CN101562418B - 自控节能电机监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自控节能电机监控方法及系统。其系统包括：至少一台自控节能电机，一监控中心，以及一连接所述自控节能电机和所述监控中心的数据通信网络，其中，自控节能电机上固设有参数测量装置，信号传输电路，电源电路，通信接口和第一控制器，能采集测量所述自控节能电机转轴参数并将其转换为数字信号输出，以及接收监控中心发送的控制数据，并转换为相应的控制命令并执行。本发明通过引进新型的自控节能电机，实现对电机转轴参数工作状态的采集，并根据采集的参数信号实现对所述自控节能电机的本地或远程监控，保证了电机故障检测的及时性和有效性，降低了故障发生的几率。

Description

自控节能电机监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电机监控方法及系统，尤其涉及一种自控节能电机监控方法及系统。

背景技术

电机是工业的骨架，目前，在许多工业部门与生产企业中都会大量使用电机，但由于电机的使用寿命因素或电机工作中的其他原因，电机难免会发生故障，这些故障可能会使生产停顿，导致代价昂贵的停机和维修损失，并且由于电机的部位较多，造成电机故障的部位及原因也较多，且由于电机数量众多，分布分散等原因，对整个电机系统中引起故障的电机及其故障原因的检测通常十分困难，而且由于电机的工作环境通常较为恶劣，更加剧了这种困难。

目前，在国内大多数电机使用厂家中，对电机的检测通常采取现场管理者的单个检测方式，这种人工的电机信息采集方式所得到的电机信息缺乏时效性和准确性，而且往往因为需要大量人工职守，浪费了大量的人力及物力资源，尤其在电机所处工作环境较为偏僻、恶劣的情况下，管理者的职守还会具有一定的危险性。因此，在对电机的检测工作中，有必要建立一套能快速地从现场获取电机工作状态信息，并根据此信息的变化对电机进行监测控制，以提高电机检测的工作效率及准确度的系统。

在现有技术中，存在有对电机监测或监控系统的发明，但都具有一定的缺陷。现有技术之一为专利公开号为1611955的专利，该专利公开了一种分布式电机监测系统，它的显著缺点在于只能对电机进行监测，而不能对电机进行控制，达不到有效地对防止电机发生故障，保证对电机进行实时控制的目的。现有技术之二为专利公开号为101158865的专利，该专利公开了一种发电机监控系统装置，它的显著缺点在于该专利所描述的电机监控系统装置只能对普通电机的一般运行状态进行简单的监控，并没有涉及到电机转轴的具体性能参数监控，所以其对电机所出现其他的复杂的故障情况达不到有效的监控，而且其监控方式只限于远程监控。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种自控节能电机监控方法及系统，使其可以不受空间地域、时间和采集点数量的限制，实现对电机转轴工作状态及参数信息的动态的无人化采集，进而实现对电机的集中监控和管理，有效地节省人力资源和管理费用，并尽量避免自控节能电机故障事故的发生。

为实现上述目的，本发明提供一种自控节能电机监控系统，包括：

至少一台自控节能电机，一监控中心，以及一连接所述自控节能电机和所述监控中心的数据通信网络，其中，

所述自控节能电机的转子的转轴上固设有用于采集测量所述自控节能电机的转轴参数并将其转换为数字信号的参数测量装置；所述转轴和所述自控节能电机的定子或外壳的对应位置对应固设有信号传输电路，所述信号传输电路包括信号输出电路和信号接收电路，所述信号输出电路固设在所述转轴上，与所述参数测量装置连接；所述信号接收电路固设在所述电机定子或电机外壳上，用于接收所述信号输出电路输出的所述转轴参数数字信号；所述自控节能电机的定子或外壳上固设有与所述信号传输电路连接的通信接口，用于与所述数据通信网络进行通信；所述自控节能电机的定子或外壳上还固设与所述通信接口连接的第一控制器，该第一控制器通过所述通信接口接收所述监控中心输出的命令数据，并将所述命令数据转换为相应的控制命令；

所述监控中心设置有至少一台计算机，负责接收所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号，对所述转轴参数数字信号进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作命令以数据的形式发送给所述自控节能电机，以完成对所述自控节能电机的控制。

为实现上述目的，本发明还提供了一种自控节能电机监控方法，包括：

自控节能电机实时动态地测量其转轴参数，并将测量到的所述转轴参数转化为数字信号输出；

监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号，对其进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作以命令数据的形式发送；

所述自控节能电机通过所述数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据，并将其转换成相应的执行命令，以实现对所述自控节能电机的功能控制。

本发明提供了一种自控节能电机监控方法及系统，通过引进新型的自控节能电机，为各领域的电机设备提供了全新的安全保护解决方案，通过在自控节能电机上设置用于测量电机转轴参数的参数测量装置，可以实时地测量和获取电机运行过程中反映电机运行状况的转轴参数，并可将测量得到的转轴参数实时传送到监控中心，对电机的运行状况进行实时监控，保证了电机运行的稳定性和可靠性，当监控中心检测到某台自控节能电机出现故障隐患时，能准确判断并自动记录该故障状态和自动报警，并及时发出控制数据信号调整或关闭有故障隐患的电机防患于未然，通过对自控节能电机实时信息的储存，使管理者了解故障原因，这不仅有效减少了管理者的工作负荷和压力，而且保证了电机故障检测的及时性和有效性，降低了故障发生的几率，提高了工作效率。本发明的自控节能电机监控系统及方法调试和维护简单，易于管理和操作，可靠性高，建设成本低、并留有一定的扩展余地，具有广阔的应用前景，其提供的“一对多”的监控方式，尤其适用于油田、船舶等电机使用数量较多的环境。

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，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地介绍，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，对于本领域普通管理者来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例的结构示意图；

图2为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的结构示意图；

图3为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的参数测量装置的结构示意图；

图4为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的信号传输电路的结构示意图；

图5为本发明自控节能电机监控系统第二具体实施例的结构示意图；

图6为本发明自控节能电机监控系统第二具体实施例中数据汇集器的结构示意图；

图7为本发明自控节能电机监控系统第三具体实施例中监控中心的结构示意图；

图8为本发明自控节能电机监控方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例包括：至少一台自控节能电机1，一监控中心3，以及一连接所述自控节能电机1和所述监控中心3的数据通信网络2。其中，由于本实施例中采用的自控节能电机是本发明另一专利申请中所描述的自控节能电机，因此，接下来本实施例将结合附图2～4对该自控节能电机做详细的描述。

图2为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的结构示意图。如图2所示，该自控节能电机包括电机外壳11、电机定子12、电机转子13、参数测量装置14、信号传输电路15、通信接口16和第一控制器17。其中，参数测量装置14固设在电机转子13的转轴131上，用于实时测量转轴参数并将之转换成数字信号；信号传输电路15包括信号输出电路151和信号接收电路152，信号输出电路151与参数测量装置14连接，固设在转轴131上，用于输出参数测量装置测量到的转轴参数数字信号，信号接收电路152固设在电机定子12或电机外壳11上，用于接收信号输出电路151输出的转轴参数数字信号；通信接口16与信号接收电路152连接，用于将测量到的自控节能电机的转轴参数数字信号输出，提供给监控中心进行处理，并接收监控中心返回的命令数据；第一控制器17与通信接口连接，用于将监控中心返回的命令数据转换为相应的对自控节能电机的控制命令，并执行相应的控制操作。

具体地，上述通信接口可以为标准有线接口，如RS232、RS485等标准通信接口，同时，该通信接口也可以为无线通信接口，如蓝牙、GPRS等无线通信接口。用户可以根据实际的需要，设定合适的通信接口，例如在油田等工矿企业，由于电机的使用数量较多，且电机分布于各个区域，因此，可设置无线通信接口，如GPRS接口，并利用现有的无线网络实现电机转轴参数的传输，便于监控中心实时获取自控节能电机运行中的转轴参数，实时对自控节能电机运行状况进行监控。自控节能电机的第一控制器与自控节能电机的相应控制部件开关相连，当将监控中心发送的命令数据转换为相应的执行命令后，具体到自控节能电机的运行操作中，如关闭电源、调整自控节能电机转速或转矩等，以真正实现对自控节能电机的控制。例如在自控节能电机扭矩越限，或出现温度过高、过压、过流等现象时，可通过该第一控制器关闭自控节能电机的电源信号，使之停止工作。具体地，该第一控制器可以为各种控制芯片，例如AT8951C单片机，可编程控制器(Programmable LogicController，以下简称：PLC)或者复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，以下简称：CPLD)等，其具体的功能可以通过编程来得以实现。

图3为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的参数测量装置的结构示意图。如图3所示，参数测量装置14包括数字测量电路141和电源电路142，其中，数字测量电路141用于测量转轴参数并转换为数字信号输送到信号传输电路15，该转轴参数可以但不限于为转轴131的转动扭矩、轴向力、振动、温度、压力以及旋转速度等，电源电路142用于为数字测量电路141和信号传输电路15提供电源。进一步地，数字测量电路141还包括依次连接的参数测量传感器411、信号放大电路412和第二控制器413。其中，参数测量传感器411用于测量并获得电机运行过程中电机转轴相关参数的模拟信号，如电机转轴的转动扭矩、轴向力、振动、温度、压力以及旋转速度等；信号放大电路412与参数测量传感器411连接，用于对参数测量传感器411输出的转轴参数的模拟信号进行放大处理；第二控制器413与信号放大电路412连接，用于接收信号放大电路412放大处理后的转轴参数的模拟信号，将之转化为相应的数字信号，并将该数字信号进行并行信号到串行信号的转换。实际应用中，该第二控制器也可以为各种微控制芯片，如AT8951C单片机，PLC或CPLD等。

图4为本发明自控节能电机监控系统第一具体实施例中自控节能电机的信号传输电路的结构示意图。自控节能电机中可以采用光电耦合的方式进行对信号的传输。如图4所示，信号输出电路151可以光电耦合发射器，用于将所述参数测量电路测得的所述转轴参数的数字信号发射出去；信号接收电路152可以为光电耦合接收器，用于接收所述光电耦合发射器发射的所述转轴参数的数字信号。其中光电耦合发射器可固设在转轴131上，光电耦合接收器可固设在电机外壳11上，或固设在电机定子或与电机外壳相对固定的其它机构上，且与光电耦合发射器位置对应。实际应用中，光电耦合发射器可包括并联构成的一个以上的光敏元件，该光敏元件均匀布设在环形电路板153上，该环形电路板153固设于转轴131上，且与转轴131同轴设置，其中，光敏元件为发光二极管、光敏二极管或光敏三极管。根据实际的测量需要，可设置合适数量的光敏元件，以保证信号传输的效果。

实际应用中，电源电路142可包括电源耦合器和稳压器，其中，电源耦合器用于将外部的电源耦合到转轴上；稳压器与电源耦合器连接，用于将耦合到转轴上的电源转换成稳定电压，并提供给数字测量电路和信号传输电路。

进一步地，自控节能电机还可包括报警装置，固设在电机定子或电机外壳上，与信号传输电路连接，用于根据转轴参数判断电机运行异常时报警。该报警装置可根据参数测量装置测得的转轴参数判断电机工作是否正常，若电机工作异常，则发出相应的报警信号。具体地，假设参数测量装置测量得到的转轴的转动扭矩过大，超出电机正常工作时的扭矩规定值，则报警装置可发出报警，说明电机处于超载状态，通知相关人员进行处理，具体地，该报警装置可以预设多种报警方式，如报警装置响一下表明电机处于超载状态，报警响二下表明电机转速过慢等，根据实际的需要，可设置不同的报警类型。类似地，该报警装置还可具有语音报警功能，具体地，可设置语音芯片，当电机出现异常需要报警时，报警装置可根据具体的异常状况发出相应的报警语音信息，如“电机过载异常，请及时处理”或“电机过热，请注意”等，同时也可将各种报警方式结合起来进行报警，提高报警的有效性和可靠性。

另外需要说明的是，该自控节能电机还能实现柔性启动的功能。具体地，自控节能电机的电机转子的转轴伸出电机外壳部分还可设置有柔性启动装置，该柔性启动装置可以实现电机的柔性启动。通过柔性启动设备的设置，可以使得自控节能电机的启动力矩小，通常稍大于电机正常运行时的力矩，同时，使得自控节能电机的启动电流也相应减少，因此，在进行自控节能电机选择时，实现了自控节能电机与负载的全匹配，达到了“大马拉大车、中马拉中车、小马拉小车”的技术效果，有效提高了自控节能电机的利用率，并降低了自控节能电机的体积，减少了该自控节能电机在运行中的无用功率，降低了自控节能电机的能源消耗。柔性启动装置的具体结构在已在本发明另一专利申请“自控节能电机”做详细描述，在此不再累述。

通过对本实施例中所采用的自控节能电机的描述，可以看出，该自控节能电机不仅能通过固设在其转子转轴上的参数测量装置，实时动态地测量、采集其转轴参数，并将测量到的所述转轴参数转化为数字信号，还能通过安装在其定子或外壳上的通信接口将该转轴参数数字信号输出，而且还能通过安装在其定子或外壳上的第一控制器，将监控中心通过对自控节能电机的转轴参数进行集中处理、分析和智能监测的监测诊断结果，转换成具体的控制命令，以完成对自控节能电机的控制。

在本实施例中，每台自控节能电机1都设定有其特定的网络身份标识号码(Identity；以下简称：ID)，用于标识其在整个系统中的特定身份，以便监控中心3识别该自控节能电机与其对应的数据信息。在自控节能电机发送其转轴参数数字信号的同时，代表该自控节能电机在系统中的ID编号的ID信息被添加在该数字信号当中，一起发送给监控中心。具体地，上述添加ID信息的操作可以在自控节能电机的第二控制器中实现，每台自控节能电机的第二控制器在将其转轴参数的模拟信号转换为数字信号的同时，将该自控节能电机的ID编号也以数字信号的形式添加在该转轴参数的数字信号中，然后再传送给信号传输电路。在自控节能电机发送的转轴参数数字信号中添加该自控节能电机的ID信息，使得监控中心对自控节能电机的监控过程更加便于管理，通过对ID信息的识别，监控中心很容易地辨别接收到的数字信号是由哪台自控节能电机发送的，且在之后的对该数字信号的分析，以及对自控节能电机的信息进行进入数据库的存储过程中，该ID信息都为监控中心提供了分析及存储的索引。另外，当自控节能电机接收到监控中心发送的命令数据时，自控节能电机的第一控制器还负责将命令数据中携带的自控节能电机的ID信息进行校对，判断该ID信息中的ID编号是否为本自控节能电机的ID编号，若是，则正常接收，若不是，则放弃该命令数据，不必做出任何响应。

本实施例中，自控节能电机中设置的通信接口可以为蓝牙、GPRS等无线通信接口，与之对应的，数据通信网络采用相应的无线通信网络，监控中心设置在远离自控节能电机工作现场的远程端，实现对自控节能电机的远程监控，此情况尤其适用于电机使用数量较多，电机分布分散，且各个电机相距较远，电机所处工作环境较为偏僻、恶劣的环境，如油田等。同样，自控节能电机中设置的通信接口也可以为RS232、RS485等标准有线通信接口，与之对应的，数据通信网络采用相应的有线通信网络，监控中心设置在智能电站工作的本地端，实现对自控节能电机的现场监控，此情况尤其适用于电机使用数量较多，但电机分布集中，便于集中监控的环境，如船舶等。

本实施例中，监控中心设置有一台计算机，实现对自控节能电机的监控；或者，监控中心也可以并行设置多台计算机，多台计算机之间以局域网连接，可以进行互相通信。设置多台计算机的好处在于，当监控中心需要分析监测数量众多的自控节能电机的转轴参数时，多台计算机可以并行同时工作，以避免当某台自控节能电机发生故障时，由于计算机监控的不及时而造成的不必要的损失，同事，设置多台计算机也可以保证在某台计算机出现故障或系统瘫痪时，其他并行的计算机能够继续正常工作，从而保证整个监控系统的可靠性。具体的对计算机的数量的设置可以根据实际情况而定。

其中，计算机所选用的监控软件为工控组态软件。在此工控组态软件的基础上，开发了电机实时故障报警系统，该系统基于Windows NT构架，具有电机故障诊断报警功能。该系统可实施对自控节能电机的扭矩过载保护监测、温度过载保护监测和工作电压、电流监测等，当自控节能电机出现扭矩越限，温度越限或者出现过压、欠压、过流、欠流等异常现象时，该系统将给出报警提示，该报警提示包括声音提示、屏幕文字提示，发送到管理者的短消息提示等，该系统还会将接收到得自控节能电机的工作状态的数据信息自动记录并存储在数据库里，供管理者参考。另外，该系统还会对接收到的转轴参数数字信号进行集中处理、分析和监测，最后根据监测诊断结果，将对自控节能电机的一定的控制操作以数据的形式发送给自控节能电机，供其处理，例如，当自控节能电机出现扭矩越限的情况时，该系统可以迅速、自动地发出停机信号以避免发生故障的自控节能电机运行造成的损失。进一步优化地，在本实施例的监控系统中，当工作人员定期对自控节能电机的工作情况进行检测时，每当出现周期点检，可以由监控中心根据自控节能电机的I D编号，逐个对需要进行周期点检的自控节能电机进行停机操作控制并输出告警提示，这样的系统化的管理更进一步地给工作人员带来的了方便，并且可以尽量避免出现对自控节能电机周期点检的遗漏现象。

具体地，由于自控节能电机输出的转轴参数数字信号中的转动扭矩体现了电机工作负载的大小，因此，监控中心通过对接收到的转轴参数进行分析，即可确定电机是否长期处于负载超载状态工作，或者长期处于较小负载下工作，或者电机转轴损坏等，以便对电机带动负载的工作能力做出判断，以便及时发现电机故障。进一步优化地，若监控中心发现了潜在的故障隐患，也可根据相应参数数据对自控节能电机的转轴发出控制其具体操作的命令数据，数据通信网络将其信号传送给自控节能电机，自控节能电机的第一控制器可将该命令数据转换为具体控制命令，并执行相应的命令，以便于对自控节能电机存在的故障隐患的及时控制。

另外需要说明的是，监控中心针对每台其进行监控管理的自控节能电机，在发送给该自控节能电机命令数据之前，需要在该命令数据中添加代表各自控节能电机ID编号的ID信息，数据通信网络根据该ID信息将各命令数据传送给相应的自控节能电机，以避免在传输的过程中发生错误。例如，本应该发送给这台自控节能电机的控制命令被发送给了另台自控节能电机，而另台自控节能电机执行后带来了不必要的损失。

本实施例提供了一种自控节能电机监控系统，通过引进新型的自控节能电机，为各领域的电机设备提供了全新的安全保护解决方案，当监控中心检测到某台自控节能电机出现故障隐患时，能准确判断并自动记录该故障状态和自动报警，并及时发出控制数据信号调整或关闭有故障隐患的自控节能电机，防患于未然，通过对自控节能电机实时信息的储存，使管理者了解故障原因，不仅有效减少了管理者的工作负荷和压力，而且保证了电机故障检测的及时性和有效性，降低了故障发生的几率，提高了工作效率。

图5为本发明自控节能电机监控系统第二具体实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例与第一具体实施例的不同之处在于：本实施例中的自控节能电机与数据通信网络之间还设有至少一个数据汇集器4，其中，一个数据汇集器4上并行连接有多台自控节能电机，该多台自控节能电机与其连接的一个数据汇集器4一起构成了一个电机基站5，监控中心与该电机基站5的通信都通过该数据汇集器4来实现。在本实施例中，引入电机基站的模式对自控节能电机进行监控将更加便于管理，例如，当对自控节能电机进行周期定检时，可以以一个电机基站为单位进行定检的操作。本实施例与第一具体实施例的不同之处还在于：本实施例中的自控节能电机中设置的通信接口为RS232、RS485等标准有线通信接口，数据通信网络采用无线通信网络与监控中心和数据汇集器连接，且监控中心设置在自控节能电机工作的远程端。

此外，每个数据汇集器4都设定有其特定的ID，用于标识其在整个系统中的特定身份，以便使用者识别与其对应的信息。该特定的ID加上其所连接的各自自控节能电机的ID便构成了每台自控节能电机输出的转轴参数数字信号的特定ID，监控中心通过该特定ID识别其收到的每一组转轴参数数字信号。

图6为本发明电机自控节能监控系统第二具体实施例中数据汇集器的结构示意图。如图6所示，数据汇集器包括一个存储控制单元42，一个与存储控制单元42连接的总线通信接口43，以及多个与存储控制单元42相连接的自控节能电机接口41。其中，存储控制单元42用于将各与之连接的自控节能电机输出的转轴参数数字信号，以及将监控中心发送给各自控节能电机的命令数据按照自控节能电机的ID编号存储在各指定的存储区域，并控制其按照一定的次序进行发送；总线通信接口43为无线通信接口，其采用与数据通信网络相对应的蓝牙、GPRS等无线通信网络形式，用于与其连接的监控中心进行数据通信；自控节能电机接口41为与其连接的自控节能电机的通信接口相对应的标准有线通信接口，用于与其连接的自控节能电机进行数据通信。

具体地，存储控制单元42包括一存储单元和控制单元(图中未示出)，该存储单元用于暂时存储各自控节能电机发送的转轴参数数字信号和监控中心发送给各自控节能电机的命令数据；该控制单元用于在每组转轴参数数字信号的自控节能电机的ID信息的前添加上代表本数据汇集器ID编号的ID信息，然后转发给监控中心，以便于监控中心的管理及监控，该控制单元还用于在接收到监控中心发送的命令数据后，根据其中携带的ID信息将该命令数据转发给与之对应的自控节能电机，具体为将该命令数据输送到对应的自控节能电机接口。

本实施例提供了一种自控节能电机监控系统，为电机使用数量较多，且其分布涉及区域广泛，但同时存在数台集中电机的电机使用环境提供了一种合适的远程监控的方案，其通过在自控节能电机端设置数据汇集器，并组成电机基站，将各电机基站中的各自控节能电机输出的数据进行汇集，并将其按照一定的规则存储起来，再按一定次序进行发送，避免了多路数据同时发送时造成的数据传输混乱。在此基础上，本实施例同样通过对新型的自控节能电机的引用，通过在自控节能电机上设置用于测量电机转轴参数的参数测量装置，实时测量和发送电机运行过程中反应电机运行状况的转轴参数，当监控中心检测到某台自控节能电机出现故障隐患时，能准确判断并自动记录该故障状态和自动报警，并及时发出控制数据信号调整或关闭有故障隐患的电机，防患于未然，通过对自控节能电机实时信息的储存，使管理者了解故障原因，不仅有效减少了管理者的工作负荷和压力，而且保证了电机故障检测的及时性和有效性，降低了故障发生的几率，提高了工作效率。

图7为本发明自控节能电机监控系统第三具体实施例中监控中心的结构示意图。如图7所示，本实施例与上述第一具体实施例与第二具体实施例的不同之处在于：在基于上述实施例方案的基础上，本实施例的监控中心包括多个监控子站32和一个监控总站31，该监控总线31通过局域网分别与多个监控子站32连接，每个监控子站32与监控总站31都可以设置一台或者多台计算机。当需要监控的自控节能电机覆盖范围很广，且可以将之划分为一个一个的区域时，可以采用这样的模式。

具体地，每个监控子站负责集中监控某个划定区域的多台自控节能电机，或者多个自控节能电机基站，并负责把其所监控的所有自控节能电机的转轴参数信息以数据包的形式通过局域网发送给监控总站，监控总站负责对所有数据进行整理，并将其保存在系统的服务器数据库里，管理者可以随时在数据库里查询所有自控节能电机的工作状态的历史记录，并根据该历史记录分析自控节能电机出现故障或故障隐患的原因，并可将分析结果存储在数据库里，以便以后查询时作为参考。

本实施例提供了一种自控节能电机监控系统，在上述两种自控节能电机监控系统的基础上，为电机数量庞大，但其分布呈区域化的电机使用环境提供了一种更为合适的电机监控系统。该电机监控系统通过在监控中心中设置监控子站和监控总站，使整个监控系统呈一定规模，各个监控子站可视为一个区域的电机监控系统，通过监控总站的设置将各个区域的电机监控系统的信息集中，这样便于管理者掌握和查询自控节能电机的现场工作状况，以实现电机监控系统的高度管理。

图8为本发明自控节能电机监控方法的流程图，如图8所示，本实施例包括：

步骤101、自控节能电机实时动态地测量其转轴参数，并将测量到的所述转轴参数转化为数字信号输出；

具体地，每台自控节能电机的转子的转轴上都设置有用于采集测量其转轴参数并将该转轴参数转换为数字信号的参数测量装置；自控节能电机的转轴和定子或外壳的对应位置还对应固设有信号传输电路，该信号传输电路包括信号输出电路和信号接收电路，其中，信号输出电路固设在转轴上，与参数测量装置连接，用于输出测量到的转轴参数，信号接收电路固设在自控节能电机的定子或外壳上，与信号输出电路对应，用于接收信号输出电路输出的转轴参数；自控节能电机的定子或外壳上还固设有与信号传输电路连接的通信接口，用于将测量到的自控节能电机的转轴参数数字信号输出，提供给监控中心进行处理，并接收监控中心返回的控制数据，即通过数据通信网络与监控中心进行数据通信。

另外需要说明的是，每台自控节能电机都其特定的ID编号，自控节能电机在发送转轴参数数字信号的同时，将其特定的ID编号以ID信息的形式添加在其发送的转轴参数数字信号当中，用于标识其在整个系统中的特定身份，以便监控中心识别该自控节能电机与其对应的信息，并便于监控中心对各台自控节能电机发送的转轴参数数字信号的进行管理。

步骤102、监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号，对其进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作以命令数据的形式发送给所述自控节能电机；

具体地，当监控中心通过数据通信网络接收到自控节能电机发送的转轴参数数字信号后，将对其进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作以控制数据的形式发送给所述自控节能电机。具体的过程可以为监控中心实施对电机的扭矩过载保护监测、温度过载保护监测和工作电压、电流监测等。当自控节能电机出现扭矩越限，温度越限或者出现过压、欠压、过流、欠流等异常现象时，监控中心将给出报警提示，该报警提示包括声音提示、屏幕文字提示，发送到管理者的短消息提示等，该系统还会将相应异常现象自动记录并存储在数据库里，供管理者参考。另外，监控中心还会对接收到的转轴参数数字信号进行集中处理、分析和监测，最后根据监测诊断结果，将对自控节能电机的一定的控制操作以数据的形式发送给自控节能电机，供其处理，若情节严重时，其可以迅速、自动地发出停机信号以避免发生故障的自控节能电机运行造成的损失。

进一步地，监控中心通过数据通信网络接收转轴参数数字信号，该数据通信网络可以为有线通信网络或者无线通信网络，与之对应的，在自控节能电机端也应设置相应的通信接口，以实现与监控中心的通信。具体的设置可以依据实际情况而定，若该监控系统被用于电机使用数量较多，电机分布分散，各个电机距离较远，而且电机所处工作环境较为偏僻、恶劣的环境，如油田等，应该采用无线通信网络实现自控节能电机与监控中心的通信，例如蓝牙、GPRS等；若该监控系统被用于电机分布集中，且电机之间具体相对较近，便于集中监控的环境，如船舶等，应该采用有线通信网络实现自控节能电机与监控中心的通信，例如采用有线电缆的方式。

另外需要说明的是，监控中心针对每台其进行监控管理的自控节能电机，在发送给该自控节能电机命令数据之前，需要在该命令数据中添加代表各自控节能电机ID编号的ID信息，数据通信网络根据该ID信息将各命令数据传送给相应的自控节能电机，以避免在传输的过程中发生错误。例如，本应该发送给这台自控节能电机的控制命令被发送给了另台自控节能电机，而另台自控节能电机执行后带来了不必要的损失。

步骤103、所述自控节能电机通过数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据，并将其转换成相应的执行命令，以实现对所述自控节能电机的功能控制。

具体地，在各自控节能电机上设置有第一控制器，第一控制器自控节能电机上的通信接口连接，用于将监控中心返回的命令数据转换为相应的对自控节能电机的控制命令，并执行相应的控制命令。该命令数据为一系列的数字信号，各自控节能电机需要解析该代表控制命令的数字信号，通过第一控制器对该命令数据的解析，了解该命令数据的实际意义，再执行对自控节能电机的控制操作，如关闭电源、调整自控节能电机转速或转矩等。例如在自控节能电机扭矩越限，或出现温度过高、过压、过流等现象时，可通过该第一控制器关闭自控节能电机的电源信号，使之停止工作。

另外需要说明的是，当自控节能电机接收到监控中心发送的命令数据时，上述第一控制器还负责将命令数据中携带的自控节能电机的ID信息进行校对，判断该ID信息中的ID编号是否为本自控节能电机的ID编号，若是，则正常接收，若不是，则放弃该命令数据，不必做出任何响应。这样将避免自控节能电机执行了不是针对本电机的错误的命令而引起的不必要的损失。

应该说明的是，以上步骤在整个电机监控方法中不存在特定的顺序，各个步骤之间可以同时、并列地执行。

本实施例提供了一种自控节能电机监控方法，通过引进新型的自控节能电机，为各领域的电机设备提供了全新的安全保护解决方案，通过在自控节能电机上设置用于测量电机转轴参数的参数测量装置，实时测量和发送电机运行过程中反应电机运行状况的转轴参数，当监控中心检测到某台自控节能电机出现故障隐患时，能准确判断并自动记录该故障状态和自动报警，并迅速发出切断信号关闭有故障隐患的电机，防患于未然，通过对自控节能电机实时信息的储存，使管理者了解故障原因，不仅有效减少了管理者的工作负荷和压力，而且保证了电机故障检测的及时性和有效性，降低了故障发生的几率，提高了工作效率。本实施例的电机监控方法调试和维护简单，易于管理和操作，可靠性高，建设成本低、并留有一定的扩展余地，具有广阔的应用前景，其提供的“一对多”的监控方式，尤其适用于油田、船舶等电机使用数量较多的环境。

在基于上述实施例所提供的自控节能电机监控方法的基础上，在监控中心通过数据通信网络接收到自控节能电机输出的转轴参数数字信号之前，数据汇集器还将接收该转轴参数数字信号并将之存储并发送，相应的，在自控节能电机通过数据通信网络接收监控中心发送的命令数据之前，数据汇集器也将先接收该命令数据并将之存储并发送。上述数据汇集器设置在自控节能电机与数据通信网络之间，并行连接多个自控节能电机，并与之一起形成了一个自控节能电机基站，通过在各自控节能电机基站端设置数据汇集器，将各自控节能电机基站中的各自控节能电机输出的数据进行汇集，并将其按照一定的规则存储起来，再按一定次序进行发送，避免了多路数据同时发送时造成的数据传输混乱。

另外需要说明的是，采用数据汇集器将各自控节能电机需要发送给监控中心的数据进行预先的汇集，再按一定次序发送的方法，通常使用在电机使用数量较多，且其分布涉及区域广泛，但同时存在数台集中分布的电机环境下。因此，此时各自控节能电机与数据汇集器的通信方式通常为有线通信，各电机基站与监控中心进行通信的方法通常为无线通信，即监控中心通过无线通信网络接收自控节能电机输出的转轴参数数字信号，自控节能电机同样通过无线通信网络接收监控中心发送的命令数据。

本领域普通管理者可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种自控节能电机监控系统，其特征在于，包括：

至少一台自控节能电机，一监控中心，以及一连接所述自控节能电机和所述监控中心的数据通信网络，其中，

所述自控节能电机的转子的转轴上固设有用于采集测量所述自控节能电机的转轴参数并将其转换为数字信号的参数测量装置；所述转轴和所述自控节能电机的定子或外壳的对应位置对应固设有信号传输电路，所述信号传输电路包括信号输出电路和信号接收电路，所述信号输出电路固设在所述转轴上，与所述参数测量装置连接；所述信号接收电路固设在所述电机定子或电机外壳上，用于接收所述信号输出电路输出的所述转轴参数数字信号；所述自控节能电机的定子或外壳上固设有与所述信号传输电路连接的通信接口，用于与所述数据通信网络进行通信；所述自控节能电机的定子或外壳上还固设与所述通信接口连接的第一控制器，该第一控制器通过所述通信接口接收所述监控中心输出的命令数据，并将所述命令数据转换为相应的控制命令；

所述监控中心设置有至少一台计算机，负责接收所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号，对所述转轴参数数字信号进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作命令以数据的形式发送给所述自控节能电机，以完成对所述自控节能电机的控制。

2.根据权利要求1所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述参数测量装置包括数字测量电路和电源电路，其中，数字测量电路用于测量所述转轴参数并将其转换为数字信号输送到所述信号传输电路，所述电源电路用于为所述数字测量电路和信号传输电路提供电源。

3.根据权利要求2所述的电机监控系统，其特征在于，所述数字测量电路包括：依次连接的参数测量传感器、信号放大电路和第二控制器，所述参数测量传感器为转矩信号传感器、转速信号传感器、温度信号传感器、振动信号传感器和压力信号传感器中的一种或多种组合，分别与所述信号放大电 路连接，所述第二控制器与所述信号传输电路连接。

4.根据权利要求2所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述电源电路包括电源耦合器和稳压器，所述电源耦合器用于将外部的电源耦合到所述转轴上；所述稳压器与所述电源耦合器连接，用于将耦合到所述转轴上的电源转换成稳定电压，并提供给所述数字测量电路和信号传输电路。

5.根据权利要求1所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述信号输出电路为光电耦合发射器，用于将所述参数测量装置测得的所述转轴参数数字信号发射出去；所述信号接收电路为光电耦合接收器，用于接收所述光电耦合发射器发射的所述转轴参数数字信号。

6.根据权利要求1所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述自控节能电机的定子或外壳上还设有用于根据所述转轴参数判断电机运行异常时报警的报警装置，与所述信号传输电路连接。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述自控节能电机的通信接口为无线通信接口，所述数据通信网络为无线通信网络，所述监控中心设置在远离所述自控节能电机工作现场的远程端；或者所述自控节能电机的通信接口为有线通信接口，所述数据通信网络为有线通信网络，所述监控中心设置在自控节能电机工作的本地端。

8.根据权利要求7所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述监控中心包括多个监控子站和一个监控总站，所述监控总站通过局域网分别与所述多个监控子站连接。

9.根据权利要求1至6任一权利要求所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述自控节能电机与所述数据通信网络之间还设有至少一个数据汇集器，其中，一个所述数据汇集器上并行连接有多台所述自控节能电机。

10.根据权利要求9所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述数据汇集器包括一个存储控制单元，一个与所述存储控制单元连接的总线通信接口，以及多个与所述存储控制单元相连接的自控节能电机接口，所述数据汇集器通过所述自控节能电机接口与各个自控节能电机的通信接口相连。

11.根据权利要求10所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述自控节能电机的通信接口为有线通信接口，所述数据汇集器的自控节能电机接口为与之对应的有线通信接口。

12.根据权利要求11所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述数据汇集器的总线通信接口为无线通信接口，所述数据通信网络为与之对应的无线通信网络，所述监控中心设置在自控节能电机的远程端。

13.根据权利要求12所述的自控节能电机监控系统，其特征在于，所述监控中心包括多个监控子站和一个监控总站，所述监控总站通过局域网分别与所述多个监控子站连接。

14.一种自控节能电机监控方法，其特征在于，包括：

自控节能电机实时动态地测量其转轴参数，并将测量到的所述转轴参数转化为数字信号输出；

监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号，对其进行集中处理、分析和监测，并根据诊断监测结果，将对所述自控节能电机的控制操作以命令数据的形式发送；

所述自控节能电机通过所述数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据，并将其转换成相应的执行命令，以实现对所述自控节能电机的功能控制。

15.根据权利要求14所述的自控节能电机监控方法，其特征在于，所述监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号具体为，所述监控中心通过有线通信网络或者无线通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号；所述自控节能电机通过所述数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据具体为，所述自控节能电机通过所述有线通信网络或者无线通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据。 

16.根据权利要求14所述的自控节能电机监控方法，其特征在于，所述监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号之前还包括，数据汇集器接收所述自控节能电机发送的转轴参数数字信号并将之发送；所述自控节能电机通过所述数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据之前还包括，所述数据汇集器接收所述监控中心发送的命令数据并将之发送。

17.根据权利要求16所述的自控节能电机监控方法，其特征在于，所述监控中心通过数据通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号具体为，所述监控中心通过无线通信网络接收到所述自控节能电机输出的转轴参数数字信号；所述自控节能电机通过所述数据通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据具体为，所述自控节能电机通过所述无线通信网络接收所述监控中心发送的所述命令数据。 

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