CN111835148A - 一种电机智能运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机智能运维系统，包括传感器，用于采集电机中被监测的信息；数据采集部，与传感器连接；处理中心，与数据采集部连接；数据采集部上设有电源模块、处理器和通信模块，数据采集模块分别与通信模块、传感器和电源模块连接。本发明通过传感器实现对电机各项参数的实时采集，并将采集后的数据传输给数据采集部，通过数据采集部对数据进行转换和处理，使得数据能够及时可靠的进行远程的传输，同时，结合数据库和智能终端的应用，能够快速高效、准确可靠的对电机的运行状态进行监测和预判，及时的对电机进行检修和维护，便于对电机进行周期性和常态化的管理，而且成本低，性能可靠，便于推广和普及。

Description

一种电机智能运维系统

技术领域

本发明涉及电机运维技术领域，更具体地说，特别涉及一种电机智能运维系统。

背景技术

随着现在科学技术的不断发展，电机在工农业生产、电力系统以及产业部门，都有着密切相关的联系，它已经成为当今社会生产中必不可少的驱动力。电机的正常运行，保证了生产制造过程中的安全性、高效性、优质性及低耗性，对社会生产和社会经济的发展都有着重要的意义。然而，电机的非正常工作,不仅电机自身将损坏，还将导致整个工业生产的中断，对生产效益带来了巨大的影响。电机作为现代社会中应用最广泛的驱动设备，对其进行全生命周期的管理、维护能实现显著的经济、社会效益。

目前，实现永久性状态监测的成本十分昂贵，而且诸多的线路和部件，结构复杂，无法在多数电机中普及，因此，很多电机到发生故障为止一直在运行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电机智能运维系统，以解决现有技术中无法对电机进行监测的问题。

本发明提供的一种电机智能运维系统，包括：传感器，设于电机内，用于采集电机中被监测的信息；数据采集部，与传感器连接，用于接收和传送传感器采集的信息；处理中心，与数据采集部连接，用于接收和处理数据采集部发送的信息，其中，数据采集部包括电源模块、数据采集模块和通信模块，数据采集模块分别与通信模块、传感器和电源模块连接。

可选地，传感器包括加速度传感器、电流传感器和温度传感器,加速度传感器设于电机上，用于采集电机的振动信号，电流传感器与电机的供电电源连接，用于实时监测供电电源的电流，通过电机运行过程中的电流变化来判断电机的健康状况，温度传感器设于电机内，用于采集电机内的轴承、定子的实时温度数据，获取运行电机轴承、定子各部位温度状况，从而评估电机健康状况。

可选地，处理中心内设有一级报警、二级报警和三级报警，一级报警响应于传感器中任意一个类型传感器信号异常的情况，二级报警响应于传感器中任意两个类型传感器信号异常的情况，三级报警响应于全部类型传感器信号异常的情况。

可选地，通信模块包括无线发送模块，无线发送模块可以为Lora通信模块、NB-iot通信模块和4G通信模块中的至少一种。

可选地，通信模块还包括天线，用于增强无线发送模块的通讯能力。

可选地，电源模块包括电源管理模块、充电插口和电池。

可选地，充电插口为USB充电插口，电池为锂电池。

可选地，处理中心包括数据库，数据库与数据采集部连接，数据库内存储有电机的各性能参数。

可选地，数据库与数据采集部通过工业物联网连接。

可选地，处理中心还包括智能终端，智能终端能够获取数据库的信息，将数据采集部采集的信息与数据库中存储的信息进行实时对比。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过传感器实现对电机各项参数的实时采集，并将采集后的数据传输给数据采集部，通过数据采集部对数据进行转换和处理，使得数据能够及时可靠的进行远程的传输，同时，结合数据库和智能终端的应用，能够快速高效、准确可靠的对电机的运行状态进行监测和预判，及时的对电机进行检修和维护，便于对电机进行周期性和常态化的管理，而且成本低，性能可靠，便于推广和普及。

附图说明

图1是本发明实施例中电机智能运维系统的应用布局示意图；

图2是本发明实施例中电机智能运维系统的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上游”、“下游”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示的一种电机智能运维系统1，包括：传感器10，设于电机00内，用于采集电机00中被监测的信息；数据采集部11，与传感器10连接，用于接收和传送传感器10采集的信息；处理中心12，与数据采集部11连接，用于接收和处理数据采集部11发送的信息，其中，数据采集部11包括电源模块14、数据采集模块110和通信模块111，数据采集模块110分别与通信模块111、传感器10和电源模块14连接。

也就是说，电机智能运维系统1主要由传感器10、数据采集部11和处理中心12组成，传感器10能够采集电机00的各种信息，如振动信息和温度信息等，并能够将采集的信息实时输送到数据采集部11内。数据采集部11内设有数据采集模块110和通信模块111，数据采集模块110与传感器10连接，能够接收传感器10采集的信息，并能够对信息进行处理，而且能够将处理后的信息传输给通信模块111，通过通信模块111将信息进行远程输送。电源模块14与数据采集模块110连接，用于为数据采集模块110等部件供电。处理中心12能够接收数据采集部11发送的数据，对数据进行实时分析，监控和预判电机00各项性能参数的状态，远程进行故障诊断，可进行故障定位、原因分析，实现对电机00的智能维护。

参见图2所示，在本实施例中，传感器10包括加速度传感器100、电流传感器102和温度传感器101,加速度传感器100设于电机00上，用于采集电机00的振动信号，电流传感器102与电机00的供电电源连接，用于实时监测供电电源的电流，通过电机00运行过程中的电流变化来判断电机00的健康状况，温度传感器101设于电机00内，用于采集电机00内的轴承02、定子01的实时温度数据，获取运行电机00内轴承02、定子01各部位温度状况，从而评估电机00的健康状况。电机00在正常使用情况下，具有合理的振动数据、温度数据和电流数据，当传感器10监测到其中一个参数异常时，处理中心12就能发现问题，提醒工作人员进行检修。

具体的，在本实施例中，加速度传感器100为三轴加速度传感器，能够检测电机00的加速度、速度和位移的信号，进而实现对电机00振动情况的监控。处理中心能够通过加速度传感器100获取电机运行的振动数据，通过频域分析方法，从机械角度评估电机健康状态。具体的，频谱分析技术：电机在异常或故障运行时，如转子不平衡、不对中，轴承磨损、剥落等故障时，必然会引起振动异常。信号时域分析(如幅值、有效值，峭度等)只能监测中晚期较明显的故障。频域分析可以识别处于早期的微弱故障或潜在故障。对振动信号进行傅里叶变换技术，从复杂的检测信号中提取故障特征，并与处理中心12的数据库120进行数据比对，进行故障诊断。

具体的，在本实施例中，温度传感器101为PT100，设于电机00内部，用于采集电机00内部的轴承02、定子01的实时温度数据，获取运行电机00内轴承02、定子01各部位温度状况，从而评估电机00的健康状况。电流传感器102与电机00的供电电源连接，用于实时监测供电电源的电流，通过电机00运行过程中的电流变化来判断电机00的健康状况，

另外，在本实施例中，三轴加速度传感器100、电流传感器102和温度传感器101通过I2C总线与数据采集模块110连接，I2C总线具有简单性和有效性的优点，I2S总线通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。通过使用I2C总线能够确保传感器10和数据采集部11进行可靠、高效的数据传输。

同时，在本实施例中，传感器10可以单独设置在电机00上，也可以安装在数据采集部11上，还可以一部分设置在数据采集部11上一部分设置在电机00上，本发明对此不做限定，具体的安装形式，可以根据实际需要进行选择和设置，只要确保传感器能够稳定准确的采集各项信息即可。

需要说明的是，本发明对数据采集模块、通信模块、传感器和电源模块的具体结构不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择，只要能够确保各部件相互匹配、稳定可靠的进行工作即可。

具体的，在本实施例中，数据采集模块110为STM32L476低功耗芯片处理器。STM32L476低功耗芯片处理器具有低功耗、低成本和性能稳定的优势，能够广泛的应用于各种电机00中，可以准确高效的处理传感器10采集的数据。在其他实施例中，数据采集模块还可以为其他类型，本发明对此不做限定，只要能够准确高效的处理传感器采集的数据即可。

具体的，在本实施例中，通讯模块111包括无线发送模块112，无线发送模块112可以为Lora通信模块、NB-iot通信模块和4G通信模块中的至少一种。也就是说，数据采集模块110采集传感器10的信息，能够通过无线发送模块112将信息发送出去，传输给处理中心12。具体的，无线发送模块112可以是Lora通信模块、NB-iot通信模块和4G通信模块中的任意一种或者几种的组合。

优选地，在本实施例中，无线发送模块112为NB-iot通信模块，NB-iot通信模块具有广覆盖、支撑海量连接的能力和更低功耗的优势，能够提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-iot比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍，NB-iot通信模块的一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构，同时，NB-iot通信模块的待机时间可长达10年，具有更低的模块成本。

另外，为了增强无线发送模块112的传输能力，参见图2所示，在本实施例中，通信模块111还包括天线113，天线113能够增强无线发送模块112的通讯能力，确保数据采集模块110的数据能够可靠准确的发送出去。

具体的，在本实施例中，数据采集模块110和通信模块111之间通过RS485接口连接。RS485接口具有较好的电气特性、传输速率高、传递距离远和抗干扰能力强的特点，能够准确可靠的在数据采集模块110和通信模块111之间传递信息。

在其他实施例中，通信模块还可以为其他结构，与数据采集模块也可以通过其他形式连接，如通信模块为蓝牙模块，通过蓝牙信号与处理器连接等形式，本发明对此不做限定，可以根据实际需要进行选择和设置。

进一步地，参见图2所示，在本实施例中，电源模块14包括电源管理模块140、充电插口142和电池141。也就是说，电源模块14由电源管理模块140、充电插口142和电池141三个部分组成，其中，充电插口142用于外部电源为装置1供电，电池141为内部供电部件，充电插口142和电池141均与电源管理模块140连接，电量通过电源管理模块140转换成合适的电压或者电流后为数据采集模块110等部件供电，能够确保各个部件稳定可靠的工作。

需要说明的是，本发明对充电插口和电池的具体结构不做限定，只要能够稳定可靠的对各部件供电即可。具体的，在本实施例中，充电插口142为USB充电插口，电池141为锂电池。在其他实施例中，充电插口还可以为其他类型，电池也可以为其他的型号，本发明对此不做限定，只要能够稳定可靠的对各部件供电即可。

参见图1并结合图2所示，在本实施例中，处理中心12包括数据库120，数据库120与数据采集部11连接，数据库120内存储有电机00的各性能参数。数据库120与数据采集部11通过工业物联网连接。

也就是说，数据库120内存储了大量常规的电机00的参数，如常规的振动参数、电流参数和温度参数等，这些参数对于应用在不同场合的电机00可能有所不同，但能够为数据处理和对电机00的性能进行预判提供可靠的依据。

需要说明的是，本发明对数据库的类型不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择。具体的，数据库120可以是云数据库，也可以是硬件数据，可以是独立数据库，也可以是租赁的共享数据库，只要能够稳定、准确、可靠的进行数据存储和传输即可。

进一步地，参见图1所示，在本实施例中，处理中心12还包括智能终端13，智能终端13能够获取数据库120的信息，将数据采集部11采集的信息与数据库120中存储的数据进行实时对比。

即，数据采集部11将实时采集的电机00的各项性能参数通过通信模块111传输给智能终端13，智能终端13能够将实时采集的性能参数与数据库120中的数据进行比较，通过对两者的比较和分析，能够判断电机00的使用状态，同时，能够预判电机00各项性能参数，及时提供工作人员对电机00进行检修和维护，避免电机故障的出现，确保电机00稳定可靠的运行，实现对电机的智能维护。

在本实施例中，智能终端13可以是智能手机，也可以是电脑，还可以是工控机等形式，本发明对此不做限定，工作人员可以根据应用场合选择合适的一种或者几种智能终端，只要能够准确可靠的对电机进行监测即可。

进一步地，参见图1所示，在本实施例中，处理中心12内设有一级报警、二级报警和三级报警，一级报警响应于传感器中任意一个类型传感器信号异常的情况，二级报警响应于传感器中任意两个类型传感器信号异常的情况，三级报警响应于全部类型传感器信号异常的情况。

也就是说，报警器121能够根据传感器的异常信号进行不同等级的报警，具体的，在本实施例的三类传感器中，只要有一类传感器出现异常信号时，报警器121进行一级报警，提醒工作人员进行参数的调整和检查；有两类传感器出现异常信号时，报警器121进行二级报警，提醒工作人员停止电机运行，对电机进行详细和全面的参数调整和检查；三类传感器都出现异常信号时，报警器121进行三级报警，提醒工作人员立即关停电机，需要请求专业工程师对电机进行全面的维护和检修。通过设置三级报警，能够对不同的故障等级进行不同的处理，更具有专业性和针对性，提升电机的运维效率。

总的来说，本发明通过传感器实现对电机各项参数的实时采集，并将采集后的数据传输给数据采集部，通过数据采集部对数据进行转换和处理，使得数据能够及时可靠的进行远程的传输，同时，处理中心的数据库和智能终端组合应用，能够快速高效、准确可靠的对电机的运行状态进行监测和预判，及时的对电机进行检修和维护，便于对电机进行周期性和常态化的管理，而且成本低，性能可靠，便于推广和普及。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种电机智能运维系统，其特征在于，包括：

传感器，设于电机内，用于采集所述电机中被监测的信息；

数据采集部，与所述传感器连接，用于接收和传送所述传感器采集的信息；

处理中心，与所述数据采集部连接，用于接收和处理所述数据采集部发送的信息，其中，

所述数据采集部包括电源模块、数据采集模块和通信模块，所述数据采集模块分别与所述通信模块、所述传感器和所述电源模块连接。

2.如权利要求1所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述传感器包括加速度传感器、电流传感器和温度传感器,所述加速度传感器设于所述电机上，用于采集所述电机的振动信号，所述电流传感器与所述电机的供电电源连接，用于实时监测所述供电电源的电流，通过所述电机运行过程中的电流变化来判断电机的健康状况，所述温度传感器设于所述电机内，用于采集所述电机内的轴承、定子的实时温度数据，获取运行电机轴承、定子各部位温度状况，从而评估电机健康状况。

3.如权利要求2所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述处理中心内设有一级报警、二级报警和三级报警，所述一级报警响应于所述传感器中任意一个类型传感器信号异常的情况，所述二级报警响应于所述传感器中任意两个类型传感器信号异常的情况，所述三级报警响应于全部类型传感器信号异常的情况。

4.如权利要求1所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述通信模块包括无线发送模块，所述无线发送模块可以为Lora通信模块、NB-iot通信模块和4G通信模块中的至少一种。

5.如权利要求4所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述通信模块还包括天线，用于增强所述无线发送模块的通讯能力。

6.如权利要求1所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述电源模块包括电源管理模块、充电插口和电池。

7.如权利要求6所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述充电插口为USB充电插口，所述电池为锂电池。

8.如权利要求1所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述处理中心包括数据库，所述数据库与所述数据采集部连接，所述数据库内存储有电机的各性能参数。

9.如权利要求8所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述数据库与所述数据采集部通过工业物联网连接。

10.如权利要求8所述的电机智能运维系统，其特征在于，所述处理中心还包括智能终端，所述智能终端能够获取所述数据库的信息，将所述数据采集部采集的信息与所述数据库中存储的信息进行实时对比。

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