燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法、装置及设备与流程

本发明涉及燃气轮机，特别涉及燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法、装置及设备。

背景技术：

1、燃气轮机的透平叶尖间隙直接影响效率、排气温度裕度与叶片/机匣安全。现代重型燃机在启停、升降负荷、热态稳态运行等工况下，转子热膨胀、机匣椭圆度变化、振动/偏心等因素会导致叶尖间隙在周向与时间上呈现复杂变化。为实现主动间隙控制（activeclearance control，acc）与叶片健康监测，通常在透平级周向布置多路电容式间隙传感器，采集叶尖间隙数据，形成高采样率脉冲序列。

2、但在工程实际场景中，高转速、多叶片、多传感器所获取的叶尖间隙数据巨大，常规全量上传会占用大量带宽与控制器处理资源，造成带宽浪费与时延抖动，并且叶尖间隙数据以时间序列的方式传输，会造成数据冗余与解码复杂度上升。叶尖间隙数据采用全量传输或固定周期传输，会导致告警事件被长周期采集或汇聚策略掩盖。

3、因此，需要一种燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法、装置及设备。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法、装置及设备，用以解决传统技术中叶尖间隙数据传输占用大量带宽与控制器处理资源的问题，导致告警事件难以及时上报。

2、本发明实施例中提供了燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，包括：

3、通过叶尖间隙传感器采集燃气轮机叶片与机匣之间的叶尖间隙数据；

4、将所述叶尖间隙数据转换至旋转域，计算周向差分数据和时域差分数据，构建结构化测量值；

5、对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；

6、通过滑动窗口聚合所述差分编码数据，构建工业以太帧数据，向控制器传输；

7、控制器对所述工业以太帧数据进行无状态解码，获取叶尖间隙数据；

8、构建带外快速通道，检测所述叶尖间隙数据、周向差分数据和时域差分数据是否触发告警条件，在检测到触发告警条件时，向控制器发送低延迟告警帧。

9、在一些可选的实施方式中，所述步骤：将所述叶尖间隙数据转换至旋转域，计算周向差分数据和时域差分数据，构建结构化测量值；包括：

10、以燃气轮机的叶片序号表示周向位置，叶片的转次表示旋转圈数，构建旋转域信号模型，获取叶尖间隙传感器采集叶片的叶尖间隙数据，计算周向差分数据和时域差分数据；

11、

12、其中，为燃气轮机第个叶片第次旋转的周向差分数据，为燃气轮机第个叶片第次旋转的叶尖间隙数据，为燃气轮机第个叶片第次旋转的叶尖间隙数据；

13、

14、其中，为燃气轮机第个叶片第次旋转的时域差分数据，为燃气轮机第个叶片第次旋转的叶尖间隙数据。

15、在一些可选的实施方式中，所述步骤：对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；包括：

16、根据工况对所述周向差分数据和时域差分数据量化步长，并检测异常值进行饱和剪裁，获取预处理周向差分数据和预处理时域差分数据。

17、在一些可选的实施方式中，所述步骤：对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；包括：

18、基于稳态小差分和瞬态大差分对所述预处理周向差分数据和预处理时域差分数据进行变长码字编码，获取差分编码数据。

19、在一些可选的实施方式中，所述工业以太帧数据，包括帧头和数据部分；

20、所述帧头，包括窗口起始转次号、基准间隙值、叶片数、窗口长度和量化参数信息。

21、在一些可选的实施方式中，所述告警条件，包括：燃气轮机连续三个叶片的周向差分数据或时域差分数据超出热态运行包线，叶尖间隙数据突降以及疑似涂层剥落导致的高频突变特征。

22、在一些可选的实施方式中，低延迟告警帧，包括局部叶尖间隙数据或差分编码数据。

23、在一些可选的实施方式中，所述步骤：构建带外快速通道，检测所述叶尖间隙数据、周向差分数据和时域差分数据是否触发告警条件，在检测到触发告警条件时，向控制器发送低延迟告警帧；具体包括：

24、在检测到触发告警条件时，中断滑动窗口聚合操作。

25、本发明实施例中提供了燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输装置，包括：

26、数据采集模块，用于通过叶尖间隙传感器采集燃气轮机叶片与机匣之间的叶尖间隙数据；

27、数据处理模块，用于将所述叶尖间隙数据转换至旋转域，计算周向差分数据和时域差分数据，构建结构化测量值；

28、数据编码模块，用于对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；

29、数据传输模块，用于通过滑动窗口聚合所述差分编码数据，构建工业以太帧数据，向控制器传输；

30、数据接收模块，用于控制器对所述工业以太帧数据进行无状态解码，获取叶尖间隙数据；

31、数据告警模块，用于构建带外快速通道，检测所述叶尖间隙数据、周向差分数据和时域差分数据是否触发告警条件，在检测到触发告警条件时，向控制器发送低延迟告警帧。

32、本发明实施例中提供了一种电子设备，包括：

33、存储器和处理器，所述存储器上存储有并可在处理器上执行的计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述方法。

34、与传统技术相比，本发明的有益效果在于：

35、本发明的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法、装置及设备，将叶尖间隙数据转换至旋转域，并进行联合量化和变长码字编码，实现了对数据的显著压缩，以减少数据传输对带宽的占用，通过滑动窗口聚合差分编码数据构建工业以太帧数据进行传输，有效地减少了带宽的浪费与时延抖动，控制器对工业以太帧数据进行无状态解码，由于差分恢复与量化解码复杂度低，无需耗费较多的计算资源，极大地提高了数据传输效率，并且通过构建带外快速通道，实现对燃气轮机异常情况的快速告警，避免了告警事件的掩盖，以便控制器及时进行处置操作。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

37、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，所述步骤：将所述叶尖间隙数据转换至旋转域，计算周向差分数据和时域差分数据，构建结构化测量值；包括：

3.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，所述步骤：对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；包括：

4.根据权利要求3所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，所述步骤：对周向差分数据和时域差分数据进行联合量化和变长码字编码，获取差分编码数据；包括：

5.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输方法，其特征在于，所述步骤：构建带外快速通道，检测所述叶尖间隙数据、周向差分数据和时域差分数据是否触发告警条件，在检测到触发告警条件时，向控制器发送低延迟告警帧；具体包括：

9.燃气轮机叶尖间隙传感器的数据差分编码与稀疏传输装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：