CN114413992A - 一种通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统，方法包括以下步骤：实时获取腔室本体的振动数据，通过傅里叶变换方法结合振动数据获取第一对应关系，第一对应关系为腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；获取第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；根据多个特征频率随时间的变化关系，获取腔室本体的固有特征频率；根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。以实现在不影响工业设备中的筒、罐、风室等原结构的基础上，识别筒、罐、风室是否形成了内部堵结的情况，从而当筒、罐、风室内部发生堵结时及时警示工作人员。

Description

一种通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及腔室本体容量识别技术领域，尤其涉及一种通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统。

背景技术

对于大型工业设备的燃料、矿石、原料的贮存及输送等环节，需要筒、罐、风室等仓体进行转运、暂存，由于本身燃料、矿石、原料等受到湿度、颗粒度等原因，容易在筒体、罐体等腔室本体内出现质量的粘结堆积从而造成流通不畅与堵塞现象的发生。

对于火电厂的原煤仓、垃圾焚烧电厂的风室等设备腔室而言，在落煤过程以及炉排炉垃圾焚烧过程中，容易受到煤料粘结煤仓或者垃圾余渣粘结风室的情况出现，当出现腔室内容物粘结腔室内壁的情况发生时，腔室会出现内部物质流通不畅等情况，最后使得筒、罐等腔室出现了堵结从而失去了原有的转运功能，甚至当这些粘结物在某种外部振动或其他因素作用下，粘结内应力减小或消失后会形成瞬间的崩塌，对于在这些筒、罐等仓体底下运转的设备而言就是种瞬间的冲击力，极易导致尾部设备的失效、故障等停转现象，从而造成更多危害。

过去对于该种情况常使用一些安装在内部腔室的料位计进行持续监测物料料位情况，然而对于原煤仓、垃圾焚烧厂炉排风室等而言，一些粉尘、高温等恶劣环境的影响使得料位计等紧密电子元器件会出现受损、失效或其它无法保证测量效果的情况发生，最终仍然无法避免测量失效带来的腔室本体内部粘结故障。

发明内容

本发明提供一种通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统，以实现在不影响工业设备中的筒、罐、风室等原结构的基础上，识别筒、罐、风室是否形成了内部堵结的情况，从而当筒、罐、风室内部发生堵结时及时警示工作人员。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种通过振动测量识别腔室容量的方法，包括以下步骤：

实时获取腔室本体的振动数据，所述振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的其中一种；

通过傅里叶变换方法结合所述振动数据获取第一对应关系，所述第一对应关系为所述腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

获取所述第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率；

根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率包括：

获取多个所述特征频率与时间的对应关系，记为第二对应关系；

获取每个所述第二对应关系中，当前特征频率与初始特征频率之间的第一差值，其中，所述当前特征频率为当前时刻对应的特征频率，所述初始特征频率为初始时刻对应的特征频率；

当其中一个所述第二对应关系中，所述第一差值超过第一预设阈值范围，记所述第二对应关系中的所述当前特征频率为固有特征频率。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间；

当所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间超过预设时长时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

当所述第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间，记为第一时间；

在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

获取所述第一时间与所述第二差值的乘积；

当所述乘积超过第三预设阈值时，发出预警提示。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种通过振动测量识别腔室容量的装置，包括：

振动数据获取模块，用于实时获取腔室本体的振动数据，所述振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的至少一种；

第一对应关系获取模块，用于通过傅里叶变换方法结合所述振动数据获取第一对应关系，所述第一对应关系为所述腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

特征频率获取模块，用于获取所述第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

固有特征频率获取模块，用于根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率；

判断预警模块，用于根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述固有特征频率获取模块，包括：

第二对应关系获取单元，用于获取多个所述特征频率与时间的对应关系，记为第二对应关系；

第一差值获取单元，用于获取每个所述第二对应关系中，当前特征频率与初始特征频率之间的第一差值，其中，所述当前特征频率为当前时刻对应的特征频率，所述初始特征频率为初始时刻对应的特征频率；

当其中一个所述第二对应关系中，所述第一差值超过第一预设阈值范围，记所述第二对应关系中的所述当前特征频率为固有特征频率。

根据本发明的一个实施例，所述判断预警模块包括：

维持时间获取单元，用于获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间；

提示单元，用于当所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间超过预设时长时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述判断预警模块包括：

固有振动幅度获取单元，用于在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度；

第二差值获取单元，用于获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

提示单元，用于当所述第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，所述判断预警模块包括：

维持时间获取单元，用于获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间，记为第一时间；

第二差值获取单元，用于在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

乘积获取单元，用于获取所述第一时间与所述第二差值的乘积；

提示单元，用于当所述乘积超过第三预设阈值时，发出预警提示。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种通过振动测量识别腔室容量的系统，包括：

至少一个振动传感器，通过固定底座固定于腔室本体的外壁上；

数据采集卡，一端与所述振动传感器连接，另一端与处理器连接，又一端与电源连接；所述振动传感器的另一端与所述电源连接；

所述电源用于向所述振动传感器供电，所述数据采集卡用于采集所述振动传感器获取的腔室本体的振动数据，所述处理器用于执行如权利要求1-5任一项所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，以根据所述振动数据识别所述腔室本体的容量。

根据本发明的一个实施例，当所述振动传感器为多个时，各所述振动传感器沿所述腔室本体的中心轴线方向一字排列在所述腔室本体的外壁上。

根据本发明的一个实施例，所述振动传感器为位移振动传感器、速度振动传感器或加速度振动传感器中的一种。

根据本发明的一个实施例，所述固定底座为磁吸盘，或者螺柱中的一种。

综上所述，根据本发明实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统，方法包括以下步骤：实时获取腔室本体的振动数据，振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的其中一种；通过傅里叶变换方法结合振动数据获取第一对应关系，第一对应关系为腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；获取第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；根据多个特征频率随时间的变化关系，获取腔室本体的固有特征频率；根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。以实现在不影响工业设备中的筒、罐、风室等原结构的基础上，识别筒、罐、风室是否形成了内部堵结的情况，从而当筒、罐、风室内部发生堵结时及时警示工作人员。

附图说明

图1是本发明第一方面实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的方法流程图；

图2是位移振动数据经过傅里叶变换之后获取的位移振动幅度与振动频率的对应关系曲线；

图3是图2中三个波峰对应的三个特征频率随时间的变化关系；

图4是图2中三个波峰对应的三个特征频率随时间的另一变化关系；

图5是本发明第二方面实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的装置的方框示意图；

图6是本发明第三方面实施例提出一种通过振动测量识别腔室容量的系统的结构示意图；

图7是本发明第三方面实施例提出的一种通过振动测量识别腔室容量的系统中某一固有特征频率下不同振动传感器的振幅连线曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明第一方面实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的方法流程图。如图1所示，该通过振动测量识别腔室容量的方法，包括以下步骤：

S101，实时获取腔室本体的振动数据，振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的其中一种；

其中，振动数据可以通过设置在腔室本体上的振动传感器来采集。振动传感器分为位移振动传感器、速度振动传感器和加速度振动传感器中的一种。

如果振动传感器为位移振动传感器，则获取的腔室本体的振动数据即为振动位移数据；如果振动传感器为速度振动传感器，则获取的腔室本体的振动数据即为振动速度数据；如果振动传感器为加速度振动传感器，则获取的腔室本体的振动数据即为振动加速度数据。

S102，通过傅里叶变换方法结合振动数据获取第一对应关系，第一对应关系为腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

其中，振动幅度可以位移振动幅度、速度振动幅度或加速度振动幅度中的其中一种。如果获取的振动数据为振动位移数据，那么通过傅里叶变换之后，获取的第一对应关系为腔室本体的位移振动幅度和振动频率的对应关系；如果获取的振动数据为振动速度数据，那么通过傅里叶变换之后，获取的第一对应关系为腔室本体的速度振动幅度和振动频率的对应关系；如果获取的振动数据为振动加速度数据，那么通过傅里叶变换之后，获取的第一对应关系为腔室本体的加速度振动幅度和振动频率的对应关系。

S103，获取第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

以位移振动幅度为例来说，图2是位移振动数据经过傅里叶变换之后获取的位移振动幅度与振动频率的对应关系曲线。其中，如图2所示，横轴为振动频率，纵轴为位移振动幅度，图2中仅示例出了三个波峰，实际转换过程中可能会出现n个波峰，为了计算简单，简化处理步骤，仅统计纵轴的位移振动幅度超过预设振动幅度的g个波峰，g<n，其中，预设振动幅度可根据实际情况进行设置，比如，设置预设振动幅度为最大振动幅度的百分比为30％。以图2中示例出的三个波峰即g＝3，每个波峰对应相应的横轴的频率值即为特征频率。

S104，根据多个特征频率随时间的变化关系，获取腔室本体的固有特征频率；

在获取特征频率之后，记录各个特征频率随时间的变化关系。图3是图2中三个波峰对应的三个特征频率随时间的变化关系。

需要说明的是，当腔室本体(筒、罐、风室等腔室)形成内部堵结的情况时，对于该类仓体而言可简化模型为单自由度无阻尼物体，那么其固有频率遵循

由于腔室本体内形成堵塞、粘结的燃料或储料后，系统本身质量m增大，而弹性模量k不变，固有频率f产生减小的变化。进而，可以监测腔室本体的特征频率，并从各个特征频率随时间的变化关系中，以观测各个特征频率是否减小，从而识别腔室本体内部是否形成堵结。

根据本发明的一个实施例，S104包括：

获取多个特征频率与时间的对应关系，记为第二对应关系(如图3所示)；

获取每个第二对应关系中，当前特征频率与初始特征频率之间的第一差值，其中，当前特征频率为当前时刻对应的特征频率，初始特征频率为初始时刻对应的特征频率；

也就是说，初始特征频率其实腔室本体刚开始工作运转时的特征频率，每个第二对应关系中，均有一个初始特征频率，以图3中来示意，t0时刻的特征频率即为初始特征频率。

当其中一个第二对应关系中，第一差值超过第一预设阈值范围，记第二对应关系中的当前特征频率为固有特征频率。

由于随着腔室本体的工作，内部会产生堵结，当前特征频率会一直减小，当堵结到一定程度后，当前特征频率与初始特征频率的第一差值会超过第一预设阈值范围，将此时的当前特征频率作为固有特征频率。

可以理解的是，图3中有三条频率曲线，当其中任何一条曲线呈下降趋势并且与初始特征频率的第一差值超过第一预设阈值范围时，就将该曲线中此时的当前特征频率作为固有特征频率。当三条曲线均发生下降趋势，或者其中两条曲线发生下降趋势，并且各曲线中与相应的初始特征频率的第一差值超过第一预设阈值范围时，此时应当将第一差值最先超过第一预设阈值范围的当前特征频率作为固有特征频率，以及时发出预警。

S105，根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

最终根据S104获取的固有特征频率来判断腔室本体是否堵结，或者，根据固有特征频率对应的振动幅度来判断腔室本体是否堵结，或者根据固有特征频率结合固有特征频率对应的振动幅度来判断腔室本体是否堵结，并且在腔室本体发生堵结时，来发出预警提示，以警示工作人员对腔室本体内部进行清洁。

下面分别介绍发出预警提示的三种条件。

其一，根据本发明的一个实施例，步骤S105根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间；

当腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间超过预设时长时，发出预警提示。

也就是说，当从步骤S104获取固有特征频率后，还需要获取腔体本体维持在固有特征频率的时间，仅当该时间超过预设时长时，才判断腔体本体发生堵结，这时才发出预警提示，避免发生误判。

如图4所示，第一特征频率f1在t1时，开始下降，但在很短的时间内就又开始上升，在t2时开始下降，自t2时刻后一直下降，虽然在t2至t3阶段，当前特征频率与初始特征频率的之间的第一差值有大于第一预设阈值范围±Δf的部分，但是仅持续了很短的时间，小于Δt，在t3时刻，又恢复到了初始特征频率值，接着在t3至t4阶段，第一特征频率f1仍然在下降，并在t4时刻下降至差值超过第一预设阈值范围，在t4至t5阶段，第一特征频率与初始特征频率的第一差值超过第一预设阈值范围且持续了Δt时间，因此，在t5时刻，发出预警提示。

由此，通过一种振动测量手段，识别反映筒、罐、风室等腔室本体容积变化的固有特征频率，并通过调用多个特征频率信息绘制出特征频率随时间变化的曲线图，将实时在线监测的当前特征频率与初始获得的特征频率进行对比，根据设定的频率偏移值(第一预设阈值范围)以及设定的维持时间，从而诊断腔室本体内的燃料或其它储料容量是否到达本身库容的危险阈值，发出报警信号提醒人员进行清理、疏通。

其二，根据本发明的一个实施例，步骤S105根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

在固有特征频率下，获取与固有特征频率对应的固有振动幅度；

并获取固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，初始振动幅度为固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度，即t0时刻初始特征频率对应的振动幅度。

当第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

也就是说，在获取固有特征频率之后，一直随时监测该固有频率对应固有振动幅度，当该固有振动幅度与初始振动幅之间的第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

其三，根据本发明的一个实施例，步骤S105根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间，记为第一时间；

在固有特征频率下，获取与固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，初始振动幅度为固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

获取第一时间与第二差值的乘积；

当乘积超过第三预设阈值时，发出预警提示。

其中，第三预设阈值为第一预设阈值与第二预设阈值的乘积。在该实施例中，通过固有特征频率维持的时间以及，固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值来共同判断，避免了误判，判断条件更加准确。举例来说，当第一时间小于Δt，那么第二差值大于第二预设阈值时，但乘积大于第三预设阈值时，发出预警提示。当第一时间大于Δt，第二差值小于第二预设阈值，但乘积大于第三预设阈值时，发出预警提示，两者结合，使得判断更加及时，尽早的发现腔室本体内是否堵结，尽早采取相应措施。

由此，根据本发明实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的方法、装置和系统，方法包括以下步骤：实时获取腔室本体的振动数据，振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的其中一种；通过傅里叶变换方法结合振动数据获取第一对应关系，第一对应关系为腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；获取第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；根据多个特征频率随时间的变化关系，获取腔室本体的固有特征频率；根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。以实现在不影响工业设备中的筒、罐、风室等原结构的基础上，识别筒、罐、风室是否形成了内部堵结的情况，从而当筒、罐、风室内部发生堵结时及时警示工作人员。

实施例二

图5是本发明第二方面实施例提出的通过振动测量识别腔室容量的装置的方框示意图。如图5所示，通过振动测量识别腔室容量的装置100，包括：

振动数据获取模块101，用于实时获取腔室本体的振动数据，振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的至少一种；

第一对应关系获取模块102，用于通过傅里叶变换方法结合振动数据获取第一对应关系，第一对应关系为腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

特征频率获取模块103，用于获取第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

固有特征频率获取模块104，用于根据多个特征频率随时间的变化关系，获取腔室本体的固有特征频率；

判断预警模块105，用于根据固有特征频率和/或固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，固有特征频率获取模块104，包括：

第二对应关系获取单元，用于获取多个特征频率与时间的对应关系，记为第二对应关系；

第一差值获取单元，用于获取每个第二对应关系中，当前特征频率与初始特征频率之间的第一差值，其中，当前特征频率为当前时刻对应的特征频率，初始特征频率为初始时刻对应的特征频率；

当其中一个第二对应关系中，第一差值超过第一预设阈值范围，记第二对应关系中的当前特征频率为固有特征频率。

根据本发明的一个实施例，判断预警模块105包括：

维持时间获取单元，用于获取腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间；

提示单元，用于当腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间超过预设时长时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，判断预警模块105包括：

固有振动幅度获取单元，用于在固有特征频率下，获取与固有特征频率对应的固有振动幅度；

第二差值获取单元，用于获取固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，初始振动幅度为固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

提示单元，用于当第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

根据本发明的一个实施例，判断预警模块105包括：

维持时间获取单元，用于获取腔室本体的振动频率维持在固有特征频率的时间，记为第一时间；

第二差值获取单元，用于在固有特征频率下，获取与固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，初始振动幅度为固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

乘积获取单元，用于获取第一时间与第二差值的乘积；

提示单元，用于当乘积超过第三预设阈值时，发出预警提示。

需要说明的是，该实施例是实施例一对应的装置实施例，相关内容已经在实施例一中描述，本实施例中不再赘述。

实施例三

图6是本发明第三方面实施例提出一种通过振动测量识别腔室容量的系统的结构示意图。如图6所示，该通过振动测量识别腔室容量的系统200包括：

至少一个振动传感器201，通过固定底座202固定于腔室本体203的外壁上；

数据采集卡204，一端与振动传感器201连接，另一端与处理器205连接，又一端与电源206连接；振动传感器201的另一端与电源206连接；

电源206用于向振动传感器201供电，数据采集卡204用于采集振动传感器201获取的腔室本体203的振动数据，处理器205用于执行实施例一中通过振动测量识别腔室容量的方法，以根据振动数据识别腔室本体203的容量。

其中，处理器205通过振动数据通讯线207与数据采集卡204连接，数据采集卡204的正极通过信号电缆正极线208与振动传感器201连接，振动传感器201的供电线209与电源206的正极连接，数据采集卡204的负极通过信号电缆负极线210与电源206的负极连接。

需要说明的是，振动传感器201为位移振动传感器、速度振动传感器或加速度振动传感器中的一种。处理器205对所采用的一组振动传感器所获得的振动位移/速度/加速度信号，进行滤波后做傅里叶变换提取出振动前g阶振型，通过对前g阶振型特征频率的变化趋势进行连续监测获得最能反映仓体振动的固有特征频率。

固定底座202为磁吸盘，或者螺柱中的一种，采用磁吸盘不必在腔室壁面上开孔安装监测设备；这种无损于表面的振动传感器安装形式不会影响原有筒、罐、风室等腔室本体的结构，随安随用，更换方便，便于工程上的实施与操作。

可以理解的是，振动传感器201可以为1个，也可以为2个或2个以上，当振动传感器201为1个时，处理器205按照实施例一中方法处理振动传感器201采集的数据。当振动传感器201为多个时，处理器205择优选择其中一个振动传感器201采集的数据按照实施例一中的方法进行处理。其中，根据本发明的一个实施例，当振动传感器201为多个时，各振动传感器201沿腔室本体203的中心轴线方向一字排列在腔室本体203的外壁上。一般选择位于腔室本体203中部的振动传感器201的数据。

通过采用一组沿筒、罐、风室等腔室本体竖直线布置的振动传感器201形式，有利于获得同一时刻点腔室本体振动在同一特征频率下在不同高度的幅度，从而更好获知腔室本体内部是否存在大量粘结物，该方法有利于避免单一传感器因为选点不合理带来的振动参考信息偏小，识别特征频率不准的不良影响。

举例来说，当振动传感器为三个时，即在腔室本体203的第一高度h1处布置第一振动传感器，在第二高度h2处布置第二振动传感器，在第三高度h3处布置第三振动传感器，实施例一中的步骤S105的第二个判断条件下，可以在同一固有特征频率下分别获取三个振动传感器201的振动幅度连成线条，如图7所示，图中靠近纵轴一侧的曲线1，是在固有特征频率下获取的曲线，远离纵轴一侧的曲线2是在腔室本体203初始工作时，获取的初始特征频率下的曲线。随着腔室本体203的工作运行，曲线1相对于曲线2向纵轴发生偏移，当偏移最大值超过第二预设阈值ΔA时，发出预警提示。

基于此，通过振动中提取到的腔室本体固有特征频率变化，从而识别内部物质质量是否有潜在的粘结风险，可以对整体的腔室本体内部情况进行监测而非局部，避免了传统料位计存在局部测量误差的情况，同时该系统和方法避免和腔室本体内物质进行接触，从而不存在高温、粉尘等对于其测量精度效果的影响。

在完成上述图6的连接以及安装过程后，第一步先通过在被测腔室本体的外壁金属面所安装振动传感器，利用其获得仓体的振动位移/速度/加速度等某一个参量，通过低通滤波器滤除高频噪声后，利用傅里叶变换(FFT)等信号处理手段得到腔室本体振动的幅频(A-f)图，如图2所示。

然后进行波峰检测，识别出相应的n阶特征频率序列(f1/f2/f3…)，对幅度超过一定阈值A0的g阶频率进行相应的信号放大增强。通过平板电脑(处理器203)内设定的程序对前g阶特征频率序列绘制出时间序列变化趋势线，能够得到图3。

接下来记录腔室本体振动当前g阶特征频率为f01、f02、f03…，设置特征频率f的变化阈值±Δf，通过对特征频率的时间序列进行连续监测，当出现第n阶特征频率fg＜f0g-Δf，持续超过Δt后，如图4所示，向系统发出报警，并识别第g阶特征频率fg为反映腔室容量的固有特征频率，持续对其变化趋势进行监测。此时，对于布置在腔室本体竖直方向上的一系列振动传感器，取其特征频率对应的幅值，按照系列振动传感器从下至上的顺序点出其幅值A1、A2、…An，然后连接成曲线，该曲线便为振型曲线，如图7所示，当腔室本体内部粘结内容物时，可见振型曲线有向竖直轴方向收缩趋稳的趋势，可设置振型曲线幅度下降阈值ΔA，当出现振幅下降超过ΔA时，与前面的固有特征频率下降持续时间Δt相结合，令综合报警阈值为K＝ΔA*Δt，当K越过Kmax报警值时，即进行系统报警，通知人员进行清理、疏通或启动其它清堵系统进行疏通清理。

由此可见该系统布置简单较好实施，同时所采集的振动数据与腔室本体内的粘结物质量变化呈相关关系，粘结物越多，振动频率越小，振动幅度越小，且该系统方法不会对腔室本体造成影响，不受高温、粉尘等环境因素作用，技术效果稳定，利于市场推广应用。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种通过振动测量识别腔室容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时获取腔室本体的振动数据，所述振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的其中一种；

通过傅里叶变换方法结合所述振动数据获取第一对应关系，所述第一对应关系为所述腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

获取所述第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率；

根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

2.根据权利要求1所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，其特征在于，所述根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率包括：

获取多个所述特征频率与时间的对应关系，记为第二对应关系；

获取每个所述第二对应关系中，当前特征频率与初始特征频率之间的第一差值，其中，所述当前特征频率为当前时刻对应的特征频率，所述初始特征频率为初始时刻对应的特征频率；

当其中一个所述第二对应关系中，所述第一差值超过第一预设阈值范围，记所述第二对应关系中的所述当前特征频率为固有特征频率。

3.根据权利要求1所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，其特征在于，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间；

当所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间超过预设时长时，发出预警提示。

4.根据权利要求1所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，其特征在于，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

当所述第二差值超过第二预设阈值范围时，发出预警提示。

5.根据权利要求1所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，其特征在于，所述根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示包括：

获取所述腔室本体的振动频率维持在所述固有特征频率的时间，记为第一时间；

在所述固有特征频率下，获取与所述固有特征频率对应的固有振动幅度，并获取所述固有振动幅度与初始振动幅度的第二差值；其中，所述初始振动幅度为所述固有特征频率对应的初始特征频率下的初始时刻的振动幅度；

获取所述第一时间与所述第二差值的乘积；

当所述乘积超过第三预设阈值时，发出预警提示。

6.一种通过振动测量识别腔室容量的装置，其特征在于，包括：

振动数据获取模块，用于实时获取腔室本体的振动数据，所述振动数据包括腔室振动位移、腔室振动速度或腔室振动加速度中的至少一种；

第一对应关系获取模块，用于通过傅里叶变换方法结合所述振动数据获取第一对应关系，所述第一对应关系为所述腔室本体的振动幅度和振动频率的对应关系；

特征频率获取模块，用于获取所述第一对应关系中振动幅度超过预设振动幅度的多个波峰对应的多个振动频率，记为特征频率；

固有特征频率获取模块，用于根据多个所述特征频率随时间的变化关系，获取所述腔室本体的固有特征频率；

判断预警模块，用于根据所述固有特征频率和/或所述固有特征频率对应的振动幅度来判断是否发出预警提示。

7.一种通过振动测量识别腔室容量的系统，其特征在于，包括：

至少一个振动传感器，通过固定底座固定于腔室本体的外壁上；

数据采集卡，一端与所述振动传感器连接，另一端与处理器连接，又一端与电源连接；所述振动传感器的另一端与所述电源连接；

所述电源用于向所述振动传感器供电，所述数据采集卡用于采集所述振动传感器获取的腔室本体的振动数据，所述处理器用于执行如权利要求1-5任一项所述的通过振动测量识别腔室容量的方法，以根据所述振动数据识别所述腔室本体的容量。

8.根据权利要求7所述的通过振动测量识别腔室容量的系统，其特征在于，当所述振动传感器为多个时，各所述振动传感器沿所述腔室本体的中心轴线方向一字排列在所述腔室本体的外壁上。

9.根据权利要求7所述的通过振动测量识别腔室容量的系统，其特征在于，所述振动传感器为位移振动传感器、速度振动传感器或加速度振动传感器中的一种。

10.根据权利要求7所述的通过振动测量识别腔室容量的系统，其特征在于，所述固定底座为磁吸盘，或者螺柱中的一种。

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