CN110806734A - 一种工业设备实时智能巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业设备实时智能巡检系统，包括：传感器，用于采集工业设备的设备数据；数据采集器，通过变送器与传感器相连，接收传感器采集的设备数据；分区显示通信装置，与数据采集器相连，接收数据采集器传输的设备数据，并实时显示各设备的参数和状态；管理平台，通过局域网与分区显示通信装置相连，对设备数据进行实时监控与分析。本发明能够实时监控每组设备的环境数据、监控单体设备的运行数据，及时调控运行环境，掌握设备运行状态，调度设备运行时间，提示设备故障隐患，及时切除故障设备，防止事故蔓延。
Description
技术领域
本发明属于工业设备监测技术领域，更具体的说是涉及一种工业设备实时智能巡检系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展，工业设备越来越复杂，自动化水平越来越高，设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大，与设备有关的费用越来越高，工业设备运行中发生的任何故障或失效不仅会引起严重后果，造成重大的经济损失，甚至还可能导致灾难性的人员伤亡和恶劣的社会影响。工业设备故障诊断及监测技术在现代工业中起着十分重要的作用。当下，震动检测仪、噪声监测仪、红外测温仪、电机检测仪等相关故障诊断设备已得到广泛应用，但大多都是离线人工操作下的定时检测模式，只监控单体设备，不监控设备运行环境，没有整体管理设备数据，无法预测和控制设备故障。
因此，如何提供一种工业设备实时智能巡检系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种工业设备实时智能巡检系统，能够实时监控每组设备的环境数据、监控单体设备的运行数据，及时调控运行环境，掌握设备运行状态，调度设备运行时间，提示设备故障隐患，及时切除故障设备，防止事故蔓延。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业设备实时智能巡检系统，包括：
传感器，用于采集工业设备的设备数据；
数据采集器，通过变送器与传感器相连，接收传感器采集的设备数据；
分区显示通信装置，与数据采集器相连，接收数据采集器传输的设备数据，并实时显示各设备的参数和状态；
管理平台，通过局域网与分区显示通信装置相连，对设备数据进行实时监控与分析。
优选的，还包括控制器一和无线通信模块，所述数据采集器与所述控制器一相连，所述控制器一通过所述无线通信模块与所述分区显示通信装置无线连接。
优选的，所述分区显示通信装置包括控制器二和显示器，所述显示器与所述控制器二相连，实时显示各设备的参数和状态。
优选的，传感器设置有多个，包括温度传感器、电流互感器、应力传感器、震动传感器、气压传感器、电压互感器和压电陶瓷传感器。
优选的，所述管理平台包括局域网服务器和工业计算机，所述局域网服务器，将各个分区显示通信装置发送的数据进行分类存储；所述工业计算机，实时监控各个分区域显示通信装置上传的数据，并通过计算实时分析可能出现的异常。
优选的，所述局域网服务器通过局域网连接多个移动终端。
优选的，所述局域网服务器通过局域网连接多个监视器。
优选的，当传感器数值发生异常变化时，传感器将触发数据采集器中断，数据采集器确定数据异常后，主动通过服务器分级上报给工业计算机，触发计算机异常处理机制。
优选的，计算机异常处理机制方法为：计算机确定异常发生的位置，并不间断采集该位置的各类传感器数据，这些数据与正常数据进行比较，通过朴素贝叶斯分类、逻辑回归算法分析出可能的故障，并推算异常信号发展趋势，对比实时数据，从而进一步确认异常发生的原因，进而给出处理意见，得出这些信息后，计算机将异常信息和处理信息发送到监视器和移动终端，各终端发出警报和消息提醒以便用户及时进一步处理故障。
优选的，处理意见包括断电，更换器件，更换开关，更换温、湿度控制器。
本发明的有益效果在于：
本发明能够实时监控每组设备的环境数据、监控单体设备的运行数据，及时调控运行环境，掌握设备运行状态，调度设备运行时间，提示设备故障隐患，及时切除故障设备，防止事故蔓延。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构结构示意图。
图2附图为本发明结构的工作流程图。
图3附图为本发明的数据采集电路图。
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做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。
请参阅附图1-3，本发明提供了一种工业设备实时智能巡检系统，包括：
传感器，用于采集工业设备的设备数据。传感器设置有多个，包括温度传感器、电流互感器、应力传感器、震动传感器、气压传感器、电压互感器和压电陶瓷传感器等。
数据采集器，通过变送器与传感器相连，接收传感器采集的设备数据；
分区显示通信装置，与数据采集器相连，接收数据采集器传输的设备数据，并实时显示各设备的参数和状态；
管理平台，通过局域网与分区显示通信装置相连，对设备数据进行实时监控与分析。分区域显示通信装置与管理平台则通过无线网、网线或光纤将数据传回管理平台，从而实现较大范围内的工业数据采集。
本发明还包括控制器一和无线通信模块，所述数据采集器与所述控制器一相连，所述控制器一通过所述无线通信模块与所述分区显示通信装置无线连接。
为了保证采集精度和通信质量传感器端将采集到的各类信号转换为4-20mA模拟信号通过双绞线传输，双绞线统一连接到采集器的传感器接口板，每个采集器最多连接五路传感器。型号到达接口板后将被转换为0.5-2.5V模拟电压并传入控制器一。控制器一采集到信号后，判断各路信号是否异常并分类打包存储在EEPROM中等待上报，此时如果检测到信号异常，控制器一将主动申请与管理平台通信并将异常数据上报，以达到实时巡检的目的；数据采集器可以根据现场具体情况选择与分区域显示通信装置的通信方式，无线通信模式下数据采集器设备功耗极低可以在较恶劣的环境中长时间工作；如果采集端距离较远且无交流供电时则可采用无线传输电池供电方式，在采集端条件允许的情况下，推荐选择有线连接方式。
在另一种实施例中，数据采集器支持双向唤醒，即管理平台实时巡检时通过串口中断可直接唤醒数据采集器，采集的物理参数发生异常变化时ADC中断也可以唤醒数据采集器并主动及时上报。
分区显示通信装置包括控制器二和显示器，所述显示器与所述控制器二相连，实时显示各设备的参数和状态，界面非常直观，交互方式友好，正常工作中实时巡检各个连接了数据采集器的设备，配备了无线通信装置可以采集厂区内较大范围的数据，亦可以连接互联网定期将采集的数据分类打包上传到管理平台。
管理平台包括局域网服务器和工业计算机，局域网服务器通过局域网连接多个移动终端，局域网服务器通过局域网还连接多个监视器，以便用户对整个厂区的实时监护。局域网服务器提供了巡检系统的数据存储和接口，为工业计算机、监视器、移动终端提供服务节点。局域网服务器将各个分区域显示通信装置发送的数据进行分类存储；工业计算机实时监控着整个厂区范围内分区域显示通信装置上传的数据，并通过计算实时分析可能出现的异常，如果接收到异常信息，工业计算机将快速反应，找出问题位置，并通过对各个物理量的分析和计算得出具体故障并给出应急解决方案，同时，会将问题信息和分析结果通过局域网服务器第一时间发送到各个智能手机，服务器将数据同步到智能手机APP，达到随时随地监控的效果。当厂区内发生异常后，工业计算机将第一时间做出反应，通过计算、大数据分析、机器学习等手段快速地分析出故障点和故障原因，进而发出警报并给出解决建议，同时会将信息同步到相关责任人的智能手机终端，并发出通知提醒。
分区域显示通信装置使用有线和无线方式定期轮询各个数据采集器。无线传输使用LoRa无线扩频技术实现稳定通信；有线通信选择CAN总线通过多芯屏蔽线实现抗干扰传输。数据传递到分区域显示通信装置后，控制器二将数据拆包后显示到7寸显示器上；并将数据上传到局域网服务器；显示器使用HMI串口触摸屏，使用曲线图实时显示各装置的参数和状态，当传感器数据异常时装置会突出显示异常数据并播放语音警报，同时向局域网发送异常信号。分区域显示通信装置通过串口服务器或者无线串口服务器连接到局域网。厂区内局域网使用光纤和WiFi实现全面覆盖。
数据采集器通过传感器采集、分区上报的方式将厂房内设备的各项实时数据传送到局域网服务器，工业计算机通过大数据、机器学习算法等手段对各项数据进行分析，算法经过了长期机器学习实现了对不同厂区情况的自适应，对设备正常运行是数据的记忆与故障数据对比分析于是，一些非正常的数据波动都会被捕捉，算法会提前分析出异常信号的发展趋势，结合其他信号的变化情况分析出可能的故障。进而达到实时智能巡检的目的。
正常工作时工业计算机每30秒巡检厂区设备数据一次，并通过机器学习算法将数据分类分析，进而使得工业计算机深入适应工厂环境，掌握设备正常运行状态数据。当某一传感器数值发生异常变化时，传感器将触发数据采集器中断，数据采集器确定数据异常后，主动通过区域设备服务器、串口服务器、无线路由分级上报给工业计算机，触发计算机异常处理机制。
计算机异常处理机制方法为：计算机确定异常发生的位置，并不间断采集该位置的各类传感器数据，这些数据与正常数据进行比较，通过朴素贝叶斯分类、逻辑回归算法分析出可能的故障，并推算异常信号发展趋势，对比实时数据，从而进一步确认异常发生的原因，进而给出处理意见(处理意见包括断电，更换器件，更换开关，更换温、湿度控制器等)，得出这些信息后，计算机将异常信息和处理信息发送到监视器和移动终端，各终端发出警报和消息提醒以便用户及时进一步处理故障。
本发明能够实时监控每组设备的环境数据、监控单体设备的运行数据，及时调控运行环境，掌握设备运行状态，调度设备运行时间，提示设备故障隐患，及时切除故障设备，防止事故蔓延。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，包括：
传感器，用于采集工业设备的设备数据；
数据采集器，通过变送器与传感器相连，接收传感器采集的设备数据；
分区显示通信装置，与数据采集器相连，接收数据采集器传输的设备数据，并实时显示各设备的参数和状态；
管理平台，通过局域网与分区显示通信装置相连，对设备数据进行实时监控与分析。
2.根据权利要求1所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，还包括控制器一和无线通信模块，所述数据采集器与所述控制器一相连，所述控制器一通过所述无线通信模块与所述分区显示通信装置无线连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，所述分区显示通信装置包括控制器二和显示器，所述显示器与所述控制器二相连，实时显示各设备的参数和状态。
4.根据权利要求1所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，传感器设置有多个，包括温度传感器、电流互感器、应力传感器、震动传感器、气压传感器、电压互感器和压电陶瓷传感器。
5.根据权利要求1所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，所述管理平台包括局域网服务器和工业计算机，所述局域网服务器，将各个分区显示通信装置发送的数据进行分类存储；所述工业计算机，实时监控各个分区域显示通信装置上传的数据，并通过计算实时分析可能出现的异常。
6.根据权利要求5所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，所述局域网服务器通过局域网连接多个移动终端。
7.根据权利要求6所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，所述局域网服务器通过局域网连接多个监视器。
8.根据权利要求7所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，当传感器数值发生异常变化时，传感器将触发数据采集器中断，数据采集器确定数据异常后，主动通过服务器分级上报给工业计算机，触发计算机异常处理机制。
9.根据权利要求8所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，计算机异常处理机制方法为：计算机确定异常发生的位置，并不间断采集该位置的各类传感器数据，这些数据与正常数据进行比较，通过朴素贝叶斯分类、逻辑回归算法分析出可能的故障，并推算异常信号发展趋势，对比实时数据，从而进一步确认异常发生的原因，进而给出处理意见，得出这些信息后，计算机将异常信息和处理信息发送到监视器和移动终端，各终端发出警报和消息提醒以便用户及时进一步处理故障。
10.根据权利要求9所述的一种工业设备实时智能巡检系统，其特征在于，处理意见包括断电，更换器件，更换开关，更换温、湿度控制器。
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