CN117630895B - 一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于声呐监管技术领域，具体是一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，包括监测平台、声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块和远程管控端；本发明通过声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，在生成声呐综评异常信号后及时进行原因调查并作出相应改善措施，且通过声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，在生成振噪不合理信号时将海底前视声呐进行润滑及时性分析，在生成润滑及时性合格信号时进行润滑油样检分析，在生成润滑及时性不合格信号或样检异常信号时对海底前视声呐的机械部分进行润滑，有效保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行，智能化程度高。

Description

一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统

技术领域

本发明涉及声呐监管技术领域，具体是一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统。

背景技术

海底前视声呐是一种利用声波进行探测和成像的技术，它可以发射多个声波束并接收反射回来的信号，它的工作原理是利用声波在水中的传播特性，根据声波的反射信号来确定物体的位置、形状和大小；海底前视声呐主要用于水下物体的探测和成像，例如水下遗迹、海底管道、沉船等，此外，海底前视声呐也广泛应用于避障、水下导航和海底地形勘探等领域；

在海底前视声呐的使用过程中需要对其进行监测，目前难以对海底前视声呐运行过程中的声呐信号表现和声呐信号质量进行合理分析并精准判断其运行故障状况，以及无法准确反馈海底前视声呐的硬件异常并诊断其异常与润滑的关联性，智能化程度低，不利于管理人员针对海底前视声呐作出合理的应对改善措施，难以保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，解决了现有技术难以对海底前视声呐运行过程中的声呐信号表现和声呐信号质量进行合理分析并精准判断其运行故障状况，以及无法准确反馈海底前视声呐的运行异常并诊断其运行异常与润滑的关联性，智能化程度低，难以保证海底前视声呐安全稳定且高效运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，包括监测平台、声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块和远程管控端；在海底前视声呐的运行过程中，声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，获取到声呐信号的声呐表现符号SY-1或SY-2和声呐质量符号SP-1或SP-2，若获取到SY-2∩SP-2，则生成声呐综评正常信号，其余情况则生成声呐综评异常信号，且将声呐综评异常信号经监测平台发送至远程管控端；

声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，且将振噪不合理信号经监测平台发送至远程管控端和声呐润滑决策模块；声呐润滑决策模块在接收到振噪不合理信号时将海底前视声呐进行润滑及时性分析，以生成润滑及时性合格信号或润滑及时性不合格信号，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，且将润滑及时性不合格信号或样检异常信号经监测平台发送至远程管控端。

进一步的，声呐信号综合评估模块与声呐信号表现检测模块和声呐信号质量检测模块均通信连接，声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析，并向其分配声呐表现符号SY-1或SY-2，且将相应的声呐表现符号SY-1或SY-2发送至声呐信号综合评估模块；声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析，并向其分配声呐质量符号SP-1或SP-2，且将相应的声呐质量符号SP-1或SP-2发送至声呐信号综合评估模块。

进一步的，声呐信号表现检测模块的具体运行过程如下：

对海底前视声呐的声呐信号进行实时监测，采集到声呐信号的实时频率和实时幅度，将实时频率和实时幅度与预设实时声呐信号频率范围和预设实时声呐信号幅度范围分别进行数值比较，若实时频率或实时幅度未处于对应预设范围内，则判断对应时刻海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态；将单位时间内海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态的总时长标记为声呐信号存患总时值，将声呐信号存患总时值与预设声呐信号存患总时阈值进行数值比较，若声呐信号存患总时值超过预设声呐信号存患总时阈值，则向其分配声呐表现符号SY-1；

若声呐信号存患总时值未超过预设声呐信号存患总时阈值，则在实时频率未处于对应预设范围内时，将实时频率相较于对应预设范围的偏离值标记为频率偏测值，同理获取到幅度偏测值；且将单位时间内的所有频率偏测值进行均值计算得到频率偏析值，并将单位时间内的所有幅度偏测值进行均值计算得到幅度偏析值；

以及将频率偏析值、幅度偏析值和声呐信号存患总时值进行数值计算得到声呐信号表现值，将声呐信号表现值与预设声呐信号表现阈值进行数值比较，若声呐信号表现值超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号SY-1；若声呐信号表现值未超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号SY-2。

进一步的，声呐信号质量检测模块的具体运行过程如下：

采集到声呐信号的信号强度数据、信噪比数据、信号失真数据和信号延迟数据，将单位时间内的所有信号强度数据进行均值计算得到信号强度检测值，同理获取到信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值；将信号强度检测值、信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值进行数值计算得到信质评析值，将信质评析值与预设信质评析阈值进行数值比较，若信质评析值超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号SP-1；若信质评析值未超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号SP-2。

进一步的，声呐硬件故障判断模块的具体运行过程包括：

在海底前视声呐的运行过程中，采集到海底前视声呐的振动值，以及采集到海底前视声呐在运行时所产生的噪音值；且将单位时间内的所有振动值进行求和计算并取均值以得到振动均况值，将单位时间内的所有噪音值进行求和计算并取均值以得到噪音均况值，且将单位时间内振动值超过预设振动阈值和时长与噪音值超过预设噪音阈值的时长进行求和计算得到振噪检测时析值；

将振动均况值、噪音均况值和振噪检测时析值进行数值计算得到声呐硬件故判值，将声呐硬件故判值与预设声呐硬件故判阈值进行数值比较，若声呐硬件故判值超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪不合理信号；若声呐硬件故判值未超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪合理信号。

进一步的，在生成振噪合理信号时，采集到海底前视声呐中若干个检测点的温度数据，将对应温度数据与相应的预设温度范围进行数值比较，若对应温度数据超过预设温度范围的最大值，则将对应检测点标记为声呐高温点；若对应温度数据位于预设温度范围内，则将对应检测点标记为声呐良温点；若对应温度数据未超过预设温度范围的最小值，则将对应检测点标记为声呐优温点；

若存在声呐高温点或不存在声呐优温点，则生成声呐温析异常信号；若不存在声呐高温点且存在声呐优温点，则将声呐良温点的数量与声呐优温点的数量进行比值计算声呐温数检测值；并将对应检测点的温度数据相较于对应预设温度范围的中值的比值标记为温度点况值，将所有检测点的温度点况值进行求和计算并取均值以得到声呐温占检测值；

将声呐温占检测值与声呐温数检测值进行数值计算得到声呐温况检测值，将声呐温况检测值与预设声呐温况检测阈值进行数值比较，若声呐温况检测值超过预设声呐温况检测阈值，则生成声呐温析异常信号；且将声呐温析异常信号经监测平台发送至远程管控端。

进一步的，润滑及时性分析的具体分析过程如下：

采集到针对海底前视声呐中机械部分进行润滑的相邻上一次润滑时刻，将当前时刻与相邻上一次润滑时刻的时间差标记为声呐润滑间隔时长；将声呐润滑间隔时长与预设声呐润滑间隔时长阈值进行数值比较，若声呐润滑间隔时长超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则生成润滑及时性不合格信号；

若声呐润滑间隔时长未超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则采集到声呐润滑间隔时长内海底前视声呐每次运行的时长和运行过程中的平均温度并将其分别标记为声呐运时值和声呐运温值，将声呐运时值和声呐运温值进行数值计算得到声呐运析值；将声呐运析值与预设声呐运析阈值进行数值比较，若声呐运析值超过预设声呐运析阈值，则向对应海底前视声呐的运行过程分配运况符号YQ-1；

将声呐润滑间隔时长内海底前视声呐的所有声呐运时值进行求和计算得到声呐时测值，将声呐润滑间隔时长内运况符号YQ-1的生成次数标记为声呐超析值；将声呐超析值、声呐时测值和声呐润滑间隔时长进行数值计算得到声呐润滑评析值，将声呐润滑评析值与预设声呐润滑评析阈值进行数值比较，若声呐润滑评析值超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性不合格信号；若声呐润滑评析值未超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性合格信号。

进一步的，在生成润滑及时性合格信号时进行润滑油样检分析，润滑油样检分析的具体分析过程如下：

对海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况进行检测，采集到润滑油的粘度实测值和含水实测值，将粘度实测值与预设适宜粘度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到粘度检析值，将含水实测值与预设适宜含水范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到含水检析值；以及采集到润滑油中金属颗粒物的浓度并将其标记为金属颗粒检析值，将粘度检析值、含水检析值和金属颗粒检析值进行数值计算得到样检评估值；将样检评估值与预设样检评估阈值进行数值比较，若样检评估值超过预设样检评估阈值，则生成样检异常信号；若样检评估值未超过预设样检评估阈值，则生成样检正常信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析并将分析结果发送至声呐信号综合评估模块，声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析并将分析结果发送至声呐信号综合评估模块，为声呐信号综合评估模块的分析过程提供数据支持；声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，在生成声呐综评异常信号后及时进行原因调查并作出相应改善措施，有效保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行；

2、本发明中，通过声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，在生成振噪不合理信号时通过声呐润滑决策模块将海底前视声呐进行润滑及时性分析，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，在生成润滑及时性不合格信号或样检异常信号时对海底前视声呐的机械部分进行润滑，进一步保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行，智能化程度高。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明中实施例一的系统框图；

图2为本发明中实施例二和实施例三的系统框图。

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。

实施例一：如图1所示，本发明提出的一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，包括监测平台、声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块和远程管控端，且监测平台与声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块以及远程管控端均通信连接；

在海底前视声呐的运行过程中，声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，获取到声呐信号的声呐表现符号SY-1或SY-2和声呐质量符号SP-1或SP-2，若获取到SY-2∩SP-2，则生成声呐综评正常信号，其余情况则生成声呐综评异常信号，且将声呐综评异常信号经监测平台发送至远程管控端，远程管控端接收到声呐综评异常信号时发出相应预警，管理人员及时进行原因调查并作出相应改善措施，从而保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行，智能化程度高；

声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，且将振噪不合理信号经监测平台发送至远程管控端和声呐润滑决策模块，远程管控端接收到振噪不合理信号时发出预警，以便管理人员及时作出相应改善措施并进行原因调查；声呐硬件故障判断模块的具体运行过程如下：

在海底前视声呐的运行过程中，采集到海底前视声呐的振动值，振动值是表示海底前视声呐在运行时其内部所产生的振动幅度和振动频率两者和值大小的数据量值；以及采集到海底前视声呐在运行时所产生的噪音值，噪音值是表示海底前视声呐在运行时所内部产生的噪音分贝值大小的数据量值；且将单位时间内的所有振动值进行求和计算并取均值以得到振动均况值，将单位时间内的所有噪音值进行求和计算并取均值以得到噪音均况值，以及将单位时间内振动值超过预设振动阈值和时长与噪音值超过预设噪音阈值的时长进行求和计算得到振噪检测时析值；

通过公式将振动均况值SZ、噪音均况值SF和振噪检测时析值SX进行数值计算得到声呐硬件故判值SF，其中，fd1、fd2、fd3为预设比例系数，fd1、fd2、fd3的取值均为正数；并且，声呐硬件故判值SF的数值越大，表明海底前视声呐存在部件故障的概率越大；将声呐硬件故判值SF与预设声呐硬件故判阈值进行数值比较，若声呐硬件故判值SF超过预设声呐硬件故判阈值，表明海底前视声呐存在部件故障的概率较大，则生成振噪不合理信号；若声呐硬件故判值SF未超过预设声呐硬件故判阈值，表明海底前视声呐存在部件故障的概率较小，则生成振噪合理信号。

进一步而言，在生成振噪合理信号时，采集到海底前视声呐中若干个检测点的温度数据，将对应温度数据与相应的预设温度范围进行数值比较，若对应温度数据超过预设温度范围的最大值，表明对应检测点的温度极高，则将对应检测点标记为声呐高温点；若对应温度数据位于预设温度范围内，表明对应检测点的温度较高，则将对应检测点标记为声呐良温点；若对应温度数据未超过预设温度范围的最小值，表明对应检测点的温度较低，则将对应检测点标记为声呐优温点；

若存在声呐高温点或不存在声呐优温点，表明海底前视声呐的内部温度状况存在较高风险，则生成声呐温析异常信号；若不存在声呐高温点且存在声呐优温点，则将声呐良温点的数量与声呐优温点的数量进行比值计算声呐温数检测值；并将对应检测点的温度数据相较于对应预设温度范围的中值的比值标记为温度点况值，将所有检测点的温度点况值进行求和计算并取均值以得到声呐温占检测值；

通过公式将声呐温占检测值WP与声呐温数检测值WF进行数值计算得到声呐温况检测值WX，其中，b1、b2为预设权重系数，b2＞b1＞0；并且，声呐温况检测值WX的数值越大，则表明海底前视声呐的温度表现状况越差；将声呐温况检测值WX与预设声呐温况检测阈值进行数值比较，若声呐温况检测值WX超过预设声呐温况检测阈值，表明海底前视声呐的温度表现状况较差，则生成声呐温析异常信号；且将声呐温析异常信号经监测平台发送至远程管控端，远程管控端接收到声呐温析异常信号时发出相应预警，管理人员及时进行原因调查并作出相应改善措施，有效保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行。

声呐润滑决策模块在接收到振噪不合理信号时将海底前视声呐进行润滑及时性分析，以生成润滑及时性合格信号或润滑及时性不合格信号，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，且将润滑及时性不合格信号或样检异常信号经监测平台发送至远程管控端，远程管控端接收到润滑及时性不合格信号或样检异常信号时发出相应预警，管理人员及时对海底前视声呐的机械部分进行润滑，以保证其运行顺畅性；其中，润滑及时性分析的具体分析过程如下：

采集到针对海底前视声呐中机械部分进行润滑的相邻上一次润滑时刻，将当前时刻与相邻上一次润滑时刻的时间差标记为声呐润滑间隔时长；将声呐润滑间隔时长与预设声呐润滑间隔时长阈值进行数值比较，若声呐润滑间隔时长超过预设声呐润滑间隔时长阈值，表明需要及时进行海底前视声呐的润滑操作，则生成润滑及时性不合格信号；

若声呐润滑间隔时长未超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则采集到声呐润滑间隔时长内海底前视声呐每次运行的时长和运行过程中的平均温度并将其分别标记为声呐运时值和声呐运温值，通过公式将声呐运时值RS和声呐运温值RW进行数值计算得到声呐运析值RF；其中，ey1、ey2为预设比例系数，ey1、ey2的取值均大于零；并且，声呐运析值RF的数值越大，表明相应运行过程对海底前视声呐的润滑状况造成的不利影响越大；将声呐运析值RF与预设声呐运析阈值进行数值比较，若声呐运析值RF超过预设声呐运析阈值，则向对应海底前视声呐的运行过程分配运况符号YQ-1；

将声呐润滑间隔时长内海底前视声呐的所有声呐运时值进行求和计算得到声呐时测值，将声呐润滑间隔时长内运况符号YQ-1的生成次数标记为声呐超析值；通过公式将声呐超析值RG、声呐时测值RY和声呐润滑间隔时长RP进行数值计算得到声呐润滑评析值RX，其中，wq1、wq2、wq3为预设比例系数，wq1、wq2、wq3的取值均为正数；并且，声呐润滑评析值RX的数值越大，则表明越需要及时对海底前视声呐进行润滑操作；

将声呐润滑评析值RX与预设声呐润滑评析阈值进行数值比较，若声呐润滑评析值RX超过预设声呐润滑评析阈值，表明当前需要及时对海底前视声呐进行润滑操作，则生成润滑及时性不合格信号；若声呐润滑评析值RX未超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性合格信号。

进一步而言，在生成润滑及时性合格信号时进行润滑油样检分析，润滑油样检分析的具体分析过程为：对海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况进行检测，采集到润滑油的粘度实测值和含水实测值，其中，粘度实测值是表示黏性程度大小的数据量值，含水实测值是表示润滑油中含水量大小的数据量值；将粘度实测值与预设适宜粘度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到粘度检析值，将含水实测值与预设适宜含水范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到含水检析值；其中，粘度检析值和含水检析值的数值越大，则表明润滑油状况越差；

以及采集到润滑油中金属颗粒物的浓度并将其标记为金属颗粒检析值，通过公式将粘度检析值HN、含水检析值HS和金属颗粒检析值HL进行数值计算得到样检评估值HX；其中，fy1、fy2、fy3为预设比例系数，fy1、fy2、fy3的取值均大于零；并且，样检评估值HX的数值越大，则表明海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况越差，越需要及时对其进行清理并重新进行润滑；

将样检评估值HX与预设样检评估阈值进行数值比较，若样检评估值HX超过预设样检评估阈值，表明海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况较差，需要及时进行相关清理并重新进行润滑，则生成样检异常信号；若样检评估值HX未超过预设样检评估阈值，表明海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况较好，当前不需进行相关清理和润滑，则生成样检正常信号。

实施例二：如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，声呐信号综合评估模块与声呐信号表现检测模块通信连接，声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析，并向其分配声呐表现符号SY-1或SY-2，且将相应的声呐表现符号SY-1或SY-2发送至声呐信号综合评估模块，能够对海底前视声呐的声呐信号表现进行合理分析并准确评估，为声呐信号综合评估模块的分析过程提供数据支持，以保证其分析结果的精准性；声呐信号表现检测模块的具体运行过程如下：

对海底前视声呐的声呐信号进行实时监测，采集到声呐信号的实时频率和实时幅度，需要说明的是，正常的声呐信号频率应该是在一定范围内的，否则可能预示着海底前视声呐存在故障或者受到外部因素的影响；且声呐信号的幅度也应该是在一定范围内的，若幅度过大或者过小，也可能预示着声呐设备存在问题；通过对声呐信号的频率和幅度的监测和分析，能够及时发现声呐信号的异常情况，并进行相应的处理；

将实时频率和实时幅度与预设实时声呐信号频率范围和预设实时声呐信号幅度范围分别进行数值比较，若实时频率或实时幅度未处于对应预设范围内，则判断对应时刻海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态；将单位时间内海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态的总时长标记为声呐信号存患总时值，需要说明的是，声呐信号存患总时值的数值越大，则表明海底前视声呐的声呐信号表现状况越差；将声呐信号存患总时值与预设声呐信号存患总时阈值进行数值比较，若声呐信号存患总时值超过预设声呐信号存患总时阈值，则向其分配声呐表现符号SY-1；

若声呐信号存患总时值未超过预设声呐信号存患总时阈值，则在实时频率未处于对应预设范围内时，将实时频率相较于对应预设范围的偏离值标记为频率偏测值，同理获取到幅度偏测值；且将单位时间内的所有频率偏测值进行均值计算得到频率偏析值，并将单位时间内的所有幅度偏测值进行均值计算得到幅度偏析值；其中，频率偏析值和幅度偏析值的数值越大，则表明海底前视声呐的声呐信号表现越不正常；

以及通过公式将频率偏析值QW、幅度偏析值QP和声呐信号存患总时值QX进行数值计算得到声呐信号表现值XB，其中，eg1、eg2、eg3为预设比例系数，且eg1、eg2、eg3的取值均大于零；并且，声呐信号表现值XB的数值越大，则表明单位时间内海底前视声呐的声呐信号表现状况越差；

将声呐信号表现值XB与预设声呐信号表现阈值进行数值比较，若声呐信号表现值XB超过预设声呐信号表现阈值，表明单位时间内海底前视声呐的声呐信号表现状况较差，则向其分配声呐表现符号SY-1；若声呐信号表现值XB未超过预设声呐信号表现阈值，表明单位时间内海底前视声呐的声呐信号表现状况较好，则向其分配声呐表现符号SY-2。

实施例三：如图2所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，声呐信号综合评估模块与声呐信号质量检测模块通信连接，声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析，并向其分配声呐质量符号SP-1或SP-2，且将相应的声呐质量符号SP-1或SP-2发送至声呐信号综合评估模块，能够对海底前视声呐的声呐信号质量进行合理分析并准确评估，为声呐信号综合评估模块的分析过程提供数据支持，以保证其分析结果的精准性；声呐信号质量检测模块的具体运行过程如下：

采集到声呐信号的信号强度数据、信噪比数据、信号失真数据和信号延迟数据，其中，信号强度数据是表示声呐信号强度大小的数据量值，信号强度决定了声呐接收到的信号的清晰度和可靠性，若信号强度低于某个阈值，则表示声呐信号的传输质量存在问题；信噪比数据是指信号功率与背景噪声功率的比值，信噪比越高，声呐信号的传输质量越好；

信号失真数据是指声呐信号在传输过程中发生的失真程度大小的数据量值，若信号失真超过一定阈值，则表示声呐信号的传输质量存在问题；信号延迟数据是表示声呐信号从发送端传输到接收端所需要的时间大小的数据量值，若延迟超过一定阈值，则表示声呐信号的传输质量存在问题；

将单位时间内的所有信号强度数据进行均值计算得到信号强度检测值，同理获取到信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值；通过公式将信号强度检测值QD、信噪比检测值QS、信号失真检测值QF和信号延迟检测值QY进行数值计算得到信质评析值XK，其中，a1、a2、a3、a4为预设比例系数，a1、a2、a3、a4的取值均大于零；

并且，信质评析值XK的数值越大，则表明综合而言单位时间内声呐信号质量状况越差；将信质评析值XK与预设信质评析阈值进行数值比较，若信质评析值XK超过预设信质评析阈值，表明综合而言单位时间内声呐信号质量状况较差，则向其分配声呐质量符号SP-1；若信质评析值XK未超过预设信质评析阈值，表明综合而言单位时间内声呐信号质量状况较好，则向其分配声呐质量符号SP-2。

本发明的工作原理：使用时，在海底前视声呐的运行过程中，通过声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，生成声呐综评正常信号或声呐综评异常信号，在生成声呐综评异常信号时使远程管控端发出相应预警，管理人员及时进行原因调查并作出相应改善措施；且通过声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，在生成振噪不合理信号时通过声呐润滑决策模块将海底前视声呐进行润滑及时性分析，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，在生成润滑及时性不合格信号或样检异常信号时使远程管控端发出相应预警，管理人员及时对海底前视声呐的机械部分进行润滑，有效保证海底前视声呐的安全稳定且高效运行，智能化程度高。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，其特征在于，包括监测平台、声呐信号综合评估模块、声呐硬件故障判断模块、声呐润滑决策模块和远程管控端；在海底前视声呐的运行过程中，声呐信号综合评估模块对海底前视声呐的声呐信号进行综合评估，获取到声呐信号的声呐表现符号SY-1或SY-2和声呐质量符号SP-1或SP-2，若获取到SY-2∩SP-2，则生成声呐综评正常信号，其余情况则生成声呐综评异常信号，且将声呐综评异常信号经监测平台发送至远程管控端；

声呐硬件故障判断模块对海底前视声呐的硬件故障进行分析，通过分析以生成振噪不合理信号或振噪合理信号，且将振噪不合理信号经监测平台发送至远程管控端和声呐润滑决策模块；声呐润滑决策模块在接收到振噪不合理信号时将海底前视声呐进行润滑及时性分析，以生成润滑及时性合格信号或润滑及时性不合格信号，在生成润滑及时性合格信号时通过润滑油样检分析以生成样检异常信号或样检正常信号，且将润滑及时性不合格信号或样检异常信号经监测平台发送至远程管控端；

声呐信号综合评估模块与声呐信号表现检测模块和声呐信号质量检测模块均通信连接，声呐信号表现检测模块对声呐信号的表现状况进行分析，并向其分配声呐表现符号SY-1或SY-2，且将相应的声呐表现符号SY-1或SY-2发送至声呐信号综合评估模块；声呐信号质量检测模块对声呐信号的质量状况进行分析，并向其分配声呐质量符号SP-1或SP-2，且将相应的声呐质量符号SP-1或SP-2发送至声呐信号综合评估模块；

声呐信号表现检测模块的具体运行过程如下：

对海底前视声呐的声呐信号进行实时监测，采集到声呐信号的实时频率和实时幅度，将实时频率和实时幅度与预设实时声呐信号频率范围和预设实时声呐信号幅度范围分别进行数值比较，若实时频率或实时幅度未处于对应预设范围内，则判断对应时刻海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态；将单位时间内海底前视声呐的声呐信号处于表现存患状态的总时长标记为声呐信号存患总时值，若声呐信号存患总时值超过预设声呐信号存患总时阈值，则向其分配声呐表现符号SY-1；

若声呐信号存患总时值未超过预设声呐信号存患总时阈值，则在实时频率未处于对应预设范围内时，将实时频率相较于对应预设范围的偏离值标记为频率偏测值，同理获取到幅度偏测值；且将单位时间内的所有频率偏测值进行均值计算得到频率偏析值，并将单位时间内的所有幅度偏测值进行均值计算得到幅度偏析值；

以及将频率偏析值、幅度偏析值和声呐信号存患总时值进行数值计算得到声呐信号表现值，若声呐信号表现值超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号SY-1；若声呐信号表现值未超过预设声呐信号表现阈值，则向其分配声呐表现符号SY-2；

声呐硬件故障判断模块的具体运行过程包括：

在海底前视声呐的运行过程中，采集到海底前视声呐的振动值，以及采集到海底前视声呐在运行时所产生的噪音值；且将单位时间内的所有振动值进行求和计算并取均值以得到振动均况值，将单位时间内的所有噪音值进行求和计算并取均值以得到噪音均况值，且将单位时间内振动值超过预设振动阈值和时长与噪音值超过预设噪音阈值的时长进行求和计算得到振噪检测时析值；

将振动均况值、噪音均况值和振噪检测时析值进行数值计算得到声呐硬件故判值，若声呐硬件故判值超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪不合理信号；若声呐硬件故判值未超过预设声呐硬件故判阈值，则生成振噪合理信号；

润滑及时性分析的具体分析过程如下：

采集到针对海底前视声呐中机械部分进行润滑的相邻上一次润滑时刻，将当前时刻与相邻上一次润滑时刻的时间差标记为声呐润滑间隔时长；若声呐润滑间隔时长超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则生成润滑及时性不合格信号；

若声呐润滑间隔时长未超过预设声呐润滑间隔时长阈值，则采集到声呐润滑间隔时长内海底前视声呐每次运行的时长和运行过程中的平均温度并将其分别标记为声呐运时值和声呐运温值，将声呐运时值和声呐运温值进行数值计算得到声呐运析值；若声呐运析值超过预设声呐运析阈值，则向对应海底前视声呐的运行过程分配运况符号YQ-1；

将声呐润滑间隔时长内海底前视声呐的所有声呐运时值进行求和计算得到声呐时测值，将声呐润滑间隔时长内运况符号YQ-1的生成次数标记为声呐超析值；将声呐超析值、声呐时测值和声呐润滑间隔时长进行数值计算得到声呐润滑评析值，若声呐润滑评析值超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性不合格信号；若声呐润滑评析值未超过预设声呐润滑评析阈值，则生成润滑及时性合格信号；

在生成润滑及时性合格信号时进行润滑油样检分析，润滑油样检分析的具体分析过程如下：

对海底前视声呐中相应机械部分的润滑油状况进行检测，采集到润滑油的粘度实测值和含水实测值，将粘度实测值与预设适宜粘度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到粘度检析值，将含水实测值与预设适宜含水范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到含水检析值；

以及采集到润滑油中金属颗粒物的浓度并将其标记为金属颗粒检析值，将粘度检析值、含水检析值和金属颗粒检析值进行数值计算得到样检评估值；若样检评估值超过预设样检评估阈值，则生成样检异常信号；若样检评估值未超过预设样检评估阈值，则生成样检正常信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，其特征在于，声呐信号质量检测模块的具体运行过程如下：

采集到声呐信号的信号强度数据、信噪比数据、信号失真数据和信号延迟数据，将单位时间内的所有信号强度数据进行均值计算得到信号强度检测值，同理获取到信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值；将信号强度检测值、信噪比检测值、信号失真检测值和信号延迟检测值进行数值计算得到信质评析值，若信质评析值超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号SP-1；若信质评析值未超过预设信质评析阈值，则向其分配声呐质量符号SP-2。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的海底前视声呐故障监测系统，其特征在于，在生成振噪合理信号时，采集到海底前视声呐中若干个检测点的温度数据，将对应温度数据与相应的预设温度范围进行数值比较，若对应温度数据超过预设温度范围的最大值，则将对应检测点标记为声呐高温点；若对应温度数据位于预设温度范围内，则将对应检测点标记为声呐良温点；若对应温度数据未超过预设温度范围的最小值，则将对应检测点标记为声呐优温点；

若存在声呐高温点或不存在声呐优温点，则生成声呐温析异常信号；若不存在声呐高温点且存在声呐优温点，则将声呐良温点的数量与声呐优温点的数量进行比值计算声呐温数检测值；并将对应检测点的温度数据相较于对应预设温度范围的中值的比值标记为温度点况值，将所有检测点的温度点况值进行求和计算并取均值以得到声呐温占检测值；

将声呐温占检测值与声呐温数检测值进行数值计算得到声呐温况检测值，若声呐温况检测值超过预设声呐温况检测阈值，则生成声呐温析异常信号；且将声呐温析异常信号经监测平台发送至远程管控端。