CN107544464A - 一种工业故障的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业故障的检测方法及系统，方法包括：S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；S20根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。通过本发明，能够准确地检查出传感器是否出现故障，并且实现故障的精确定位。

Description

一种工业故障的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别是一种工业故障的检测方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，在工业生产中，自动化程度越来越高。在自动化的生产过程中，会有成千上万个部件，其中一些部件出现故障就会影响整个生产过程，如果人工一个一个检测则太为繁琐，因此，就需要给工业生产设计一款控制反馈系统，能够在部件出现问题时，及时向工作人员反馈信息。

在现有的工业控制现场中，还有很多的老旧设备，有些设备或许是10几年前的，甚至是20多年前的，受限于那个年代的技术水平、器件的成本及产品的设计理念，很多系统根本就无法提供很详细的运行日志，就算能够提供运行日志，日志内容的设计也不会考虑到普通用户需求，通常只有设备原厂的技术人员才能分析出系统出现的问题，这就给一般的客户的维护人员带来了很大的麻烦，很多时候无法及时解决工业控制现场发生的技术问题。

因此，就需要设计一种更加便捷，工作人员能够更为直观地了解故障位置的反馈方法。

发明内容

本发明提供的技术方案如下：

一种工业故障的检测方法，包括步骤：S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；S20根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

优选的，步骤S10还包括步骤：S11识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；S12当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据； S13当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。

优选的，步骤S12还包括步骤：S120在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；S121检测所述传感器数据的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程，或所述模拟信号采集通道的信号输入量程继续保持为第一输入量程。

优选的，步骤S11还包括步骤：S110当采集到的所述传感器数据在预设范围内连续变化时，则所述传感器数据的类型为模拟信号；S111当每次采集到的所述传感器数据中的电平与系统电源电压值相匹配时，则所述传感器数据的类型为数字信号。

优选的，步骤S20还包括步骤：S201当所述传感器数据的类型为所述模拟信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的模拟特征信息；所述模拟特征信息包括所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律、频谱功率分布；S202将同一个传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；S203当所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据正常；S204当所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据异常。

优选的，步骤S20还包括步骤：S205当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔；S206将同一个传感器对应的所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；S207 当所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；S208当所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常。

优选的，S20还包括步骤：S211当采集到的所述传感器数据为所述模拟信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的模拟关联特征信息；所述模拟关联特征信息包括各个传感器之间之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；S212将所述模拟关联特征信息与预设模拟关联特征信息进行比对；所述预设模拟关联特征信息包括在正常工作情况下，各个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；S213当所述模拟关联特征信息符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据正常；S214当所述模拟关联特征信息不符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

优选的，S20还包括步骤：S215当采集到的所述传感器数据为所述数字信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的数字关联特征信息；所述数字关联特征信息包括各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；S216将所述数字关联特征信息与预设数字关联特征信息进行比对；所述预设数字关联特征信息包括在正常工作情况下，各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；S217当所述数字关联特征信息符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据正常；S218当所述数字关联特征信息不符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

一种工业故障的检测系统，包括：采集模块，用于通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；分析模块，所述分析模块与采集模块电连接，用于根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；报警模块，所述报警模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，则发出报警信息；发送模块，所述发送模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上；上传模块，所述上传模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存。

优选的，系统还包括：识别模块，用于识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。

通过本发明提供的一种工业故障的检测方法及系统，能够带来以下至少一种有益效果：

1、能够实现故障的精准定位。以往的检测系统在检查到系统有故障时，通常需要专业技术人员翻看系统的工作日志才能发现故障出自哪里，但是往往一般的客户的维护人员都很难看懂这些日志，这就带来了很大的麻烦，很多时候无法及时解决工业控制现场发生的技术问题。本发明提供的一种工业故障的检测方法及系统并联于原有系统，在原有系统工作的同时，提供辅助检测故障的作用，本发明能够检测到每一个传感器输出的数据，并判断出传感器数据是否出现异常，当异常出现时，将异常的传感器数据发送给设备维护人员，设备人员就能精确地找到工作异常的传感器了。

2、能够实现模拟采集通道和数字采集通道的切换。由于检测到的信号有模拟信号，有数字信号，因此，本发明设计了不同信号对应的采集通道，这样采集的信号能最大限度地保证其完整度。

3、能够实现调整采集通道的量程，达到更好地采集效果。本发明设置了一个量程的切换功能，首先开启最大量程，然后根据信号的特征，切换到最佳的采集量程，能够保证信号不失真，并且达到更好地采集效果，有利于信号的分析。

4、能够准确地检测故障。本发明将传感器的模拟信号特征信息同预设模拟信号特征相对比，或将传感器的数字信号特征信息同预设数字信号特征相对比，即可判断出该传感器是否正常工作。将传感器之间的模拟关联特征信息同预设的预设模拟关联特征信息相比对，或将传感器之间的数字关联特征信息同预设的预设数字关联特征信息相比对，即可判断出传感器是否正常工作。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种工业故障的检测方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种工业故障的检测方法的一个实施例流程图；

图2是本发明一种工业故障的检测方法的另一个实施例流程图；

图3是本发明一种工业故障的检测方法的另一个实施例流程图；

图4是本发明一种工业故障的检测方法的另一个实施例流程图；

图5是本发明一种工业故障的检测系统的结构示意图；

图6是本发明一种工业故障的检测系统的另一个结构示意图；

图7是本发明一种工业故障的检测系统的另一个结构示意图。

附图标号说明：

1-采集模块、2-识别模块、3-比对模块、4-分析模块、5-量程设置模块、6- 上传模块、7-报警模块、8-发送模块。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1所示，本发明提供了一种工业故障的检测方法的一个实施例，包括步骤：

S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

S20根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

具体的，本实施例利用了一种并联采集数据的方法与工业现场控制系统配合使用，通过在装置预设的多种类型的数据采集通道中自动选择一种或多种与工业控制现场传感器匹配的数据通道，如模拟信号采集通道、数字信号采集通道等等，实现工业控制现场传感器数据的采集。在本装置采集数据的过程中，依据事先设定的分析策略，如预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息等等，对采集到的传感器数据进行实时分析。当出现异常情况时，及时发出报警数据，并实时将异常数据发送到设备维护人员的手持终端中，提醒设备维护人员及时到现场进行故障的处理。同时在发生异常开始，本装置采集到的所有原始数据会被发送到运程数据库服务器保存，以供技术人员在后续解决问题时可以查阅使用。

如图2所示，本发明还提供了一种工业故障的检测方法的另一个实施例，包括步骤：

S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

S110当采集到的所述传感器数据在预设范围内连续变化时，则所述传感器数据的类型为模拟信号；

S111当每次采集到的所述传感器数据中的电平与系统电源电压值相匹配时，则所述传感器数据的类型为数字信号。

S12当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

S120在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；

S121检测所述传感器数据的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程，或所述模拟信号采集通道的信号输入量程继续保持为第一输入量程；

S13当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；

S20根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

本实施例可以用一个基于单片机的数据采集盒来采集传感器数据，在它的内部配置有复用信号输入通道，可以自动采集数字信号和模拟信号，系统可以自动根据输入数字信号和模拟信号的电平进行自动匹配，达到最佳的信号采集效果。

具体的，数据采集装置采集到传感器数据时，会先识别传感器数据的类型，自动匹配到相应的数据通道，当采集到的所述传感器数据表现为连续的信号时，则传感器数据的类型为模拟信号；当采集到的所述传感器数据表现为离散的信号时，则传感器数据的类型为数字信号；比如采集到的传感器数据是正弦波信号，则可以判断为是模拟信号，如果采集到的如果发现每次的采集电平均与系统的电源电压值接近，则可以判断当前的输入信号为数字信号。

当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据，当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；通过对应的采集通道采集数据，能够达到最佳的信号采集效果。

在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，首先将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为允许输入的最大量程，也就是本实施例所述的第一输入量程，以避免受到外部高电压对装置的冲击，或者由于采集到的信号幅度过大，导致采集的信号失真；其次，检测所述模拟信号的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到最佳的量程，也就是本实施例所述的第二输入量程，使之能够达到最佳的信号采集效果，有利于信号的分析。在开启数字信号采集通道采集传感器数据时，也可以将信号输入量程设置为允许输入的最大量程，然后根据检测到的信号幅度，再将信号输入量程设置为一个最佳的量程。例如，在检测开始前，将模拟信号采集通道的量程设置为最大量程10V，当检测到传感器数据的信号幅度是4.5V时，就可以将模拟信号采集通道的量程设置为5V，这样，能使采集效果更好，有利于信号的分析。

如图3所示，本发明还提供了一种工业故障的检测方法的另一个实施例，包括步骤：

S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

S11识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

S12当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

S120在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；

S121检测所述传感器数据的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程，或所述模拟信号采集通道的信号输入量程继续保持为第一输入量程；

S13当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；

S201当所述传感器数据的类型为所述模拟信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的模拟特征信息；所述模拟特征信息包括所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律、频谱功率分布；

S202将同一个传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；

S203当所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据正常；

S204当所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据异常；

S205当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔；

S206将所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；

S207当所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；

S208当所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常；

S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

具体的，当检测到的传感器数据的类型为所述模拟信号时，首先采集该传感器对应的传感器数据的特征信息，比如采集的传感器数据的电压幅度为2V，信号频率为3.5赫兹，电压的变化规律先变大在变小、频率变化规律为不变化，将这些特征称为模拟特征信息；该传感器在正常工作情况下的电压幅度为2.1V、信号频率为3.25赫兹、电压的变化规律为先变大在变小、频率变化规律为不变，将这些特征称为预设模拟特征信息；然后将此传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对，可见，所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息，则可判断所述传感器数据异常。

当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔，高电压幅值，比如时间间隔为5ms，高电压幅值为3V；将所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔，比如5ms，高电压幅值为3V；可以看到，所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；

通过本实施例提供的分析采集到的所述传感器数据是否出现异常的办法，可以自动检测出传感器数据是否出现异常。

如图4所示，本发明还提供了一种工业故障的检测方法的另一个实施例，包括步骤：

S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；

S11识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

S110当采集到的所述传感器数据在预设范围内连续变化时，则所述传感器数据的类型为模拟信号；

S111当每次采集到的所述传感器数据中的电平与系统电源电压值相匹配时，则所述传感器数据的类型为数字信号。

S12当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

S120在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；

S121检测所述传感器数据的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程，或所述模拟信号采集通道的信号输入量程继续保持为第一输入量程；

S13当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；

S201当所述传感器数据的类型为所述模拟信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的模拟特征信息；所述模拟特征信息包括所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律、频谱功率分布；

S202将同一个传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；

S203当所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据正常；

S204当所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据异常；

S205当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔；

S206将所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；

S207当所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；

S208当所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常；

S211当采集到的所述传感器数据为所述模拟信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的模拟关联特征信息；所述模拟关联特征信息包括各个传感器之间之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

S212将所述模拟关联特征信息与预设模拟关联特征信息进行比对；所述预设模拟关联特征信息包括在正常工作情况下，各个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

S213当所述模拟关联特征信息符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据正常；

S214当所述模拟关联特征信息不符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常；

S215当采集到的所述传感器数据为所述数字信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的数字关联特征信息；所述数字关联特征信息包括各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；

S216将所述数字关联特征信息与预设数字关联特征信息进行比对；所述预设数字关联特征信息包括在正常工作情况下，各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；

S217当所述数字关联特征信息符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据正常；

S218当所述数字关联特征信息不符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据异常；

S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

具体的，首先数据采集装置采集到传感器数据时，会先识别传感器数据的类型，如果传感器数据表现为有较为广泛的变化范围，并且是连续的信号时，则判断为模拟信号，如果传感器数据表现为离散的信号时，则判断为数字信号。

当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据，当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据，当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；通过对应的采集通道采集数据，能够达到最佳的信号采集效果。

在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，首先将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为允许输入的最大量程，也就是本实施例所述的第一输入量程，以避免受到外部高电压对装置的冲击，或者由于采集到的信号幅度过大，导致采集的信号失真；其次，检测所述模拟信号的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到最佳的量程，也就是本实施例所述的第二输入量程，使之能够达到最佳的信号采集效果。在开启数字信号采集通道采集传感器数据时，也可以将信号输入量程设置为允许输入的最大量程，然后根据检测到的信号幅度，再将信号输入量程设置为一个最佳的量程。达到最佳的检测效果。

除了上一个实施例提供的一种分析传感器数据是否出现异常的办法，本实施例还提供了一种分析传感器数据是否出现异常的办法。首先，预先将正常工作情况下多个传感器之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系等预设模拟关联特征信息储存在系统中；其次，检测多个传感器之间的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系，也就是本实施例中所述的模拟关联特征信息；再次，将检测到的数据与预先储存在分析系统中的数据相比对，若检测到的模拟关联特征信息符合预设模拟关联特征信息，则所述传感器数据正常；若模拟关联特征信息不符合预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常；

例如，一个工业现场控制系统中会有很多的传感器，这些传感器信号输出信号依据逻辑关系，会有很多的关联关系，例如：1号传感器输出信号模拟信号A后，2号传感器会立即输出数字信号B，50ms之后，3号传感器会输出一个数字信号C，5s之后，4号传感器会输出一个模拟信号D，他们之间有着基于时间轴的逻辑关系，本实施例根据这些传感器信号之间的关系，能够准确地检测出传感器是否出现异常。

本发明还提供了一种工业故障的检测系统的一个实施例，包括：

采集模块，用于通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

分析模块，所述分析模块与采集模块电连接，用于根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

报警模块，所述报警模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，则发出报警信息；

发送模块，所述发送模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上；

上传模块，所述上传模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存。

具体的，本实施例提供一种原来的控制系统并联的检测系统，与工业现场控制系统配合使用，系统包括有采集模块、分析模块、报警模块、发送模块、上传模块，采集模块用于采集传感器输出的传感器数据，之后，分析模块，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常，若检测到出现异常，报警模块会向系统发出报警信息，提示有传感器出错，同时，将异常时的传感器数据发送到设备维护人员的终端上，这样，设备维护人员就能精准地了解到具体是哪一个传感器除了错；并且上传模块会将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存，以便设备维护人员在维护设备时，查找出错的原因。

本发明还提供了一种工业故障的检测系统的另一个实施例，包括：

采集模块，用于通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

分析模块，所述分析模块与采集模块电连接，用于根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

报警模块，所述报警模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，则发出报警信息；

发送模块，所述发送模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上；

上传模块，所述上传模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存；

识别模块，用于识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。

具体的，本实施例还包括识别模块，当采集模块采集到传感器数据时，会将传感器数据发送给识别模块，识别模块识别所述的传感器数据的类型，如果识别到的传感器数据表现为有较为广泛的变化范围，并且是连续的信号时，则判断为模拟信号，如果传感器数据表现为离散的信号时，则判断为数字信号。

当识别出的信号类型为模拟信号时，则采集模块开启模拟信号采集通道采集模拟信号数据，当识别出的信号类型为数字信号时，则采集模块将采集通道切换到数字信号采集通道采集数字数据。通过通过信号的类型切换对应的采集模块，能够达到更好地采集效果。

如图5所示，本发明还提供了一种工业故障的检测系统的另一个实施例，系统包括：

采集模块，用于通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

分析模块，所述分析模块与采集模块电连接，用于根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

报警模块，所述报警模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，则发出报警信息；

发送模块，所述发送模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上；

上传模块，所述上传模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存；

识别模块，用于识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。

量程设置模块，所述量程设置模块与采集模块电连接，用于在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；还用于在检测所述模拟信号的信号幅度后，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程。

所述识别模块还用于当采集到的所述传感器数据表现为连续的信号时，则识别传感器数据的类型为模拟信号；当采集到的所述传感器数据表现为离散的信号时，则识别传感器数据的类型为数字信号。

所述采集模块还用于当所述传感器数据的类型为所述模拟信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的模拟特征信息；所述模拟特征信息包括所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律、频谱功率分布；

比对模块，所述比对模块用于将同一个传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；当所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据正常；当所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据异常。

所述采集模块还用于当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔；

所述比对模块还用于将所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；当所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；当所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常。

所述采集模块还用于当采集到的所述传感器数据为所述模拟信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间模拟关联特征信息；所述模拟关联特征信息包括每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

所述比对模块还用于将所述模拟关联特征信息与预设模拟关联特征信息进行比对；所述预设模拟关联特征信息包括在正常工作情况下，每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；当所述模拟关联特征信息符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据正常；当所述模拟关联特征信息不符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

所述采集模块还用于当采集到的所述传感器数据为所述数字信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间模拟关联特征信息；

所述模拟关联特征信息包括每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

所述比对模块还用于将所述数字关联特征信息与预设数字关联特征信息进行比对；所述预设数字关联特征信息包括在正常工作情况下，每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；当所述数字关联特征信息符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据正常；当所述数字关联特征信息不符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

具体的，首先采集模块采集传感器数据时，会通过识别模块先识别传感器数据的类型，如果传感器数据表现为有较为广泛的变化范围，并且是连续的信号时，则识别为模拟信号，如果传感器数据表现为离散的信号时，则识别为数字信号。当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据，当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据；通过对应的采集通道采集数据，能够达到最佳的信号采集效果。

其次，在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，量程设置模块将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为允许输入的最大量程，也就是本实施例所述的第一输入量程，以避免受到外部高电压对装置的冲击，或者由于采集到的信号幅度过大，导致采集的信号失真；之后，分析模块分析所述模拟信号的信号幅度，并将分析到模拟信号的信号幅度值反馈给量程设置模块，量程设置模块根据信号幅度值将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到最佳的量程，也就是本实施例所述的第二输入量程，使之能够达到最佳的信号采集效果。在开启数字信号采集模块采集传感器数据时，也可以执行上述调整量程的过程。

在本实施例所述的系统工作前，需要将该传感器在正常工作情况下的预设模拟特征信息、预设数字特征信息、预设模拟特征信息、预设模拟特征信息储存在系统中，上述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；所述预设数字关联特征信息包括在正常工作情况下，每个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、每个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、每个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

具体的，当识别模块识别到的传感器数据的类型为模拟信号时，首先采集该传感器对应的模拟特征信息，比如采集的传感器数据的电压幅度为 5V，信号频率为2赫兹，电压的变化规律先变大在变小、频率变化规律为不变化，将这些特征称为模拟特征信息；该传感器在正常工作情况下的电压幅度为5V、信号频率为2赫兹、电压的变化规律为先变大在变小、频率变化规律为不变；比对模块将此传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对，可见，所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息，则可判断所述传感器数据正常。

当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔，高电压幅值，比如时间间隔为10ms，高电压幅值为2V；将所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔，比如5ms，高电压幅值为3V；比对模块将此传感器对应的所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对，可以看到，所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常；

通过本实施例提供的分析采集到的所述传感器数据是否出现异常的一种办法，可以自动检测出传感器数据是否出现异常。

此外，系统还可以检测多个传感器之间的模拟关联特征信息是否符合预先设置的预设模拟关联特征信息以及数字关联特征信息是否符合预先设置的预设数字关联特征信息再次，将检测到的数据与预先储存在分析系统中的数据相比对，若检测到的模拟关联特征信息符合预设模拟关联特征信息，则所述传感器数据正常；若模拟关联特征信息不符合预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常；

例如，一个工业现场控制系统中会有很多的传感器，这些传感器信号输出信号依据逻辑关系，会有很多的关联关系，例如：1号传感器输出信号模拟信号A后，2号传感器会立即输出数字信号B，50ms之后，3号传感器会输出一个数字信号C，5s之后，4号传感器会输出一个模拟信号D，他们之间有着基于时间轴的逻辑关系，本实施例根据这些传感器信号之间的关系，能够准确地检测出传感器是否出现异常。

当传感器异常时，报警模块会给系统发出报警信息，告知传感器异常，或者会将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，通知设备维护人员及时处理，同时上传模块将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存，以便设备维护人员处理异常时调用。

如图6、图7所示，本发明还提供了一种工业故障的检测系统的另一个实施例，包括：

本检测系统可以集成在一个基于单片机的数据采集盒内，在它的内部配置有复用信号输入通道，可以自动采集数字信号和模拟信号，系统可以自动根据输入数字信号和模拟信号的电平进行自动匹配，达到最佳的信号采集效果。

数据采集与控制系统经过有线网络或无线网络与智能数据分析系统进行数据交互，数据采集与控制系统采集到的数据均送到智能数据分析系统进行存储和分析，并依据智能学习形成的分析策略或事前设定的数据分析策略，对采集的数据进行分析，并输出数据分析报告、发出问题预警信息、故障检修通知信息等。

信号输入通道采集到信号后，可以将信号输入到数据采集器内部的数字信号输入通道和模拟信号输入通道，本装置采用如下的步骤来自动识别当前输入信号是模拟信号还是数字信号：

首先，开启模拟信号输入通道；

其次，模拟数字信号作为模拟信号的极限状态，通过控制信号切换模拟信号输入量程，将其切换到允许输入的最大量程，以避免受到外部高电压对装置的冲击，然后用单片机的ADC(模数转换器)通道对输入信号进行连续采集1秒或数秒，并对采集到的信号幅度值进行自动判断，然后将模拟输入通道设置到一个最佳量程。

最后，设置一个时间片，例如10秒钟，对于输入的信号进行采集，如果发现每次的采集电平均与系统的电源电压值接近，则可以判断当前的输入信号为数字信号，此时则将信号的输入通道切换到数字信号输入通道。如果发现输入的信号有较为广泛的变化范围，则可判定当前的输入信号为模拟信号，那么信号采集的输入通道则为维持不变；

工业控制现场的任何传感器，均会在恰当的时间节点输出一些信号，有一些是有规律的信号，有一些是无规律偶发通报异常的信号，针对这些信号，本技术方案可以让用户设置特定的数据分析策略，具体请参考一下的方法：

首先，对于有规律的信号数字信号，可以根据其正常工作时出现信号的时间间隔作为判定依据，在数据采集通道检测信号时，实时记录当前采集到数据时的时间标签，然后根据记录的时间标签值与事前设定时间标签的正常间隔进行比较，就可以发现系统出现的异常状态，并及时发出告警或提示信号；

其次，对于有规律的模拟信号，则可以根据输出电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率的变化规律等特征，设定分析策略，当采集到信号时，本系统可以根据采集到的模拟信号离散数字量，通过查找幅度变化曲线、通过频谱分析等分析方法，抽取采集到信号的特征，并与之前设定的特征进行比对，从而发现系统的异常状态，并及时发出告警或提示信号；

一个工业现场控制系统中一定有很多的传感器，这些传感器信号输出信号依据业务逻辑关系，会有很多的关联关系，例如：1号传感器输出信号后，7号机构会接收到控制指令，7号机构直行到位后，25号传感器会输出信号，他们之间有着基于时间轴的逻辑关系，本发明根据这些原始的传感器信号，设定一些学习法则，例如：1、记录传感器的电压幅度变化曲线、信号分频谱分布规律、传感器信号基于时间轴的关联逻辑关系等等，系统自主产生正常状态的判定策略，当采集的到数据发生异常时，则及时发出异常通知，提醒维护人员及时介入处理，具体可以采取以下的几种方法：

首先，记录所有的数字传感器信号电平发生变化的时间标签，并将一段时间(例如一个月或数个月)的数据存储到服务器，利用服务器端的应用程序，分析包括但不限于各个传感器信号之间的关联关系，例如：某个传感器输出信号后，另外一个传感器一定会在500ms后输出一个信号，根据诸如此类的规律，形成一个特定的系统监控策略，并在系统发生异常时，能够及时发出异常通知。

其次，记录所有的模拟信号传感器信号的电压幅度变化曲线，并将并将一段时间(例如一个月或数个月)的数据存储到服务器，分析包括但不限于每个传感器输出的模拟信号的电压幅度变化曲线、频谱功率分布、传感器之间幅度曲线变化的关联关系、传感器之间基于时间轴的幅度曲线变化的关联关系、传感器信号之间基于时间轴的频谱功率分布关联关系、模拟信号传感器和数字信号传感器基于时间轴的数据关联关系等等，基于这些数据的分析结果，让系统自主产生一些系统运行监控策略，并在系统发生异常时，能够及时发出异常通知。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护量程。

Claims (10)

1.一种工业故障的检测方法，其特征在于，包括步骤：

S10通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

S20根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

S30当所述传感器数据异常时，则发出报警信息，和/或将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上，并将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存后，返回至步骤S10；否则，返回至步骤S10。

2.如权利要求1所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，步骤S10还包括步骤：

S11识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

S12当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

S13当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。

3.如权利要求2所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，步骤S12还包括步骤：

S120在开启所述模拟信号采集通道采集传感器数据时，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程设置为第一输入量程；

S121检测所述传感器数据的信号幅度，将所述模拟信号采集通道的信号输入量程切换到第二输入量程，或所述模拟信号采集通道的信号输入量程继续保持为第一输入量程。

4.如权利要求2所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，步骤S11还包括步骤：

S110当采集到的所述传感器数据在预设范围内连续变化时，则所述传感器数据的类型为模拟信号；

S111当每次采集到的所述传感器数据中的电平与系统电源电压值相匹配时，则所述传感器数据的类型为数字信号。

5.如权利要求3所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，步骤S20还包括步骤：

S201当所述传感器数据的类型为所述模拟信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的模拟特征信息；所述模拟特征信息包括所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律、频谱功率分布；

S202将同一个传感器对应的所述模拟特征信息与预设模拟特征信息进行比对；所述预设模拟特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的电压幅度、信号频率、电压的变化规律、频率变化规律；

S203当所述模拟特征信息符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据正常；

S204当所述模拟特征信息不符合所述预设模拟特征信息时，则所述传感器数据异常。

6.如权利要求3所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，步骤S20还包括步骤：

S205当所述传感器数据的类型为所述数字信号时，采集每个传感器对应的传感器数据的数字特征信息；所述数字特征信息包括所述传感器数据的工作时间间隔；

S206将同一个传感器对应的所述数字特征信息与预设数字特征信息进行比对；所述预设数字特征信息包括在正常工作情况下，所述传感器数据的工作时间间隔；

S207当所述数字特征信息符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据正常；

S208当所述数字特征信息不符合所述预设数字特征信息时，则所述传感器数据异常。

7.如权利要求3所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，S20还包括步骤：

S211当采集到的所述传感器数据为所述模拟信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的模拟关联特征信息；所述模拟关联特征信息包括各个传感器之间之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

S212将所述模拟关联特征信息与预设模拟关联特征信息进行比对；所述预设模拟关联特征信息包括在正常工作情况下，各个模拟信号之间基于时间轴的电压幅度变化关系、各个传感器之间基于时间轴的频谱功率分布关系、各个传感器之间基于时间轴的工作关联关系；

S213当所述模拟关联特征信息符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据正常；

S214当所述模拟关联特征信息不符合所述预设模拟关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

8.如权利要求3所述的一种工业故障的检测方法，其特征在于，S20还包括步骤：

S215当采集到的所述传感器数据为所述数字信号时，采集多个传感器对应的传感器数据之间的数字关联特征信息；所述数字关联特征信息包括各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；

S216将所述数字关联特征信息与预设数字关联特征信息进行比对；所述预设数字关联特征信息包括在正常工作情况下，各个数字信号之间基于时间轴的工作时间间隔关系；

S217当所述数字关联特征信息符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据正常；

S218当所述数字关联特征信息不符合所述预设数字关联特征信息时，则所述传感器数据异常。

9.一种工业故障的检测系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于通过数据采集通道采集传感器输出的传感器数据；所述数据采集通道包括模拟信号采集通道、数字信号采集通道；

分析模块，所述分析模块与采集模块电连接，用于根据预设模拟特征信号、预设数字特性信号、预设模拟关联特征信息、预设数字关联特征信息，分析采集到的所述传感器数据是否出现异常；

报警模块，所述报警模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，则发出报警信息；

发送模块，所述发送模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将出现异常时的传感器数据发送到设备维护终端上；

上传模块，所述上传模块与分析模块电连接，用于当所述传感器数据异常时，将采集到的所述传感器数据上传至服务器储存。

10.如权利要求9所述的一种工业故障的检测系统，其特征在于，还包括：

识别模块，用于识别出所述传感器数据的类型，所述传感器数据的类型包括模拟信号、数字信号；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为模拟信号时，开启模拟信号采集通道采集传感器数据；

所述采集模块进一步用于当识别到的所述传感器数据的类型为数字信号时，切换到数字信号采集通道采集传感器数据。