一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS光纤技术的矿用猴车综合检测系统


[0001]本专利技术涉及矿用猴车安全管理
，具体是涉及一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统
。

技术介绍

[0002]在矿井下，猴车是一种重要的运输工具，但其运转过程中可能出现故障或紧急情况，而现有技术中，缺乏一套行之有效的结合矿用猴车上工作人员的状态和猴车传输系统状态的矿用猴车综合检测系统，导致矿用猴车对于紧急状态的应对能力不足，存在的较大的安全隐患
。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，提供一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，本技术方案解决了上述的现有技术中，缺乏一套行之有效的结合矿用猴车上工作人员的状态和猴车传输系统状态的矿用猴车综合检测系统，导致矿用猴车对于紧急状态的应对能力不足，存在的较大的安全隐患的问题
。
[0004]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，包括：
MEMS
光纤麦克风，所述
MEMS
光纤麦克风与矿用猴车一一对应设置，所述
MEMS
光纤麦克风用于采集矿用猴车音频；语音识别模块，所述语音识别模块与所述
MEMS
光纤麦克风通过有线或无线实现通讯连接，所述语音识别模块用于识别矿用猴车音频，并判断矿用猴车音频是否触发紧急关键词；分布式光纤数据采集模块，所述分布式光纤数据采集模块紧密缠绕布设在猴车传输系统中，所述分布式光纤数据采集模块用于采集猴车传输系统中各个光纤点的数据；光纤数据分析模块，所述光纤数据分析模块与所述分布式光纤数据采集模块通过有线或无线实现通讯连接，所述分布式光纤数据采集模块用于对传输系统中各个光纤点的数据进行分析，判断光纤是否发生形变故障或断裂故障；实时控制模块，所述实时控制模块与所述语音识别模块和所述光纤数据分析模块电性连接，所述实时控制模块用于根据所述语音识别模块和所述光纤数据分析模块的判断结构，停止或不停止相应猴车的运转；中控系统，所述中控系统与所述
MEMS
光纤麦克风
、
语音识别模块
、
分布式光纤数据采集模块
、
光纤数据分析模块和实时控制模块电性连接，所述中控系统用于进行矿用猴车综合检测系统的综合控制
。
[0005]优选的，所述语音识别模块具体包括：模型训练单元，所述模型训练单元用于训练猴车紧急状况语音关键词库；语音相似度匹配单元，所述语音相似度匹配单元用于基于语音相似度算法计算矿
用猴车音频与猴车紧急状况语音关键词库的相似度；判断单元，所述判断单元用于判断矿用猴车音频与猴车紧急状况语音关键词库的相似度是否大于相似度阈值，若是，则判定矿用猴车音频触发紧急关键词，若否，则判定矿用猴车音频未触发紧急关键词
。
[0006]优选的，所述训练猴车紧急状况语音关键词库具体包括：在安全环境下，通过中控系统控制矿用猴车模拟故障运行状态，并采集模拟故障运行状态下的矿用猴车音频，作为词库训练音频；计算每一条词库训练音频的梅尔特征；基于词库训练音频的梅尔特征，确定每一条词库训练音频的语义，并对词库训练音频按照语义进行分类；确定每一个语义的词库训练音频的出现频率；按照出现频率的从大到小，将对应语义的梅尔特征进行关键词音频排序，并添加至猴车紧急状况语音关键词库中
。
[0007]优选的，其特征在于，所述语音相似度算法具体为：对采集到的矿用猴车音频通过滤波算法进行滤波处理，获得滤波后音频数据；所述滤波算法的表达式为：；滤波算法的表达式中，为滤除后音频，为矿用猴车音频，参数
G
为
‑
1.996747723
，参数
H
为
0.513610683
；采用特征解析公式，对滤波后音频数据进行解析特征值，获得解析特征值数据；所述特征解析公式具体为：所述特征解析公式具体为：特征解析公式中，为的第一特征值，为的第二特征值，为滤除后音频数据总数；取滤波后音频数据的一半也就是中间点索引记为
L
，按递归计算公式，从0到
L
做递归运算得到二次处理音频数据；所述递归计算公式具体为：所述递归计算公式具体为：递归计算公式中，为的二次处理音频数据，为的中间点索引的二次处理音频数据；对二次处理音频数据进行计算求取矿用猴车音频的梅尔特征；通过余弦相似度公式，按照关键词音频排序顺序，依次计算矿用猴车音频的梅尔特征与猴车紧急状况语音关键词库中每个关键词音频的梅尔特征的相似度
。
[0008]优选的，所述光纤数据分析模块具体包括：光纤数据转化单元，所述光纤数据转化单元用于基于光纤数据转化算法，将采集到的传输系统中各个光纤点的数据进行分析转化，获得光纤最终的强度数据；
断裂分析单元，所述断裂分析单元用于基于光纤最终的强度数据判断光纤是否发生断裂，并确定光纤发生断裂的位置；拉伸分析单元，所述拉伸分析单元用于基于光纤最终的强度数据判断光纤是否发生拉伸，并确定光纤发生拉伸的位置
。
[0009]优选的，所述光纤数据转化算法具体为：对采集到的每一组光纤点的数据，按照归一化处理公式进行归一化处理转换成
double
数据；其中，所述归一化处理公式具体为：归一化处理公式中，为第
i
组光纤点的数据，为第
i
组光纤点的数据对应的
double
数据；对于
double
数据进行希尔伯特变换，获得希尔伯特变化后的二维数组
Z
；对希尔伯特变化后的二维数组
Z
进行快速傅里叶变换，得到一次变换数组
L
；取一半的一次变换数组
L
将傅里叶变化的每一个虚数数值进行实部和虚部的取模运算到新的数组，得到二次变换数组
K
；将二次变换数组
K
每一列的数据求和得到光纤最终的强度数据
M
，并绘制光纤最终的强度数据
M
的波形图
。
[0010]优选的，所述基于光纤最终的强度数据判断光纤是否发生断裂，并确定光纤发生断裂的位置具体包括：设定断纤阈值点；在0‑
R
区间内，遍历得到正常光纤中最终的强度数据
M
第一个小于断纤阈值点的位置，记为光纤截止位置，其中，
R
为设置的遍历参数；获取实时光纤最终的强度数据
M
的波形图，并在0‑
R
区间内，遍历得到实时光纤最终的强度数据
M
第一个大于断纤阈值点的位置，记为实时截止位置；判断实时截止位置是否小于光纤截止位置，若是，则判定光纤断裂，将实时截止位置记为光纤断裂位置，若否，则判定光纤未断裂
。
[0011]优选的，所述基于光纤最终的强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，其特征在于，包括：
MEMS
光纤麦克风，所述
MEMS
光纤麦克风与矿用猴车一一对应设置，所述
MEMS
光纤麦克风用于采集矿用猴车音频；语音识别模块，所述语音识别模块与所述
MEMS
光纤麦克风通过有线或无线实现通讯连接，所述语音识别模块用于识别矿用猴车音频，并判断矿用猴车音频是否触发紧急关键词；分布式光纤数据采集模块，所述分布式光纤数据采集模块紧密缠绕布设在猴车传输系统中，所述分布式光纤数据采集模块用于采集猴车传输系统中各个光纤点的数据；光纤数据分析模块，所述光纤数据分析模块与所述分布式光纤数据采集模块通过有线或无线实现通讯连接，所述分布式光纤数据采集模块用于对传输系统中各个光纤点的数据进行分析，判断光纤是否发生形变故障或断裂故障；实时控制模块，所述实时控制模块与所述语音识别模块和所述光纤数据分析模块电性连接，所述实时控制模块用于根据所述语音识别模块和所述光纤数据分析模块的判断结构，停止或不停止相应猴车的运转；中控系统，所述中控系统与所述
MEMS
光纤麦克风
、
语音识别模块
、
分布式光纤数据采集模块
、
光纤数据分析模块和实时控制模块电性连接，所述中控系统用于进行矿用猴车综合检测系统的综合控制
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，其特征在于，所述语音识别模块具体包括：模型训练单元，所述模型训练单元用于训练猴车紧急状况语音关键词库；语音相似度匹配单元，所述语音相似度匹配单元用于基于语音相似度算法计算矿用猴车音频与猴车紧急状况语音关键词库的相似度；判断单元，所述判断单元用于判断矿用猴车音频与猴车紧急状况语音关键词库的相似度是否大于相似度阈值，若是，则判定矿用猴车音频触发紧急关键词，若否，则判定矿用猴车音频未触发紧急关键词
。3.
根据权利要求2所述的一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，其特征在于，所述训练猴车紧急状况语音关键词库具体包括：在安全环境下，通过中控系统控制矿用猴车模拟故障运行状态，并采集模拟故障运行状态下的矿用猴车音频，作为词库训练音频；计算每一条词库训练音频的梅尔特征；基于词库训练音频的梅尔特征，确定每一条词库训练音频的语义，并对词库训练音频按照语义进行分类；确定每一个语义的词库训练音频的出现频率；按照出现频率的从大到小，将对应语义的梅尔特征进行关键词音频排序，并添加至猴车紧急状况语音关键词库中
。4.
根据权利要求3所述的一种基于
MEMS
光纤技术的矿用猴车综合检测系统，其特征在于，所述语音相似度算法具体为：对采集到的矿用猴车音频通过滤波算法进行滤波处理，获得滤波后音频数据；所述滤波算法的表达式为：；
滤波算法的表达式中，为滤除后音频，为矿用猴车音频，参数
G
为
‑
1.996747723
，参数
H
为
0.513610683
；采用特征解析公式，对滤波后音频数据进行解析特征值，获得解析特征值数据；所述特征解析公式具体为：所述特征解析公式具体为：特征解析公式中，为的第一特征值，为的第二特征值，为滤除后音频数据总数；取滤波后音频数据的一半也就是中间点索引记为
L
，按递归计算公式，从0到
L
做递归运算得到二次处理音频数据；所述递归计算公式具体为：所述递归计算公式具体为：递归计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，邢菲菲，王强，侯健飞，刘俊，王一川，
申请(专利权)人：山西天地王坡煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：