CN105606131B - 一种非电量信号采集监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非电量信号采集监测方法，包括以下步骤：S1、设置非电量传感器；S2、将非电量传感器采集的非电量信号转换为第一电信号，第一电信号为电流信号或者电压信号；S3、获取第二电信号，第二电信号为电压信号或者电流信号；S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号；S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，进行存储；S6、根据各时间段能量类参数对非电量信号进行判断，并对异常进行监测。本发明将非电量检测转换成能量类参数检测，有利于对细小隐患进行累积放大，即在隐患发生的中早期及时发现预警处理，避免隐患严重化，从而避免损失，降低风险。

Description

一种非电量信号采集监测方法
技术领域
本发明涉及数据测量技术领域，尤其涉及一种非电量信号采集监测方法。
背景技术
测量是获得各种物理量和描述物理过程参数的重要手段，所以工厂和研究单位在设计新的机械结构、改进某些装置、指定工艺过程中都需要测量许多物理量，以便研究它们的规律性，检验设计是否符合客观规律。在这些被测量中多数是非电量，例如：机械量(位移、振动加速度、速度、力、力矩、应变、应力等)、热工量(温度、压力、流量等)、化工量(浓度、成分、湿度、pH值等)。随着科学技术的发展，对测量的精确度、速度都提出了新的要求，尤其对动态变化的物理过程进行测量，以及对物理量的远距离测量，越来越多地采用电测技术的方法对非电量进行测量，称为非电量的电测技术。
随着社会的发展，针对众多非电量信号的监测和风险预警越显重要，如压力、压强、应变、应力、位移、形变等。此外，还有一些情况下，对环境的也需要测量一些自然参数，如温度、光线、气压等。目前，这些非电量信号参数的测量，都是使用各种非电量传感器来实现，如非电量传感器、非电量传感器等。但现阶段，对非电量信号的微弱变化检测比较困难，一方面非电量传感器测量精度有限，分辨微小信号及其变化比较困难，单纯使用放大电路，很容易因干扰导致判断结果有误；另一方面，绝大多数非电量信号所反映的异常参数是时变性暂态参数，随时间变化差别很大，绝大多数隐患早期阶段，暂态参数大部分时间内是正常的，异常事件的产生具有统计学意义：随着时间的推移，出现的频率越来越高、数值逐渐变大。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种非电量信号采集监测方法。
本发明提出的一种非电量信号采集监测方法，包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器；
S2、将非电量传感器采集的非电量信号转换为第一电信号，第一电信号为电流信号或者电压信号；
S3、获取第二电信号，第二电信号为电压信号或者电流信号；
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号；
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化；
S6、根据各时间段能量类参数对非电量信号进行判断，并对异常进行监测。
优选地，非电量传感器用于将非电量信号直接转换成模拟电量信号；或者非电量传感器用于将非电量信号转换成非模拟电量信号，间接再将非模拟电量信号转换成模拟电量信号。优选地，非模拟电量信号包括脉冲信号和频率信号。
优选地，步骤S3中，第二电信号为预设的数值。
优选地，步骤S3具体为：通过软件程序配置第二电信号，第二电信号为电流信号或者电压信号。
优选地，第二电信号可为1A或其倍数或者1V或其倍数。
优选地，步骤S3具体为：将另一个非电量传感器采集的非电量信号直接或间接转换为第二电信号，第二电信号为电压信号或者电流信号。
优选地，步骤S5中，程序软件默认处理生成小时、日、月、年各级单位时间段的冻结数据并存储。
优选地，步骤S5中，当非电量信号数值出现较大的异常，超过设定阀值，便进一步对积分时间长度进行细化，即生成分钟级或更细化的秒级单位时间段的冻结数据并存储。
优选地，步骤S6具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断；
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；重复该步骤，确定异常所在时间节点；
S63、对异常所在时间段的非电量信号对应的数据进行监测预警提示。
本发明提出的非电量信号采集监测方法，通过设置非电量传感器采集待检测非电量信号，例如温度、压力、光线、湿度或者压强，然后，将非电量信号转换成电量信号，并求取功率后进行积分，获取能量类参数，从而将非电量信号检测转换成能量类参数监测，有利于对暂态隐患中早期的微弱信号进行累积放大，在隐患发生的中早期及时发现预警处理，避免隐患严重化，从而避免损失，降低风险。
本发明中，当非电量信号数值出现大的异常，大于设定阀值时，便对积分冻结存储的能量类数据时间长度进行细化，即通过逐级分解时间长度，生成时间子段冻结数据，进行存储。如此，在判断时，首先，对时间长度较长的时间段能量类数据进行分析，可快速判定异常所在较大时间范围，然后，通过对改时间段包含的下一级时间子段进行分析，逐级细化，直至判定异常所在时间节点，有利于对异常进行精确定位。
附图说明
图1为实施例1提出的一种非电量信号采集监测方法流程图；
图2为实施例2提出的一种非电量信号采集监测方法流程图；
图3为实施例3提出的一种非电量信号采集监测方法流程图；
图4为实施例4提出的一种非电量信号采集监测方法流程图。
具体实施方式
本发明提供的非电量信号采集监测方法，非电量信号可以为温度、应力、应变、光线数据、湿度、位移、形变、或者压强信号，但本发明的保护范围并不局限于此，任何其它非电量信号采用类似方法实现，在本发明揭露的技术范围内，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例1
参照图1，本实施例提出的一种非电量信号采集监测方法，用来检测温度，其包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器例如温度传感器检测待测温度。
S2、将非电量传感器采集的温度转换为第一电信号，第一电信号为电流信号。
具体的，本实施方式中，非电量传感器可选用变阻温度传感器，如热敏电阻，如此，将变值电阻非电量传感器接入恒压源电路，便可将非电量传感器采集的温度转换为电流信号。
S3、获取第二电信号，第二电信号为电压信号。本步骤中，第二电信号为软件预设的数值，具体可选择1V或其倍数。具体实施时，还可设置辅助电路，从辅助电路获取第二电信号。
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号。
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化。处理生成小时、日、月、年各级单位时间段的冻结数据并存储。
例如，本步骤中，积分运算是持续不断地进行着，然后每分钟冻结存储一次该分钟内新增积分数值，获得一个分钟冻结数据，每小时冻结存储一个小时冻结数据，一个小时冻结数据包含该小时内60个分钟冻结数据，一个日级冻结数据包含该日的24个小时冻结数据，按照日历依次类推，生成月冻结数据、年冻结数据。如此，通过对小时间段如分钟、小时时间段上的能量类参数的堆叠，可避免数据过多导致的不可靠性。
步骤S5中，当非电量信号数值出现较大的异常，超过设定阀值，便进一步对积分时间长度进行细化，即生成更细化的秒级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S6、根据各时间段能量类参数进行判断，对异常进行监测。
具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断。
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；并重复该步骤，直至将异常定位在最小长度等级的时间段上。
本实施方式中，首先对较大时间长度上的能量类参数进行判断，例如以小时为单位进行能量类参数的评估判断，当某个小时级能量类参数——小时冻结数据出现异常，则调取该时间点上冻结起来的60个分钟级能量类参数，判断异常所在分钟级时间点，通过对改时间段包含的下一级时间子段进行分析，逐级细化，直至判定异常所在时间节点，从而对异常进行精确定位。
S63、对异常所在时间段的温度信号对应的能量类数据进行检测，即对该异常节点上与温度相关的异常累积放大，从而对隐患中早期进行监测有效。
本实施例中，通过非电量传感器，将温度这种非电量信号转换成电量信息，然后转换生成功率类信号，并通过积分的方式获取各时间段能量类参数，相当于通过积分方式将可能出现的细小隐患进行累积放大，从而避免由于暂态隐患中早期信号过小而导致忽略，有利于在隐患出现的中早期及时发觉，及早去除。
实施例2
参照图2，本实施例提出的一种非电量信号采集监测方法，用来检测压强，其包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器检测待测压强。
S2、将非电量传感器采集的压强转换为第一电信号，第一电信号为电流信号。
具体的，本实施方式中，非电量传感器可选用变值电阻非电量传感器，如压强感应电阻，如此，将变值电阻非电量传感器接入恒压源电路，便可将非电量传感器采集的压强转换为电流信号。
S3、获取第二电信号，第二电信号为电压信号。本步骤中，第二电信号为软件预设的数值，具体可选择1V或其倍数。具体实施时，还可设置辅助电路，从辅助电路获取第二电信号。
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号。
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化。例如，生成小时、日、月、年各级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S5中，当非电量信号数值出现较大的异常，超过设定阀值，便进一步对积分时间长度进行细化，例如，生成分钟级或更细化的秒级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S6、根据各时间段能量类参数进行判断，对异常进行监测。
具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断。
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；并重复该步骤，直至将异常定位在最小长度等级的时间段上。
本步骤中，首先，对时间长度较长的时间段能量类数据进行分析，可快速判定异常所在较大时间范围，然后，通过对该时间段包含的下一级时间子段进行分析，逐级细化，直至判定异常所在时间节点，有利于对异常进行精确定位。
S63、对异常所在时间节点上的压强信号对应的能量类数据进行检测，即对该异常节点上与压强相关或者可导致压强异常的微弱信号累积放大，从而对隐患中早期进行有效监测。
本实施例中，通过非电量传感器，将压强这种非电量信号转换成电量信息，然后转换生成功率类信号并通过积分的方式获取各时间段能量类参数，相当于通过积分的方式将可能出现的细小隐患进行累积放大，从而避免由于暂态隐患中早期信号过小而导致忽略，有利于在隐患出现的中早期及时发觉，及早去除。
实施例3
参照图3，本实施例提出的一种非电量信号采集监测方法，用来检测应力信号，其包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器检测待测应力。
S2、将非电量传感器采集的应力间接转换为第一电信号，第一电信号为电压信号。
具体的，本实施方式中，特别选用输出不为电压或电流信号的非电量传感器，如谐振式非电量传感器，如此，通过软件方法，首先，将与应力值对应的频率数值转换成与应力数值，然后，再间接把应力数值转换为成比例的电压数值，例如，采用直接单位变换，把应力单位牛顿(N)转换成电压单位伏特(V)，便可将非电量传感器采集的应力信号转换为电压信号。即，本实施例中，非电量传感器用于将非电量信号应力转换成非模拟电量信号例如脉冲信号或者频率信号，再将非模拟电量信号间接转换成模拟电量信号例如电压信号。
S3、获取第二电信号，第二电信号为电流信号。本步骤中，第二电信号为软件预设的电流数值，具体可选择10A、1A等。具体实施时，还可设置辅助电路，从辅助电路获取第二电信号。
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号。
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化。例如，生成小时、日、月、年各级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S5中，当非电量信号数值出现较大的异常，超过设定阀值，便进一步对积分时间长度进行细化，例如，生成分钟级或更细化的秒级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S6、根据各时间段能量类参数进行判断，对异常进行监测。
具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断。
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；并重复该步骤，直至确定异常所在时间节点。
本步骤中，首先，对时间长度较长的时间段能量类数据进行分析，可快速判定异常所在较大时间范围，然后，通过对该时间段包含的下一级时间子段进行分析，逐级细化，直至判定异常所在时间节点，有利于对异常进行精确定位。
S63、对异常所在时间段的应力信号对应的能量类数据进行检测，即对该时间段与应力相关的微弱异常信号累积放大，从而对隐患中早期进行监测有效。
本实施例中，通过非电量传感器，将应力这种非电量信号间接转换成电量信息，然后转换生成功率类信号，并通过积分的方式获取各时间段能量类参数，相当于通过积分的方式将各时间段可能出现的细小隐患进行累积放大，从而避免由于暂态隐患中早期信号过小而导致忽略，有利于在隐患出现的中早期及时发觉，及早去除。
实施例4
参照图4本实施例提出的一种非电量信号采集监测方法，用来检测管道供水、污水、液化油气等管道流体的状态及管道泄漏等隐患，其包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器检测待测管道流体压力及流体流速。本实施方式中，可采用一个综合性非电量传感器既检测待测管道流体压力又检测待测管道流体流速；集体实施时，也可分别设置第一非电量传感器和第二非电量传感器用于检测流体压力和流体流速。
S2、将非电量传感器采集的流体压力转换为第一电信号，第一电信号为电压信号。
具体的，本实施方式中，非电量传感器可选用变值电阻非电量传感器，被测流体压力的压力使传感器的电阻值变化成正比，如此，将变值电阻非电量传感器接入恒压源电路，通过采样电阻，便可将采集的流体压力转换为电压信号。
S3、获取第二电信号。本步骤中，第二电信号为由作为第二非电量传感器的水流量传感器检测的流体流速，采用的水流量传感器主要由水流转子组件和霍尔元件组成，转速随着流量成线性变化，如此，参照实施例3，通过软件方法直接单位变换，便可将非电量传感器采集的水流速信号间接转换为电流信号。
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号。
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化。例如，生成小时、日、月、年各级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S5中，当非电量信号数值出现较大的异常，超过设定阀值，便进一步对积分时间长度进行细化，例如，生成分钟级或更细化的秒级单位时间段的冻结数据并存储。
步骤S6、根据各时间段能量类参数进行判断，对异常进行监测。
具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断。
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；重复该步骤，确定异常所在时间节点。
本步骤中，首先，对时间长度较长的时间段能量类数据进行分析，可快速判定异常所在较大时间范围，然后，通过对该时间段包含的下一级时间子段进行分析，逐级细化，直至判定异常所在时间节点，有利于对异常进行精确定位。
S63、对异常所在时间节点上的管道流体对应的数据进行检测，即对该时间节点上与管道流体相关的异常隐患微弱信号累积放大，从而对隐患中早期进行监测有效。
本实施例中，通过将流体压力和流体流速这两种具有特定相关性的非电量信号转换成电量信息，然后将其转换成功率类信号并通过积分的方式获取各时间段能量类参数，相当于通过积分的方式将可能出现的暂态隐患中早期微弱信号进行累积放大，从而避免由于隐患过小而导致忽略，有利于在隐患出现的中早期及时发现，及早去除。本实施例可扩展用来检测管道供水、污水、液化油气等管道流体的状态及管道泄漏等隐患，
以上前3个实施例中，可将第一电信号设为电压信号或电流信号，第二电信号则对应设为电流信号或电压信号，如此，第二电信号可采用软件预设的电流常量，如1V或其倍数，或者1A或其倍数，也可通过预设辅助电路，从辅助电路获取电流信号或电压信号作为第二电信号；实施例3中，非电量传感器产生的并不是直接的电压、电流或电阻等模拟电量信号，而是频率信号，如此，通过软件方法，首先，通过相应的换算公式将频率数值，转换成检测的非电量信号——应力信号数值，然后，采用直接单位变换，把该非电量信号数值间接转换为电压数值；实施例4中，则将具有特定合适关系的另一非电量传感器检测来的非电量信号转换为电流信号或电压信号作为第二电信号。
本发明提供的非电量信号采集监测方法，通过设置非电量传感器采集待检测非电量信号，例如温度数据、压力数据、光线数据、湿度数据或者压强数据，然后，将非电量信号直接或间接转换成电量信号，并通过处理产生功率信号，然后进行积分获取能量类参数，从而将非电量检测转换成各时间段能量类参数检测，有利于对各种暂态隐患中早期微弱信号进行累积放大，在隐患发生的中早期及时监测发现，避免隐患严重化，从而避免损失，降低风险。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非电量信号采集监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置非电量传感器；
S2、将非电量传感器采集的非电量信号转换为第一电信号，第一电信号为电流信号或者电压信号；
S3、获取第二电信号，第二电信号为电压信号或者电流信号；
S4、将第一电信号与第二电信号进行乘积，获取功率类信号；
S5、把功率类信号对时间进行积分，获得各时间段能量类参数，并对能量类参数进行存储，冻结固化；
S6、根据各时间段能量类参数对非电量信号进行判断，并对异常进行监测；
非电量传感器用于将非电量信号直接转换成模拟电量信号；或者非电量传感器用于将非电量信号转换成非模拟电量信号，间接再将非模拟电量信号转换成模拟电量信号。
2.如权利要求1所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，非模拟电量信号包括脉冲信号和频率信号。
3.如权利要求1所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，步骤S3中，第二电信号为预设的数值。
4.如权利要求3所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，步骤S3具体为：通过软件程序配置第二电信号，第二电信号为电流信号或者电压信号。
5.如权利要求4所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，第二电信号可为1A或其倍数或者1V或其倍数。
6.如权利要求1所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，步骤S3具体为：将另一个非电量传感器采集的非电量信号直接或间接转换为第二电信号，第二电信号为电压信号或者电流信号。
7.如权利要求1所述的非电量信号采集监测方法，其特征在于，步骤S6具体包括以下步骤：
S61、对能量类参数进行判断；
S62、当较大时间单位的各时段能量类参数异常，对其包含的下一级较小时间单位每一个时间子段上的能量类参数进行比较，判断异常所在时间子段；重复该步骤，确定异常所在时间段；
S63、对异常所在时间段的非电量信号对应的数据进行监测预警提示。
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