离大小进行部署，这些测量节点由自带的电池供电，阀门泄漏的声音通过安装在其四周的这些声音测量节点进行测量；一个无线声音接收节点通过无线收发器接收无线声音测量节点的数据，并进行存储处理，同时该接收节点通过串口与PC机相连；接收节点用轮询方式获取1段时间的测量信息，进行同步处理，最后在PC机用成像软件，给出探测区域内的设备状态运行信息。

2.根据权利要求1所述的无线声音测量节点，其特征在于使用STM32F103RBT6 型号单片机、NRF24L01+无线收发器、麦克风和NE5532放大器。

3.据权利要求1的无线声音接收节点，其特征在于使用STM32F103RBT6 型号单片机、NRF24L01+无线收发器。