CN111711678A - 基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统及方法,系统包括:信号采集模块,用于采集设备状态信息;信号处理模块,用于对采集的设备状态信息进行汇集处理;服务器,用于对设备状态信息进行数据存储;通信模块,用于信号处理模块和服务器之间进行数据交互;终端设备,用于对设备状态进行实时查询和监控;本发明可以随时随地查看大型移动式设备的实时运行状态、并能及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的,本发明的可复用性、可扩展性好,有利于在大型移动式设备上快速推广应用,实现设备实时状态的有效监测。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域及冶金领域,尤其涉及一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统及方法。
背景技术
目前,大型移动式设备在冶金企业的室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处应用广泛,例如天车(桥式起重机)、干熄焦提升机,天车是炼钢转炉中的关键设备,干熄焦提升机是干熄焦工艺中的关键设备,这类移动式设备的共同点是在运行轨道上吊装运输物料。
但是,针对这类大型移动式设备的状态监测还多以设备管理人员实施定期点检,基于点检结果,通常设备的运维以周期性维护为主,还没有持续在线监测设备状态的应用,一方面是由于移动式设备的有线信号传输布线工作量较大,另一方面移动式设备为间隙式工作,并且工作环境恶劣,对监测系统的要求较高,无法采用现有的方式进行有效的监测。因此,需要一种新的技术手段,解决目前设备状态在线监测过程中有线信号传输布线工作量较大的问题,并满足天车、干熄焦提升机等设备间隙式工作及工作环境恶劣的现场要求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明提供一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统及方法,以解决上述技术问题。
本发明提供的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,包括:
信号采集模块,用于采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
信号处理模块,与信号采集模块的输出端连接用于对采集的设备状态信息进行汇集处理;
服务器,与信号处理模块连接用于对设备状态信息进行数据存储;
通信模块,分别与信号处理模块和服务器连接用于信号处理模块和服务器之间进行数据交互;
终端设备,与服务器连接用于对设备状态进行实时查询和监控。
可选的,所述检测模块包括多个检测传感器,多个检测传感器分别设置于设备轴承周围不同检测点用于采集设备在运转过程中不同部件产生的超声波信号。
可选的,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,所述数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,所述信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。
可选的,还包括报警模块,所述报警模块中预先设有比较阈值,所述比较阈值包括第一比较阈值和第二比较阈值,
当所有检测点采集的检测值<第一比较阈值时,判定其为健康状态;
当第一比较阈值<部分检测点采集的检测值<第二比较阈值时,判定其为一般报警状态;
当部分检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为严重报警状态;
当所有检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为紧急故障报警状态。
可选的,所述设备状态信息还包括检测传感器的工作状态,所述工作状态包括通路、短路、断路状态。
可选的,所述检测传感器固定设置于设备的每根轴承的端盖处。
本发明还提供一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,包括:
采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
对采集的设备状态信息进行汇集处理并传输至服务器;
通过服务器对设备状态信息进行数据存储;
通过终端设备对设备状态进行实时查询和监控。
可选的,在设备轴承周围不同检测点分别设置用于采集设备在运转过程中不同部件产生的超声波信号的检测传感器。
可选的,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,所述数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,所述信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。
可选的,预先设置比较阈值,所述比较阈值包括第一比较阈值和第二比较阈值,
当所有检测点采集的检测值<第一比较阈值时,判定其为健康状态;
当第一比较阈值<部分检测点采集的检测值<第二比较阈值时,判定其为一般报警状态;
当部分检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为严重报警状态;
当所有检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为紧急故障报警状态。
本发明的有益效果:本发明中的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统及方法,可以随时随地查看大型移动式设备的实时运行状态、并能及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的,本发明的可复用性、可扩展性好,有利于在大型移动式设备上快速推广应用,实现设备实时状态的有效监测。
附图说明
图1是本发明实施例中基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统在天车场景下检测传感器的部署位置示意图。
图2是本发明实施例中基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统的在干熄焦提升机场景下检测传感器的部署位置示意图。
图3是本发明实施例中基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统的网络架构示意图。
图4是本发明实施例中基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中,探讨了大量细节,以提供对本发明实施例的更透彻的解释,然而,对本领域技术人员来说,可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的,在其他实施例中,以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备,以避免使本发明的实施例难以理解。
本实施例中的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,包括:
信号采集模块,用于采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
信号处理模块,与信号采集模块的输出端连接用于对采集的设备状态信息进行汇集处理;
服务器,与信号处理模块连接用于对设备状态信息进行数据存储;
通信模块,分别与信号处理模块和服务器连接用于信号处理模块和服务器之间进行数据交互;
终端设备,与服务器连接用于对设备状态进行实时查询和监控。
在本实施例中,针对不同的设备,如图1所示的天车和如图2所示的干熄焦提升机,可以采用n个检测传感器分别固定于天车、干熄焦提升机等移动式设备每根轴的轴承端盖螺栓上,通过判断n个检测点的数据变化情况进行综合分析,以得到所述设备运行状态。在本实施例中,检测传感器、信号处理模块、通信模块可以通过相应的安装配件部署于移动式设备的平台上。
在本实施例中,检测传感器将移动式设备在运转过程中的产生的超声波信号进行采集,并经通信模块将检测传感器信息包括传感器所检测到的超声波信号及传感器本身的通路、短路、断路状态实时传输至信号处理模块。在本实施例中,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。可选的,检测传感器的数据帧长度设置为2秒,可覆盖该设备轴系、轴承、齿轮等机械传动部件旋转一周的完整时间范围。信号处理模块以15秒的扫描周期扫描检测传感器信息,判断传感器信息的变化情况,对检测传感器所采集到的信号进行汇集处理后,并通过通信模块,例如物联网无线组件,将处理后的设备状态信息实时传输至远程监控的服务器端。
在本实施例中,服务器将处理后的设备状态信息存储在数据库中,读取数据库中传感器信息的变化时刻和变化情况,并对检测传感器本身的通路、短路、断路状态进行判断:
在传感器通路状态下,将监测点的检测值Sn分别与设定值第一比较阈值Yn、第二比较阈值Rn进行比较,并进行逻辑运算判断设备健康状态;
当所有Sn均满足Sn<Yn时,表明该设备处于健康状态;
当部分Sn满足Yn<Sn<Rn时,表明该监测点处于一般报警状态;
当部分Sn满足Sn>Rn时,表明该监测点处于严重报警状态;
当所有Sn均满足Sn>Rn时,表明该设备处于紧急故障报警状态。
其中,Yn为一般故障状态预警值,Rn为严重故障状态预警值,n为移动式设备上部署的检测传感器的数量。
判断后将上述实时健康状态/报警状态结果存储于用于远程监控的服务器的数据库中进行保存。
在本实施例中,通过远程监控服务器所连接的物联网组件,相关管理人员的终端设备可以在获得授权的情况下,可通过网络在电脑端及手机终端查看实时健康状态/报警状态。
可选的,在本实施例中,每个检测传感器设置有用于身份标识的识别单元,每个识别单元中具有唯一的标识,标识可以为物理地址,通过唯一的物理地址,可以对每个检测传感器进行识别和定位。相应地,信号处理模块还包括分组单元,通过分组单元对识别单元进行分组,从而实现对多台设备的统一管理。例如,将附图1中的天车设备中所有检测点的检测传感器分为一组,同时记录每个检测传感器设置的位置。将附图2中的干熄焦提升机所有检测点的检测传感器分为另外一组,并同时记录每个检测传感器设置的位置。再通过终端设备实现对不同设备整体健康状态的查询。可选的,还包括设备建模模块,用于对不同设备进行模型建立,通过将检测传感器在模型中的不同位置进行标注,可以直观的在终端设备中呈现出整体情况,便于图形化管理和查询操作。
在本实施例中,实时健康状态/报警状态也可作为一些系统功能执行的触发条件,例如在终端设备上提醒相关管理人员该设备的状态由健康状态变为报警状态,提醒管理人员及时关注该设备的安全、稳定运行,实现基于物联网技术的多终端智能应用。
相应的,本实施例还提供一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,包括:
S1、采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
S2、对采集的设备状态信息进行汇集处理并传输至服务器;
S3、通过服务器对设备状态信息进行数据存储;
S4、通过终端设备对设备状态进行实时查询和监控。
在本实施例中,在设备轴承周围不同检测点分别设置用于采集设备在运转过程中不同部件产生的超声波信号的检测传感器,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,所述数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。
在本实施例中,服务器将处理后的设备状态信息存储在数据库中,读取数据库中传感器信息的变化时刻和变化情况,并对检测传感器本身的通路、短路、断路状态进行判断:
在传感器通路状态下,将监测点的检测值Sn分别与设定值第一比较阈值Yn、第二比较阈值Rn进行比较,并进行逻辑运算判断设备健康状态;
当所有Sn均满足Sn<Yn时,表明该设备处于健康状态;
当部分Sn满足Yn<Sn<Rn时,表明该监测点处于一般报警状态;
当部分Sn满足Sn>Rn时,表明该监测点处于严重报警状态;
当所有Sn均满足Sn>Rn时,表明该设备处于紧急故障报警状态。
其中,Yn为一般故障状态预警值,Rn为严重故障状态预警值,n为移动式设备上部署的检测传感器的数量。
判断后将上述实时健康状态/报警状态结果存储于用于远程监控的服务器的数据库中进行保存。
在上述实施例中,除非另外规定,否则通过使用“第一”、“第二”等序号对共同的对象进行描述,只表示其指代相同对象的不同实例,而非是采用表示被描述的对象必须采用给定的顺序,无论是时间地、空间地、排序地或任何其他方式。
在上述实施例中,说明书对“本实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中,但不必是全部实施例。“本实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,包括:
信号采集模块,用于采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
信号处理模块,与信号采集模块的输出端连接用于对采集的设备状态信息进行汇集处理;
服务器,与信号处理模块连接用于对设备状态信息进行数据存储;
通信模块,分别与信号处理模块和服务器连接用于信号处理模块和服务器之间进行数据交互;
终端设备,与服务器连接用于对设备状态进行实时查询和监控。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,所述检测模块包括多个检测传感器,多个检测传感器分别设置于设备轴承周围不同检测点用于采集设备在运转过程中不同部件产生的超声波信号。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,所述数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,所述信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。
4.根据权利要求2所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,还包括报警模块,所述报警模块中预先设有比较阈值,所述比较阈值包括第一比较阈值和第二比较阈值,
当所有检测点采集的检测值<第一比较阈值时,判定其为健康状态;
当第一比较阈值<部分检测点采集的检测值<第二比较阈值时,判定其为一般报警状态;
当部分检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为严重报警状态;
当所有检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为紧急故障报警状态。
5.根据权利要求2所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,所述设备状态信息还包括检测传感器的工作状态,所述工作状态包括通路、短路、断路状态。
6.根据权利要求5所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测系统,其特征在于,所述检测传感器固定设置于设备的每根轴承的端盖处。
7.一种基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,其特征在于,包括
采集设备状态信息,所述设备状态信息至少包括设备在运转过程中产生的超声波信号;
对采集的设备状态信息进行汇集处理并传输至服务器;
通过服务器对设备状态信息进行数据存储;
通过终端设备对设备状态进行实时查询和监控。
8.根据权利要求7所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,其特征在于,在设备轴承周围不同检测点分别设置用于采集设备在运转过程中不同部件产生的超声波信号的检测传感器。
9.根据权利要求8所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,其特征在于,预先设置检测传感器的数据帧长度和信号处理模块的扫描周期,所述数据帧长度大于设备旋转的机械传动部件的旋转周期,所述信号处理模块通过周期性扫描,判断检测传感器的变化情况。
10.根据权利要求9所述的基于物联网技术的大型移动式设备状态监测方法,其特征在于,预先设置比较阈值,所述比较阈值包括第一比较阈值和第二比较阈值,
当所有检测点采集的检测值<第一比较阈值时,判定其为健康状态;
当第一比较阈值<部分检测点采集的检测值<第二比较阈值时,判定其为一般报警状态;
当部分检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为严重报警状态;
当所有检测点采集的检测值>第二比较阈值时,判定其为紧急故障报警状态。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200925 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |