CN115144069A - 一种基于阻尼器的预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于阻尼器的预警系统及方法，涉及机器或结构部件的静或动平衡的测试领域，系统包括控制中心、多个预警服务器、预警阻尼器。预警阻尼器，包括阻尼器本体、第一监测模块、第二监测模块、无线传输模块。控制中心，接收第一预警阻尼器发送的能量信号和振动信号。预警服务器，接收振动状态和工作状态；并根据环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的预警标准，以及振动状态和工作状态，对预警阻尼器进行本次预警。将预警系统进行分级，可以实现对各地区以及各场景进行实时快速的预警。并且通过控制中心进行初步分析，以及预警服务器在自身所处的地区的环境数据进行进一步地分析，有效提高预警的精度。

Description

一种基于阻尼器的预警系统及方法

技术领域

本申请涉及机器或结构部件的静或动平衡的测试领域，具体涉及一种基于阻尼器的预警系统及方法。

背景技术

阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。

然而传统的阻尼器往往只能用于减振耗能，并没有将其应用在其他领域中，使得传统的阻尼器不够智能。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于阻尼器的预警系统，包括控制中心、设置在不同地区的多个预警服务器、分别设置在所述地区内的预警阻尼器：

所述预警阻尼器，设置在所述地区的指定场景中，包括阻尼器本体、与所述阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在所述阻尼器本体外部的第二监测模块、与所述第一监测模块和所述第二监测模块连接的无线传输模块；所述第一监测模块用于监测所述阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号，所述第二监测模块用于监测所述指定场景对应的振动信号；

所述控制中心，通过所述无线传输模块，接收第一预警阻尼器发送的所述能量信号和所述振动信号；并对所述振动信号进行分析，得到所述指定场景对应的振动状态；并对所述能量信号进行分析，得到所述第一预警阻尼器对应的工作状态；

所述预警服务器，接收所述控制中心发送的，所述第一预警阻尼器的所述振动状态和所述工作状态，所述第一预警阻尼器属于所述预警服务器所在地区内；并获取所述地区内的环境数据，根据所述环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的所述预警标准，以及所述振动状态和所述工作状态，对所述预警阻尼器进行本次预警。

在一个示例中，所述控制中心，通过所述振动状态和所述工作状态，对所述第一预警阻尼器进行初步分析，并在初步分析结果符合预设的预警标准时，将所述振动状态和所述工作状态，发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器。

在一个示例中，所述控制中心，若所述初步分析结果符合预设的预警标准，则在所有接收到所述能量信号和所述振动信号的预警阻尼器中，确定与所述第一预警阻尼器属于同一地区的第二预警阻尼器，并在所述第二预警阻尼器中，确定与所述第一预警阻尼器具有依赖关系的指定预警阻尼器；

若所述指定预警阻尼器中，存在至少一个预警阻尼器的初步分析符合所述预警标准，则不再将所述第一预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器，而是直接发出预警；

若所述指定预警阻尼器中，所有预警阻尼器的初步分析均未达到所述预警标准，则将所述第一预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器的同时，将所述指定预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号进行数据压缩后，发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器。

在一个示例中，所述控制中心，确定所述指定预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号，将所述能量信号筛除，并根据各所述指定预警阻尼器与所述第一预警阻尼器之间依赖关系的高低，筛除部分依赖关系低于预设程度的指定预警阻尼器的振动信号，所述筛除部分的指定预警阻尼器的数量，与所述第一预警阻尼器超过所述预警标准的数值呈负相关。

在一个示例中，所述预警标准包括振动信号预警标准和工作状态预警标准；

所述预警服务器，当确定所述环境数据超过预设阈值时，降低所述振动信号预警标准，并使所述振动信号预警标准与所述环境数据呈指数型负相关，且在所述环境数据位于指定环境值时，所述指数型负相关呈阶跃式变化。

在一个示例中，所述指定环境值的确定过程包括：

确定所述预警阻尼器工作的所述指定场景，并根据所述指定场景选取多个可变环境参数；

通过控制变量法，针对所述多个可变环境参数中的每个可变环境参数，拟合得到对应的环境参数曲线；

针对每个环境参数曲线，确定其中存在的突变点坐标，并确定所述突变点坐标对应的第一环境值；

针对每个所述第一环境值，根据该第一环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第一环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第一环净值作为指定环境值。

在一个示例中，针对每个所述第一环境值，根据该第一环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第一环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第一环净值作为指定环境值，具体包括：

将所有第一环境值进行量化处理，得到标准环境值；

将距离差值低于预设差值的标准环境值进行合并，得到第二环境值；

针对每个所述第二环境值，根据该第二环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第二环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第二环净值作为指定环境值。

在一个示例中，所述指定场景包括输电设备，每个所述输电设备上在不同水平高度，分别设置有所述预警阻尼器；

所述预警服务器，根据所述预警阻尼器所在的水平高度，对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，且所述水平高度与所述临时修正的程度呈正相关。

在一个示例中，所述预警阻尼器包括减震阻尼器，所述能量信号包括热能。

另一方面，本申请还提出了一种基于阻尼器的预警方法，通过如上述任一示例所述的基于阻尼器的预警系统实现预警方法，所述预警方法包括：

确定设置在地区的指定场景中的预警阻尼器，所述预警阻尼器包括阻尼器本体、与所述阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在所述阻尼器本体外部的第二监测模块、与所述第一监测模块和所述第二监测模块连接的无线传输模块；所述第一监测模块用于监测所述阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号，所述第二监测模块用于监测所述指定场景对应的振动信号；

控制中心，通过所述无线传输模块，接收第一预警阻尼器发送的所述能量信号和所述振动信号；并对所述振动信号进行分析，得到所述指定场景对应的振动状态；并对所述能量信号进行分析，得到所述第一预警阻尼器对应的工作状态；

向预警服务器发送所述第一预警阻尼器的所述振动状态和所述工作状态，所述第一预警阻尼器属于所述预警服务器所在地区内；以使所述预警服务器获取所述地区内的环境数据，根据所述环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的所述预警标准，以及所述振动状态和所述工作状态，对所述预警阻尼器进行本次预警。

通过本申请提出的系统能够带来如下有益效果：

将预警系统进行分级，分别包括控制中心、设置在各地区的预警服务器、设置在地区内的预警阻尼器，可以实现对各地区以及各场景进行实时快速的预警。并且通过控制中心进行初步分析，以及预警服务器在自身所处的地区的环境数据进行进一步地分析，能够有效提高预警的精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中基于阻尼器的预警系统的框架示意图；

图2为本申请实施例中基于阻尼器的预警方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本申请实施例提供一种基于阻尼器的预警系统，包括控制中心、设置在不同地区的多个预警服务器、分别设置在地区内的预警阻尼器。图1中的数量仅为示例性，并不代表真实的数量，而其中实线表示实体结构（比如，预警服务器、预警阻尼器、控制中心），虚线表示两者之间具有连接关系。

控制中心与预警服务器连接，也可以与预警阻尼器直接连接，与预警服务器和预警阻尼器进行数据交互（包括有线和无线连接）。

预警阻尼器，设置在地区的指定场景中。指定场景可以包括电力设备、桥梁等。预警阻尼器包括阻尼器本体、与阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在阻尼器本体外部的第二监测模块、与第一监测模块和第二监测模块连接的无线传输模块。阻尼器本体主要用于减振，比如，通过内部设置的铁片之间的振动和摩擦，将振动能量转换为热能等释放，以达到减振的目的。第一监测模块用于监测阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号（比如，热能），第二监测模块用于监测指定场景对应的振动信号（即未减振的振动信号）。

控制中心，通过无线传输模块与预警阻尼器连接，接收第一预警阻尼器（为方便表示，在此将发送信号的预警阻尼器称作第一预警阻尼器）发送的能量信号和振动信号；并对振动信号进行分析，得到指定场景对应的振动状态；并对能量信号进行分析，得到第一预警阻尼器对应的工作状态。振动状态表示当前场景实际的情况，而工作状态表示第一预警阻尼器是否工作正常，以及是否能够应付当前程度的振动。

预警服务器，接收控制中心发送的，第一预警阻尼器的振动状态和工作状态，第一预警阻尼器属于预警服务器所在地区内，即控制中心发送时，根据第一预警阻尼器所处的地区，发送到该地区内的预警服务器。并获取地区内的环境数据，由于预警服务器在地区内，对地区内的环境数据更加敏感准确，故而通过其根据环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的预警标准，以及振动状态和工作状态，对预警阻尼器进行本次预警。

在一个示例中，控制中心在接收到数据时，可以通过振动状态和工作状态，对第一预警阻尼器进行初步分析，若初步分析结果符合预设的预警标准时，则将振动状态和工作状态，发送至第一预警阻尼器所在地区的预警服务器，由其进行进一步地进行分析，以实现更加精确的分析结果。

进一步地，控制中心在分析时，若初步分析结果符合预设的预警标准，则在所有接收到能量信号和振动信号的预警阻尼器中，确定与第一预警阻尼器属于同一地区的第二预警阻尼器。在第二预警阻尼器中，确定与第一预警阻尼器具有依赖关系的指定预警阻尼器。依赖关系可以通过预先制定的知识图谱确定，两者可以是在型号上、控制上、所处地理位置等接近，从而产生依赖关系，当一个预警阻尼器符合预警标准时，另一个很可能符合，或者很可能将要符合预警标准。

若指定预警阻尼器中，存在至少一个预警阻尼器的初步分析符合预警标准，说明第一预警阻尼器很可能已经出现了需要预警的问题，无需将第一预警阻尼器的能量信号和振动信号发送至第一预警阻尼器所在地区的预警服务器，而是直接发出预警。

若指定预警阻尼器中，所有预警阻尼器的初步分析均未达到预警标准，则将第一预警阻尼器的能量信号和振动信号发送至第一预警阻尼器所在地区的预警服务器的同时，也将指定预警阻尼器的能量信号和振动信号进行数据压缩后，发送至第一预警阻尼器所在地区的预警服务器，以便于该预警服务器进行分析。

更进一步地，在对数据进行压缩时，控制中心，确定指定预警阻尼器的能量信号和振动信号，由于能量信号表示预警阻尼器自身的工作状态，故而对环境进行预警时，将其筛除，无需发送。并根据各指定预警阻尼器与第一预警阻尼器之间依赖关系的高低（可以通过预先建立的知识图谱得到，依赖关系的高低可以通过两者之间的距离确定，比如，若两个预警阻尼器之间的距离为一跳的，依赖关系要高于距离为两跳的），筛除部分依赖关系低于预设程度的指定预警阻尼器的振动信号，其中，筛除部分的指定预警阻尼器的数量，与第一预警阻尼器超过预警标准的数值呈负相关，第一预警阻尼器超过预警标准的数值越高，表示越严重，此时，应该保留更多的指定预警阻尼器，也就筛除越少的数量。

在一个示例中，预警标准包括振动信号预警标准和工作状态预警标准。预警服务器在判断是否符合预警标准时，当确定环境数据超过预设阈值时，表明当前环境较为恶劣，更容易出现意外事故。此时，降低振动信号预警标准，并使振动信号预警标准与环境数据呈指数型负相关，即，随着环境数据的整张，振动信号预警标准会降低，且降低的速度也会更快（比如，体现为二次函数曲线）。且在环境数据位于指定环境值时，指数型负相关呈阶跃式变化。

具体地，指定环境值的确定过程包括：确定预警阻尼器工作的指定场景，并根据指定场景选取多个可变环境参数（也可以称作能变环境参数），比如，当指定场景为电力设备时，可变环境参数可以包括温度数据、湿度数据、风力数据等。通过控制变量法，针对多个可变环境参数中的每个可变环境参数，拟合得到对应的环境参数曲线（该曲线横坐标为对应环境参数的值，纵坐标为预警标准，该预警标准可以根据专家经验得到），拟合过程中，可以对一些明显不合理的数据进行修正。针对每个环境参数曲线，确定其中存在的突变点坐标（突变点指的是，在该点上，纵坐标的数据突然出现变化，瞬间变化程度高于一定值），并确定突变点坐标对应的第一环境值。针对每个第一环境值，根据该第一环境值所在的所有环境参数曲线的权重（对于同一个环境参数，其可能会对应有多个环境参数曲线，比如，温度数据，既包含在温度数据对应的曲线中，也包含在温湿度数据对应的曲线中；此时，考虑所有曲线的权重，以及该第一环境值出现的次数，相乘得到该环境值对应的最终权重），计算得到该第一环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第一环净值作为指定环境值。

进一步地，若是直接对第一环净值进行处理，则会显得太过杂乱，不利于统一处理。故而将所有第一环境值进行量化处理，得到标准环境值，比如，温度数据每上升1度、湿度数据每上升1个百分比，上升1个标准单位。由于换算成了标准单位，故而可以对其进行统一，此时，将距离差值低于预设差值的标准环境值进行合并，得到第二环境值，减少一些数据的计算量。针对每个第二环境值，根据该第二环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第二环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第二环净值作为指定环境值。

在一个示例中，指定场景包括输电设备，每个所述输电设备上在不同水平高度，分别设置有预警阻尼器。而由于越高的地方，风力越大，输电设备受到的影响更大，需要更严格的预警标准。故而预警服务器，根据预警阻尼器所在的水平高度，对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，且水平高度与临时修正的程度呈正相关。

如图2所示，本申请实施例还提供了一种基于阻尼器的预警方法，通过上述任一实施例所述的基于阻尼器的预警系统实现预警方法，所述预警方法包括：

S201：控制中心确定设置在地区的指定场景中的预警阻尼器，所述预警阻尼器包括阻尼器本体、与所述阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在所述阻尼器本体外部的第二监测模块、与所述第一监测模块和所述第二监测模块连接的无线传输模块；所述第一监测模块用于监测所述阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号，所述第二监测模块用于监测所述指定场景对应的振动信号；

S202：通过所述无线传输模块，接收第一预警阻尼器发送的所述能量信号和所述振动信号；并对所述振动信号进行分析，得到所述指定场景对应的振动状态；并对所述能量信号进行分析，得到所述第一预警阻尼器对应的工作状态；

S203：向预警服务器发送所述第一预警阻尼器的所述振动状态和所述工作状态，所述第一预警阻尼器属于所述预警服务器所在地区内；以使所述预警服务器获取所述地区内的环境数据，根据所述环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的所述预警标准，以及所述振动状态和所述工作状态，对所述预警阻尼器进行本次预警。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的系统与方法是一一对应的，因此，方法也具有与其对应的系统类似的有益技术效果，由于上面已经对系统的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述方法的有益技术效果。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于阻尼器的预警系统，其特征在于，包括控制中心、设置在不同地区的多个预警服务器、分别设置在所述地区内的预警阻尼器：

所述预警阻尼器，设置在所述地区的指定场景中，包括阻尼器本体、与所述阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在所述阻尼器本体外部的第二监测模块、与所述第一监测模块和所述第二监测模块连接的无线传输模块；所述第一监测模块用于监测所述阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号，所述第二监测模块用于监测所述指定场景对应的振动信号；

所述控制中心，通过所述无线传输模块，接收第一预警阻尼器发送的所述能量信号和所述振动信号；并对所述振动信号进行分析，得到所述指定场景对应的振动状态；并对所述能量信号进行分析，得到所述第一预警阻尼器对应的工作状态；

所述预警服务器，接收所述控制中心发送的，所述第一预警阻尼器的所述振动状态和所述工作状态，所述第一预警阻尼器属于所述预警服务器所在地区内；并获取所述地区内的环境数据，根据所述环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的所述预警标准，以及所述振动状态和所述工作状态，对所述预警阻尼器进行本次预警。

2.根据权利要求1所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述控制中心，通过所述振动状态和所述工作状态，对所述第一预警阻尼器进行初步分析，并在初步分析结果符合预设的预警标准时，将所述振动状态和所述工作状态，发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器。

3.根据权利要求2所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述控制中心，若所述初步分析结果符合预设的预警标准，则在所有接收到所述能量信号和所述振动信号的预警阻尼器中，确定与所述第一预警阻尼器属于同一地区的第二预警阻尼器，并在所述第二预警阻尼器中，确定与所述第一预警阻尼器具有依赖关系的指定预警阻尼器；

若所述指定预警阻尼器中，存在至少一个预警阻尼器的初步分析符合所述预警标准，则不再将所述第一预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器，而是直接发出预警；

若所述指定预警阻尼器中，所有预警阻尼器的初步分析均未达到所述预警标准，则将所述第一预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器的同时，将所述指定预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号进行数据压缩后，发送至所述第一预警阻尼器所在地区的预警服务器。

4.根据权利要求3所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述控制中心，确定所述指定预警阻尼器的所述能量信号和所述振动信号，将所述能量信号筛除，并根据各所述指定预警阻尼器与所述第一预警阻尼器之间依赖关系的高低，筛除部分依赖关系低于预设程度的指定预警阻尼器的振动信号，所述筛除部分的指定预警阻尼器的数量，与所述第一预警阻尼器超过所述预警标准的数值呈负相关。

5.根据权利要求1所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述预警标准包括振动信号预警标准和工作状态预警标准；

所述预警服务器，当确定所述环境数据超过预设阈值时，降低所述振动信号预警标准，并使所述振动信号预警标准与所述环境数据呈指数型负相关，且在所述环境数据位于指定环境值时，所述指数型负相关呈阶跃式变化。

6.根据权利要求5所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述指定环境值的确定过程包括：

确定所述预警阻尼器工作的所述指定场景，并根据所述指定场景选取多个可变环境参数；

通过控制变量法，针对所述多个可变环境参数中的每个可变环境参数，拟合得到对应的环境参数曲线；

针对每个环境参数曲线，确定其中存在的突变点坐标，并确定所述突变点坐标对应的第一环境值；

针对每个所述第一环境值，根据该第一环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第一环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第一环净值作为指定环境值。

7.根据权利要求6所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，针对每个所述第一环境值，根据该第一环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第一环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第一环净值作为指定环境值，具体包括：

将所有第一环境值进行量化处理，得到标准环境值；

将距离差值低于预设差值的标准环境值进行合并，得到第二环境值；

针对每个所述第二环境值，根据该第二环境值所在的所有环境参数曲线的权重，计算得到该第二环境值的重要程度，并选取重要程度最高的若干个第二环净值作为指定环境值。

8.根据权利要求1所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述指定场景包括输电设备，每个所述输电设备上在不同水平高度，分别设置有所述预警阻尼器；

所述预警服务器，根据所述预警阻尼器所在的水平高度，对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，且所述水平高度与所述临时修正的程度呈正相关。

9.根据权利要求1所述的基于阻尼器的预警系统，其特征在于，所述预警阻尼器包括减震阻尼器，所述能量信号包括热能。

10.一种基于阻尼器的预警方法，其特征在于，通过如权利要求1-9中任一项权利要求所述的基于阻尼器的预警系统实现预警方法，所述预警方法包括：

控制中心确定设置在地区的指定场景中的预警阻尼器，所述预警阻尼器包括阻尼器本体、与所述阻尼器本体连接的第一监测模块、设置在所述阻尼器本体外部的第二监测模块、与所述第一监测模块和所述第二监测模块连接的无线传输模块；所述第一监测模块用于监测所述阻尼器本体在减震过程中产生的能量信号，所述第二监测模块用于监测所述指定场景对应的振动信号；

通过所述无线传输模块，接收第一预警阻尼器发送的所述能量信号和所述振动信号；并对所述振动信号进行分析，得到所述指定场景对应的振动状态；并对所述能量信号进行分析，得到所述第一预警阻尼器对应的工作状态；

向预警服务器发送所述第一预警阻尼器的所述振动状态和所述工作状态，所述第一预警阻尼器属于所述预警服务器所在地区内；以使所述预警服务器获取所述地区内的环境数据，根据所述环境数据对本次预警过程中的预警标准进行临时修正，并根据临时修正后的所述预警标准，以及所述振动状态和所述工作状态，对所述预警阻尼器进行本次预警。

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