CN219161436U - 一种声纹监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种声纹监控系统，包括采集端和处理端；采集端包括拾音器和采集器，拾音器内置有声纹传感器，拾音器磁性吸附于被测设备上；采集器的信号输入连接于拾音器上；处理端包括边缘计算机网关，以及通信网络连接于计算机网关的云引擎服务器，边缘计算机网关通过通信网络连接于采集器，接收采集器的音频进行设备运行音频数据分析和异常声音信号上报；云引擎服务器用于分析异常音频的类型并输出告警提醒发送至电脑端和手机端。本实用新型可显著改善不能对异常纹声准确的进行分析和判断的问题，并提醒工作人员进行及时检修，而且也方便工作人员实时掌握消息。

Description

一种声纹监控系统

技术领域

本实用新型涉及设备运行噪音技术领域，具体涉及一种声纹监控系统。

背景技术

变压器、配电柜、电抗器等主要设备在运行过程中会产生稳定的音频信号（俗称运行噪音）；当有隐患或故障时，音频信号中都会伴随“异响”产生（俗称异常声音）。

在设备排查诊断中，工人通常都是使用听筒或者听棒进行监测，然后通过自身的工作经验直接判断设备的隐患和故障，但是该种方式不能对异常纹声准确的进行分析和判断，很容易出现误差，进而影响后期整体维修效率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种声纹监控系统，该系统可对设备运行的异常声音进行准确分析和判断，进而大大的提高对设备维修的准确性和维修效率。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

提供一种声纹监控系统，包括采集端和处理端；

采集端包括拾音器和可将音频输入量进行傅里叶/小波变换转化正玄波和频谱特征函数后采样分析的采集器，拾音器内置有声纹传感器，拾音器磁性吸附于被测设备上；采集器的信号输入连接于拾音器上；

处理端包括边缘计算机网关，以及通信网络连接于计算机网关的云引擎服务器，边缘计算机网关通过通信网络连接于采集器，接收采集器的音频进行设备运行音频数据分析和异常声音信号上报；云引擎服务器用于分析异常音频的类型并输出告警提醒发送至电脑端和手机端。

作为优选，拾音器具有磁性吸盘。

进一步的，拾音器连接有电源接口和音频接口，电源接口连接于电源，音频接口连接于采集器。

进一步的，通信网络为以太网通信协议的5G网络、4G网络、WIFI网络或有线网络中的一种。

进一步的，边缘计算机网关具有可将声纹模拟信号转换为数字编码信号的声纹编码模块。

进一步的，边缘计算机网关通过声纹建模和自我学习将设备运行状态的正常声纹形成数据库基础数据。

进一步的，边缘计算机网关通过声纹分析比对，将设备运行状态的异常声纹进行提取并上报给所述云引擎服务器。

进一步的，云引擎服务器具有可用于将边缘计算机网关上报的异常声纹进行存储、标注、建模应用处理的设备运行状态声纹识别数据库。

进一步的，云引擎服务器还具有声纹类型识别分析和告警提醒模块。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过上述设计得到的一种声纹监控系统，使用时，将拾音器直接磁性吸附在准备监控的设备上，进而拾音器能够将设备中的声音进行采集，然后采集器接收拾音器的音频并持续生成音频文件，接着边缘计算机网关接收到采集器的音频，过滤常规的声音，上报故障音频，进而云引擎服务器开始分析故障类型，实时向手机端和电脑端分发故障消息，用来提醒工作人员进行及时检修，而且也方便工作人员实时掌握消息。

该系统可以对异常纹声准确的进行分析和判断，避免出现误差，进而大大的提高对设备维修的准确性和维修效率。

附图说明

图1是本实用新型实施方式提供的声纹监控系统框图示意图。

图2为本实用新型实施方式提供的声纹监控系统框图示意图。

图3为本实用新型实施方式提供的拾音器结构示意图。

图中：100-采集端；110-拾音器；111-声纹传感器；112-磁性吸盘；113-电源接口；114-音频接口；120-采集器；200-处理端；210-计算机网关；220-云引擎服务器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种声纹监控系统，包括采集端100和处理端200。其中，请参阅图1，采集端100主要用于对设备进行声音的采集并将采集到的音频生成音频文件，算法端200主要用于将采集端100的故障音频分析，并发送至手机端和电脑端，便于工作人员及时的掌握实时数据信息。

采集端100包括拾音器110和可将音频输入量进行傅里叶/小波变换转化正玄波和频谱特征函数后采样分析的采集器120，拾音器110内置有声纹传感器111，拾音器110具有磁性吸盘112并可通过磁性吸盘112磁性吸附于被测设备上；拾音器110连接有电源接口113和音频接口114，电源接口113连接于电源，音频接口114连接于采集器120。在一些具体的实施方案中，首先确定声纹传感器111在主变压器上的布设位置，然后紧贴在变压器的壳体上，而且一台主变压器共布设8个声纹传感器111（前后各3个，侧面各1个均匀布设）。

请参阅图1和图2，采集端100包括拾音器110，以及信号输入于拾音器110的采集器120，其中，拾音器110具有磁性片112，并且拾音器110通过磁性片112快速的吸附于被测设备上，实现快速安装，无需改造设备和中断设备运行。拾音器110内置有声纹传感器111，具体的，该声纹传感器111型号为ZDCG-001或者ZDCG-002。拾音器110连接有电源接口113和音频接口114，电源接口113连接于电源，音频接口114可以插接于采集器120，进而实现信号的传输。

处理端200包括边缘计算机网关210，以及通信网络连接于计算机网关210的云引擎服务器220，边缘计算机网关210通过通信网络连接于采集器120，接收采集器120的音频进行设备运行音频数据分析和异常声音信号上报；云引擎服务器220用于分析异常音频的类型并输出告警提醒发送至电脑端和手机端。

请参阅图1和图2，算法端200包括边缘计算机网关210，以及通信网络连接于计算机网关210的云引擎服务器220，其中，边缘计算机网关210通过通信网络连接于采集器120，并接收采集器120的音频，进行设备运行音频数据分析和异常声音信号上报上报，云引擎服务器220用于分析异常音频的类型，并输出告警提醒发送至电脑端和手机端，具体的，该系统能够生成高质量的语谱图，更有利于鉴定人员辨析出更细微的图谱特征，而且还能自动图谱对比，支持光标处、光标间及长时平均功率频谱的计算、图形化显示，自动计算偏差比例，可为比对工作提供数据条件。总结该系统主要接收的实时工况为，展示采集信息、传感器信息、网关信息；主变运行状态；异常和告警信息。

边缘计算机网关210具有可将声纹模拟信号转换为数字编码信号的声纹编码模块。边缘计算机网关210通过声纹建模和自我学习，将设备运行状态的正常声纹形成数据库基础数据。边缘计算机网关210通过声纹分析比对，将设备运行状态的异常声纹进行提取并上报给所述云引擎服务器220。

云引擎服务器220具有可用于将边缘计算机网关210上报的异常声纹进行存储、标注、建模应用处理的设备运行状态声纹识别数据库。云引擎服务器220还具有声纹类型识别分析和告警提醒模块。

在具体设置时，需要说明的是，声纹信号的获得无需连接监测设备的电器系统，不会影响其工作状态，在高压及强电磁场中也不会受到影响，而且该系统目前可以对变压器，开关柜，母线、风力发电机等主要设备提供24小时在线监测，主要对变压器的各种故障状态及时预警，并在监控中心后台和巡检人员的手机APP上实时显示相关数据，对非正常状态的故障现象进行人工智能的深度学习，为运检人员提供设备全生命周期的变化监测曲线，为正常运检决策做出辅助研判。而且上述的通信网络为以太网通信协议的5G网络、4G网络、WIFI网络或有线网络进一步的实现光速传输作业，在本实施例中，通信网络选择5G网络。

在本实用新型中采集器的典型型号：ZD-IVCD-04/08/16，支持4/8/16路音频信号输入，每路音频采用3.5mm标准接口，内置信号放大电路，原始信号与放电电路之间进行光电隔离；采集器对多路输入放大音频信号采用矩阵式传参，在数据处理芯片中经过傅里叶变换、小波变换，将原始音频信号转化为带有正玄波特征和频谱特征的函数信号；外部不同拾音器监测部位出现故障，对应的矩阵通道特征函数发生频率漂移，矩阵函数的相位变化显著。这些特征函数值仍是模拟信号的转化延续；采集器按照设定的采样频率对特征函数瞬时值进行积分采样，并形成数字信号量；然后对各通道的数字采样值按通信传输协议封包，发给边缘计算机网关处理。

对外接口：音频采集输入3.5mm标准接口；以太网通信接口（支持Wifi、4G/5G和RJ45）,Wifi支持2.4GHz和5.8Ghz双频；直流供电。

该装置不同于普通的音频采集放大处理；普通音频采集放大处理一般是用于语音系统，不需要后续进行傅里叶/小波变换转化正玄波和频谱特征函数；声纹识别的关键在于将音频输入量进行傅里叶/小波变换转化正玄波和频谱特征函数后的采样分析。

边缘计算机网关的典型型号：ZD-IVEC-04/08/16，硬件采用瑞芯微宽温CPU RK3568(双核CortexA72+四核CortexA53)，由直流供电，以太网通信接口（支持Wifi、4G/5G和RJ45），Wifi支持2.4GHz和5.8GHz双频；包含处理器、存储设备和电源开关。装置中有数据库软件，针对各采集通道采样值进行3*24小时保存，数据库中保存设备故障信号标注的样表；采样值与故障样本值的重合相似度达到m%以上进行连续x秒的采样值输出记为故障识别信号Q；采样值与正常状态样本值的区别度达到n%以上进行连续y秒的采样值输出记为故障预测信号W；针对故障识别信号Q和预测信号W进一步数据建模和故障标注，采用递归收敛按照参数p（在区别度n%以外延伸跨度为p%的信号采样进行相同故障样本标记）；m/n/x/y/p是系统配置参数，典型参数m=10，n=10，x=15，y=15，p=3；按照该方面对采样数据处理分析，将输出值进行数据协议分包并通过以太网通信接口发给云引擎服务器，云引擎服务器定型型号：ZD-VPFE-1000。

工作人员通过web浏览器或APP访问云引擎服务器，对相关故障预测或故障报警进行处理；对故障预测信号可进行故障标注，标注之后会下发到边缘计算网关设备，从而完善了故障信号标注样本库，便于后续在声纹设备中的故障识别。

本实用新型的声纹监控系统的工作原理：

使用时，将拾音器110直接通过磁性吸盘112吸附在准备监控的设备上，进而拾音器110中的声纹传感器111能够将设备中的声音进行采集，然后采集器120接收拾音器110的音频并持续生成音频文件，接着边缘计算机网关210接收到采集器120的音频，过滤常规的声音，上报故障音频，进而云引擎服务器220开始分析故障类型，实时向手机端和电脑端分发故障消息，用来提醒工作人员进行及时检修，而且也方便工作人员实时掌握消息。

其中，声纹传感器111、采集器120、计算机网关210和云引擎服务器220具体的型号规格也可根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种声纹监控系统，其特征在于：包括采集端和处理端；

采集端包括拾音器和可将音频输入量进行傅里叶/小波变换转化正玄波和频谱特征函数后采样分析的采集器，拾音器内置有声纹传感器，拾音器具有磁性吸盘磁性吸附于被测设备上；采集器的信号输入连接于拾音器上；

处理端包括边缘计算机网关，以及通信网络连接于计算机网关的云引擎服务器，边缘计算机网关通过通信网络连接于采集器，接收采集器的音频进行设备运行音频数据分析和异常声音信号上报；云引擎服务器用于分析异常音频的类型并输出告警提醒发送至电脑端和手机端。

2.根据权利要求1所述的声纹监控系统，其特征在于：拾音器连接有电源接口和音频接口，电源接口连接于电源，音频接口连接于采集器。

3.根据权利要求1所述的声纹监控系统，其特征在于：通信网络为以太网通信协议的5G网络、4G网络、WIFI网络或有线网络中的一种。

4.根据权利要求1所述的声纹监控系统，其特征在于：边缘计算机网关具有可将声纹模拟信号转换为数字编码信号的声纹编码模块。

5.根据权利要求1所述的声纹监控系统，其特征在于：云引擎服务器还具有声纹类型识别分析和告警提醒模块。

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