基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统

技术领域

本发明涉及计算机数据处理及监控技术领域，具体涉及基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统。

背景技术

液压启闭机主要用于水利系统中的大坝闸门，用于控制闸门的开合，因此启闭机能够长时间正常运行至关重要。液压启闭机一般有液压系统和液压缸组成，在在液压系统的控制下，液压缸内的活塞体内壁做轴向往复运动，从而带动连接在活塞上的连杆和闸门做直线运动，以达到开启、关闭孔口的目的。当活塞杆或油缸发生弯曲时，会导致闸门不能顺利的开启，而且活塞杆或油缸一旦发生弯曲，随着时间变化，其弯曲程度会慢慢变大，这对利用闸门开启闸门及其不利，甚至有可能在急需开闸泄洪的时候打不开闸门，造成严重的事故。

目前，对于水利系统中用来开启闸门的液压启闭机的油缸或活塞杆弯曲程度，大都通过人工监测不能通过计算机对油缸或者活塞的数据进行实时的处理，对油缸或活塞杆对否发生弯曲以及弯曲程度进行实时的监测，人工进行监测不仅浪费人力，同时很容易出现纰漏，造成漏检的情况，同时不能实时进行监测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统，所采用的技术方案具体如下：

本发明实施例提供了一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统。系统包括：数据采集模块，用于从不同方向获得各预设时段内活塞杆的长度，组成距离子向量，各预设时段对应的距离子向量组成距离向量；从不同方向获取活塞杆每次运动过程中最大的声压值，组成声压子向量，多次运动过程对应的声压子向量组成声压向量；

数据处理模块，用于利用距离向量中相邻距离子向量的相似度获得距离向量的变化趋势，记为第一趋势；同理，获得声压向量变化趋势，记为第二趋势；第一趋势和第二趋势的乘积为活塞杆或油缸的弯曲变化指数；获得各距离子向量中元素的方差，组成方差序列；根据各液压启闭机之间的方差序列的差异程度、声压向量的相似程度和弯曲变化指数的差异程度获得各液压启闭机之间的相似度；

弯曲监测模块，用于根据各液压启闭机对应的方差序列的均值将活塞杆或油缸弯曲程度大的液压启闭机进行检修；利用液压启闭机之间的相似度将剩余的液压启闭机进行分组，分为未弯曲组和轻微弯曲组；根据分组内液压启闭机的活塞杆或油缸弯曲程度分别制定未弯曲组和轻微弯曲组的监测策略。

优选地，所述从不同方向获得各预设时段内活塞杆的长度，组成距离子向量步骤包括：在活塞杆的顶部活塞处安装预设数量的激光测距仪，各激光测距仪均匀分布且处于同一水平线；各激光测距仪测量的活塞杆顶部活塞与活塞杆底部的距离为预设时段内活塞杆的长度。

优选地，第一趋势为：

其中，U

优选地，根据各液压启闭机之间的方差序列的差异程度、声压序列的相似程度和弯曲变化指数的差异程度获得各液压启闭机之间的损伤差异包括：各液压启闭机之间的方差序列的差异程度和弯曲变化指数的差异程度与各液压启闭机之间的相似度为负相关关系，各液压启闭机之间的声压向量的相似程度与各液压启闭机之间的相似度为正相关关系。

优选地，根据各液压启闭机对应的方差序列的均值将活塞杆或油缸弯曲程度大的液压启闭机进行检修包括：设定判定阈值，将方差序列的均值大于判定阈值的液压启闭机进行检修；所述方差序列的均值可以用于表示液压启闭机的活塞杆或油缸的弯曲程度。

优选地，利用液压启闭机之间的相似度将除检修的剩余液压启闭机进行分组包括：根据液压启闭机之间的相似度获得液压启闭机之间的样本距离，所述样本距离与相似度为负相关关系；利用液压启闭机样本之间的样本距离对剩余的液压启闭机进行分组，组内液压启闭机的活塞杆或油缸弯曲程度相似。

优选地，所述未弯曲组的监测策略包括：设定剩余的液压启闭机的分组更新频率，在分组更新时获得在当前次更新之前属于未弯曲组，但在当前次更新后不属于未弯曲组的液压启闭机，对其进行检修。

优选地，所述轻微弯曲组的监测策略包括：获得分为轻微弯曲组的液压启闭机控制的阀门所受水流的压力以及液压启闭机活塞杆的长度；利用阀门所受压力和活塞杆长度对轻微弯曲组内的液压启闭机分组，每个子组内的液压启闭机控制的阀门所受压力相似，活塞杆长度相同；将各子组内液压启闭机的弯曲变化指数作为子组内各液压启闭机对应的方差序列的均值的权重进行加权和获得活塞杆或油缸的检修标准指标；获得子组内液压启闭机的当前预设时段的方差，将方差大于检修标准指标的液压启闭机进行检修。

本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明利用数据采集模块，采集了液压启闭机的距离子向量、距离向量、声压子向量和声压向量等数据；又利用数据处理模块，通过计算机对液压启闭机的活塞杆长度数据、声压数据进行处理；同时弯曲监测模块获得了要检修的液压启闭机，同时对液压启闭机进行精细化分组，能够实时对液压启闭机进行监控，及时且准确发现活塞杆和油缸发生弯曲的液压启闭机，并对这些液压启闭机进行检修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统框图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测的具体方案。

实施例1

本发明的主要应用场景为：本发明主要针对水利系统中用来开启闸门的液压启闭机的活塞杆和油缸是否弯曲进行监测，使工作人员能够实时且准确的发现液压启闭机的活塞杆和油缸是否弯曲，从而及时进行修理或者更换。

实施例

本实施例提供了一种系统实施例。一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统，请参阅图1，其示出了本发明的实施例提供的一种基于多地信息网络的液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统，系统包括：

数据采集模块，用于从不同方向获得各预设时段内活塞杆的长度，组成距离子向量，各预设时段对应的距离子向量组成距离向量；从不同方向获取活塞杆每次运动过程中最大的声压值，组成声压子向量，多次运动过程对应的声压子向量组成声压向量。

水利系统中的河道水库等地使用了许多液压启闭机，单一的对一台启闭机的监测不仅不方便而且增加成本，因此可以使用互联网将各个地方多种型号的液压启闭机的数据集成到同一网络系统中，利用计算机对液压启闭机的数据进行处理，对液压启闭机监测，当液压启闭机的活塞杆或油缸出现弯曲时提醒当地的检修人员进行维护检修。这边不仅可以节约成本同样可以对比各地液压启闭机的数据情况。

采集不同液压启闭机的活塞杆的直线度，以及在活塞杆伸缩运动过程中的声学的情况：

a.在活塞杆的活塞最项部处安装激光测距仪，优选地，本实施例中安装3个激光测距仪，激光测距仪均匀分布且处于同一水平面，且测距仪之间角度间隔为120度，测量顶部活塞距活塞杆底部的距离D

b.在活塞杆与油缸的连接处放置声压传感器，优选地，放置声压传感器的数量为3个，与激光测距仪同样均匀分布且处在同一水平面，声压传感器的角度间隔为120度，在活塞杆伸缩运动过程中，若活塞杆和油缸不发生弯曲，则不会有噪音产生，当油缸或活塞杆发生弯曲时，会产生摩擦噪音，噪音越大意味着弯曲程度越高。在每次活塞杆的运动过程中，记录声压变化情况，记下声压最大值S

c.至此获得液压启闭机的距离子向量

数据处理模块，用于利用距离向量中相邻距离子向量的相似度获得距离向量的变化趋势，记为第一趋势；同理，获得声压向量变化趋势，记为第二趋势；第一趋势和第二趋势的乘积为活塞杆或油缸的弯曲变化指数；获得各距离子向量中元素的方差，组成方差序列；根据各液压启闭机之间的方差序列的差异程度、声压向量的相似程度和弯曲变化指数的差异程度获得各液压启闭机之间的相似度。

首先获得距离向量和声压向量中子向量的变化趋势，该变化趋势可以看作距离向量和声压向量的整体变化趋势，变化趋势与距离向量和声压向量中相邻子向量的相似度相关，获得距离向量的变化趋势，记为第一趋势：

其中，U

同理获得声压向量的变化趋势记为第二趋势：

其中，U

利用第一趋势和第二趋势获得液压启闭机的活塞杆或油缸的弯曲变化指数Q

Q

其中，Q

可以将每个距离子向量看作一个序列，获得这个序列的方差，获得各向量子序列对应的方差，组成方差序列K；获得各液压启闭机之间的相似度：

其中，R(A，B)表示A液压启闭机与B液压启闭机之间的相似度；DTW(K

弯曲监测模块，用于根据各液压启闭机对应的方差序列的均值将活塞杆或油缸弯曲程度大的液压启闭机进行检修；利用液压启闭机之间的相似度将剩余的液压启闭机进行分组，分为未弯曲组和轻微弯曲组；根据分组内液压启闭机的活塞杆或油缸弯曲程度分别制定未弯曲组和轻微弯曲组的监测策略。

设定判定阈值β，优选地，本实施例中判定阈值为0.1，获得，各液压启闭机对应的方差序列K的均值K

将没有必要进行人工检修的剩余液压启闭机利用液压启闭机之间的相似度进行分组，获得液压启闭机样本之间的样本距离E＝1-R，R为液压启闭机之间的相似度，使用K-means聚类算法进行距离，优选地，本实施例中将分组的个数设定为2，分别为未弯曲组和轻微弯曲组，分类的依据为液压启闭机样本之间的样本距离E。

对于未弯曲组内的液压启闭机，根据其弯曲程度制定其监测策略，设定分组的更新频率，优选地，本实施例中更新频率为1天，当分组更新时，更新之前属于未弯曲组，分组更新后不属于未弯曲组的液压启闭机，对此部分液压启闭机的活塞杆或油缸进行人工检修。

对于轻微弯曲组内的液压启闭机，其监测策略为：

由于其活塞杆或油缸已经发生了弯曲，此时需要根据其弯曲的程度判断其是否需要进行人工检修或者更换，获得该组内各液压启闭机控制的闸门受到的水流的压力：

F

其中，F

对于液压启闭机油缸弯曲损伤监测系统，实质上是一种计算机系统，使用信息网络将各液压启闭机的数据整合到该系统中，通过计算机对系统中的采集的液压启闭机数据进行分析计算，根据系统数据分析的结果对液压启闭机进行实时的监控，及时发现活塞杆或油缸有弯曲的液压启闭机，实时预警，对其进行人工的检修。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。