CN106000662A - 一种离心机远程数据监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心机远程数据监控系统，包括数据采集端、数据传输端和管理中心端，所述数据采集端通过数据传输端连接管理中心端；所述数据采集端包括数据采集单元、电源单元、GPS单元和无线通信单元，所述数据采集单元连接离心机控制器和若干个传感器，所述GPS单元和无线通信单元都与数据采集单元连接，所述电源单元为数据采集端的其它各个单元供电。本方案中，设备现场配备一套数据采集系统，将设备的关键数据通过各种采集手段接入到控制系统中。现场数据采集系统和总部监控系统采用无线通信的方案将数据定时传回，在监控系统中可形象的查看到设备当前状态和关键数据实时值。本方案适用于所有的离心机设备。

Description

一种离心机远程数据监控系统

技术领域

本发明涉及大型机械远程管理领域，尤其是涉及一种离心机远程数据监控系统。

背景技术

伴随国家战略发展的转变和工业自动化转型升级的变化，大型机械设备的应用越来越广泛，但是从工程机械制造商的角度去考虑，这些大型设备的管理也越来越难，成为管理盲区；另外设备数量不断增加、竞争的日益升级，也迫使各个机械设备制造商的服务不断升级，然而，传统的人工现场维护已经远远不能满足要求，高昂的人工成本、维护成本逐步成为企业发展的压力、甚至成为企业的发展瓶颈，因此需要对大型设备的运行状况进行准确实时的远程监控管理，制定和执行准确的维修和巡检计划，实时采集设备的重要数据，确保设备安全，控制和降低维修成本。

为了提高离心机的生产安全、便于集中管理、提高效率和满足智能化的要求，现要对分布在不同用户作业区内的各种型号离心机，进行远程数据监控。

中华人民共和国国家知识产权局于2013年04月24日公开了名称为《离心机远程操控装置》的专利文献（公开号：CN103056041A），其包括给离心机加注密封水的水箱、安装在水箱顶部的水泵、带就地远程控制模块的控制单元、温度传感器、进油压力控制器、进油电磁阀和旁路电磁阀；所述控制单元分别控制离心机、水泵、进油电磁阀和旁路电磁阀，所述温度传感器和进油压力控制器的信号反馈给控制单元，所述水泵的出水口与离心机密封水加注口连接，所述进油电磁阀串联在离心机进油口管路中，所述旁路电磁阀所在油路与进油电磁阀和离心机所在油路并联。此方案只能实现加注密封水和启动的控制，不能完成远程监测和控制的功能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的缺乏能够实时采集离心机数据并方便管理人员远程监控的方案的技术问题，提供一种可以进行准确实时的远程监控管理，制定和执行准确的维修和巡检计划，实时采集设备的重要数据，确保设备安全，控制和降低维修成本的离心机远程数据监控系统。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种离心机远程数据监控系统，包括数据采集端、数据传输端和管理中心端，所述数据采集端通过数据传输端连接管理中心端；所述数据采集端包括数据采集单元、电源单元、GPS单元和无线通信单元，所述数据采集单元连接离心机控制器和若干个传感器，所述GPS单元和无线通信单元都与数据采集单元连接，所述电源单元为数据采集端的其它各个单元供电。

数据采集单元采集离心机的状态数据，无线通信单元将状态数据通过数据传输端发送到管理中心端，管理中心端对数据进行存储和分析，同时管理员可以通过管理中心端下达控制指令，控制指令通过数据传输端发送到无线通信单元，无线通信单元将控制指令通过数据采集单元传递到离心机控制器，由离心机控制器执行，从而实现远程控制。GPS单元获取离心机位置信息，无线通信单元在发送离心机状态数据时一并发送位置信息，方便在出现故障时控制人员快速定位，查找和修复故障设备。

本方案中，设备现场配备一套数据采集系统，将设备的关键数据通过各种采集手段接入到控制系统中。现场数据采集系统和总部监控系统采用无线通信的方案将数据定时传回，在监控系统中可形象的查看到设备当前状态和关键数据实时值。所有的数据均存储在监控系统中，可通过表格，曲线等不同方式查看当前或历史的数据。通过将报警预案配置到监控系统中，监控系统将自动报警并存储报警记录，方便后续追溯。

作为优选，所述数据传输端包括3G网关和互联网网关，所述3G网关通过3G无线网络连接无线通信单元，3G网关与互联网网关连接，管理中心端连接到互联网网关。

因为各离心机组分布在全国乃至全球各地，通过现场布置有线的ADSL网络来实现数据通讯成本太高，工程过于复杂，故选用成熟的3G通讯技术来实现远程数据监控为比较适宜的方案。

作为优选，所述管理中心端包括防火墙、中心服务器和维护终端，所述中心服务器通过防火墙连接数据传输端，维护终端连接中心服务器。

作为优选，所述数据传输端还包括无线增强器，所述无线通信单元通过无线增强器连接到3G网关。

考虑到部分离心机的工作环境附件网络信号较差，则需要额外配置一个无线增强器。此设备可提供较强的通讯信号覆盖，保证现场和调控中心的正常通讯。

作为优选，离心机远程数据监控系统还包括WEB管理端和手机管理端，所述WEB管理端和手机管理端通过互联网络与中心服务器连接。

作为优选，所述无线通信端还设置有RS-485接口。

RS-485接口方便其他通讯协议的快速接入。

作为优选，所述采集单元、电源单元和GPS单元都设置在密封的采集柜中，采集柜通过L型铁片固定在机柜安装板上，采集柜顶部开有网口，无线通信单元通过网线连接数据采集单元；所述电源单元与现场仪表隔离供电，电源单元的供电电路包含主供电电路和冗余供电电路，主供电电路和冗余供电电路上都串联有熔断式端子。

数据采集端具有以下优点：整体集成，将大部分的部件集成在采集柜中，可方便的安装在设备底座或周边成为设备的一部分；

可靠性高：系统和现场仪表单独供电，互不影响。供电电路冗余，且均经过熔断时端子，最大限度的降低故障影响力，提供可靠性；

环境适应性强：根据现场环境的不同可灵活配置，能适应在高温，防爆、防尘、防腐等恶劣环境下正常工作。

作为优选，所述中心服务器所在机柜采用一点单独接地，接地电阻小于4欧姆，接地极与其他的电气地的接地体相距10米以上，接地极与避雷地接地体相距20米以上；接地铜排厚度大于6毫米，宽度大于25毫米，接地铜排直接攻丝与连接螺丝相连，机柜设置有铜制接线片，铜制接线片通过铜制紧固件连接在机柜上；机柜与电气柜安装在不同的安装槽钢上，并且机柜与安装槽钢绝缘。

上述特点使本方案具有良好的电气性能。

作为优选，所述中心服务器上运行有监控平台，所述监控平台包括设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块、数据接收模块、用户登录管理模块、日志管理模块、报警模块和用户管理接口，所述用户管理接口连接报警模块、用户登录管理模块、性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块和日志管理模块，所述设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块和数据接收模块都与数据存储模块连接，所述报警模块还与性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块连接。

作为优选，用户管理接口包括连接到WEB管理端的网页接口模块和连接到手机管理端的手机接口模块，手机管理端包括数据网页接口模块和手机接口模块都包括数据收发子模块、报警推送子模块和矢量动画图形生成子模块。

本发明带来的实质性效果是：配置灵活，整体集成，可靠性高，环境适应性强；安装方便：数据采集系统和总部监控系统采用无线通讯的方式，无需敷设通讯电缆，只需有移动、联调、电信等无线信号即可依托电信运营商将数据传回总部监控系统；数据查看便捷：系统支持WEB发布，在任何一台可以上网的PC上即可方便快捷的通过IE浏览器访问监控系统，查看设备的实时数据、报警信息。

附图说明

图1是本发明的一种结构框图；

图中：1、数据采集端，11、数据采集单元，12、电源单元，13、GPS单元，14、无线通信单元，2、数据传输端，3、管理中心端，31、防火墙，32、中心服务器，33、维护终端，4、离心机，5、WEB管理端，6、手机管理端。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种离心机远程数据监控系统，如图1所示，包括数据采集端1、数据传输端2和管理中心端3，所述数据采集端通过数据传输端连接管理中心端；所述数据采集端包括数据采集单元11、电源单元12、GPS单元13和无线通信单元14，所述数据采集单元连接离心机4的控制器和若干个传感器，所述GPS单元和无线通信单元都与数据采集单元连接，所述电源单元为数据采集端的其它各个单元供电。

数据传输端包括3G网关和互联网网关，所述3G网关通过3G无线网络连接无线通信单元，3G网关与互联网网关连接，管理中心端连接到互联网网关。

管理中心端包括防火墙31、中心服务器32和维护终端33，所述中心服务器通过防火墙连接数据传输端，维护终端连接中心服务器。

数据传输端还包括无线增强器，所述无线通信单元通过无线增强器连接到3G网关。

离心机远程数据监控系统还包括WEB管理端5和手机管理端6，所述WEB管理端和手机管理端通过互联网络与中心服务器连接。

无线通信端还设置有RS-485接口。

采集单元、电源单元和GPS单元都设置在密封的采集柜中，采集柜通过L型铁片固定在机柜安装板上，采集柜顶部开有网口，无线通信单元通过网线连接数据采集单元；所述电源单元与现场仪表隔离供电，电源单元的供电电路包含主供电电路和冗余供电电路，主供电电路和冗余供电电路上都串联有熔断式端子。

中心服务器所在机柜采用一点单独接地，接地电阻小于4欧姆，接地极与其他的电气地的接地体相距10米以上，接地极与避雷地接地体相距20米以上；接地铜排厚度大于6毫米，宽度大于25毫米，接地铜排直接攻丝与连接螺丝相连，机柜设置有铜制接线片，铜制接线片通过铜制紧固件连接在机柜上；机柜与电气柜安装在不同的安装槽钢上，并且机柜与安装槽钢绝缘。

中心服务器上运行有监控平台，所述监控平台包括设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块、数据接收模块、用户登录管理模块、日志管理模块、报警模块和用户管理接口，所述用户管理接口连接报警模块、用户登录管理模块、性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块和日志管理模块，所述设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块和数据接收模块都与数据存储模块连接，所述报警模块还与性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块连接。

用户管理接口包括连接到WEB管理端的网页接口模块和连接到手机管理端的手机接口模块，手机管理端包括数据网页接口模块和手机接口模块都包括数据收发子模块、报警推送子模块和矢量动画图形生成子模块。

本实施例中，设备现场配备一套数据采集系统，将设备的关键数据通过各种采集手段接入到控制系统中。现场数据采集系统和总部监控系统采用无线通信的方案将数据定时传回，在监控系统中可形象的查看到设备当前状态和关键数据实时值。所有的数据均存储在监控系统中，可通过表格，曲线等不同方式查看当前或历史的数据。通过将报警预案配置到监控系统中，监控系统将自动报警并存储报警记录，方便后续追溯。

现场采集的信号包括油温、系统压力、油的粘度、推料次数、主电机转速、主电机电流、油泵电机电流、振动值、进料固液比等信号。

在企业总部设立中心服务器，在设备的用户现场部署数据采集站，通过采集站将设备关键数据上送到中心服务器。制造商和客户都可以利用浏览器访问中心服务器，通过流程图、趋势、报警等功能模块对设备进行实时在线监视及远程控制。

在设备远程监控与诊断系统的支持下，制造商对其用户的售后技术支持的模式将发生重要的转变。

设备制造商可以对关键参数设置报警，也可以设置报警的短信和邮件通知。当设备出现故障时，可以通过声光等方式进行通知，并且通过短信和邮件告知对应负责人或用户方的负责人。设备制造商并可直接远程控制设备的运行。

也可以通过收集众多设备的数据进行数据分析，进而了解出现故障前的征兆，设置预警条件，在故障发生前进行预警，可以及时开展预防性维护。

故障或预警发生时，首先可以由用户自行检维修。当客户的技术能力不能解决问题时，可与制造商联系，制造商的技术人员可以通过远程监控的流程图、历史趋势、实时历史报警以及流程图回放还原故障产生过程等方法综合判断故障情况，给出解决方案，处理问题更快捷，更精准。而不用像传统的方式一样，只能通过语言文字进行交流了解情况。

对于较为复杂的问题，一般技术人员无法定位问题的，可在不出差的情况下，先请资深的技术人员一起对问题进行会诊，需要多部门协作解决时，也很方便。而传统方式下，必须安排人员去现场，派一个低级别的技术人员，成本是降低了，但是往往不足以解决问题，派很多人或高级别的人出差，虽然问题是可以解决，但是成本太高。

给出解决方案后，客户能够自行解决，就自行解决。如果解决方案较为复杂，则可通过远程协助解决。远程协助还不能解决的，再根据问题的复杂程度，精确指派适合的技术人员到现场进行解决，甚至可以由高级别技术人员拟定技术方案后，由低级别技术人员到现场实施。不同复杂程度的问题通过不同的方式来解决，大幅降低了解决现场问题的成本。

新的模式除了在应对产品故障处理的问题上具有优势之外，还可以提供更进一步的价值。

设备制造商可以通过分布式数据采集系统收集到全国各地的设备运行数据和工艺数据，在此基础上进行数据分析。

设备性能分析

设备性能受很多因素的影响，包括设备的使用方式，设备使用寿命，设备的维护情况，生产工艺等。通过对数据的分析，可以了解到什么情况下可以获得最高的设备性能。

设备使用寿命的检测

设备会随着时间的推移而老化，性能也会随之降低，直至设备出现故障或最终报废。设备制造商可以通过实时监测设备使用的全生命周期的数据，并综合所有用户的设备使用寿命情况，了解影响使用寿命的关键因素。

设备使用率的分析

设备的使用率或者有效在线率（OEE），对用户来说意味着设备的投资回报率。通过数据分析可以了解用户的设备OEE情况，并分析影响OEE的因素，为用户提供更好的使用建议。

通过上述的这些数据分析，一方面制造商可以收集到重要的信息用于该进产品，提升产品性能、质量等，另一方面可以向客户提供增值服务，如向客户提供使用和维护的建议，帮助用户通过合理使用和维护提高设备的使用率和产能。这些增值服务既可以无偿提供以提高用户满意度，也可以有偿提供以获得新的利润增长点。

通过采集并传输设备的实时状态信息，离心机设备数据可在远程登录实时监测权限范围内的设备运行状态。

在数据中心实时监控各个现场设备收集到的机台状态参数，并显示于屏幕上。通过管理

中心的数据收集、分析和处理，可将执行指令分别下发到各个现场设备，对机台进行远程诊断和维护。即使身在他处的工程师，只要能上网就可远程登录界面，轻松实现对现场机台的状态掌控，犹如身临其境。

趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段数据的变化情况。历史趋势一般最多有8支笔，可以同时绘制8条或8条以下不同颜色的曲线。通过历史趋势的查看，可以了解长时间的生产情况。当发生事故时，可以利用历史趋势进行事故追忆和事故原因分析。

设备实时状态画面非常形象地反映出各台设备的运行状态，使生产管理人员通过IE浏览器（不需要安装其他软件）根据各自的权限就可以查看不同设备的运行信息。利用网络，用户无论是在企业总部还是在其他城市，随时都可以在任何一台计算机中通过安全登陆的方式实现远程实时监视和管理现场生产的功能。设备状态画面有显示和动画功能，例如：显示各种运行参数、棒图显示、颜色变化、闪烁、指针旋转、图形位置变化等。

中心服务器根据监测设备的实时运行状态进行异常报警，包括设备故障信息报警、设备停机报警、设备持续运行时长报警等功能，报警方式支持实时页面的弹出报警、邮件报警，以及短信报警。

中控手机移动监控客户端软件（SimField）是一款用于配合企业生产管理而研发的可用于远程监视生产状况中的工艺流程和各项数据报表的软件。本软件定位于使用移动终端配合监控系统软件掌握和监视关键数据。利用了移动终端可以获取推送信息的特点，软件不运行也可以获得报警提醒。用户通过在移动终端上安装SimField软件可以方便的查看流程图和报表，并且能够获得现场的报警信息，就算是出差在外，也能随时掌控生产状况。

手机监控适配iOS和Andriod平台，具有如下特点：

便携快捷：通过无线网络进行移动监控，可实时掌控生产状况，了解关键报警。

Web远程配置服务器：服务器配置采用Web方式，可以支持远程配置。

报警推送提醒：在移动设备待机状态下仍然能够获得报警推送提醒（设备比须保持联网在线）。

矢量动画图形：通过矢量化的图元实现丰富的图形来模拟显示现场设备的外观以及工作状态。不同的动画组合出各种设备的工作流程和属性变化。移动终端细腻的显示屏幕以及反锯齿功能使得视觉效果更加柔和逼真。

支持多点触摸：适应主流设备的多点触摸屏幕，可自如的实现流程图等界面的缩放、翻页等操作。

用户可通过权限控制远程登录监控中心服务系统，在页面上对现场的设备运行进行远程操作，包括设备启停、阀门开度调整、设备参数调整等。同时支持日志的自动生成，记录远程操作的详细动作，包括登录用户、操作时间、操作对象、进行了何种操作。

除了设备供应商可以登录系统，使用所有系统功能外，也可以给客户分配账号和权限。

可以根据客户的情况，给不同的客户分配不同的权限。该模块的计费管理模块支持对外提供服务，并按流量的方式收取费用。计费管理用来核算和收取费用，它在共享资源的网络环境中是非常有用的。计费管理通常是商用网络才需要的网络管理功能。例如公用电话网、有线电视网、Internet等等。在这些网络中，可制定收费标准，把用户对网络资源的使用行为量化为网络费用，进行统计核算，最终向用户收取费用，维持网络的正常运营并获取利润。

通过系统菜单,监控人员可以方便地对系统进行管理和操作:可以对监控人员进行分级管理,使对系统的操作与监控人员的级别相对应;可以进入各个设备流程界面,对各生产设备的运行进行实时过程监控;可以进行历史数据查询和历史曲线对比分析;可以进行数据报表显。

客户台账

通过客户台账，对所有客户进行管理。通过增删改维护客户清单。通过设定条件查找相关客户，并查询客户的相关信息，包括客户名称、位置、联系人、联系方式、购买的设备清单等。

设备台账

通过设备台账，对所有在客户现场使用的设备进行管理。通过增删改维护设备清单。通过设定条件查找相关设备，并查讯设备相关信息，包括设备的类型、型号、编码、所属的客户、设备服役的时间、售后服务的情况等。

售后服务管理

建立售后服务的工作流程，售后服务人员接到售后服务请求后可录入售后服务流转单，流转单可转发抄送给相关的技术人员，技术人员完成相关工作后，可填写工作完成情况并提交审批，直至最终关闭任务。所有售后服务单据全部记录在案供后续查询。可通过设定客户、设备等查询条件查询售后服务记录，形成对产品的全生命周期的跟踪。

系统的原创和新颖部分：

A、配置灵活：可根据实际采集点的数量、类型配置合适的硬件；

B、整体集成：将所有的部件集成在采集柜中，可方便的安装在设备底座或周边成为设备的一部分；

C、可靠性高：控制系统和现场仪表单独供电，互不影响。供电电路冗余，且均经过熔断时端子，最大限度的降低故障影响力，提供可靠性；

D、环境适应性强：根据现场环境的不同可灵活配置，能适应在高温，防爆、防尘、防腐等恶劣环境下正常工作。

E、安装方便：数据采集系统和总部监控系统采用无线通讯的方式，无需敷设通讯电缆，只需有移动、联调、电信等无线信号即可依托电信运营商将数据传回总部监控系统。

F、数据查看便捷：系统支持WEB发布，在任何一台可以上网的PC上即可方便快捷的通过IE浏览器访问监控系统，查看设备的实时数据、报警信息。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了数据采集、分析、预警等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，包括数据采集端、数据传输端和管理中心端，所述数据采集端通过数据传输端连接管理中心端；所述数据采集端包括数据采集单元、电源单元、GPS单元和无线通信单元，所述数据采集单元连接离心机控制器和若干个传感器，所述GPS单元和无线通信单元都与数据采集单元连接，所述电源单元为数据采集端的其它各个单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述数据传输端包括3G网关和互联网网关，所述3G网关通过3G无线网络连接无线通信单元，3G网关与互联网网关连接，管理中心端连接到互联网网关。

3.根据权利要求1或2所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述管理中心端包括防火墙、中心服务器和维护终端，所述中心服务器通过防火墙连接数据传输端，维护终端连接中心服务器。

4.根据权利要求2所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述数据传输端还包括无线增强器，所述无线通信单元通过无线增强器连接到3G网关。

5.根据权利要求2所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，还包括WEB管理端和手机管理端，所述WEB管理端和手机管理端通过互联网络与中心服务器连接。

6.根据权利要求1所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述无线通信端还设置有RS-485接口。

7.根据权利要求1所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述采集单元、电源单元和GPS单元都设置在密封的采集柜中，采集柜通过L型铁片固定在机柜安装板上，采集柜顶部开有网口，无线通信单元通过网线连接数据采集单元；所述电源单元与现场仪表隔离供电，电源单元的供电电路包含主供电电路和冗余供电电路，主供电电路和冗余供电电路上都串联有熔断式端子。

8.根据权利要求7所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述中心服务器所在机柜采用一点单独接地，接地电阻小于4欧姆，接地极与其他的电气地的接地体相距10米以上，接地极与避雷地接地体相距20米以上；接地铜排厚度大于6毫米，宽度大于25毫米，接地铜排直接攻丝与连接螺丝相连，机柜设置有铜制接线片，铜制接线片通过铜制紧固件连接在机柜上；机柜与电气柜安装在不同的安装槽钢上，并且机柜与安装槽钢绝缘。

9.根据权利要求1所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，所述中心服务器上运行有监控平台，所述监控平台包括设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块、数据接收模块、用户登录管理模块、日志管理模块、报警模块和用户管理接口，所述用户管理接口连接报警模块、用户登录管理模块、性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块、数据存储模块和日志管理模块，所述设备性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块和数据接收模块都与数据存储模块连接，所述报警模块还与性能分析模块、设备使用寿命检测模块、设备使用率分析模块连接。

10.根据权利要求9所述的一种离心机远程数据监控系统，其特征在于，用户管理接口包括连接到WEB管理端的网页接口模块和连接到手机管理端的手机接口模块，手机管理端包括数据网页接口模块和手机接口模块都包括数据收发子模块、报警推送子模块和矢量动画图形生成子模块。