CN112531895A - 在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力设备的现场声压信号检测技术领域，具体为一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，包括音频采集模块、高清摄像头、信号调理器、电源管理模块、云服务器以及监控客户端；音频采集模块的信号输出端和高清摄像头的信号输出端均与信号调理器的信号输入端通信连接，信号调理器的信号输出端通过无线网络数据传输模块与云服务器无线连接，监控客户端与云服务器通过互联网连接；且电源管理模块分别和音频采集模块、高清摄像头以及信号调理器电性连接。本发明中提供了一种非接触式的，动态无损的检测系统，能够实时监测电力设备在极寒工况运行过程中出现的故障，相比于人工检测，检测信息更新及时，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备的现场声压信号检测技术领域，具体为一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列实时监测系统。
背景技术
电力变压器是电网的重要组成部分，其安全运行意义重大；变压器极易产生各种故障，如有发现问题必须立即处理。在日常的设备维护中一般需要工作人员进行人工排查和手动操作来实现故障检修，信息滞后、效率低下，且人工检测不具有连续监测功能，不能对电力变压器出现的问题及时的反馈。并且在极寒工况下，人工检测极易受到外部环境影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有连续监测功能，对电力变压器出现的问题及时的反馈，并且在极寒工况下，检测不受到外部环境影响的基于矢量声学音频阵列的的实时监测系统，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，所述系统包括音频采集模块、高清摄像头、信号调理器、电源管理模块、云服务器以及监控客户端；所述音频采集模块的信号输出端和高清摄像头的信号输出端均与所述信号调理器的信号输入端通信连接，所述信号调理器的信号输出端通过无线网络数据传输模块与所述云服务器无线连接，所述监控客户端与所述云服务器通过互联网连接；且所述电源管理模块分别和所述音频采集模块、高清摄像头以及信号调理器电性连接；所述音频采集模块、高清摄像头、信号调理器以及电源管理模块构成下位机系统并单独配置在每个电力设备中。
可选的，所述系统还包括用于对所述音频采集模块和高清摄像头进行架设布置的安装架，所述安装架包括呈环形结构的安装框，所述安装框沿周向环形分布有八个所述音频采集模块，且安装框的中心处通过支架固定有所述高清摄像头，所述安装框的外周面固定套接有连接座，且连接座的底部支撑有三脚架。
可选的，所述安装框的背面沿周向环形分布有八组用于对所述音频采集模块进行弹性夹持固定的夹片，每组夹片设置有两个、并沿安装框径向分布，且夹片呈Ω型、并由弹性金属片制成；所述夹片的夹持部粘接有橡胶垫片。
可选的，所述支架设置有三个，并呈发散状环形连接在支撑框的内周面，所述支架沿其长度方向开设有导槽，导槽内滑动设置有滑块，滑块上安装有指向支撑框中心、用于弹性固定所述高清摄像头的夹持部，且导槽内远离支撑框中心的一端与滑块之间设置有弹簧；自然状态下，所述弹簧呈压缩状态。
可选的，至少其中一个支架的背面安装有用于捆绑收集线缆的线箍。
可选的，所述连接座的底部固定连接有支撑杆，且支撑杆的底部通过预紧螺栓可拆卸式固定连接有三脚架。
可选的，所述音频采集模块包括声矢量传感器、放大滤波电路以及模数转换电路，用于采集电力设备噪声信号并转换为数字音频信号；所述声矢量传感器内置有分别用于获取声压和声质点振速的MEMS麦克风和质点振速传感器。
可选的，所述信号调理器包括音频编码器、视频编码器和微控制器。
可选的，所述无线网络数据传输模块包括4G单元和高增益天线；可选的，所述电源管理模块包括锂电池、电源管理芯片和太阳能电池板中任一种或其组合；所述云服务器用于接收、存储和处理所述信号调理器发射的信号；所述客户端接收云服务器推送的计算结果，进行显示并预警。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：本发明中提供了一种非接触式的，动态无损的检测系统，能够实时监测电力设备运行过程中出现的故障，相比于人工检测，检测信息更新及时，效率高。
附图说明
图1为本发明系统的原理图；
图2为本发明系统中安装框连接三脚架的示意图；
图3为本发明系统中安装框的放大图。
图中：10、三脚架；11、预紧螺栓；20、连接座；21、支撑杆；30、安装框；31、支架；32、导槽；33、弹簧；34、滑块；35、夹持部；36、夹片；37、线箍；40、音频采集模块；50、高清摄像头；60、信号调理器；70、电源管理模块；80、云服务器；90、监控客户端。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-3所示，本申请实施例提供的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，包括音频采集模块40、高清摄像头50、信号调理器60、电源管理模块70、云服务器80以及监控客户端90；
音频采集模块40的信号输出端和高清摄像头50的信号输出端均与信号调理器60的信号输入端通信连接，信号调理器60的信号输出端通过无线网络数据传输模块与云服务器80无线连接，监控客户端90与云服务器80通过互联网连接；且电源管理模块70分别和音频采集模块40、高清摄像头50以及信号调理器60电性连接；
其中，音频采集模块40、高清摄像头50、信号调理器60以及电源管理模块70构成下位机系统并单独配置在每个电力设备中。该实时监测系统还包括用于对音频采集模块40和高清摄像头50进行架设布置的安装架，安装架包括呈环形结构的安装框30，安装框30沿周向环形分布有八个音频采集模块40，且安装框30的中心处通过支架31固定有高清摄像头50，安装框30的外周面固定套接有连接座20，且连接座20的底部支撑有三脚架10。
在其中一具体实施方式中，安装框30的背面沿周向环形分布有八组用于对音频采集模块40进行弹性夹持固定的夹片36，每组夹片36设置有两个、并沿安装框30径向分布，且夹片36呈Ω型、并由弹性金属片制成；夹片36的夹持部35粘接有橡胶垫片，橡胶垫片用于增大对音频采集模块40夹持的摩擦力。
在其中一具体实施方式中，支架31设置有三个，并呈发散状环形连接在支撑框的内周面，支架31沿其长度方向开设有导槽32，导槽32内滑动设置有滑块34，滑块34上安装有指向支撑框中心、用于弹性固定高清摄像头50的夹持部35，且导槽32内远离支撑框中心的一端与滑块34之间设置有弹簧33；自然状态下，弹簧33呈压缩状态，进而在弹簧33的作用下实现夹持部35对高清摄像头50外壳的弹性夹持作用，适配性广、实用性高。
其中，至少其中一个支架31的背面安装有用于捆绑收集线缆的线箍37，使得八个音频采集模块40和一个高清摄像头50的布线更加整洁。
此外，所述连接座20的底部固定连接有支撑杆21，且支撑杆21的底部套接有三脚架10，通过预紧螺栓11可对套接后的三脚架10进行旋紧固定，进而方便三脚架10的拆卸和安装。
在其中一具体实施方式中，音频采集模块40包括声矢量传感器、放大滤波电路以及模数转换电路，用于采集电力设备噪声信号并转换为数字音频信号；声矢量传感器内置有分别用于获取声压和声质点振速的MEMS麦克风和质点振速传感器。
在其中一具体实施方式中，信号调理器60包括音频编码器、视频编码器和微控制器。
在其中一具体实施方式中，无线网络数据传输模块包括4G单元和高增益天线；
在其中一具体实施方式中，电源管理模块70包括锂电池、电源管理芯片和太阳能电池板的组合，太阳能电池板白天为锂电池充电，则无需外接市电，实现系统独立运行，而电源管理芯片将输入电压转换为各模块需要的工作电压。
云服务器80用于接收、存储和处理信号调理器60发射的信号；客户端接收云服务器80推送的计算结果，进行显示并预警。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于：所述系统包括音频采集模块(40)、高清摄像头(50)、信号调理器(60)、电源管理模块(70)、云服务器(80)以及监控客户端(90)；
所述音频采集模块(40)的信号输出端和高清摄像头(50)的信号输出端均与所述信号调理器(60)的信号输入端通信连接，所述信号调理器(60)的信号输出端通过无线网络数据传输模块与所述云服务器(80)无线连接，所述监控客户端(90)与所述云服务器(80)通过互联网连接；且所述电源管理模块(70)分别和所述音频采集模块(40)、高清摄像头(50)以及信号调理器(60)电性连接；
其中，所述音频采集模块(40)、高清摄像头(50)、信号调理器(60)以及电源管理模块(70)构成下位机系统并单独配置在每个电力设备中。
2.根据权利要求1所述的一种极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述系统还包括用于对所述音频采集模块(40)和高清摄像头(50)进行架设布置的安装架，所述安装架包括呈环形结构的安装框(30)，所述安装框(30)沿周向环形分布有八个所述音频采集模块(40)，且安装框(30)的中心处通过支架(31)固定有所述高清摄像头(50)，所述安装框(30)的外周面固定套接有连接座(20)，且连接座(20)的底部支撑有三脚架(10)。
3.根据权利要求2所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述安装框(30)的背面沿周向环形分布有八组用于对所述音频采集模块(40)进行弹性夹持固定的夹片(36)，每组夹片(36)设置有两个、并沿安装框(30)径向分布，且夹片(36)呈Ω型、并由弹性金属片制成；所述夹片(36)的夹持部(35)粘接有橡胶垫片。
4.根据权利要求2所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述支架(31)设置有三个，并呈发散状环形连接在支撑框的内周面，所述支架(31)沿其长度方向开设有导槽(32)，导槽(32)内滑动设置有滑块(34)，滑块(34)上安装有指向支撑框中心、用于弹性固定所述高清摄像头(50)的夹持部(35)，且导槽(32)内远离支撑框中心的一端与滑块(34)之间设置有弹簧(33)；自然状态下，所述弹簧(33)呈压缩状态。
5.根据权利要求4所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，至少其中一个支架(31)的背面安装有用于捆绑收集线缆的线箍(37)。
6.根据权利要求2所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述连接座(20)的底部固定连接有支撑杆(21)，且支撑杆(21)的底部通过预紧螺栓(11)可拆卸式固定连接有三脚架(10)。
7.根据权利要求1所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述音频采集模块(40)包括声矢量传感器、放大滤波电路以及模数转换电路，用于采集电力设备噪声信号并转换为数字音频信号；所述声矢量传感器内置有分别用于获取声压和声质点振速的MEMS麦克风和质点振速传感器。
8.根据权利要求1所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述信号调理器(60)包括音频编码器、视频编码器和微控制器。
9.根据权利要求1所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述无线网络数据传输模块包括4G单元和高增益天线。
10.如权利要求1所述的一种在极寒工况下基于矢量声学音频阵列的实时监测系统，其特征在于，所述电源管理模块(70)包括锂电池、电源管理芯片和太阳能电池板中任一种或其组合；所述云服务器(80)用于接收、存储和处理所述信号调理器(60)发射的信号；所述客户端接收云服务器(80)推送的计算结果，进行显示并预警。
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