CN109617018A - 一种bn-iot通信的电机集散式管控系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

一种基于BN‑IOT通信的电机集散式管控系统，包括：电机本体，监测模块，通信模块，微处理器，管控平台，控制主机通过无线信号与通信模块相连并通过通信模块获取微处理器监测的信息，监测模块受微处理器的管控，监测模块与电力监测单元相连接，监测电机工作的电压、电流、漏电流及运行状态；监测模块与温度监测单元相连接，监测电机运行的温度；监测模块与振频监测单元相连接，监测电机运行的振动信息；监测模块与声频监测单元相连接，监测电机运行发出的声频信息；监测模块与绝缘监测单元相连接，检测电机运行的绝缘信息，微处理器通过通信模块以无线通信模式馈送至管控平台的控制主机，控制主机通过监视器显示出各电机的运行状况和现场环境信息。

Description

一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统及预警方法

技术领域

本发明涉及电机运行维护领域，具体涉及一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统及预警方法。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。电动机是将电能转换为机械能（俗称马达），发电机是将机械能转换为电能。电动机在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机广泛用于我们的工作和生活中，对电机的可靠性要求越来越高，越来越节能，特别是一种高效节能的开关磁组电机，它是一种连续运行的电气传动装置，其结构及工作原理与传统的交、直流电动机有很大的区别。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩，而是依靠"磁阻最小原理"产生转矩。无论那种电机都有一个必不可少的控制系统，控制系统比较易故障，同时，电机的使用环境比较苛刻，容易出现故障，电机一旦出现问题没有及时发现或处理，可能造成紧急停机或停泵，给生产或生活造成很大的影响，甚至可能造成事故发生，给安全生产和人们生命财产安全带来很大隐患。目前还没有很好地远程管控技术方案，如公开号CN203377912U，公开了一种电机用智能监控系统，利用传感器对电机电流、转速进行实时检测，一旦发生异常，微型处理器系统可利用通信模块进行远程监控，但该技术方案只是简单的检测电流和转速，这些是常规检测，而且这种检测是事后检测，也就是这种检测数据如异常说明电机已经故障了，没有起到事故预防的目的，存在很大的缺陷；现有技术中对于电机运行环境和电机运行状态进行远程预防控系统还没有明确的技术方案，因此，采用智能远程管控和大数据进行分析是电机运行远程预防控技术发展的必然趋势。

发明内容

为了克服现有电机运行远程预防控和及时运维避免停机烧泵事故的发生， 本发明公开了一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，包括：电机本体，监测模块，通信模块，微处理器，管控平台；所述的管控平台，包括用于监测和控制电机运行的控制主机、监视器和智能终端，控制主机通过无线信号与通信模块相连并通过通信模块获取微处理器监测的信息，监测模块受微处理器的管控，监测模块与电机的电力监测单元相连接，监测电机工作的电压、电流、漏电流及运行状态；监测模块与温度监测单元相连接，监测电机运行的环境温度、电机温度和电机供电电缆温度信息；监测模块与电机振频监测单元相连接，监测电机运行的振动信息；监测模块与电机的声频监测单元相连接，监测电机运行发出的声频信息；监测模块与电机的绝缘监测单元相连接，检测电机运行的绝缘信息；监测模块获取以上各监测单元的信息，并把该信息反馈给微处理器，微处理器把信息存储在本地存储器内；同时，微处理器通过通信模块把存储的各项信息信息以无线通信模式馈送至管控平台的控制主机，控制主机把相关信息通过监视器显示出各电机的运行状况和该电机现场环境信息。

所述的电机电力监测单元，其特征在于电力监测单元包括：电机运行的电机负载电流传感器、电压传感器及漏电电流传感器，负载电流传感器的电流互感器采样范围0-100A，每一相电流均有一个电流互感器，电流传感器把电机运行的每一相电流大小信息实时通过监测模块馈送至微处理器，微处理器获取电机运行各相电流信息，并对各相电流进行比对，获取各相电流平衡信息；电压传感器的电压互感器采样范围0-1000V，每一相电压均有一个电压互感器，电压传感器把电机运行的每一相电压大小信息实时通过监测模块馈送至微处理器，微处理器获取电机运行各相电压信息，并对各相电压进行比对，获取各相电压平衡情况；漏电电流传感器与电机供电线路漏电保护器及电机漏电保护器相连接，获取漏电电流信息和漏电保护信息，漏电电流传感器获取的漏电保护信息实时通过监测模块馈送至微处理器；

微处理器实时获取的电压信息、电流信息和漏电保护信息实时通过通信模块馈送至监控平台。

所述的温度监测单元，其特征在于温度监测单元包括：电机本体温度传感器、环境温度传感器及供电线缆温度传感器，本体温度传感器设置于电机轴承附近机体处，检测电机机体运行温度；供电线缆温度传感器设置于供电线路电缆处，检测供电线路各相电缆温度；环境温度传感器设置于电机本体以外的环境处，检测电机工作环境温度，各温度传感器获取的温度信息通过监测模块实时馈送至微处理器。

所述的电机振频单元，其特征在于振频单元有振动频率传感器和振动幅度传感器构成，振动频率传感器和振动幅度传感器均设置于电机本体处，检测电机的振动频率和振动幅度信息，并通过监测模块实时把振动信息馈送至微处理器。

所述的声频监测单元，其特征在于主要有声音传感器构成，声音传感器设置于电机本体处，检测电机运行时发出的声音信息，并通过监测模块实时把电机运行声音信息馈送至微处理器。

所述的绝缘监测单元，其特征在于绝缘监测单元由电机本体绝缘电阻传感器和电机供电线缆绝缘电阻传感器构成，本体绝缘电阻传感器设置于电机本体处，检测电机本体对地的绝缘电阻值，线缆绝缘电阻传感器设置于电机供电的各相线缆处，检测各相线缆对地的绝缘电阻值，并通过监测模块实时把电机运行的绝缘信息馈送至微处理器。

所述的管控平台还包括智能终端，智能终端通过无线信号访问控制主机获取电机运行信息，并通过控制主机对电机进行远程监控，智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本电脑中的一种。

所述通信模块包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，通信模块为NB-IOT通信模块及5G通信模块中的一种，通信模块与电机的监测模块连接，通信模块接受管控平台发送的控制指令，并把该控制指令反馈至微处理器，微处理器对电机运行进行管理和控制。

一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统的预警方法，具体步骤如下：

S1：启动电机，启动系统，各功能单元及传感器模块进入工作状态；

S2：微处理器记下当前电机启动时间及工作时间，通过管控平台的控制主机设置电力检测单元的报警阈值、振频检测单元报警阈值、温度检测单元报警阈值、声频监测单元报警阈值、电机绝缘检测单元报警阈值；

S3：微处理器每间隔一定时间接收各功能单元的信号信息，把该信息存储在本地存储器中，同时，把接收的信息通过通信模块发送至控制平台的监控主机，控制主机把该信息存储到主存储器内，并同时绘制各功能单元的实时数据曲线，并通过监视器显示出来；

S4:控制主机处理电力检测单元、振频检测单元、温度检测单元、声频监测单元、电机绝缘检测单元的各功能单元的报警频率、报警参数幅度及电机工作时间，绘制各功能单元故障曲线，建立故障点离散数学模型，采用线性拟合方法，绘制出电机运行故障曲线图，根据曲线图预判断电机运行状态和可能发生的故障概率；

S5:运维人员查看管控平台的控住主机给出的点击运行故障概率，获取该电机的运行位置和工作节点对电机进行提前维护或处理，以防止电机故障对生产或生活造成的影响。

本发明的显著效果：

本发明采用集散式管控系统，实现多台电机远程运维管理功能，提高了电机运转的可靠性，降低了运维成本，提高了电机的使用效率；同时，本申请根据电机运行参数进行分析，对电机运行状态提供预判断功能，避免了因电机故障造成的停机停泵对生产工艺造成的影响，具有很强的实用性。

附图说明

图1:为本发明一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统组成示意图；

图2:为本发明一种BN-IOT通信的电机集散式管控系预警方法流程图；

图中：1、电机本体，2、监测模块，21、电力检测单元，22、振频检测单元，23、温度检测单元，231、电机本体温度传感器，232、电机线缆温度传感器，233、电机环境温度传感器，24、声频监测单元，25、电机绝缘检测单元，3、通信模块，4、微处理器，41、本体存储器，5、管控平台，51、控制主机，511、主存储器，52、监视器，53、智能终端。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围， 本发明公开了一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，包括：电机本体1，监测模块2，通信模块3，微处理器4，管控平台5，智能终端53；所述的管控平台5，包括用于监测和控制电机运行的控制主机51、监视器52和智能终端53，控制主机51通过无线信号与通信模块3相连并通过通信模块3获取微处理器4监测的信息，监测模块2设置在微处理器4内并受微处理器4的管控，监测模块2与电机的电力监测单元21相连接，监测电机工作的电压、电流、漏电流及运行状态；监测模块2与温度监测单元23相连接，监测电机运行的环境温度、电机温度和电机供电电缆温度信息；监测模块2与电机振频监测单元22相连接，监测电机运行的振动信息；监测模块2与电机的声频监测单元24相连接，监测电机运行发出的声频信息；监测模块2与电机的绝缘监测单元25相连接，检测电机运行的绝缘信息；监测模块2获取以上各监测单元的信息，并把该信息反馈给微处理器4，微处理器4把信息存储在本地存储器41内；同时，微处理器4通过通信模块3把存储的各项信息以无线通信模式馈送至管控平台5的控制主机51，控制主机51把相关信息通过监视器52显示出各电机的运行状况和该电机现场环境信息。

所述的电机电力监测单元21，其特征在于电力监测单元21包括：电机运行的电机负载电流传感器、电压传感器及漏电电流传感器，负载电流传感器的电流互感器采样范围0-100A，每一相电流均有一个电流互感器，电流传感器把电机运行的每一相电流大小信息实时通过监测模块2馈送至微处理器4，微处理器4获取电机运行各相电流信息，并对各相电流进行比对，获取各相电流平衡信息；电压传感器的电压互感器采样范围0-1000V，每一相电压均有一个电压互感器，电压传感器把电机运行的每一相电压大小信息实时通过监测模块2馈送至微处理器4，微处理器4获取电机运行各相电压信息，并对各相电压进行比对，获取各相电压平衡情况；漏电电流传感器与电机供电线路漏电保护器及电机漏电保护器相连接，获取漏电电流信息和漏电保护信息，漏电电流传感器获取的漏电保护信息实时通过监测模块馈送至微处理器4；

微处理器4实时获取的电压信息、电流信息和漏电保护信息实时通过通信模块3馈送至监控平台5。

所述的温度监测单元23，其特征在于温度监测单元23包括：电机本体温度传感器231、环境温度传感器233及供电线缆温度传感器232，本体温度传感器231设置于电机轴承附近机体处，检测电机机体运行温度；供电线缆温度传感器232设置于供电线路电缆处，检测供电线路各相电缆温度；环境温度传感器233设置于电机本体以外的环境处，检测电机工作环境温度，各温度传感器获取的温度信息通过监测模块2实时馈送至微处理器4。

所述的电机振频单元22，其特征在于振频单元22有振动频率传感器和振动幅度传感器构成，振动频率传感器和振动幅度传感器均设置于电机本体处，检测电机的振动频率和振动幅度信息，并通过监测模2块实时把振动信息馈送至微处理器4。

所述的声频监测单元24，其特征在于主要有声音传感器构成，声音传感器设置于电机本体处，检测电机运行时发出的声音信息，并通过监测模块2实时把电机运行声音信息馈送至微处理器4。

所述的绝缘监测单元25，其特征在于绝缘监测单元25由电机本体绝缘电阻传感器和电机供电线缆绝缘电阻传感器构成，本体绝缘电阻传感器设置于电机本体处，检测电机本体对地的绝缘电阻值，线缆绝缘电阻传感器设置于电机供电的各相线缆处，检测各相线缆对地的绝缘电阻值，并通过监测模块22实时把电机运行的绝缘信息馈送至微处理器4。

所述的管控平台5还包括智能终端53，智能终端通过无线信号访问控制主机51获取电机运行信息，并通过控制主机51对电机进行远程监控，智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本电脑中的一种。

所述通信模块3包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，通信模块3为NB-IOT通信模块及5G通信模块中的一种，通信模块与电机的监测模块连接，通信模块3接受管控平台5发送的控制指令，并把该控制指令反馈至微处理器4，微处理器4对电机运行进行管理和控制。

具体实施例

本实施例以2.2KW的水泵电机为例，首先启动电机，启动平台系统系统及各功能单元及传感器模块进入工作状态，微处理器4记下当前电机启动时间为2018年12月1日及该电机已经工作1000小时，通过管控平台的控制主机设置电力检测单元21的报警阈值（这里设置电机的电压在220V时的电流预警阈值为大于11A，电压预警阈值为小于180V和大于240V）,振频检测单元22报警阈值（阈值设定按GB 10068·1~2-88国家标准设定），温度检测单元23报警阈值（阈值设定按GB3215-82、JB/T5294-91 及JB/T6439-92等国家标准进行设定）、声频监测单元24报警阈值（阈值设定按GB10069.3-2008等国家标准进行设定）、电机绝缘检测单元25报警阈值（阈值设定按GB/T4942.2-93等有关国家标准设定），控制主机5通过通信模块3把各功能模块阈值发送至微处理器4，微处理器4每间隔一定时间接收各功能单元的信号信息，并与该阈值进行比较，如有超标，发出预警，同时，把预警的信息通过通信模块3发送至控制平台5的监控主机51，控制主机51把该信息存储到主存储器内，并同时绘制各功能单元的实时数据曲线，并通过监视器52显示出来。

控制主机51处理电力检测单元21、振频检测单元22、温度检测单元23、声频监测单元24、电机绝缘检测单元25的各功能单元的报警频率、报警参数幅度及电机工作时间，绘制各功能单元故障曲线，建立故障点离散数学模型，采用线性拟合方法，绘制出电机运行故障曲线图，根据曲线图预判断电机运行状态和可能发生的故障概率。运维人员查看管控平台的控住主机给出的点击运行故障概率，获取该电机的运行位置和工作节点对电机进行提前维护或处理，以防止电机故障对生产或生活造成的影响。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

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；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，包括：电机本体，监测模块，通信模块，微处理器，管控平台；其特征在于管控平台，包括用于监测和控制电机运行的控制主机、监视器和智能终端，控制主机通过无线信号与通信模块相连并通过通信模块获取微处理器监测的信息，监测模块受微处理器的管控，监测模块与电机的电力监测单元相连接，监测电机工作的电压、电流、漏电流及运行状态；

监测模块与温度监测单元相连接，监测电机运行的环境温度、电机温度和电机供电电缆温度信息；

监测模块与电机振频监测单元相连接，监测电机运行的振动信息；

监测模块与电机的声频监测单元相连接，监测电机运行发出的声频信息；

监测模块与电机的绝缘监测单元相连接，检测电机运行的绝缘信息；

监测模块获取以上各监测单元的信息，并把该信息反馈给微处理器，微处理器把信息存储在本地存储器内；同时，微处理器通过通信模块把存储的各项信息信息以无线通信模式馈送至管控平台的控制主机，控制主机把相关信息通过监视器显示出各电机的运行状况和该电机现场环境信息。

2.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于电力监测单元包括：电机运行的电机负载电流传感器、电压传感器及漏电电流传感器，负载电流传感器的电流互感器采样范围0-100A，每一相电流均有一个电流互感器，电流传感器把电机运行的每一相电流大小信息实时通过监测模块馈送至微处理器，微处理器获取电机运行各相电流信息，并对各相电流进行比对，获取各相电流平衡信息；

电压传感器的电压互感器采样范围0-1000V，每一相电压均有一个电压互感器，电压传感器把电机运行的每一相电压大小信息实时通过监测模块馈送至微处理器，微处理器获取电机运行各相电压信息，并对各相电压进行比对，获取各相电压平衡情况；

漏电电流传感器与电机供电线路漏电保护器及电机漏电保护器相连接，获取漏电电流信息和漏电保护信息，漏电电流传感器获取的漏电保护信息实时通过监测模块馈送至微处理器；

微处理器实时获取的电压信息、电流信息和漏电保护信息实时通过通信模块馈送至监控平台。

3.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于温度监测单元包括：电机本体温度传感器、环境温度传感器及供电线缆温度传感器，本体温度传感器设置于电机轴承附近机体处，检测电机机体运行温度；供电线缆温度传感器设置于供电线路电缆处，检测供电线路各相电缆温度；环境温度传感器设置于电机本体以外的环境处，检测电机工作环境温度，各温度传感器获取的温度信息通过监测模块实时馈送至微处理器。

4.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于振频单元有振动频率传感器和振动幅度传感器构成，振动频率传感器和振动幅度传感器均设置于电机本体处，检测电机的振动频率和振动幅度信息，并通过监测模块实时把振动信息馈送至微处理器。

5.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于主要有声音传感器构成，声音传感器设置于电机本体处，检测电机运行时发出的声音信息，并通过监测模块实时把电机运行声音信息馈送至微处理器。

6.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于绝缘监测单元由电机本体绝缘电阻传感器和电机供电线缆绝缘电阻传感器构成，本体绝缘电阻传感器设置于电机本体处，检测电机本体对地的绝缘电阻值，线缆绝缘电阻传感器设置于电机供电的各相线缆处，检测各相线缆对地的绝缘电阻值，并通过监测模块实时把电机运行的绝缘信息馈送至微处理器。

7.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于管控平台还包括智能终端，智能终端通过无线信号访问控制主机获取电机运行信息，并通过控制主机对电机进行远程监控，智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本电脑中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统，其特征在于通信模块包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，通信模块为NB-IOT通信模块及5G通信模块中的一种，通信模块与电机的监测模块连接，通信模块接受管控平台发送的控制指令，并把该控制指令反馈至微处理器，微处理器对电机运行进行管理和控制。

9.一种BN-IOT通信的电机集散式管控系统的预警方法，具体步骤如下：

S1：启动电机，启动系统，各功能单元及传感器模块进入工作状态；

S2：微处理器记下当前电机启动时间及工作时间，通过管控平台的控制主机设置电力检测单元的报警阈值、振频检测单元报警阈值、温度检测单元报警阈值、声频监测单元报警阈值、电机绝缘检测单元报警阈值；

S3：微处理器每间隔一定时间接收各功能单元的信号信息，把该信息存储在本地存储器中，同时，把接收的信息通过通信模块发送至控制平台的监控主机，控制主机把该信息存储到主存储器内，并同时绘制各功能单元的实时数据曲线，并通过监视器显示出来；

S4:控制主机处理电力检测单元、振频检测单元、温度检测单元、声频监测单元、电机绝缘检测单元的各功能单元的报警频率、报警参数幅度及电机工作时间，绘制各功能单元故障曲线，建立故障点离散数学模型，采用线性拟合方法，绘制出电机运行故障曲线图，根据曲线图预判断电机运行状态和可能发生的故障概率；

S5:运维人员查看管控平台的控住主机给出的点击运行故障概率，获取该电机的运行位置和工作节点对电机进行提前维护或处理，以防止电机故障对生产或生活造成的影响。