CN109959511A - 一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法 - Google Patents

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张大海
刘浩
钱鹏
司玉林
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Abstract

本发明公开了一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法。其步骤如下：在潮流能机机组离岸端的主轴轴承和齿轮箱上布置振动信号传感器，把信号传递到到潮流能机机组数据传输端；结合压缩感知技术，选择高斯矩阵，对信号进行大倍率压缩；压缩后的振动数据通过光纤传输路线实时传输到岸上基站部分，经数据接收端至岸上基站计算中心；采用重构算法把压缩后的数据在计算中心中进行重构还原，进而获得原始振动信号；对于重构还原后的振动信号进行时频分析，获得潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮的实时状态。解决了振动信号监测虽然准确但数据量大实时处理设备要求高而离岸设备难以满足的问题；和振动信号实时信号数据量巨大难以实时传输的问题。

Description

一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法
技术领域
本发明涉及潮流能机机组实时状态监测方法，特别是涉及一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法。
背景技术
潮流能作为新兴的海上能源越来越受到人们的广泛重视。潮流能机机组建设地点往往选择潮流能丰富的地方，其距离陆上的基站具有一定的距离。潮流能机机组的工作环境较为恶劣，主轴轴承和齿轮箱作为潮流能机机组重要的部件，一旦出现故障不能及时排除，将会在潮流能巨大的能量下产生较大的损失。振动信号检测方法是对主轴轴承和齿轮箱齿轮状态监测的有效手段，但是采用振动信号分析主轴轴承和齿轮箱齿轮状态需要高频的振动信号采集。高频的持续振动数据采集意味着巨大的数据，需要大型高性能的处理器进行处理计算。现阶段由于潮流能机机组本机上处理器不能满足振动信号实时分析处理的要求，而振动信号巨大的数据不能实时快速传输，因而不能达到对于潮流能机机组主轴轴承和齿轮状态的实时监测。
发明内容
针对背景技术领或中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，基于振动信号数据量大、对于处理器性能要求高的特点，通过结合压缩感知技术在基站中的大型数据处理设备中进行信号的重构并进行实时的时频分析，进而得到潮流能机机组中主轴轴承和齿轮箱齿轮的实时状态。
本发明解决技术问题所采用的的技术方案是：
本发明的一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法。该方法的步骤如下：
步骤1)在潮流能机机组离岸端的主轴轴承和齿轮箱上分别布置振动信号传感器，振动信号传感器将会把振动信号传递到到潮流能机机组数据传输端；
步骤2) 结合压缩感知技术，选择高斯矩阵，在数据传输端中对该振动信号进行大倍率压缩；
步骤3)压缩后的振动数据通过光纤传输路线实时传输到岸上基站部分，经数据接收端至岸上基站计算中心；
步骤4)采用重构算法把压缩后的数据在计算中心中进行重构还原，进而获得原始振动信号；
步骤5) 对于重构还原后的振动信号进行时频分析，进而获得潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮的实时状态。
所述数据传输端，包括数据处理器以及数据发射器。
所述压缩感知技术，通过利用高斯矩阵和振动信号进行简单快速地计算后压缩数据。
所述重构算法，通过重构算法对经过压缩后的数据进行重构还原，获得原始数据。
所述时频分析，通过对重构后的数据进行计算处理后，结合其时域和频域的特点，进而获得主轴轴承和齿轮箱齿轮的健康状态。
本发明具有的有益效果是：
本发明可以实时获得潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮的状态信息，进而对于潮流能机机组的状态变化做出及时而可靠的措施，避免潮流能机机组因故障造成的损失。结合压缩感知技术将数据量巨大的振动信号进行压缩以达到实时传输的目的，然后在岸上基站的大型数据处理中心将压缩后的振动信号数据重构后进行实时计算分析，解决了振动信号检测数据量大难以快速传输特点的同时保留了振动信号对于轴承和齿轮箱齿轮检测故障准确的特点。利用基站中大型数据计算中心，最终达到对潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮状态实时监测的目的。
附图说明
图1 状态监测方法的构成图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明方法的步骤如下：
步骤1)在潮流能机机组离岸端的主轴轴承和齿轮箱上分别布置振动信号传感器，振动信号传感器将会把振动信号传递到到潮流能机机组数据传输端；
步骤2) 结合压缩感知技术，选择高斯矩阵，在数据传输端中对该振动信号进行大倍率压缩；
步骤3)压缩后的振动数据通过光纤传输路线实时传输到岸上基站部分，经数据接收端至岸上基站计算中心；
步骤4)采用重构算法把压缩后的数据在计算中心中进行重构还原，进而获得原始振动信号；
步骤5) 对于重构还原后的振动信号进行时频分析，进而获得潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮的实时状态。
所述数据传输端，包括数据处理器以及数据发射器。
所述压缩感知技术，通过利用高斯矩阵和振动信号进行简单快速地计算后压缩数据。
所述重构算法，通过重构算法对经过压缩后的数据进行重构还原，获得原始数据。
所述时频分析，通过对重构后的数据进行计算处理后，结合其时域和频域的特点，进而获得主轴轴承和齿轮箱齿轮的健康状态。
如图1所示，在离岸潮流能机机组的主轴轴承和齿轮箱上布置振动信号传感器。振动信号传感器连接到数据传输端，并在数据传输端中结合压缩感知技术利用高斯矩阵对于振动信号进行压缩，获得高倍率压缩后的数据。高倍率压缩后的数据将在数据传输端通过光纤传输路线到达岸上基站部分的数据接收端。高倍率压缩后的数据将在岸上基站计算中心进行重构计算获得原始振动数据，进而通过时频计算分析，获得振动信号中所包含的主轴轴承和齿轮箱齿轮的健康状态。由于上述过程均为实时进行的，所以可达到实时获得主轴轴承和齿轮箱齿轮健康状态的目的。

Claims (5)

1.一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
步骤1)在潮流能机机组离岸端的主轴轴承和齿轮箱上分别布置振动信号传感器，振动信号传感器将会把振动信号传递到到潮流能机机组数据传输端；
步骤2) 结合压缩感知技术，选择高斯矩阵，在数据传输端中对该振动信号进行大倍率压缩；
步骤3)压缩后的振动数据通过光纤传输路线实时传输到岸上基站部分，经数据接收端至岸上基站计算中心；
步骤4)采用重构算法把压缩后的数据在计算中心中进行重构还原，进而获得原始振动信号；
步骤5) 对于重构还原后的振动信号进行时频分析，进而获得潮流能机机组主轴轴承和齿轮箱齿轮的实时状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，其特征在于：所述数据传输端，包括数据处理器以及数据发射器。
3.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，其特征在于：所述压缩感知技术，通过利用高斯矩阵和振动信号进行简单快速地计算后压缩数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，其特征在于：所述重构算法，通过重构算法对经过压缩后的数据进行重构还原，获得原始数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的潮流能机机组实时状态监测方法，其特征在于：所述时频分析，通过对重构后的数据进行计算处理后，结合其时域和频域的特点，进而获得主轴轴承和齿轮箱齿轮的健康状态。
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