[发明专利]一种岸桥小车轨道声音监测及故障识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及故障检测识别技术领域，具体涉及一种岸桥小车轨道声音监测及故障识别系统。

背景技术

岸桥又称岸边集装箱起重机，是用来在岸边对船舶上的集装箱进行装卸的设备。岸桥小车运行稳定是码头生产效率与设备安全工作的保证。随着岸桥作业量日益增加，岸桥故障多集中于小车行走轮和小车轨道上，不但使岸桥小车在运行时震动加剧，严重时还会导致岸桥小车出现金属结构开裂、电气线路松脱等现象。

目前码头设备主要靠工人巡检的方式做定期检查，当发现故障时安排维修人员进行维修。当岸桥小车轨道发生故障如磨损变形、存在异物等，小车轨道上产生异响，现场工人需要在巡检的过程中听到异响声音并判断出故障类型。但是每个码头设备定期检查的时间不同，人员时间利用率不高，同时人工巡检容易出现漏检，从而会对码头设备的操作和现场人员的安全造成影响。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的主要目的是为了克服码头设备人工巡检造成的人员时间利用率不高且容易出现漏检缺陷问题，提出了一种岸桥小车轨道声音监测及故障识别系统，通过安装在岸桥小车上的多个声音传感器对声音进行采集、去噪处理，在数据采集模块设置阈值报警模块防止轨道磨损等故障发生，同时合成多组声音信号，定位出异常声音产生的位置，然后利用MCFF函数提取信号特征值对比故障信号样本库识别出故障类型并报警；本发明可以监测识别岸桥小车轨道的故障，从而达到代替人工巡检的目的，实现智能码头无人化管理。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种岸桥小车轨道声音监测及故障识别系统，包括声音传感器、数据采集模块、阈值报警模块、特征提取模块、样本数据库、故障数据收集模块、数据对比模块、声音位置及故障类型报警模块，所述声音传感器安装在岸桥小车上，声音传感器与数据采集模块相连，数据采集模块还与阈值报警模块相连，数据采集模块与阈值报警模块构成一级报警；所述数据采集模块与特征提取模块相连，所述特征提取模块与样本数据库相连，所述样本数据库分别与故障数据收集模块、数据对比模块相连，数据对比模块与声音位置及故障类型报警模块相连，特征提取模块、样本数据库、故障数据收集模块、数据对比模块、声音位置及故障类型报警模块构成二级报警。

进一步地，所述特征提取模块包括MFCC特征参数提取计算。

进一步地，所述MFCC特征参数提取计算包括以下步骤：

S1、预加重，高频信号的能量小于中低频信号，使用高通滤波增强信号的高频成分，补偿高频信号的过大衰减；

S2、分帧，将信号以帧为单位进行处理；

S3、加窗，对声音信号进行加窗，集中处理有效信号；

S4、快速傅里叶变换，将时域的异常声音信号转换成其相应的功率谱；

S5、三角窗滤波，用线性分布的Mel滤波器组，对异常声音信号的功率谱进行滤波处理，减小无用信号对有用信号的干扰；

S6、求对数，对三角窗滤波器组的输出求对数，得到同态变换的结果；

S7、离散余弦变换，去除各维信号之间的相关性，降低维数、减少运算、提高效率；

S8、谱加权，高阶参数的分辨率比较低，通过谱加权提高低阶和高阶参数的分辨率；

S9、倒谱均值减，减小声音信号输入信道对特征参数的影响；

S10、差分参数，在异常声音特征参数中结合表征动态特性的差分参数，改善系统的识别率、识别精度、识别范围。

进一步地，所述步骤S3加窗的声音信号为10ms到30ms之间的声音信号。

进一步地，所述步骤S5三角窗滤波中Mel滤波器组包含24个三角窗滤波器。

进一步地，所述数据采集模块包括去除声音信号的背景噪声，去除声音信号的背景噪声具体步骤如下：直接采集现场岸桥小车工况下背景噪声和声音信号，对其频谱图进行比较；通过比较分析找出背景噪声在频域内能量最集中的区域；将采集到的声音信号在上述区域的数据置零，重构声音信号。

(三)有益效果