[发明专利]基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其特征在于，包括：无线振动加速度传感器、电流互感器、信号采集单元、信号处理单元、5G网络传输单元以及电源单元；

所述无线振动加速度传感器放置于所述有载分接开关的顶盖上，检测有载分接开关档位切换时的振动信号；

所述电流互感器放置于所述有载分接开关的控制箱内，检测有载分接开关档位切换时的驱动电机电流信号；

所述信号采集单元分别连接所述无线振动加速度传感器和所述电流互感器，接收所述无线振动加速度传感器的振动信号和所述电流互感器驱动电机电流信号，并对所述振动信号和驱动电机电流信号分别进行模数转换、滤波和放大；

所述信号处理单元与所述信号采集单元连接，接收和处理信号采集单元传输的振动信号和驱动电机电流信号，并对获取的振动信号与驱动电机电流信号进行处理、计算及压缩变换；所述信号处理单元计算驱动电机电流信号的特征参数，包括有效值和持续时间；所述信号处理单元获取有载分接开关切换段振动信号、及转动轴段振动信号，记切换段振动信号的长度；所述信号处理单元计算转动轴段振动信号的特征参数，包括有效值、峭度、均值、方差和均方根；

所述5G网络传输单元与所述信号处理单元连接，将接收到的信号处理单元处理压缩后的数据和信号传输至务器或云平台；

所述信号采集单元、信号处理单元和5G网络传输单元由电源单元供电。

2.如权利要求1所述的基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其特征在于，所述的信号采集单元采样设有多通道采集模块。

3.如权利要求1所述的基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其特征在于，所述5G网络传输单元基于工业DTU开发，与服务器或云平台之间采用UDP/IP协议连接。

4.如权利要求1所述的基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其特征在于，所述的电源单元采用太阳能电池板。

5.如权利要求1所述的基于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统，其特征在于，所述驱动电机电流信号包括其有效值和持续时间。

6.一种基于5G网络的有载分接开关机械振动检测方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的于5G网络的有载分接开关机械振动检测系统实现，包括以下步骤:

采集有载分接开关相关数据；所述数据包括载分接开关档位切换时的振动信号和有载分接开关档位切换时的驱动电机电流信号；

信号采集单元将数据进行模数转换、滤波和放大；

信号处理单元接收采集单元传输的数据，并对数据进行处理、计算及压缩变换；

5G网络传输单元将信号处理单元的分析结果传输至服务器或云平台上；

所述信号处理单元具体计算过程为：

a.计算驱动电机电流信号的特征参数，包括有效值和持续时间；

b.基于网格分形算法获取有载分接开关切换段振动信号s(t)、及转动轴段振动信号z(t)，记切换段振动信号s(t)的长度为L；

c.基于时域分析计算转动轴段振动信号z(t)的特征参数，包括有效值、峭度、均值、方差和均方根；

d.对切换段振动信号s(t)进行压缩观测，得到观测信号y(t)，所述的观测信号y(t)的计算公式为：

y(t)＝ΦDs(t)，

式中：Φ为观测矩阵，其维数为M×N，D为字典，其维数为N×L，

所述的观测矩阵Φ为稀疏随机矩阵，其中，稀疏随机矩阵Φ的每一列由d个为1的随机元素和M-d个0元素乘以归一化系数此处d＜M；

所述的字典D采用离散余弦字典，可表示为：