本發(fā)明主要涉及松動部件監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種報警方法。

背景技術(shù)：

1、核電站系統(tǒng)是高度復(fù)雜且具有重要安全性要求的結(jié)構(gòu)體系，核電站操作運(yùn)行的安全保障是核工程領(lǐng)域研究的首要問題之一。核電站回路冷卻劑系統(tǒng)中，松脫部件時有發(fā)現(xiàn)，其來源是運(yùn)行時引起的零部件松動或脫落，也可能是在施工、換料或維修時遺留在系統(tǒng)內(nèi)的零部件、工具等物件。核電站回路系統(tǒng)內(nèi)存在有大量的能夠產(chǎn)生故障隱患的部件，有的部件能夠松動或脫離本體，一旦存在這種情況，就有可能產(chǎn)生核電站運(yùn)行的嚴(yán)重故障和事故，并可能導(dǎo)致核電站反應(yīng)堆停堆。因此核電站松動部件監(jiān)測就顯的尤為重要。松動部件監(jiān)測系統(tǒng)(loose?parts?monitoring?system，lpms)是核電站故障探測的基本診斷工具之一，主要應(yīng)用于核電站回路冷卻劑系統(tǒng)中松動部件的監(jiān)測，其目的是探測和定位可能存在于回路中的松動件或者脫落件，并及時發(fā)出報警，對可能的后續(xù)操作提供信息，從而保證核電站運(yùn)行的安全性和可靠性。

2、快速準(zhǔn)確地監(jiān)測到松動件跌落并發(fā)出報警是松動件監(jiān)測系統(tǒng)(loose?partmonitoring?system，lpms)最重要的功能。報警算法的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少漏報警，同時也應(yīng)降低誤報警的概率。造成漏報警和誤報警的原因一般有兩個，一個是由于撞擊信號的能量過低，被淹沒在背景噪聲之中，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)可知，松動件撞擊信號頻譜主要分布在1khz至25khz，因此，對采集到的撞擊信號進(jìn)行帶通濾波(1khz～25khz)，可有效消除大部分背景噪聲，而核電站背景噪聲的頻率一般不會超過6khz，所以背景噪聲和碰撞信號的頻譜有較大重疊，尤其是在3～5khz之間，當(dāng)前常用的頻譜濾波方法難以分離背景噪聲和碰撞信號，噪聲的振幅超過預(yù)設(shè)值時產(chǎn)生誤報警，或者是有效的松動部件監(jiān)測信號淹沒在噪聲中，從而漏報警。第二個原因是非跌落零件產(chǎn)生的干擾信號，諸如機(jī)械、電氣噪聲、大幅值電氣瞬態(tài)信號、熱沖擊振動信號和摩擦振動信號等，此類干擾信號與松動部件沖擊信號具有幅值大、持續(xù)時間短的特點(diǎn)，尤其是熱沖擊振動信號和摩擦振動信號的加速度時程曲線與松動部件沖擊信號非常相似，因此這些干擾信號往往觸發(fā)誤報警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種減少核電廠松動部件監(jiān)測系統(tǒng)漏報警和誤報警的報警方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種報警方法，適于監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部部件的松動情況，設(shè)備內(nèi)部安裝有多個加速度傳感器，實(shí)時獲取相應(yīng)位置的振動信號，報警方法包括如下步驟：a.對振動信號進(jìn)行濾波處理，得到第一噪聲信號；b.判斷第一噪聲信號的最大振幅是否大于預(yù)設(shè)振幅閾值，若否則重新開始執(zhí)行步驟a，若是則記錄第一噪聲信號并獲取第一噪聲信號附近的振動信號為第二噪聲信號；c.將第二噪聲信號分為多幀噪聲信號，對多幀噪聲信號的每幀進(jìn)行傅里葉變換得到多個能量譜，并對多個能量譜進(jìn)行分頻段修正得到多個修正能量譜；d.計(jì)算每個修正能量譜中多個頻率分量的能量所占整個頻譜的比例，得到多個頻率分量的多個概率值，通過多個概率值計(jì)算得到每幀對應(yīng)的譜熵；e.對多個譜熵進(jìn)行歸一化處理得到疑似譜熵曲線，計(jì)算疑似譜熵曲線和多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線的平均歐式距離，如果平均歐式距離的最大值小于預(yù)設(shè)距離閾值則報警。

3、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對多個能量譜進(jìn)行分頻段修正得到多個修正能量譜的公式為：其中，y′m(fi)為修正后的修正能量譜，ym(fi)為未經(jīng)修正的能量譜，為ym(fi)的平均值。

4、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，報警方法還包括在計(jì)算疑似譜熵曲線和多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線的平均歐式距離之前，對疑似譜熵曲線和多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線采用動態(tài)時間規(guī)整法進(jìn)行優(yōu)化。

5、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，獲取第一噪聲信號附近的振動信號為第二噪聲信號包括如下步驟：記錄第一噪聲信號的最大振幅大于預(yù)設(shè)振幅閾值的時刻為中心時刻；以及截取中心時刻前第一時間段內(nèi)以及中心時刻后第二時間段內(nèi)的信號數(shù)據(jù)作為第二噪聲信號。

6、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二時間段的時長大于等于50ms。

7、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，報警方法還包括：選取松動部件在設(shè)備的不同運(yùn)行工況下敲擊設(shè)備的內(nèi)壁的不同位置，得到多個標(biāo)準(zhǔn)信號；以及通過多個標(biāo)準(zhǔn)信號得到預(yù)設(shè)振幅閾值、標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線和預(yù)設(shè)距離閾值。

8、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過標(biāo)準(zhǔn)信號得到預(yù)設(shè)振幅閾值包括如下步驟：對多個標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行濾波處理，得到多個第一模擬信號，提取多個第一模擬信號的最大振幅通過加速度傳感器記錄設(shè)備在不同功率水平下的多個背景噪聲信號，對多個背景噪聲信號進(jìn)行濾波處理，得到多個第二模擬信號，提取多個第二模擬信號的最大振幅以及通過多個第一模擬信號的最大振幅和多個第二模擬信號的最大振幅得到預(yù)設(shè)振幅閾值。

9、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過標(biāo)準(zhǔn)信號得到標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線包括如下步驟：f.對標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行濾波處理，得到第一標(biāo)準(zhǔn)信號；g.判斷第一標(biāo)準(zhǔn)信號的最大振幅是否大于預(yù)設(shè)振幅閾值，若否則重新開始執(zhí)行步驟a，若是則記錄第一標(biāo)準(zhǔn)信號并獲取第一標(biāo)準(zhǔn)信號附近的振動信號為第二標(biāo)準(zhǔn)信號；h.將第二標(biāo)準(zhǔn)信號分為多幀標(biāo)準(zhǔn)信號，對多幀標(biāo)準(zhǔn)信號的每幀進(jìn)行傅里葉變換得到多個能量譜，并對多個能量譜進(jìn)行分頻段修正得到多個修正能量譜；i.計(jì)算每個修正能量譜中多個頻率分量的能量所占整個頻譜的比例，得到多個頻率分量的多個概率值，通過多個概率值計(jì)算得到每幀對應(yīng)的譜熵；j.對多個譜熵進(jìn)行歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線。

10、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過標(biāo)準(zhǔn)信號得到預(yù)設(shè)距離閾值包括：計(jì)算任意兩幀標(biāo)準(zhǔn)信號的譜熵曲線之間的平均歐式距離dij，如果存在0<α≤0.20使得p{dij>dα(n)}＝α成立，則確定dα(n)為預(yù)設(shè)振幅閾值；其中，dα(n)滿足

11、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，計(jì)算平均歐式距離的公式為：其中，x′i1，x′i2，…,x′in是經(jīng)動態(tài)時間規(guī)整法優(yōu)化后的多個譜熵曲線。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的報警方法先通過判斷振動信號的幅值是否超振幅閾值，實(shí)現(xiàn)實(shí)時高效地抓取異常信號，避免漏報警，然后針對6khz-15khz頻段的能量譜采用增加權(quán)重的方法得到修正能量譜，能夠排除該頻段之外的信息的干擾，可以增強(qiáng)譜熵曲線區(qū)分振動信號和背景噪聲信號的能力。除此之外，采用基于信號譜熵的信號處理方法能夠檢測出信噪比較低的碰撞信號，并能夠排除電氣干擾等脈沖信號的干擾，并且預(yù)設(shè)距離閾值的確定方法考慮了回路環(huán)境、敲擊物類型、敲擊速度、運(yùn)行工況等對譜熵曲線的影響，有助于提高通過信號譜熵曲線識別松動部件沖擊信號的準(zhǔn)確率。歐氏距離能夠定量比較兩個時間序列的相似度，結(jié)合基于平均歐式距離概率密度函數(shù)所確定的某置信度水平下的分類閾值，能夠準(zhǔn)確識別松動部件沖擊信號對應(yīng)的譜熵曲線，提高報警判斷的準(zhǔn)確率。

技術(shù)特征：

1.一種報警方法，適于監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部部件的松動情況，其特征在于，所述設(shè)備內(nèi)部安裝有多個加速度傳感器，實(shí)時獲取相應(yīng)位置的振動信號，所述報警方法包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的報警方法，其特征在于，對所述多個能量譜進(jìn)行分頻段修正得到多個修正能量譜的公式為：

3.如權(quán)利要求2所述的報警方法，其特征在于，還包括在計(jì)算所述疑似譜熵曲線和多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線的平均歐式距離之前，對所述疑似譜熵曲線和所述多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線采用動態(tài)時間規(guī)整法進(jìn)行優(yōu)化。

4.如權(quán)利要求3所述的報警方法，其特征在于，獲取所述第一噪聲信號附近的振動信號為第二噪聲信號包括如下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的報警方法，其特征在于，所述第二時間段的時長大于等于50ms。

6.如權(quán)利要求4所述的報警方法，其特征在于，還包括：

7.如權(quán)利要求6所述的報警方法，其特征在于，通過所述標(biāo)準(zhǔn)信號得到所述預(yù)設(shè)振幅閾值包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求6所述的報警方法，其特征在于，通過所述標(biāo)準(zhǔn)信號得到所述標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線包括如下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的報警方法，其特征在于，通過所述標(biāo)準(zhǔn)信號得到所述預(yù)設(shè)距離閾值包括：

10.如權(quán)利要求9所述的報警方法，其特征在于，計(jì)算所述平均歐式距離的公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種報警方法，包括：對振動信號進(jìn)行濾波處理，得到第一噪聲信號；判斷第一噪聲信號的最大振幅是否大于預(yù)設(shè)振幅閾值，若否則重新開始執(zhí)行步驟a，若是則記錄第一噪聲信號并獲取第一噪聲信號附近的振動信號為第二噪聲信號；將第二噪聲信號分為多幀噪聲信號，對多幀噪聲信號的每幀進(jìn)行傅里葉變換得到多個能量譜，并對多個能量譜進(jìn)行分頻段修正得到多個修正能量譜；計(jì)算每個修正能量譜中多個頻率分量的能量所占整個頻譜的比例，得到多個頻率分量的多個概率值，通過多個概率值計(jì)算得到每幀對應(yīng)的譜熵；得到疑似譜熵曲線，計(jì)算疑似譜熵曲線和多個標(biāo)準(zhǔn)譜熵曲線的平均歐式距離，如果平均歐式距離的最大值小于預(yù)設(shè)距離閾值則報警。

技術(shù)研發(fā)人員：駢超,鄧晶晶,秦炎鋒,張鍇,劉暢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海核工程研究設(shè)計(jì)院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17