[发明专利]一种基于声压传感器阵列的电气设备监测系统

说明书

本发明属于配电网及户外变电站巡检技术领域，特别是一种基于声压传感器阵列的电气设备监测系统，包括至少一个声压传感单元、多路音频采集卡、混音单元、能量谱估计单元、数字信号处理控制单元、预警模块、按键输入模块及显示模块；把变电站等作业场所的噪声定位，实现从“听”到“看”的突破，既监测到异常噪声后以更加直观的图像方式呈现给值班人员；实现嘈杂环境下无人现场的智能化、可视化声源定位。

技术领域

本发明属于配电网及户外变电站巡检技术领域，特别是一种基于声压传感器阵列的电气设备监测系统。

背景技术

变电站是一个存在多种噪声的环境。当设备出现某些故障时，也会发出一些非正常的声响，这些非正常的声响就混杂在环境噪声中。如果能够对这些非正常声响精确定位，就能准确判断故障设备，从而排除故障，减少设备故障对变电站带来的损失。

变电站同时是一个环境比较特殊的场所，在变电站运行状态下是不允许人靠近带电设备的，这就给噪声源定位带来了困难。因此，象变电站这类危险场所，特别需要无需人在现场的智能化声源定位系统。目前，变电站的异常噪声源的查找方法智能化程度很低，无法快速准确的查找噪声源、解决问题。因此研究在嘈杂环境下声源定位就显得尤为重要，并且在其他行业也极具应用价值。

为实现变电站运行的智能化，提高运行的安全保障系数，运用目前最先进的噪声成像技术，开发一套高智能化的、准确性高、查找快捷的噪音源定位侦测系统是一个有很高价值的课题。

目前，变电站广泛使用的噪声定位仪器，采用一维线性阵列或二维阵列采集噪声，一维阵列对声场方向信息拾取局限性较大，精度也比较低；二维阵列受入射方向影响在测量距离时误差较大；存在传声器的灵敏度低、系统运行速度慢、效率低下等因素，无法满足实际工作中的要求，给维护工作带来很大的困扰。而目前市场上又没有更先机的相关替代产品，为解决这一问题，急需研发一套更先进、更准确、更高效的基于声压传感器阵列的电气设备监测系统，可以对噪音进行精准的定位。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种基于声压传感器阵列的电气设备监测系统，实现变电站运行的智能化，提高运行的安全保障系数。

本发明的技术方案是：

一种基于声压传感器阵列的电气设备监测系统，包括至少一个声压传感单元、多路音频采集卡、混音单元、能量谱估计单元、数字信号处理控制单元、预警模块、按键输入模块及显示模块；

所述的多路音频采集卡分别连接各所述的声压传感单元，用于对声压传感单元的音频信号的同步采集；

所述的混音单元将所有的声压传感单元传输的音频文件及音频信号混音后合成单独的音频文件；

所述的能量谱估计单元对混音后的单独音频文件及多路音频采集卡采集的信号进行能量功率的估算并确定声源发出的位置；

所述的数字信号处理控制单元针对估算确定的生源发出的位置信息进行信号转换处理进行绘制噪声图像，所述的数字信号处理控制单元还分别与用户操作终端、所述显示模块和所述的预警模块连接，用于输出监测结果至用户操作终端和显示模块，以及在所述音频信号声压值大于预设阈值时输出预警指令至所述预警模块。

具体的，每个所述的声压传感单元至少包括四个声压传感器，所述的声压传感器包括电容式驻极体话筒。。

具体的，所述的能量谱估计单元确定声源发出位置的方法包括如下步骤：

假定四个传感器的空间位置为0,其中i＝0表示主传感器，i＝1,2,3表示辅传感器，目标的空间位置为(x,y,z)^T，r_i表示声源与第i传感器之间的距离，Δr_i表示声源到第i传感器与声源到(x₀,y₀,z₀)^T传感器之间的距离差，用方程表示为