一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统，包括云台设备、第一声纹采集装置、第二声纹采集装置、声纹信息处理单元、第一无线扩频通信单元、第二无线扩频通信单元以及多个微基站；第一声纹采集装置和第二声纹采集装置设置在云台设备上，第一声纹采集装置采集电力设备的定向声纹数据，第二声纹采集装置用于同步采集背景声纹数据，第二无线扩频通信单元用于实时对各个微基站的通信信号质量进行评估，并确定通信信号质量最优的微基站，第一无线扩频通信单元用于将标准基带数据发送至通信信号质量最优的微基站；该系统通过定向声纹数据与背景声纹数据的同步采集，以及采用扩频无线通信的方式进行数据传输，采集数据更加可靠。集数据更加可靠。集数据更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统


[0001]本专利技术涉及电力设备
，尤其涉及一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统。

技术介绍

[0002]声纹技术是近年来热点研究的技术之一，在医疗、制造行业已经成功应用多年，而如何将声纹技术在电力设备运行和维护中进行应用和价值挖掘，成为当前各相关厂家重点研究的方向。
[0003]变压器、断路器等主要大型电力设备生产制造时，由于制造材料和工艺特性，成品出厂后均会带有固有的声纹特征。而在部署运行后，受到负载和环境的激励和影响，将产生新的声学和振动信号，这些信号既有设备本体的特征信息，也包含大量的运行状态信息，像人的指纹和步态一样具有辨识特征。设备产生缺陷或发生故障后，其声纹信息也会随之改变。如何准确地捕捉、识别和分析这些声纹信息，有助于运维人员准确诊断设备缺陷，快速锁定故障原因。
[0004]因此，如何在复杂的变电站环境中准确的进行声纹信息采集、处理、传输、分析，是当前迫切需要研究和解决的问题。首先，变电站中存在众多的机械装置、大电流、高电压的设备，由此产生和混杂了大量的各类声学信息，如何有效的、准确的将想要提取的声学信息进行提取和分析是电力声纹检测的关键技术之一；其次，变电站内主设备按照规划，分布广泛，如何精简传感器，高效利用现有设备进行声纹检测，是实现落地的重要环节；再次，声纹监测呈现高机动特性需求，需要随时、随地、以灵活的角度进行信息采集和分析，所以无线传输是能够实现这一需求的关键支撑之一。但是，变电站内电磁环境复杂，无线干扰严重，如何有效的利用相关无线技术进行声纹信息的传输，也是实现声纹监测在变电站内落地应用的重要条件之一。
[0005]专利文献CN114047395A公开了一种电力设备声纹检测装置，包括：顶座、竖管、合盖组件、滑动组件、伸长机构和随动机构，竖管通过通孔安装在顶座的中部，竖管的上部内侧安装有电控连接部，检测头设于电控连接部的顶部，竖管的上部套有外螺纹套，外螺纹套上设有旋动环，旋动环的底侧通过连接架与滑动组件的顶部连接。滑动组件套于所述竖管的外侧，且安装有合盖组件，合盖组件跟随滑动组件的移动闭合或打开，伸长机构设于竖管的下部，随动机构设于竖管的内部，通过防偏限滑套与电控连接部连接，且随动机构跟随滑动组件的移动将电控连接部回收或顶起。
[0006]但是，在上述方案中，声纹采集结果容易受到环境噪声的影响；并且，上述方案对于通信方式没有改进，在复杂的变电站环境中可能会存在通信盲区，影响电力声纹采集结果的准确性。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统，通过定向声
纹数据与背景声纹数据的同步采集，以及采用扩频无线通信的方式进行数据传输，声纹采集效果好，结果更加可靠。
[0008]一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统，包括云台设备、第一声纹采集装置、第二声纹采集装置、声纹信息处理单元、第一无线扩频通信单元、第二无线扩频通信单元以及多个微基站；所述第一声纹采集装置和所述第二声纹采集装置设置在所述云台设备上，所述第一声纹采集装置用于采集电力设备的定向声纹数据，所述第二声纹采集装置用于同步采集背景声纹数据，所述声纹信息处理单元用于对所述定向声纹数据和背景声纹数据进行处理，提取有效声纹数据并进行变换处理和进行调制，生成标准基带数据，所述第二无线扩频通信单元用于实时对各个微基站的通信信号质量进行评估，并确定通信信号质量最优的微基站，所述第一无线扩频通信单元用于将所述标准基带数据发送至通信信号质量最优的微基站。
[0009]进一步地，所述第一声纹采集装置包括定向声学组件和第一宽频声学传感器，所述定向声学组件与所述第一宽频声学传感器配合设置，用于强化所述定向声纹数据以及物理隔离噪声。
[0010]进一步地，所述定向声学组件包括集音反射罩、安装室支撑件以及传感器安装室，所述安装室支撑件设置于所述集音反射罩内的几何中心处，所述传感器安装室用于安装所述第一宽频声学传感器。
[0011]进一步地，所述第二声纹采集装置包括半全向声学组件和第二宽频声学传感器，所述半全向声学组件和所述第一宽频声学传感器配合设置，所述半全向声学组件用于在所述第一声纹采集装置的采集方向上进行屏蔽并在其他方向进行拢音。
[0012]进一步地，所述半全向声学组件包括传感器安装部以及中空的球形主体，所述球形主体包括透音部和屏蔽部，所述透音部表面分布有透音孔，所述传感器安装部设置于所述屏蔽部的几何中心处，用于安装所述第二宽频声学传感器，所述屏蔽部面向所述第一声纹采集装置采集定向声纹数据的方向。
[0013]进一步地，所述声纹信息处理单元对所述定向声纹数据和背景声纹数据进行处理，提取有效声纹数据并进行变换处理和进行调制，生成标准基带数据，包括：分别对所述定向声纹数据和背景声纹数据进行分帧和加窗处理提取有效声纹数据，之后进行傅里叶变换，分别获得所述定向声纹数据的基音频谱和共振峰以及所述背景声纹数据的基音频谱和共振峰，对定向声纹数据的基音频谱和共振峰以及所述背景声纹数据的基音频谱和共振峰分别进行加权补偿，之后对定向声纹数据的基音频谱和共振峰与所述背景声纹数据的基音频谱和共振峰进行幅值求差，获得声学特征信号，将所述声学特征信号进行调制，生成所述标准基带数据。
[0014]进一步地，第二无线扩频通信单元实时对各个微基站的通信信号质量进行评估，并确定通信信号质量最优的微基站，包括：第二无线扩频单元建立关于所述多个微基站的广播信道列表；根据所述广播信道列表轮询各个广播信道；将各个广播信道的接收信号强度指示和信噪比写入所述广播信道列表中；根据预设的接收信号强度指示阈值，确定所述接收信号强度指示和信噪比的权
重；分别对所述接收信号强度指示和信噪比进行排序，并根据排序和权重确定通信信号质量最优的微基站。
[0015]进一步地，第二无线扩频通信单元实时对各个微基站的通信信号质量进行评估，并确定通信信号质量最优的微基站之后，还包括：判断所述第一无线扩频通信单元正在传输数据的微基站的通信信号是否劣化；若第一无线扩频通信单元正在传输数据的微基站的通信信号正在劣化，则所述第二无线扩频通信单元发起对通信信号质量最优的微基站的入网请求和完成入网；第一无线扩频通信单元在下一数据传输周期通过通信信号质量最优的微基站进行数据传输；所述第二无线扩频通信单元重新进入轮询。
[0016]进一步地，所述第一无线扩频通信单元为高带宽的射频收发单元；所述第二无线扩频通信单元为窄带宽的射频收发单元。
[0017]进一步地，所述微基站包括高带宽信道和窄带宽信道。
[0018]本专利技术提供的基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统，至少包括如下有益效果：（1）同步采集定向声纹数据与背景声纹数据，用背景声纹数据实现了对变电站内各种环境噪声干扰的有效数字处理屏蔽，能够极大地降低现场环境的噪声干扰，更准确地进行有效信息提取；同时，采用微基站实现整个变电站的扩频无线网络的无盲区覆盖，采用扩频无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩频通信组网技术的电力声纹数据采集系统，其特征在于，包括云台设备、第一声纹采集装置、第二声纹采集装置、声纹信息处理单元、第一无线扩频通信单元、第二无线扩频通信单元以及多个微基站；所述第一声纹采集装置和所述第二声纹采集装置设置在所述云台设备上，所述第一声纹采集装置用于采集电力设备的定向声纹数据，所述第二声纹采集装置用于同步采集背景声纹数据，所述声纹信息处理单元用于对所述定向声纹数据和背景声纹数据进行处理，提取有效声纹数据并进行变换处理和进行调制，生成标准基带数据，所述第二无线扩频通信单元用于实时对各个微基站的通信信号质量进行评估，并确定通信信号质量最优的微基站，所述第一无线扩频通信单元用于将所述标准基带数据发送至通信信号质量最优的微基站。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一声纹采集装置包括定向声学组件和第一宽频声学传感器，所述定向声学组件与所述第一宽频声学传感器配合设置，用于强化所述定向声纹数据以及物理隔离噪声。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定向声学组件包括集音反射罩、安装室支撑件以及传感器安装室，所述安装室支撑件设置于所述集音反射罩内的几何中心处，所述传感器安装室用于安装所述第一宽频声学传感器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二声纹采集装置包括半全向声学组件和第二宽频声学传感器，所述半全向声学组件和所述第一宽频声学传感器配合设置，所述半全向声学组件用于在所述第一声纹采集装置的采集方向上进行屏蔽并在其他方向进行拢音。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述半全向声学组件包括传感器安装部以及中空的球形主体，所述球形主体包括透音部和屏蔽部，所述透音部表面分布有透音孔，所述传感器安装部设置于所述屏蔽部的几何中心处，用于安装所述第二宽频声学传感器，所述屏蔽部面向所述第一声纹采集装置采集定向声纹数据的方向。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声纹信息处理单元对所述定向声纹数据和背景声纹数据进行处理，提取有效声纹数据并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，陈挺，鞠玲，印吉景，张泽，姚建光，徐兴春，翁蓓蓓，揣振国，吴艳，陈利，程阳，何天雨，袁乐，钱杰，汤德宝，丁安琪，路永玲，秦剑华，贾骏，刘子全，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
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