本技術(shù)涉及磨損監(jiān)測(cè)，尤其是涉及一種碳滑板損耗的估計(jì)方法、數(shù)據(jù)處理器及估計(jì)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、碳滑板在工作過(guò)程中主要面臨的兩個(gè)主要問(wèn)題是溫升和磨損；從熱效應(yīng)方面解釋溫升，機(jī)械層面上的熱效應(yīng)主要表現(xiàn)為滑動(dòng)摩擦熱，電氣層面上的熱效應(yīng)包括接觸電阻產(chǎn)生的焦耳熱和弓網(wǎng)離線(xiàn)產(chǎn)生的電弧熱。弓網(wǎng)滑動(dòng)電接觸作為機(jī)電接觸，在高速滑動(dòng)和強(qiáng)電流的綜合作用下，弓網(wǎng)接觸表面的溫升主要由三部分組成：滑動(dòng)摩擦熱、接觸電阻熱及弓網(wǎng)電弧熱；磨損主要指的是供電線(xiàn)纜與碳滑板之間因接觸產(chǎn)生的磨損，因?yàn)樘蓟逍枰ㄟ^(guò)主動(dòng)犧牲的磨損方式來(lái)保護(hù)供電線(xiàn)纜。

2、對(duì)碳滑板在工作過(guò)程中產(chǎn)生的溫度和磨損進(jìn)行分析，通常采用模擬分析、實(shí)驗(yàn)分析、圖像分析等多種方式；但是，在上述方式中，僅能夠在表面上對(duì)溫度進(jìn)行分析，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量出碳滑板的內(nèi)容溫度，降低了碳滑板溫度的監(jiān)測(cè)精度，進(jìn)而，也會(huì)影響到對(duì)碳滑板的磨損的監(jiān)測(cè)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種碳滑板損耗的估計(jì)方法、數(shù)據(jù)處理器及估計(jì)系統(tǒng)，能夠通過(guò)設(shè)置于碳滑板上的溫度光柵傳感器和應(yīng)變光柵傳感器，準(zhǔn)確地測(cè)量出碳滑板的溫度變化值和實(shí)際磨損情況，進(jìn)而，提高碳滑板的實(shí)際磨損情況的估計(jì)精度。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種碳滑板損耗的估計(jì)方法，應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理器；所述估計(jì)方法包括：

3、響應(yīng)于獲取到溫度光柵傳感器中每個(gè)溫度光柵串的第一波長(zhǎng)變化量，確定所述碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值；其中，所述溫度光柵傳感器設(shè)置于所述碳滑板上；

4、基于所述碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值，確定所述碳滑板的溫度變化值；

5、響應(yīng)于獲取到應(yīng)變光柵傳感器中每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二波長(zhǎng)變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值；其中，所述應(yīng)變光柵傳感器設(shè)置于所述碳滑板上；

6、針對(duì)于每個(gè)應(yīng)變光柵串，基于所述碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值，結(jié)合所述碳滑板的材料應(yīng)變因子，確定所述碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的磨損厚度值；

7、基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

8、在一種可能的實(shí)施方式中，所述響應(yīng)于獲取到溫度光柵傳感器中每個(gè)溫度光柵串的第一波長(zhǎng)變化量，確定所述碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化值，包括：

9、針對(duì)于每個(gè)溫度光柵串，響應(yīng)于獲取到該溫度光柵串所輸出的第一反射波長(zhǎng)，結(jié)合該溫度光柵串所接收到的入射光的第一入射波長(zhǎng)，確定所述入射光經(jīng)過(guò)該溫度光柵串的第一設(shè)置位置處所產(chǎn)生第一波長(zhǎng)變化量；

10、基于所述第一波長(zhǎng)變化量、該溫度光柵串的熱膨脹系數(shù)以及該溫度光柵串的初始布拉格波長(zhǎng)，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化值。

11、在一種可能的實(shí)施方式中，所述響應(yīng)于獲取到應(yīng)變光柵傳感器中每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二波長(zhǎng)變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值，包括：

12、針對(duì)于每個(gè)應(yīng)變光柵串，響應(yīng)于獲取到該應(yīng)變光柵串所輸出的第二反射波長(zhǎng)，結(jié)合該應(yīng)變光柵串所接收到的入射光的第二入射波長(zhǎng)，確定所述入射光經(jīng)過(guò)該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處所產(chǎn)生第二波長(zhǎng)變化量；

13、基于所述第二波長(zhǎng)變化量、所述碳滑板的溫度變化值、有效光彈性系數(shù)以及初始布拉格波長(zhǎng)，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值。

14、在一種可能的實(shí)施方式中，所述基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況，包括：

15、基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，繪制所述碳滑板的磨損空間分布圖，以通過(guò)所述磨損空間分布圖展示所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

16、在一種可能的實(shí)施方式中，所述估計(jì)方法還包括：

17、基于所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值及所述碳滑板的累計(jì)使用時(shí)間，利用預(yù)先訓(xùn)練好的磨損估計(jì)模型，參考所述碳滑板的磨耗速率，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

18、在一種可能的實(shí)施方式中，通過(guò)以下步驟訓(xùn)練得到磨損估計(jì)模型：

19、獲取每個(gè)碳滑板樣本在各個(gè)歷史累計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的樣本應(yīng)變值和磨耗情況標(biāo)簽；

20、利用每個(gè)碳滑板樣本在各個(gè)歷史累計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的樣本應(yīng)變值和磨耗情況標(biāo)簽訓(xùn)練預(yù)先構(gòu)建好的線(xiàn)性擬合模型，確定所述碳滑板隨時(shí)間變化的磨耗速率，得到訓(xùn)練好的磨損估計(jì)模型。

21、本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器包括：

22、第一溫度估計(jì)模塊，用于響應(yīng)于獲取到溫度光柵傳感器中每個(gè)溫度光柵串的第一波長(zhǎng)變化量，確定碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值；其中，所述溫度光柵傳感器設(shè)置于所述碳滑板上；

23、第二溫度估計(jì)模塊，用于基于所述碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值，確定所述碳滑板的溫度變化值；

24、應(yīng)變估計(jì)模塊，用于響應(yīng)于獲取到應(yīng)變光柵傳感器中每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二波長(zhǎng)變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值；其中，所述應(yīng)變光柵傳感器設(shè)置于所述碳滑板上；

25、磨損值確定模塊，用于針對(duì)于每個(gè)應(yīng)變光柵串，基于所述碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值，結(jié)合所述碳滑板的材料應(yīng)變因子，確定所述碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的磨損厚度值；

26、磨損情況確定模塊，用于基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

27、在一種可能的實(shí)施方式中，所述第一溫度估計(jì)模塊在用于響應(yīng)于獲取到溫度光柵傳感器中每個(gè)溫度光柵串的第一波長(zhǎng)變化量，確定所述碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化值時(shí)，所述第一溫度估計(jì)模塊用于：

28、針對(duì)于每個(gè)溫度光柵串，響應(yīng)于獲取到該溫度光柵串所輸出的第一反射波長(zhǎng)，結(jié)合該溫度光柵串所接收到的入射光的第一入射波長(zhǎng)，確定所述入射光經(jīng)過(guò)該溫度光柵串的第一設(shè)置位置處所產(chǎn)生第一波長(zhǎng)變化量；

29、基于所述第一波長(zhǎng)變化量、該溫度光柵串的熱膨脹系數(shù)以及該溫度光柵串的初始布拉格波長(zhǎng)，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化值。

30、在一種可能的實(shí)施方式中，所述應(yīng)變估計(jì)模塊在用于響應(yīng)于獲取到應(yīng)變光柵傳感器中每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二波長(zhǎng)變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值時(shí)，所述應(yīng)變估計(jì)模塊用于：

31、針對(duì)于每個(gè)應(yīng)變光柵串，響應(yīng)于獲取到該應(yīng)變光柵串所輸出的第二反射波長(zhǎng)，結(jié)合該應(yīng)變光柵串所接收到的入射光的第二入射波長(zhǎng)，確定所述入射光經(jīng)過(guò)該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處所產(chǎn)生第二波長(zhǎng)變化量；

32、基于所述第二波長(zhǎng)變化量、所述碳滑板的溫度變化值、有效光彈性系數(shù)以及初始布拉格波長(zhǎng)，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值。

33、在一種可能的實(shí)施方式中，所述磨損值確定模塊在用于基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況時(shí)，所述磨損值確定模塊用于：

34、基于所述碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，繪制所述碳滑板的磨損空間分布圖，以通過(guò)所述磨損空間分布圖展示所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

35、在一種可能的實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理器還包括模型估計(jì)模塊，所述模型估計(jì)模塊用于：

36、基于所述碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值及所述碳滑板的累計(jì)使用時(shí)間，利用預(yù)先訓(xùn)練好的磨損估計(jì)模型，參考所述碳滑板的磨耗速率，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

37、在一種可能的實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理器還包括模型訓(xùn)練模塊，所述模型訓(xùn)練模塊用于通過(guò)以下步驟訓(xùn)練得到磨損估計(jì)模型：

38、獲取每個(gè)碳滑板樣本在各個(gè)歷史累計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的樣本應(yīng)變值和磨耗情況標(biāo)簽；

39、利用每個(gè)碳滑板樣本在各個(gè)歷史累計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的樣本應(yīng)變值和磨耗情況標(biāo)簽訓(xùn)練預(yù)先構(gòu)建好的線(xiàn)性擬合模型，確定所述碳滑板隨時(shí)間變化的磨耗速率，得到訓(xùn)練好的磨損估計(jì)模型。

40、本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種碳滑板損耗的估計(jì)系統(tǒng)，所述碳滑板損耗的估計(jì)系統(tǒng)包括碳滑板、光纖光柵解調(diào)儀以及上述的數(shù)據(jù)處理器；

41、所述碳滑板的兩個(gè)側(cè)面上，分別設(shè)置有溫度光柵傳感器和應(yīng)變光柵傳感器；

42、所述光纖光柵解調(diào)儀與所述溫度光柵傳感器和所述應(yīng)變光柵傳感器通信連接，所述光纖光柵解調(diào)儀用于測(cè)量所述溫度光柵傳感器所產(chǎn)生的第一波長(zhǎng)變化量和所述應(yīng)變光柵傳感器所產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)變化量；

43、所述數(shù)據(jù)處理器用于基于所述溫度光柵傳感器所產(chǎn)生的第一波長(zhǎng)變化量和所述應(yīng)變光柵傳感器所產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)變化量，確定所述碳滑板的實(shí)際磨損情況。

44、在一種可能的實(shí)施方式中，所述溫度光柵傳感器包括多個(gè)溫度光柵串；所述多個(gè)溫度光柵串分別設(shè)置于所述碳滑板由底向上的三分之一處、二分之一處以及三分之二處；

45、所述應(yīng)變光柵傳感器包括多個(gè)應(yīng)變光柵串；所述多個(gè)應(yīng)變光柵串分別設(shè)置于所述碳滑板由底向上的三分之一處、二分之一處以及三分之二處。

46、在一種實(shí)施方式中，所述碳滑板的兩側(cè)設(shè)置多個(gè)凹槽，所述溫度光柵傳感器和所述應(yīng)變光柵傳感器設(shè)置于所述凹槽內(nèi)。

47、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器和總線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述處理器可執(zhí)行的機(jī)器可讀指令，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器與所述存儲(chǔ)器之間通過(guò)總線(xiàn)通信，所述機(jī)器可讀指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行如上述的碳滑板損耗的估計(jì)方法的步驟。

48、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如上述的碳滑板損耗的估計(jì)方法的步驟。

49、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種碳滑板損耗的估計(jì)方法、數(shù)據(jù)處理器及估計(jì)系統(tǒng)，響應(yīng)于獲取到溫度光柵傳感器中每個(gè)溫度光柵串的第一波長(zhǎng)變化量，確定碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值；基于碳滑板在每個(gè)溫度光柵串的第一設(shè)置位置處的溫度變化分值，確定碳滑板的溫度變化值；響應(yīng)于獲取到應(yīng)變光柵傳感器中每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二波長(zhǎng)變化量，結(jié)合碳滑板的溫度變化值，確定碳滑板在每個(gè)應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值；針對(duì)于每個(gè)應(yīng)變光柵串，基于碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的應(yīng)力變化值，結(jié)合碳滑板的材料應(yīng)變因子，確定碳滑板在該應(yīng)變光柵串的第二設(shè)置位置處的磨損厚度值；基于碳滑板在各個(gè)第二設(shè)置位置處的磨損厚度值，確定碳滑板的實(shí)際磨損情況。這里，可利用設(shè)置于碳滑板上的溫度光柵傳感器，實(shí)現(xiàn)碳滑板內(nèi)部溫度變化值的檢測(cè)，進(jìn)而，高精度地實(shí)現(xiàn)對(duì)碳滑板的實(shí)際磨損情況的檢測(cè)，以此，保證碳滑板磨損情況監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

50、為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。