[发明专利]一种应用于工业监控设备的音频监控终端及音频处理方法

说明书

技术领域

本发明属于监控设备技术领域，涉及一种油气井应用工业监控设备的远程通信音频监控终端，尤其是一种应用于工业监控设备的RS232/RS485远程通信音频监控终端。

背景技术

油气井属于特殊行业，应用到的各种监控设备，要求防爆。另外工业环境恶劣，抗腐蚀性。油气井往往处于北方野外，冬季气温在-30度左右。且气井比较分散，人员不可能对井场漏气做到全天候实时监控。为满足油气田用户的实际需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种应用于工业监控设备的音频监控终端，该监控终端能够克服井场现有的RS232/RS485电台低波特率通信不稳定的特点，不仅可以将井场上的声音特征值进行识别，还可以将井场上的声音无失真的传输到监控室，并且提示监控室人员有井场发生泄漏。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种应用于工业监控设备的音频监控终端，包括音频处理单元，所述音频处理单元通过音频线连接有声音采集单元，音频处理单元通过数据总线和I2C总线连接有存储单元，音频处理单元还通过数据总线连接有音频变送单元；所述音频变送单元通过RS232总线连接有井口通信平台；所述井口通信平台通过无线通信方式连接至控制中心。

上述音频处理单元包括DSP芯片以及与该DSP芯片连接的复位电路、振荡电路和电源供电电路。

上述声音采集单元为拾音器。

上述存储单元采用AT29LV1024存储芯片。

一种上述的音频监控终端的音频处理方法，包括以下步骤：

1）通过拾音器将音频信号转换为模拟的电信号；

2）将采集的模拟电信号的高频杂波滤除，并且对滤波后的信号进行放大处理得到预处理音频信号；

3）对预处理音频信号进行每秒8000次的幅值取样；

4）对取样得到的时域离散的模拟信号进行均匀量化，得到16位的数字音频信号；

5）对量化后的数字音频信号进行小波分析，再对信号进行小波变换通过平移母小波获得信号的时间信息，而通过缩放小波的宽度获得信号的频率特性；对母小波的缩放和平移操作是为了计算小波的系数，这些系数代表小波和局部信号之间的相互关系；系数的值越高表示信号与小波越相似；通过对比计算所得的小波相关性系数与处理器中预存数字的大小便可判断出采集上来的音频信号的类型；如果处理器判断出音频信号为井口管道漏气声，处理器便会产生报警信号；

6）处理器将量化后处理后得到的16为数字音频信号，压缩为8位的数字音频信号；第1位为信号的正负标志位，信号幅值大于0此位为1，信号幅值小于0此位为0。第2、3、4为段位码，它们将信号的整个幅值非均匀的分成8段，每段值的大小为1/2^8-段位码，最后4位为段内码，就是将段位均匀分成16段。例如采集上的16为数字音频信号为1536，此时信号为正，压缩后第一位为1，将1536除以2¹⁶幅值大小落在1/64到1/32，因此其段位码为010，再将1/64到1/32均匀等分16，其幅值落在1/128上，因此得到段内码值为1000；此次音频压缩结果为10101000。

本发明的音频监控终端是通过远程通信、声音采集传输监控终端上加入音频识别功能。当音频处理器识别出采集上来的声音为井场天然气漏气声时，就会产生报警信号。当该音频变送器被访问时，音频变送器会将报警信号上传到控制室。而且可通过上位机发送命令决定是否将井场漏气声回传到控制室。

附图说明

图1为本发明的音频监控终端连接框图；

图2为DSP芯片的复位电路图；

图3为DSP芯片的振荡电路图；

图4为DSP芯片的电源供电电路；

图5为DSP芯片的外扩的存储电路；

图6为DSP芯片的模数转换电路；

图7为DSP芯片的RS232通信电路；

图8为本发明PCM处理流程图；

图9为本发明量化器示意图；

图10为压扩特性图；

图11为本发明音频处理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：