[发明专利]一种基于频域特征提取的水电机组状态监测信号处理方法

摘要

本发明公开了一种基于频域特征提取的水电机组状态监测信号处理方法，通过对水电机组状态监测系统采集的振动、摆度等状态监测传感器原始时域波形信号进行快速傅里叶变换计算，提取其中的有效频域特征分量成分（频率、幅值和相位）后进行网络传输、存储，再通过快速傅里叶反变换计算还原其时域波形信号，实现了状态监测时域波形信号的整理、提纯、传输、存储及还原。本发明在不丢失水电机组振动分析诊断有效特征信号的前提下，可大幅压缩机组状态监测数据传输和存储所耗费的网络和计算机存储资源，解决了传统水电机组状态监测波形数据网络传输占用大量带宽，以及保存时占用大量计算机存储空间的问题。

主权项

1.一种基于频域特征提取的水电机组状态监测信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1）对状态监测波形进行频域特征数据提取，然后通过网络发送给上位机系统，具体步骤如下：11）程序启动时，首先获取前端状态监测装置的状态监测通道时域波形的实时采样参数；12）获取该状态监测通道预设的波形信号特征提取参数；13）获取当前通道当前时刻时域波形数据，并将该段时域波形数据置于一维数组中；14）对获取的时域波形数据进行快速傅里叶变换计算，得到该波形FFT分解后的每一根谱线的频率、幅值和相位，并将其拷贝至一个二维数组中；15）判断该通道所对应的波形信号特征提取模式是否为“保留选定振动特征频率”模式，如果是则继续步骤16）操作，否则跳转至步骤17）；16）筛选出FFT计算最小频率分辨率范围内与待提取的几个振动特征频率最接近的若干根FFT谱线，记录其谱线总数量，同时将其对应的频率、幅值和相位拷贝至另外一个新的二维数组中，然后跳转至步骤112）；17）判断该通道所对应的波形信号特征提取模式是否为“保留固定谱线数”模式，如果是则继续步骤18）操作，否则跳转至步骤19）；18）对FFT分解后的所有谱线按其幅值大小进行排序，保留幅值分量最大的前若干根FFT谱线，记录其谱线总数量，同时将其对应的频率、幅值和相位拷贝至步骤16）的二维数组中，然后跳转至步骤112）；19）判断该通道所对应的波形信号特征提取模式是否为“保留指定频段”模式，如果是则继续步骤110）操作，否则跳转至步骤111）；110）对FFT计算后的所有谱线按其对应的频率是否处于指定频段内进行筛选，保留相应谱线，记录其谱线总数量，同时将其对应的频率、幅值和相位置于步骤16）的二维数组中，然后跳转至步骤112）；111）将FFT计算后的所有谱线的幅值和相位，按顺序拷贝至步骤16）的二维数组中，然后跳转至步骤112）；112）将频域信号筛选后的步骤16）的二维数组中的特征谱线对应的频率、幅值、相位数据及其特征谱线总数量通过网络发送给上位机系统；然后跳转至步骤1），依次处理下一个通道的时域波形数据，如此循环；2）接收状态监测波形频域特征数据，对时域数据进行还原和存储，包括以下步骤：21）程序启动时，首先判断是要分析处理状态监测通道实时波形数据还是历史波形数据，如果是实时波形数据则继续步骤22）操作，如果是历史波形数据则跳转至步骤26）；22）获取待处理的状态监测通道时域波形原始采样参数；23）通过网络接收前端状态监测装置上送的该状态监测通道频域特征提取后的FFT谱线总数量，以及每根谱线所对应的频率、幅值及其相位数据，将其拷贝至一个二维数组中；24）判断该时刻波形频域特征数据是否需要存储，如果是则继续步骤25）操作，否则跳转至步骤28）；25）将通过步骤23）接收到的该通道频域特征提取数据：FFT谱线的总数量，以及每根谱线所对应的频率、幅值及其相位数据保存至系统历史数据库，然后跳转至步骤28）；26）从上位机系统参数配置库中读取当前通道所存储的历史波形数据的原始采样参数；27）从上位机系统历史库中读取该通道所对应的频域特征数据历史记录，包括FFT谱线总数量，以及每根谱线所对应的频率、幅值及其相位数据，将其拷贝至一个二维数组中；28）将所述步骤23）或步骤27）通过频域特征提取后得到的该通道频域特征数据，加上被频段滤除的FFT谱线的特征数据，作为IFFT所需的输入参量迭代入快速傅里叶逆变换模块进行IFFT计算；29）通过步骤28 ）IFFT计算模块的输出参数，即可还原得到频域特征提取后的该通道对应的时域波形数据；然后跳转至步骤21），依次分析处理下一个通道的时域波形数据，如此循环。