CN110855757A - 基于云服务的软起动设备管理系统及方法 - Google Patents

基于云服务的软起动设备管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于云服务的软起动设备管理系统及方法。系统包括云服务设备及至少一个与云服务设备建立有交互链路的数据采集设备；数据采集设备被配置为获取电动机系统中设备的运行数据；云服务设备被布置在数据采集设备的远端，并且通过交互链路获取数据采集设备输出的运行数据，以及云服务设备被配置有云存储模块及仿真模块；云存储模块被配置为存储运行数据为当前时间节点的历史数据，仿真模块被配置为根据至少一个时间节点的历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真电动机系统。本发明能够能够根据任意时间节点的历史数据及外部输入的电网及设备数据，模拟仿真电动机系统的运行状态，用于发现电动机系统中存在的故障信息或潜在故障信息。

Description

基于云服务的软起动设备管理系统及方法
技术领域
本发明涉及软起动技术领域，具体而言，涉及一种基于云服务的软起动设备管理系统及方法。
背景技术
当前物联网发展迅猛，已成为继互联网之后新一代的技术革命，在教育、农业、环保等领域展开广泛的应用，其技术趋势呈现融合嵌入化，管理发展趋势呈现标准化、服务化、工业化的特点，技术已经相当成熟。未来的发展方向是设备装置的互联网化、信息化、和智能化的方向，基础设备与互联网高度融合是必然的趋势。
我国电动机装机容量巨大，对能源和资源的压力也是非常巨大的，一些大型的制造企业生产企业在设计电网和生产线时，往往为了可靠，设计很大的余量，但是不清楚可靠节能解决方案，或者不确定电机起动时是否会对其他生产线造成影响，不能确定起动电机时的风险，造成主动或被动的停掉生产线，从而导致一些不必要的损失和浪费。
工业场所经常有人员流动频繁,技术经验不能积累,电动机等核心设备专属信息缺失,设备长期运行,故障隐患不能预判,维护保养计划不能准确及时到位的情况。
利用物联网和信息化技术通过软起动和调速器对电网和电机进行数据的采集分析记录和资源合理的调配已经成为智能电网发展的方向。
发明内容
本发明实施例至少公开一种基于云服务的软起动设备管理系统，能够根据任意时间节点的历史数据，来模拟仿真电动机系统的运行状态，用于发现电动机系统中存在的故障信息或潜在故障信息。
所述系统包括云服务设备及至少一个与所述云服务设备建立有交互链路的数据采集设备；
所述数据采集设备被配置为获取电动机系统中设备的运行数据；
所述云服务设备被布置在所述数据采集设备的远端，并且通过所述交互链路获取所述数据采集设备输出的运行数据，以及所述云服务设备被配置有云存储模块及仿真模块；
所述云存储模块被配置为存储所述运行数据为当前时间节点的历史数据，所述仿真模块被配置为根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真所述电动机系统；
所述云存储模块被配置为推送仿真结果到至少一终端。
在本发明公开的一些实施例中，所述数据采集设备被配置有数据采集模块及数据边缘处理模块，
所述数据采集模块被配置为采集所述电动机系统的运行数据，
所述数据边缘处理模块被配置为根据预配置的数据规则调整所述运行数据为标准数据；
所述数据采集设备通过所述交互链路实时的传输所述标准数据到所述云服务设备；
所述云存储模块被配置为存储所述标准数据为当前时间节点的历史数据。
在本发明公开的一些实施例中，所述云服务设备被配置有协议解析模块；
所述协议解析模块被配置为解析报文格式的运行数据为数据库格式的存储数据；
所述数据边缘数据模块被配置为根据预配置的数据规则调整所述存储数据为标准数据。
在本发明公开的一些实施例中，所述数据采集设备被配置有本地存储模块；
所述数据采集设备通过所述交互链路断点的传输所述本地存储模块存储的标准数据到所述云服务设备。
在本发明公开的一些实施例中，所述云服务设备被配置有故障诊断模块；
所述故障诊断模块被配置为根据一故障发生规则来确定实时获取的所述运行数据和/或任意时间节点的所述历史数据存在的故障信息；
所述云存储模块被配置为推送所述故障信息到至少一所述终端。
在本发明公开的一些实施例中，所述云服务设备被配置有规则编辑模块；
所述规则编辑模块被配置为根据外部输入的规则数据建立所述故障发生规则。
在本发明公开的一些实施例中，所述云服务设备被配置有保养维护模块；
所述保养维护模块被配置为根据所述故障信息创建至少一保养维护任务；
所述云存储模块被配置为推送所述保养维护任务到维护人员的所述终端。
在本发明公开的一些实施例中，所述运行数据为电机数据、调速器数据或软起动器数据中的至少一种。
本发明实施例一种基于云服务的软起动设备管理系统。
所述系统包括开关柜、软起动器、调速器、云服务设备及三个与所述云服务设备建立有交互链路的数据采集设备；
三个所述数据采集设备分别采集所述开关柜的电网环境数据、所述软起动器的软起动数据及所述调速器的调速器数据；
所述云服务设备被布置在三个所述数据采集设备的远端，并且通过所述交互链路分别获取所述电网环境数据、所述软起动数据及所述调速器数据的组合，以及所述云服务设备被配置有云存储模块及仿真模块；
所述云存储模块被配置存储所述云服务设备获取的所述组合为当前时间节点的历史数据，所述仿真模块被配置为根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真所述电动机系统的模拟仿真数据；
所述云存储模块被配置为推送所述模拟仿真数据到至少一终端。
本发明实施例至少公开一种基于云服务的软起动设备管理方法。
所述方法包括：
分别获取本地的电网环境数据、软起动器数据及调速器数据；
存储所述电网环境数据、所述软起动数据及所述调速器数据组合的当前时间节点的历史数据；
根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真电动机、软起动器及调速器的模拟仿真数据；
推送所述模拟仿真数据到至少一终端。
针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为系统的拓扑图；
图2为数据采集设备的系统图；
图3为数据采集设备的另一结构图；
图4为数据采集设备在执行时的流程图；
图5为云服务设备的系统图；
图6为云服务设备在模拟仿真模块被执行时的流程图；
图7为云服务设备在故障诊断模块被执行时的流程图；
图8为云服务设备在保养维护模块被执行时的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中公开的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本实施例揭露一种基于云服务的软起动设备管理系统，图1示出系统配置有一个布置在远端的云服务设备、三个分别布置在本地的数据采集设备及若干用户使用的终端。
其中，三个数据采集设备分别被布置在电动机系统中的软起动器、调速器及开关柜等电动机系统中的设备。软起动器用于拖动电动机从静止状态旋转至工频额定转速的运行状态；调速器负责把电动机从静止状态平稳的拖动到用户指定的运行状态，并随时响应用户对电动机的调速指令。开关柜用于为软起动器、调速器及电动机提供电网环境。
数据采集设备在图2示出，包括数据采集模块、协议解析模块及边缘数据处理模块。数据采集模块通过标准工业通信协议，如Modbus RTU等或专用的工业通信协议，如西门子S7或PPI等与上述相应设备的控制器或传感器通信，用于获取设备中报文格式的运行数据。协议解析模块与数据采集模块通信，并且根据配置的通信协议将数据采集模块获取的运行数据转换为能够被存储器及服务器识别的标准数据库格式的存储数据。边缘数据处理模块与协议解析模块通信，并且根据用户配置的数据规则，将存储数据调整为标准数据，用于提高标准数据后续被处理时的处理器的执行效率。
在边缘数据处理模块调整存储数据为标准数据后，数据采集设备通过基站以2G/3G/4G的交互链路，或通过Wifi或以太网Ethernet的交互链路，以HTTP或MQTT的通用传输协议向云服务设备传输前述的标准数据。
同时，数据采集设备在图3中进一步配置有本地存储模块，本地存储模块暂时的存储标准数据。那么在数据采集设备缺失或断开与云服务设备的上述交互链路时，将为传输的标准数据部分存储在本地存储模块，并且在交互链路建立或恢复后续传存储在本地存储模块的标准数据。
上述数据采集设备在工作时模块被执行的步骤在图4示出。数据采集模块从设备的控制器和/或传感器采集运行数据；协议解析模块获取数据采集模块采集到运行数据，并且根据设备的控制器和/或传感器的选型相应的通信协议解析运行数据为存储数据；边缘计算处理模块根据管理员预配置的数据规则将存储数据调整为标准数据；本地存储模块暂时的存储标准数据；云服务设备根据HTTP或MQTT协议通过交互链路传输标准数据到云服务设备；云服务设备监视交互链路是否缺失或中断；在交互链路中断时记录标准数据的断点位置；云服务设备监测交互链路是否恢复；云服务设备根据断电位置续传本地存储模块中的全部或部分标准数据。
云服务设备在图5示出配置有云存储模块及专家库算法模块。云存储模块配置为分布式存储的SQL数据库，并且在先的划分有若干存储区域。每个数据采集设备将当前时间节点的标准数据通过HTTP或MQTT传输到云服务设备后，会被云储存模块根据预先配置的映射关系作为历史数据存储在选定的存储区域。映射关系可以由电动机系统中设备的所属及数据采集设备的出厂编号等确定。专家库算法模块配置有模拟仿真模块、规则编辑模块、故障诊断模块和保养维护模块。模拟仿真模块配置为根据外部输入的电网已知参数及数据、外部输入的设备出厂编号、起动或节能的要求条件后查询云存储模块中相应时间节点的历史数据，即电网环境数据、软起动器数据及调速器数据等。模拟仿真模块进一步加载准备模拟仿真设备的设备参数及模拟仿真算法进行模拟仿真，用于获取模拟仿真设备的模拟仿真数据，即运行曲线。同时，在运行曲线不满足要求时，调整起动或节能的要求条件、设备参数等，用于再次对设备进行模拟仿真。
图6示出，云服务设备在模拟仿真模块被执行时的步骤。获取从外部输入的电网已知参数及数据；获取外部输入的设备出厂编号；获取外部输入的满足起动或节能要求的条件；根据满足起动或节能要求的条件、设备出厂编号及电网已知参数及数据，查询云存储模块中相应时间节点的历史数据，历史数据记载有电网环境及运行数据；加载准备模拟仿真设备的设备参数；加载模拟仿真算法模拟仿真电动机的起动或节能过程；监测模拟仿真结果是否满足起动和节能需求的条件；如果不满足，重新输入起动或节能要求的条件，或则重新调整设备参数再进行设备的模拟仿真；确认模拟仿真数据及对应的运行数据。
云服务设备被配置有规则编辑模块及故障诊断模块。规则编辑模块被配置为根据外部输入的规则数据建立故障发生规则。故障诊断模块被配置为根据在先建立的故障发生规则查询并且分析云存储模块中相关时间节点的历史数据，用于获取故障信息或潜在故障信息。在获取故障信息或潜在故障信息后，云服务设备推送故障信息或潜在故障信息到指定用户的终端。
图7示出，云服务设备在故障诊断模块被执行时的步骤。加载规则编辑模块预配置的故障发生规则；根据故障发生规则查新云存储模块中相关时间节点的历史数据；根据故障发生规则分析历史数据是否存在故障或潜在故障；根据存在的故障或潜在故障生成故障信息或潜在故障信息；在云服务设备缓存故障信息或潜在故障信息；云服务设备推送故障信息或潜在故障信息到用户的终端；云服务设备被配置有保养维护模块，保养维护模块被配置为根据所述故障信息创建至少一保养维护任务；所述云存储模块被配置为推送所述保养维护任务到维护人员的所述终端。
图8示出，云服务设备在保养维护模块被执行时的步骤。核实故障信息或潜在故障信息。根据故障信息或潜在故障信息创建保养维护任务。根据保养维护任务创建保养维护工单，并且推送到维修人员的终端。在维修人员处理故障信息或潜在故障信息后收集生成的工作日志，并且存储故障信息或潜在故障信息及关联的工作日志在云存储模块。
进一步的在图5示出，云服务设备被配置有VPN透传模块。VPN透传模块建立终端及数据采集设备之间通过云端服务设备直接通信的交互链路，使用户通过终端对数据采集设备加载的工业控制软件进行上传及下载，并且使用户能够通过终端在线监测电动机系统中各设备的运行数据。
本实施例的终端不作限定，可以是PC端、移动端，以及其他可以支持Web浏览器的设备，Web浏览器通过MQTT协议或HTTP等标准协议与云服务设备交互。
本实施例同时揭露一种基于上述系统的软起动设备管理方法。
方法包括分别获取本地的电网环境数据、软起动器数据及调速器数据；存储电网环境数据、软起动数据及调速器数据组合的当前时间节点的历史数据；根据至少一个时间节点的历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真电动机、软起动器及调速器的模拟仿真数据；推送模拟仿真数据到至少一终端。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述系统包括云服务设备及至少一个与所述云服务设备建立有交互链路的数据采集设备；
所述数据采集设备被配置为获取电动机系统中设备的运行数据；
所述云服务设备被布置在所述数据采集设备的远端，并且通过所述交互链路获取所述数据采集设备输出的运行数据，以及所述云服务设备被配置有云存储模块及仿真模块；
所述云存储模块被配置为存储所述运行数据为当前时间节点的历史数据，所述仿真模块被配置为根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真所述电动机系统；
所述云存储模块被配置为推送仿真结果到至少一终端。
2.如权利要求1所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述数据采集设备被配置有数据采集模块及数据边缘处理模块，
所述数据采集模块被配置为采集所述电动机系统的运行数据，
所述数据边缘处理模块被配置为根据预配置的数据规则调整所述运行数据为标准数据；
所述数据采集设备通过所述交互链路实时的传输所述标准数据到所述云服务设备；
所述云存储模块被配置为存储所述标准数据为当前时间节点的历史数据。
3.如权利要求2所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述云服务设备被配置有协议解析模块；
所述协议解析模块被配置为解析报文格式的运行数据为数据库格式的存储数据；
所述数据边缘数据模块被配置为根据预配置的数据规则调整所述存储数据为标准数据。
4.如权利要求1所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述数据采集设备被配置有本地存储模块；
所述数据采集设备通过所述交互链路断点的传输所述本地存储模块存储的标准数据到所述云服务设备。
5.如权利要求1所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述云服务设备被配置有故障诊断模块；
所述故障诊断模块被配置为根据一故障发生规则来确定实时获取的所述运行数据和/或任意时间节点的所述历史数据存在的故障信息；
所述云存储模块被配置为推送所述故障信息到至少一所述终端。
6.如权利要求5所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述云服务设备被配置有规则编辑模块；
所述规则编辑模块被配置为根据外部输入的规则数据建立所述故障发生规则。
7.如权利要求5所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述云服务设备被配置有保养维护模块；
所述保养维护模块被配置为根据所述故障信息创建至少一保养维护任务；
所述云存储模块被配置为推送所述保养维护任务到维护人员的所述终端。
8.如权利要求5所述的基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述运行数据为电机数据、调速器数据或软起动器数据中的至少一种。
9.一种基于云服务的软起动设备管理系统，其特征在于，
所述系统包括开关柜、软起动器、调速器、云服务设备及三个与所述云服务设备建立有交互链路的数据采集设备；
三个所述数据采集设备分别采集所述开关柜的电网环境数据、所述软起动器的软起动数据及所述调速器的调速器数据；
所述云服务设备被布置在三个所述数据采集设备的远端，并且通过所述交互链路分别获取所述电网环境数据、所述软起动数据及所述调速器数据的组合，以及所述云服务设备被配置有云存储模块及仿真模块；
所述云存储模块被配置存储所述云服务设备获取的所述组合为当前时间节点的历史数据，所述仿真模块被配置为根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真所述电动机系统的模拟仿真数据；
所述云存储模块被配置为推送所述模拟仿真数据到至少一终端。
10.一种基于云服务的软起动设备管理方法，其特征在于，
所述方法包括：
分别获取本地的电网环境数据、软起动器数据及调速器数据；
存储所述电网环境数据、所述软起动数据及所述调速器数据组合的当前时间节点的历史数据；
根据至少一个时间节点的所述历史数据、外部输入的电网数据及设备数据仿真电动机、软起动器及调速器的模拟仿真数据；
推送所述模拟仿真数据到至少一终端。
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