钢丝绳在线检测信号的预处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢丝绳在线检测信号的预处理方法及装置，其中，方法包括以下步骤：建立信号预处理模型，其中，信号预处理模型包括离散数字形态变换和快速小波变换；采集在线检测信号；通过离散数字形态变换抑制随速度变化的低频漂移信号、低频绳股漏磁场信号和工频干扰信号，其中，离散数字形态变换通过基于自适应加权组合的开、闭形态滤波器实现抑制；通过快速小波变换抑制高频噪声和绳股漏磁场信号进行滤波处理。本发明专利技术实施例的方法能够对钢丝绳的在线检测信号进行滤波处理，有效抑制钢丝绳在线运行时产生的多种干扰，保留因钢丝绳产生的奇异信号，便于后续的信号识别，提高判断精确性，同时加快信号处理的时间，确保信号处理的实时性。

【技术实现步骤摘要】
钢丝绳在线检测信号的预处理方法及装置
本专利技术涉及煤矿安全检测
，特别涉及一种钢丝绳在线检测信号的预处理方法及装置。
技术介绍
煤矿主、副井提升系统是煤矿生产的“咽喉”，钢丝绳是煤矿主、副井提升系统的关键组成部分。其中，钢丝绳长期使用会因疲劳、环境潮湿等原因出现“断丝”、“磨损”、“锈蚀”等现象，存在安全隐患。因此为避免钢丝绳断绳事故的发生，国内外许多专家学者曾经研究了一系列钢丝绳损伤自动检测手段，其中只有电磁检测法得到了实践和推广，是公认的最可靠的检测方法，但仍存在不足，仅作为人工手摸的补充检测方法。煤矿提升钢丝绳的检测目前仍然是一个世界性难题，这其中的重要原因之一是缺乏准确而可靠的钢丝绳在线检测信号的预处理方法。相关技术中，目前广泛采用且效果较好的钢丝绳检测信号预处理方法是小波变换法，小波变换法是通过时空频率的局部分析来提取奇异损伤信号滤除各种干扰信号，该方法对处于静止状态的钢丝绳检测效果较好。然而，煤矿提升钢丝绳检测过程中，受运行速度和张力的影响，钢丝绳会产生抖动使检测信号发生漂移，小波变换法对随速度变化的低频漂移信号并不敏感且计算量大，常常不能够及时滤除，而对后续信号的定量识别产生影响，导致产生判断误差。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能够对钢丝绳的在线信号进行滤波处理，提高判断精确性的钢丝绳在线检测信号的预处理方法。本专利技术的另一个目的在于提出一种钢丝绳在线检测信号的预处理装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种钢丝绳在线检测信号的预处理方法，包括以下步骤：建立信号预处理模型，其中，所述信号预处理模型包括离散数字形态变换和快速小波变换；采集钢丝绳的在线检测信号；根据所述在线检测信号通过所述离散数字形态变换抑制随速度变化的低频漂移信号、低频绳股漏磁场信号和工频干扰信号，其中，所述离散数字形态变换通过基于自适应加权组合的开、闭形态滤波器实现抑制；以及通过所述快速小波变换抑制高频噪声和绳股漏磁场信号，实现通过所述预处理模型进行滤波处理。根据本专利技术实施例提出的钢丝绳在线检测信号的预处理方法，通过建立信号预处理模型，从而采用离散数字形态变换和快速小波变换相结合的方法，实现对钢丝绳的在线检测信号进行预处理即滤波处理，有效抑制钢丝绳在线运行时产生的多种干扰，保留因钢丝绳产生的奇异信号，便于后续的信号识别，提高判断精确性，同时加快信号处理的时间，确保信号处理的实时性。另外，根据本专利技术上述实施例的钢丝绳在线检测信号的预处理方法还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过开闭、闭开运算和自适应处理构建所述开、闭形态滤波器。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述开、闭形态滤波器用于通过开闭、闭开运算和最小平均绝对自适应处理对权系数逐步修正，并且构造与损伤信号特征相匹配的类三角脉冲结构元素对所述在线检测信号进行第一级滤波处理。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述快速小波变换通过构造与损伤信号特征相匹配的小波基函数对第一级滤波处理后的在线检测信号进行多尺度分解，利用类似于快速傅里叶变换的快速小波变换缩短信号处理的时间，并且利用基于系数可调阈值函数的小波阈值消噪法对分解后的在线检测信号进行多层滤波处理，以及进行重构获取预处理后的检测信号。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过探伤传感器采集所述在线检测信号。本专利技术另一方面实施例提出了一种钢丝绳在线检测信号的预处理装置，包括：建立模块，用于建立信号预处理模型，其中，所述信号预处理模型包括离散数字形态变换和快速小波变换；采集模块，用于采集钢丝绳的在线检测信号；第一抑制模块，用于根据所述在线检测信号通过所述离散数字形态变换抑制随速度变化的低频漂移信号、低频绳股漏磁场信号和工频干扰信号，其中，所述离散数字形态变换通过基于自适应加权组合的开、闭形态滤波器实现抑制；以及第二抑制模块，用于通过所述快速小波变换抑制高频噪声和绳股漏磁场信号，实现通过所述预处理模型进行滤波处理。根据本专利技术实施例提出的钢丝绳在线检测信号的预处理装置，通过建立信号预处理模型，从而采用离散数字形态变换和快速小波变换相结合的方法，实现对钢丝绳的在线检测信号进行预处理即滤波处理，有效抑制钢丝绳在线运行时产生的多种干扰，保留因钢丝绳产生的奇异信号，便于后续的信号识别，提高判断精确性，同时加快信号处理的时间，确保信号处理的实时性。另外，根据本专利技术上述实施例的钢丝绳在线检测信号的预处理装置还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一抑制模块还用于通过开闭、闭开运算和自适应处理构建所述开、闭形态滤波器。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述开、闭形态滤波器用于通过开闭、闭开运算和最小平均绝对自适应处理对权系数逐步修正，并且构造与损伤信号特征相匹配的类三角脉冲结构元素对所述在线检测信号进行第一级滤波处理。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述快速小波变换通过构造与损伤信号特征相匹配的小波基函数对第一级滤波处理后的在线检测信号进行多尺度分解，利用类似于快速傅里叶变换的快速小波变换缩短信号处理的时间，并且利用基于系数可调阈值函数的小波阈值消噪法对分解后的在线检测信号进行多层滤波处理，以及进行重构获取预处理后的检测信号。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过探伤传感器采集所述在线检测信号。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的钢丝绳在线检测信号的预处理方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的钢丝绳在线检测信号的预处理方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的被噪声污染的钢丝绳原始检测信号与经过预处理后的信号对比示意图；以及图4为根据本专利技术一个实施例的钢丝绳在线检测信号的预处理装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：建立信号预处理模型，其中，所述信号预处理模型包括离散数字形态变换和快速小波变换；采集钢丝绳的在线检测信号；根据所述在线检测信号通过所述离散数字形态变换抑制随速度变化的低频漂移信号、低频绳股漏磁场信号和工频干扰信号，其中，所述离散数字形态变换通过基于自适应加权组合的开、闭形态滤波器实现抑制；以及通过所述快速小波变换抑制高频噪声和绳股漏磁场信号，实现通过所述预处理模型进行滤波处理。

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：建立信号预处理模型，其中，所述信号预处理模型包括离散数字形态变换和快速小波变换；采集钢丝绳的在线检测信号；根据所述在线检测信号通过所述离散数字形态变换抑制随速度变化的低频漂移信号、低频绳股漏磁场信号和工频干扰信号，其中，所述离散数字形态变换通过基于自适应加权组合的开、闭形态滤波器实现抑制；以及通过所述快速小波变换抑制高频噪声和绳股漏磁场信号，实现通过所述预处理模型进行滤波处理。2.如权利要求1所述的钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，通过开闭、闭开运算和自适应处理构建所述开、闭形态滤波器。3.如权利要求2所述的钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，所述开、闭形态滤波器用于通过开闭、闭开运算和最小平均绝对自适应处理对权系数逐步修正，并且构造与损伤信号特征相匹配的类三角脉冲结构元素对所述在线检测信号进行第一级滤波处理。4.如权利要求3所述的钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，所述快速小波变换通过构造与损伤信号特征相匹配的小波基函数对第一级滤波处理后的在线检测信号进行多尺度分解，利用类似于快速傅里叶变换的快速小波变换缩短信号处理的时间，并且利用基于系数可调阈值函数的小波阈值消噪法对分解后的在线检测信号进行多层滤波处理，以及进行重构获取预处理后的检测信号。5.如权利要求1所述的钢丝绳在线检测信号的预处理方法，其特征在于，通过探伤传感器采集所述在线检测信号。6.一种钢丝绳在线检测信号的预处理装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田劼，王红尧，孟国营，周俊莹，吴淼，薛光辉，张晞，李国华，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11