CN108494884A - 基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法，系统包括振动传感单元、网关分析单元、后台分析单元以及客户服务单元。方法包括振动传感步骤、网关分析步骤、后台分析步骤以及客户服务步骤。本发明能够根据物联网网关的计算能力，在物联网网关上灵活地进行部分或全部的数据分析计算，充分地利用了物联网网关自身的计算能力，避免了对硬件资源的浪费，降低了系统整体的使用及维护成本。

Description

基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法

技术领域

本发明涉及一种分析系统及分析方法，具体涉及一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法，属于计算机自动化领域。

背景技术

在物联网或工业互联网平台中，传感器采集到监测数据以后，一般都需要通过物联网网关设备将监测数据上传到系统平台内，然后在平台上进行计算和分析处理。具体而言，传统的振动分析方法也遵循上述数据处理过程。

传统的振动分析方法是在振动传感器采集到数据以后，直接把数据上传到电脑，或者通过物联网网关把数据上传到远程的数据库或者服务器上，然后再在服务器上进行分析。当出现多个振动分析计算需要被同时处理的情况时，服务器需要同时满足多个振动分析的计算请求，此时服务器的计算压力陡增，极有可能出现服务器计算能力不足的情况，严重的还可能会导致服务器崩溃。为了避免出现上述情况，目前行业内通用的解决方案是对硬件进行升级或拓展，以应对服务器使用过程中可能出现的瞬时计算压力。

目前行业内所使用的物联网或工业互联网平台的架构一般都包括三个主要部分：数据采集设备（即传感器）、数据传输设备（即物联网网关）以及系统云平台。

其中，系统云平台的数据处理能力最强，系统中最主要的数据处理和管理等应用一般都运行在云平台上。数据采集设备一般都运行在资源少、计算能力差的低功耗芯片上，其数据处理能力弱，因此一般不会进行数据处理。物联网网关一般是由ARM或MIPS嵌入式芯片为核心的硬件平台构成，运行在嵌入式Linux系统上，这样的网关一般都具有很强的计算能力，但在现行的系统架构中，物联网网关的作用还仅仅是局限于协议转换和数据传输，其强大的计算能力实际上是被完全浪费了。

随着物联网技术的发展，充分利用终端侧的计算能力已经成为物联网行业内很多公司的共识，因此也催生出了边缘计算的概念。边缘计算是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在业务实时、业务智能、数据聚合与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求。

对于边缘计算这个新兴事物，目前行业内还没有形成统一的标准，实际落地的项目和应用也很少。当前很多公司或者组织对边缘计算的主要研究方向也是集中在通用的架构或者方法上，由于物联网或工业互联网的接入设备类型、数据类型、应用类型都是千差万别，要找到一种适用于所有的设备类型、数据类型、应用类型的边缘计算方法也是非常困难的。

综上所述，如何设计出一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及其分析方法，充分利用物联网网关本身的计算能力，在物联网网关内进行振动数据的部分或者全部分析处理，以解决在并发请求的情况下、服务器计算能力不足的问题，就成为了本领域内的技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，包括：

振动传感单元，用于收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

网关分析单元，用于收集所述振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

后台分析单元，用于对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

客户服务单元，用于获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对所述振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整。

所述网关分析单元包括，

数据采集模块，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集，

边缘计算模块，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务，

初步振动分析模块，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。

优选地，所述振动传感单元包括多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器均固定设置于被测设备上，每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

优选地，所述数字通道为Modbus或Zigbee。

优选地，所述传输通道为3G或4G或WLAN。

优选地，所述初步分析数据包括：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

优选地，所述后台分析单元包括：

设备管理模块，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，

边缘计算管理模块，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内，

二次振动分析模块，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果，

数据记录模块，对设备状态、振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

优选地，所述数据记录模块包括：

设备数据库，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

振动原始数据库，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

中间计算数据库，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

分析结果数据库，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

优选地，所述数据接口为API接口。

优选地，所述客户服务单元包括App客户端及Web客户端。

一种基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，包括如下步骤：

S1、振动传感步骤，收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

S2、网关分析步骤，收集振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

S3、后台分析步骤，对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

S4、客户服务步骤，获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整。

S2中所述网关分析步骤包括，

S21、数据采集步骤，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集，

S22、边缘计算步骤，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务，

S23、初步振动分析步骤，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。

优选地，S1中所述的振动传感步骤包括设置多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，将多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器分别固定设置于被测设备上，使每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

优选地，S1中所述数字通道为Modbus或Zigbee。

优选地，S2中所述传输通道为3G或4G或WLAN。

优选地，S2中所述初步分析数据包括：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

优选地，S3中所述后台分析步骤包括：

S31、设备管理步骤，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，

S32、边缘计算管理步骤，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内，

S33、二次振动分析步骤，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果，

S34、数据记录步骤，对设备状态、振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

优选地，S34中所述数据记录步骤包括：

S341、设备数据记录步骤，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

S342、振动原始数据记录步骤，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

S343、中间计算数据记录步骤，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

S344、分析结果数据记录步骤，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

优选地，S3中所述数据接口为API接口。

优选地，S4中所述客户服务步骤包括安装并设置App客户端及Web客户端。

与现有技术上相比，本发明的突出效果如下：

本发明能够根据物联网网关的计算能力，在物联网网关上灵活地进行部分或全部的数据分析计算，充分地利用了物联网网关自身的计算能力，避免了对硬件资源的浪费，降低了系统整体的使用及维护成本。

本发明中物联网网关的计算结果会与后台统计的计算结果组合行程最终的计算结果，计算过程直观、透明，计算结果更为准确，且计算过程及结果均会被存放在相应的数据库内，方便数据的随时查看、获取，也为后续的历史数据分析、同类故障分析提供了数据支持。

同时，本发明中的业务服务单元涵盖了手持终端和电脑终端，不仅使得振动分析师或相关业内专家能够在任何时间、任何地点进行远程分析，而且满足了使用者对分析数据实时调取、对系统及设备实时监控的使用需求，本发明还支持图表展示分析、多人同时在线分析、数据对比分析、人工智能分析等诸多操作，功能多样，兼容性高。

综上所述，本发明使用效果优异，具有很高的使用及推广价值。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明的拓扑关系图。

具体实施方式

如图所示，本发明揭示了一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统及分析方法，适用于各种机械设备的远程振动分析，包括但不限于轴承、齿轮、泵、电机等旋转类设备，往复式压缩机、隔膜泵等往复式设备，以及管道、压力容器等静止设备。

一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，包括：

振动传感单元，用于收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

网关分析单元，用于收集所述振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

后台分析单元，用于对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

客户服务单元，用于获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对所述振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整。

所述振动传感单元包括多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器均固定设置于被测设备上，每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

所述数字通道为Modbus或Zigbee。所述传输通道为3G或4G或WLAN。

具体而言，所述振动传感单元可以选用中高频的加速度或者速度振动传感器，以高采样率采集振动数据，然后把数据上传到网关分析单元内。为方便安装，振动传感器可以采用无线传输加上电池供电的形式，在使用电池供电时，可以加大每两次数据采集之间的时间间隔，在采集间隔使传感器处于休眠状态，到采集时间再自动唤醒进行采集。

所述网关分析单元根据其功能，除了通用的操作系统以及工具软件外，还包括：

数据采集模块，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集。在网关分析单元与振动传感器连接后，采集振动的加速度或者速度数据，然后将原始振动数据上传，在实际使用过程中，为节约网络带宽和加快上传速度，可以压缩后再上传。

边缘计算模块，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务。所述边缘计算模块与所述后台分析单元中的边缘计算管理模块相连接，根据网关的CPU、内存、flash存储空间等硬件资源情况计算出网关的计算能力，再根据计算能力下发相应的振动分析应用或模块，然后网关分析单元把这些应用或者模块保存到本地并运行。根据系统实现的不同，也可以使所述边缘计算模块只负责上传硬件资源信息到所述后台分析单元，然后在所述后台分析单元中的边缘计算管理模块中进行计算能力参数的计算。

初步振动分析模块，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。所述初步分析数据包括：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

在实际的应用过程中，所述初步振动分析模块可以是一个含有一个或者多个振动分析计算模块的应用或者多个包含一个或者多个振动分析计算算法的应用，这些应用在采集到振动数据后，马上进行相应的计算处理，如计算均值、均方根值、峰值等参数，或者进行fft、积分等复杂计算。计算完成后，再把结果上传到所述后台分析单元中。

所述后台分析单元是基于公有云、私有云、可通过互联网访问的远程服务器或者完全局域网部署的内部振动分析系统，也可以是运行在工业互联网系统（云平台）的振动分析应用或服务，对系统内的其他部分以及分析结果进行管理，根据振动数据进行分析计算，然后将分析计算结果进行呈现，主要包含以下几个部分：

设备管理模块，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，实现用户选择设备和测点进行振动分析的关联。

边缘计算管理模块，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内。具体而言，其能够把振动分析的计算功能分割成独立运行小应用或者模块，当得到网关上传到计算能力后，把与其计算能力相近的应用或者模块下发到网关，按照网关的CPU类型和操作系统类型不同，后台系统可能同时存有进行同一个计算功能的多个不同应用执行文件。

二次振动分析模块，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果。具体而言，二次振动分析模块具有完整振动分析功能的应用，在用户请求进行分析时，先从相应的数据库中查相应的记录，如果已有相应数据，就直接读取，不用再进行计算，然后根据读取的数据进行未完成的计算，再把最终结果存放到数据库中，同时把结果反馈给客户服务单元；同时，该模块也与所述初步振动分析模块通讯，收集相应数据，并进行集中存放。

数据记录模块，对振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

所述数据记录模块包括：

设备数据库，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

振动原始数据库，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

中间计算数据库，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

分析结果数据库，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

所述数据接口为API接口。

所述客户服务单元包括App客户端及Web客户端。

所述App客户端可以是iPhone，Android，或装有其他操作系统的智能手机或者手持终端，振动分析师或者专家可以通过专门的App在远程获取振动数据进行分析，利用移动手持终端，振动分析师或者专家可以在任何时候和地点进行分析，可以大大提高分析效率和及时性；所述Web客户端则可以是基于浏览器访问的振动分析系统，由于屏幕更大，因此使用其进行图形化分析时，结果将更加清晰和准确。

一种基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，包括如下步骤：

S1、振动传感步骤，收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

S2、网关分析步骤，收集振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

S3、后台分析步骤，对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

S4、客户服务步骤，获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整。

S1中所述的振动传感步骤包括设置多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，将多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器分别固定设置于被测设备上，使每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

所述数字通道为Modbus或Zigbee。

所述传输通道为3G或4G或WLAN。

S2中所述网关分析步骤包括：

S21、数据采集步骤，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集，

S22、边缘计算步骤，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务，

S23、初步振动分析步骤，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。

所述初步分析数据包括但不限于：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

S3中所述后台分析步骤包括：

S31、设备管理步骤，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，

S32、边缘计算管理步骤，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内，

S33、二次振动分析步骤，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果，

S34、数据记录步骤，对振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

S34中所述数据记录步骤包括：

S341、设备数据记录步骤，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

S342、振动原始数据记录步骤，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

S343、中间计算数据记录步骤，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

S344、分析结果数据记录步骤，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

S3中所述数据接口为API接口。

S4中所述客户服务步骤包括安装并设置App客户端及Web客户端。

以下根据上述分析方法，提供一个具体化的分析实例，以供参考：

1、根据振动分析各参数和功能的计算复杂度，以及各计算功能之间的依赖关系把整个振动分析的计算分成多个独立的计算模块；

2、用合适的编程语言，把上述所有独立的计算模块在物联网网关上实现，适合在嵌入式上运行的常用编程语言C/C++，Go，Python均可；

3、经过交叉编译后把个计算模块编译成独立的应用或者模块，Go语言一般使用独立应用，C/C++可以时独立应用或者动态连接库，Python可以独立的模块。如果网关分析单元中有多种不同的CPU或操作系统类型，则需要对每一种CPU和操作系统类型都要进行交叉编译；

4、把所有交叉编译后的振动分析独立应用上传到后台分析单元中，并根据CPU、操作系统和功能进行管理；

5、网关分析单元上运行安装边缘计算模块、数据采集模块以及其他所用的必要的模块；

6、网关分析单元运行起来后运行边缘计算模块，与后台分析单元中的边缘计算管理模块进行通讯；

7、边缘计算模块根据网关的CPU、内存、flash存储的硬件资源计算出自己的计算能力，然后上传到后台分析单元中。根据系统实现的不同，所述边缘计算模块也可以只是上传硬件资源信息到后台分析单元中，然后在边缘计算管理模块中进行计算能力参数的计算；

8、如果边缘计算模块只是上传了硬件资源，则边缘计算管理模块根据硬件资源的信息计算出网关的计算能力，如果边缘计算模块上传的是计算能力参数，则边缘计算管理模块直接使用该计算能力参数；

9、边缘计算管理模块根据网关的计算能力，把相应的计算应用或者模块下发到网关分析单元中；

10、网关分析单元收到计算请求后，启动相应的振动分析进程；

11、网关分析单元的数据采集模块进行数据采集，采集完一次振动分析需要的数据后，上传到后台分析单元的数据库中，并同时通知网关分析单元上的初步振动分析单元；

12、网关分析单元上的初步振动分析单元在得到数据通知后，从本地读取原始数据，进行相应的计算分析；

13、网关分析单元上的初步振动分析单元把计算的分析中间或者结果数据上传到后台分析单元的二次振动分析模块；

14、后台分析单元把得到的分析中间或者最好结果存放到相应的数据库中；

15、用户请求进行分析时，先从相应的数据库中查相应的记录，如果已有相应数据，就直接读取，不用再进行计算，然后根据读取的数据进行未完成的计算，再把最终结果存放到数据库中，同时把结果反馈给客户服务单元。

此外，需要补充说明的是，上述步骤3~步骤7中将计算拆分后以独立的应用或模块方式实现，然后上传后台系统，在后台系统中再根据物联网网关的硬件资源、计算能力下发的方式，也可以采用模块化或者非模块化方式实现，以一个或者多个计算应用的方式，与物联网网关上的其他软件一起事先烧录在硬件内，与数据采集应用一起运行，而不需要把计算应用上传到后台分析单元后再下发。而且，物联网网关上的计算应用还可以以一个应用的方式，根据网关的计算能力后，自行决定要进行哪些计算，在计算完成后同样把中间计算或最终结果发送到后台系统。与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

综上所述，本发明能够根据物联网网关的计算能力，在物联网网关上灵活地进行部分或全部的数据分析计算，充分地利用了物联网网关自身的计算能力，避免了对硬件资源的浪费，降低了系统整体的使用及维护成本。

本发明中物联网网关的计算结果会与后台统计的计算结果组合行程最终的计算结果，计算过程直观、透明，计算结果更为准确，且计算过程及结果均会被存放在相应的数据库内，方便数据的随时查看、获取，也为后续的历史数据分析、同类故障分析提供了数据支持。

本发明按功能和计算能力对振动分析计算进行拆分，同一计算应用或模块按CPU类型和操作系统类型生产不同的运行应用或者模块的，可以运行在不同硬件类型和操作系统类型的物联网网关上。根据这一特性，本发明还能够实现一份代码多处运行，可以大大节约开发的工作量和避免不同人员开发所带来的问题。

同时，本发明中的业务服务单元涵盖了手持终端和电脑终端，不仅使得振动分析师或相关业内专家能够在任何时间、任何地点进行远程分析，而且满足了使用者对分析数据实时调取、对系统及设备实时监控的使用需求，本发明还支持图表展示分析、多人同时在线分析、数据对比分析、人工智能分析等诸多操作，功能多样，兼容性高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图表记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (18)

1.一种基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于，包括：

振动传感单元，用于收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

网关分析单元，用于收集所述振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

后台分析单元，用于对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

客户服务单元，用于获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对所述振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整；

所述网关分析单元包括，

数据采集模块，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集，

边缘计算模块，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务，

初步振动分析模块，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。

2.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于：所述振动传感单元包括多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器均固定设置于被测设备上，每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

3.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于：所述数字通道为Modbus或Zigbee。

4.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于：所述传输通道为3G或4G或WLAN。

5.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于，所述初步分析数据包括：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

6.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于，所述后台分析单元包括：

设备管理模块，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，

边缘计算管理模块，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内，

二次振动分析模块，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果，

数据记录模块，对设备状态、振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

7.根据权利要求6所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于，所述数据记录模块包括：

设备数据库，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

振动原始数据库，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

中间计算数据库，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

分析结果数据库，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

8.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于：所述数据接口为API接口。

9.根据权利要求1所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析系统，其特征在于：所述客户服务单元包括App客户端及Web客户端。

10.一种基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、振动传感步骤，收集被测设备的振动数据，并将振动数据通过数字通道上传；

S2、网关分析步骤，收集振动传感单元所上传的振动数据，通过边缘计算进行初步振动分析，并将所接收的振动数据以及初步振动分析的结果通过传输通道再次上传；

S3、后台分析步骤，对被测设备和振动数据进行管理，根据振动数据以及初步振动分析的结果进行二次振动分析，并将计算分析过程中的中间计算数据以及最终分析结果通过数据接口下发；

S4、客户服务步骤，获取所述后台分析单元下发的数据结果，并对振动传感单元、网关分析单元以及后台分析单元三者的运作进行控制、调整；

S2中所述网关分析步骤包括，

S21、数据采集步骤，对所述振动传感单元采集到的数据进行汇总采集，

S22、边缘计算步骤，对网关自身的硬件资源情况进行计算分析，得出网关的计算能力，并根据计算能力下发计算任务，

S23、初步振动分析步骤，对所述边缘计算模块下发的计算任务进行接收，结合所述振动传感单元采集到的数据进行初步振动分析，生成初步分析数据。

11.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于：S1中所述的振动传感步骤包括设置多台加速度振动传感器或多台速度振动传感器，将多台所述加速度振动传感器或多台所述速度振动传感器分别固定设置于被测设备上，使每台所述加速度振动传感器或每台所述速度振动传感器均与被测设备上的一个测试点相对应。

12.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于：S1中所述数字通道为Modbus或Zigbee。

13.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于：S2中所述传输通道为3G或4G或WLAN。

14.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于，S2中所述初步分析数据包括：平均值、均方根值、峰值、频域数据、积分数据、振动峰值、峰值指标、峰-峰值、有效值、峭度指标、裕度指标、脉冲指标、波形指标。

15.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于，S3中所述后台分析步骤包括：

S31、设备管理步骤，对所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备进行管理，控制、调整所述振动传感单元、所述网关分析单元以及被测设备的运行，

S32、边缘计算管理步骤，对网关分析单元的计算能力进行综合分析，将整体的振动分析的计算分割成多个独立运行的小任务，并将每个所述小任务下发至与之相匹配的网关分析单元内，

S33、二次振动分析步骤，对用户请求进行分析，并从初步振动分析的结果中进行读取查询，反馈符合要求的分析结果，并进行未完成的计算分析，反馈出最终的分析结果，

S34、数据记录步骤，对设备状态、振动原始数据、中间计算数据以及分析结果数据进行采集、下发及备份记录。

16.根据权利要求15的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于，S34中所述数据记录步骤包括：

S341、设备数据记录步骤，对设备运行状态及相关参数进行采集及备份记录，

S342、振动原始数据记录步骤，对原始振动数据进行采集、下发及备份记录，

S343、中间计算数据记录步骤，对振动分析的中间计算数据进行采集、下发及备份记录，

S344、分析结果数据记录步骤，对分析结果进行采集、下发及备份记录。

17.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于：S3中所述数据接口为API接口。

18.根据权利要求10所述的基于物联网网关边缘计算的振动分析方法，其特征在于：S4中所述客户服务步骤包括安装并设置App客户端及Web客户端。