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

背景技術：

1、碳滑板在工作過程中主要面臨的兩個主要問題是溫升和磨損；從熱效應方面解釋溫升，機械層面上的熱效應主要表現(xiàn)為滑動摩擦熱，電氣層面上的熱效應包括接觸電阻產(chǎn)生的焦耳熱和弓網(wǎng)離線產(chǎn)生的電弧熱。弓網(wǎng)滑動電接觸作為機電接觸，在高速滑動和強電流的綜合作用下，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纜與碳滑板之間因接觸產(chǎn)生的磨損，因為碳滑板需要通過主動犧牲的磨損方式來保護供電線纜。

2、對碳滑板在工作過程中產(chǎn)生的溫度和磨損進行分析，通常采用模擬分析、實驗分析、圖像分析等多種方式；但是，在上述方式中，僅能夠在表面上對溫度進行分析，無法準確地測量出碳滑板的內(nèi)容溫度，降低了碳滑板溫度的監(jiān)測精度，進而，也會影響到對碳滑板的磨損的監(jiān)測精度。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術的目的在于提供一種碳滑板損耗的估計方法、數(shù)據(jù)處理器及估計系統(tǒng)，能夠通過設置于碳滑板上的溫度光柵傳感器和應變光柵傳感器，準確地測量出碳滑板的溫度變化值和實際磨損情況，進而，提高碳滑板的實際磨損情況的估計精度。

2、本技術實施例提供了一種碳滑板損耗的估計方法，應用于數(shù)據(jù)處理器；所述估計方法包括：

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

4、基于所述碳滑板在每個溫度光柵串的第一設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、響應于獲取到應變光柵傳感器中每個應變光柵串的第二波長變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值；其中，所述應變光柵傳感器設置于所述碳滑板上；

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

7、基于所述碳滑板在各個第二設置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實際磨損情況。

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

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

10、基于所述第一波長變化量、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，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第一設置位置處的溫度變化值。

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

12、針對于每個應變光柵串，響應于獲取到該應變光柵串所輸出的第二反射波長，結(jié)合該應變光柵串所接收到的入射光的第二入射波長，確定所述入射光經(jīng)過該應變光柵串的第二設置位置處所產(chǎn)生第二波長變化量；

13、基于所述第二波長變化量、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，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第二設置位置處的應力變化值。

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

15、基于所述碳滑板在各個第二設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，以通過所述磨損空間分布圖展示所述碳滑板的實際磨損情況。

16、在一種可能的實施方式中，所述估計方法還包括：

17、基于所述碳滑板在每個應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值及所述碳滑板的累計使用時間，利用預先訓練好的磨損估計模型，參考所述碳滑板的磨耗速率，確定所述碳滑板的實際磨損情況。

18、在一種可能的實施方式中，通過以下步驟訓練得到磨損估計模型：

19、獲取每個碳滑板樣本在各個歷史累計時間節(jié)點上的樣本應變值和磨耗情況標簽；

20、利用每個碳滑板樣本在各個歷史累計時間節(jié)點上的樣本應變值和磨耗情況標簽訓練預先構(gòu)建好的線性擬合模型，確定所述碳滑板隨時間變化的磨耗速率，得到訓練好的磨損估計模型。

21、本技術實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、第一溫度估計模塊，用于響應于獲取到溫度光柵傳感器中每個溫度光柵串的第一波長變化量，確定碳滑板在每個溫度光柵串的第一設置位置處的溫度變化分值；其中，所述溫度光柵傳感器設置于所述碳滑板上；

23、第二溫度估計模塊，用于基于所述碳滑板在每個溫度光柵串的第一設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、應變估計模塊，用于響應于獲取到應變光柵傳感器中每個應變光柵串的第二波長變化量，結(jié)合所述碳滑板的溫度變化值，確定所述碳滑板在每個應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值；其中，所述應變光柵傳感器設置于所述碳滑板上；

25、磨損值確定模塊，用于針對于每個應變光柵串，基于所述碳滑板在該應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值，結(jié)合所述碳滑板的材料應變因子，確定所述碳滑板在該應變光柵串的第二設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第二設置位置處的磨損厚度值，確定所述碳滑板的實際磨損情況。

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

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

29、基于所述第一波長變化量、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，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第一設置位置處的溫度變化值。

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

31、針對于每個應變光柵串，響應于獲取到該應變光柵串所輸出的第二反射波長，結(jié)合該應變光柵串所接收到的入射光的第二入射波長，確定所述入射光經(jīng)過該應變光柵串的第二設置位置處所產(chǎn)生第二波長變化量；

32、基于所述第二波長變化量、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，確定所述碳滑板在該溫度光柵串的第二設置位置處的應力變化值。

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

34、基于所述碳滑板在各個第二設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，以通過所述磨損空間分布圖展示所述碳滑板的實際磨損情況。

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

36、基于所述碳滑板在每個應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值及所述碳滑板的累計使用時間，利用預先訓練好的磨損估計模型，參考所述碳滑板的磨耗速率，確定所述碳滑板的實際磨損情況。

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

38、獲取每個碳滑板樣本在各個歷史累計時間節(jié)點上的樣本應變值和磨耗情況標簽；

39、利用每個碳滑板樣本在各個歷史累計時間節(jié)點上的樣本應變值和磨耗情況標簽訓練預先構(gòu)建好的線性擬合模型，確定所述碳滑板隨時間變化的磨耗速率，得到訓練好的磨損估計模型。

40、本技術實施例還提供了一種碳滑板損耗的估計系統(tǒng)，所述碳滑板損耗的估計系統(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、所述碳滑板的兩個側(cè)面上，分別設置有溫度光柵傳感器和應變光柵傳感器；

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變光柵傳感器通信連接，所述光纖光柵解調(diào)儀用于測量所述溫度光柵傳感器所產(chǎn)生的第一波長變化量和所述應變光柵傳感器所產(chǎn)生的第二波長變化量；

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)生的第一波長變化量和所述應變光柵傳感器所產(chǎn)生的第二波長變化量，確定所述碳滑板的實際磨損情況。

44、在一種可能的實施方式中，所述溫度光柵傳感器包括多個溫度光柵串；所述多個溫度光柵串分別設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、所述應變光柵傳感器包括多個應變光柵串；所述多個應變光柵串分別設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、在一種實施方式中，所述碳滑板的兩側(cè)設置多個凹槽，所述溫度光柵傳感器和所述應變光柵傳感器設置于所述凹槽內(nèi)。

47、本技術實施例還提供一種電子設備，包括：處理器、存儲器和總線，所述存儲器存儲有所述處理器可執(zhí)行的機器可讀指令，當電子設備運行時，所述處理器與所述存儲器之間通過總線通信，所述機器可讀指令被所述處理器執(zhí)行時執(zhí)行如上述的碳滑板損耗的估計方法的步驟。

48、本技術實施例還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器運行時執(zhí)行如上述的碳滑板損耗的估計方法的步驟。

49、本技術實施例提供的一種碳滑板損耗的估計方法、數(shù)據(jù)處理器及估計系統(tǒng)，響應于獲取到溫度光柵傳感器中每個溫度光柵串的第一波長變化量，確定碳滑板在每個溫度光柵串的第一設置位置處的溫度變化分值；基于碳滑板在每個溫度光柵串的第一設置位置處的溫度變化分值，確定碳滑板的溫度變化值；響應于獲取到應變光柵傳感器中每個應變光柵串的第二波長變化量，結(jié)合碳滑板的溫度變化值，確定碳滑板在每個應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值；針對于每個應變光柵串，基于碳滑板在該應變光柵串的第二設置位置處的應力變化值，結(jié)合碳滑板的材料應變因子，確定碳滑板在該應變光柵串的第二設置位置處的磨損厚度值；基于碳滑板在各個第二設置位置處的磨損厚度值，確定碳滑板的實際磨損情況。這里，可利用設置于碳滑板上的溫度光柵傳感器，實現(xiàn)碳滑板內(nèi)部溫度變化值的檢測，進而，高精度地實現(xiàn)對碳滑板的實際磨損情況的檢測，以此，保證碳滑板磨損情況監(jiān)測結(jié)果的準確性。

50、為使本技術的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。