CN111856276A - 一种电机运行状态实时监测系统 - Google Patents

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CN111856276A CN202010733322.2A CN202010733322A CN111856276A CN 111856276 A CN111856276 A CN 111856276A CN 202010733322 A CN202010733322 A CN 202010733322A CN 111856276 A CN111856276 A CN 111856276A
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樊宗山
陈飞
徐晨
蔡艳
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Huainan Wantai Electric Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种电机运行状态实时监测系统，包括注册登录模块、数据监测模块、数据库、分析模块、检修分配模块、报警模块以及显示模块；所述数据监测模块用于实时监测电机运行的状态数据，并将其标记为运行状态数据，运行状态数据包括电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，并将运行状态信息一同传输至分析模块；系统对电机的运行状态和电机的故障率进行判断，根据电机的当前的工作状态和工作时的运行状态信息，提前对可能出现的故障状况作出相应的判定，并有计划的对电机进行维护保养，提升电机使用寿命，确保其长时间稳定。

Description

一种电机运行状态实时监测系统
技术领域
本发明涉及电机运行状态监测技术领域，具体为一种电机运行状态实时监测系统。
背景技术
电机在生活生产中起着非常重要的作用，然而，尽管产业升级所带来的技术进步正在将电机的性能和品质不断推向新的高度，可是我们使用电机的方式，却几乎在它问世的这一百多年间没有什么太大的变化:连续运转，直到寿命结束，同时，在提升电机使用寿命，确保其长时间稳定运行方面，除了繁琐复杂的人工检修和排查，我们在电机的维护和保养方面所采取的措施也仍然是非常有限的，这其实会带来一个很严重的问题，就是极高的设备风险成本，因为我们知道，作为设备机械动力源的电机，其安装使用和维修更换的过程往往是极为耗时、费力的，因此，根据电机的当前的工作状态和工作时的运行状态信息，提前对可能出现的故障状况作出相应的判定，并有计划的对设备和电机进行维护保养。
但是在现有技术中，对电机运行状态进行监测后，不能够对其故障率进行判断，电机出现故障后，也不能合理的分配检修人员去维护，导致电机的实用性和检修的效率大大降低。
发明内容
本发明的目的就在于提出一种电机运行状态实时监测系统，通过计数器、传感器和监测器获取电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，通过公式获取到的电机的转差率和电机的故障率，将电机的转差率和电机的故障率进行分析，电机的转差率大于零小于设定阈值，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率大于设定阈值，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；若电机的故障率大于或小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；若电机的故障率位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块；系统对电机的运行状态和电机的故障率进行判断，根据电机的当前的工作状态和工作时的运行状态信息，提前对可能出现的故障状况作出相应的判定，并有计划的对电机进行维护保养，提升电机使用寿命，确保其长时间稳定。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种电机运行状态实时监测系统，包括注册登录模块、数据监测模块、数据库、分析模块、检修分配模块、报警模块以及显示模块；
所述数据监测模块用于实时监测电机运行的状态数据，并将其标记为运行状态数据，运行状态数据包括电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，并将运行状态信息一同传输至分析模块，具体获取步骤如下：
步骤一：实时获取电机转子转速，并将电机转子转速标记为Zr；
步骤二：实时获取旋转磁场的转数，并将旋转磁场的转数标记为Xr；
步骤三：通过公式
Figure BDA0002604106950000021
获取到电机的转差率Sr,其中，d1、d2为预设比例系数，d1大于d2且d1+d2＝1，β为误差修正因子，且β＝3.256983；
步骤四：每隔t时间，获取电机全天运行时的温度并将电机运行时的温度标记为Tt；
步骤五：每隔t时间，获取电机全天运行时的噪音，并将电机运行时的噪音标记为Yt；
步骤六：每隔t时间，获取电机全天运行时的振动频率，并将电机运行时的振动频率标记为Pt，t＝1,2,3...n；
步骤七：通过公式
Figure BDA0002604106950000031
获取到电机的故障率Gt，其中u、v以及w均为修正因子，且u、v以及w与全天电机运行时的温度、噪音以及振动频率一一对应，u大于v大于w且u+v+w＝5.369852；
步骤八：将获取到的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt发送至分析模块进行分析；
所述分析模块用于接收数据监测模块发送的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt，并将电机的转差率Sr和电机的故障率Gt进行分析，具体分析步骤如下：
S1：将电机的转差率Sr与设定阈值L进行比较：
a、若电机的转差率Sr大于零小于设定阈值L，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；
b、若电机的转差率Sr小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；
c、若电机的转差率Sr大于设定阈值L，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；
S2：将电机的故障率Gt与设定阈值范围进行比较：
a、若电机的故障率Gt大于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
b、若电机的故障率Gt小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
c、若电机的故障率Gt位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块；
进一步地，所述注册登录模块用于管理员和检修人员通过手机终端提交管理员数据和检修人员数据进行注册并将注册成功的管理员数据和检修人员数据发送至数据库内保存，所述管理员数据包括管理员姓名、身份证号码、实名认证的手机号码以及照片，所述检修人员数据包括检修人员姓名、实名认证的手机号码、维修次数、入职时间以及照片。
进一步地，所述报警模块用于接收分析模块发送的检修信号，并将检修信号发送至检修分配模块，所述检修分配模块用于对检修电机的检修人员进行合理分配，具体分配步骤如下：
SS1：通过手机终端检测空闲的检修人员，并标记为初选人员，设定初选人数为Rt,t＝1...n；
SS2：通过系统当前时间与初选人员的入职时间获取得到入职时长，并将入职时长标记为TRt；
SS3：将初选人员的维修次数记为QRt；
SS4：获取故障率高电机的检修难易程度，并将检修难易程度标记为Dw；
SS5：通过互联网对初选人员的地理位置进行分析，分析初选人员与需维修设备所在地的距离,具体分析步骤如下；
A1：以故障率高的电机为原点做直角坐标系；
A2：通过互联网获取初选人员的地理位置，并将其标记为Ci，i＝1...n，对应的坐标为(Xc1，Yc1)、...、(Xcn，Ycn)；
A3：利用公式计算得出初选人员地理位置与故障率高的电机所在地的距离分别为
Figure BDA0002604106950000051
A4：分析初选人员与故障率高的电机所在地的最短距离并标记为Aq；
SS6：利用公式
Figure BDA0002604106950000052
获取得到初选人员的分配值XRt，其中，h、j、k以及l均为修正因子，且h、j、k以及l与入职时长、初选人数、初选人员的维修次数以及检修难易程度一一对应，η为误差比例系数，取值为1.3658296；
SS7：将分配值最大的初选人员标记为选中人员，检修分配模块将待检修电机的位置发送至选中人员的手机终端上，同时将待检修电机的位置及选中人员的手机号码发送至数据库内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过数据监测模块获取电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，通过公式获取到的电机的转差率和电机的故障率，分析模块用于接收数据监测模块发送的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt，并将电机的转差率Sr和电机的故障率Gt进行分析，电机的转差率Sr大于零小于设定阈值L，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率Sr小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率Sr大于设定阈值L，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；若电机的故障率Gt大于或小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；若电机的故障率Gt位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块；系统对电机的运行状态和电机的故障率进行判断，根据电机的当前的工作状态和工作时的运行状态信息，提前对可能出现的故障状况作出相应的判定，并有计划的对电机进行维护保养，提升电机使用寿命，确保其长时间稳定；
2、通过检修分配模块对检修电机的检修人员进行合理分配，获取检测空闲的检修人员、入职时长、初选人员的维修次数、电机检修难易程度以及初选人员的地理位置，利用公式获取得到初选人员的分配值，分配值最大的初选人员标记为选中人员，检修分配模块将待检修电机的位置发送至选中人员的手机终端上，同时将待检修电机的位置及选中人员的手机号码发送至数据库内，为故障率高的电机合理安排检修人员进行检修，提高了检修的效率，降低了人工的工作强度，延长了电机的使用寿命。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种电机运行状态实时监测系统，包括注册登录模块、数据监测模块、数据库、分析模块、检修分配模块、报警模块以及显示模块，所述注册登录模块用于管理员和检修人员通过手机终端提交管理员数据和检修人员数据进行注册并将注册成功的管理员数据和检修人员数据发送至数据库内保存，所述管理员数据包括管理员姓名、身份证号码、实名认证的手机号码以及照片，所述检修人员数据包括检修人员姓名、实名认证的手机号码、维修次数、入职时间以及照片；
所述数据监测模块用于实时监测电机运行的状态数据，并将其标记为运行状态数据，运行状态数据包括电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，并将运行状态信息一同传输至分析模块，具体获取步骤如下：
步骤一：实时获取电机转子转速，并将电机转子转速标记为Zr；
步骤二：实时获取旋转磁场的转数，并将旋转磁场的转数标记为Xr；
步骤三：通过公式
Figure BDA0002604106950000071
获取到电机的转差率Sr,其中，d1、d2为预设比例系数，d1大于d2且d1+d2＝1，β为误差修正因子，且β＝3.256983；
步骤四：每隔t时间，获取电机全天运行时的温度并将电机运行时的温度标记为Tt；
步骤五：每隔t时间，获取电机全天运行时的噪音，并将电机运行时的噪音标记为Yt；
步骤六：每隔t时间，获取电机全天运行时的振动频率，并将电机运行时的振动频率标记为Pt，t＝1,2,3...n；
步骤七：通过公式
Figure BDA0002604106950000072
获取到电机的故障率Gt，其中u、v以及w均为修正因子，且u、v以及w与全天电机运行时的温度、噪音以及振动频率一一对应，u大于v大于w且u+v+w＝5.369852；
步骤八：将获取到的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt发送至分析模块进行分析；
所述分析模块用于接收数据监测模块发送的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt，并将电机的转差率Sr和电机的故障率Gt进行分析，具体分析步骤如下：
S1：将电机的转差率Sr与设定阈值L进行比较：
a、若电机的转差率Sr大于零小于设定阈值L，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；
b、若电机的转差率Sr小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；
c、若电机的转差率Sr大于设定阈值L，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；
S2：将电机的故障率Gt与设定阈值范围进行比较：
a、若电机的故障率Gt大于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
b、若电机的故障率Gt小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
c、若电机的故障率Gt位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块；
所述报警模块用于接收分析模块发送的检修信号，并将检修信号发送至检修分配模块，所述检修分配模块用于对检修电机的检修人员进行合理分配，具体分配步骤如下：
SS1：通过手机终端检测空闲的检修人员，并标记为初选人员，设定初选人数为Rt,t＝1...n；
SS2：通过系统当前时间与初选人员的入职时间获取得到入职时长，并将入职时长标记为TRt；
SS3：将初选人员的维修次数记为QRt；
SS4：获取故障率高电机的检修难易程度，并将检修难易程度标记为Dw；
SS5：通过互联网对初选人员的地理位置进行分析，分析初选人员与需维修设备所在地的距离,具体分析步骤如下；
A1：以故障率高的电机为原点做直角坐标系；
A2：通过互联网获取初选人员的地理位置，并将其标记为Ci，i＝1...n，对应的坐标为(Xc1，Yc1)、...、(Xcn，Ycn)；
A3：利用公式计算得出初选人员地理位置与故障率高的电机所在地的距离分别为
Figure BDA0002604106950000091
A4：分析初选人员与故障率高的电机所在地的最短距离并标记为Aq；
SS6：利用公式
Figure BDA0002604106950000092
获取得到初选人员的分配值XRt，其中，h、j、k以及l均为修正因子，且h、j、k以及l与入职时长、初选人数、初选人员的维修次数以及检修难易程度一一对应，η为误差比例系数，取值为1.3658296；
SS7：将分配值最大的初选人员标记为选中人员，检修分配模块将待检修电机的位置发送至选中人员的手机终端上，同时将待检修电机的位置及选中人员的手机号码发送至数据库内。
本发明工作原理：
管理员和检修人员通过注册登录模块提交管理员数据和检修人员数据进行注册并将注册成功的管理员数据和检修人员数据发送至数据库内保存，通过数据监测模块实时监测电机运行的状态数据，并将其标记为运行状态数据，运行状态数据包括电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，并将运行状态信息一同传输至分析模块，获取电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，通过公式获取到的电机的转差率和电机的故障率，通过分析模块接收数据监测模块发送的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt，并将电机的转差率Sr和电机的故障率Gt进行分析，电机的转差率Sr大于零小于设定阈值L，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率Sr小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；若电机的转差率Sr大于设定阈值L，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；若电机的故障率Gt大于或小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；若电机的故障率Gt位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块；所述报警模块用于接收分析模块发送的检修信号，并将检修信号发送至检修分配模块，所述检修分配模块用于对检修电机的检修人员进行合理分配。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种电机运行状态实时监测系统，其特征在于，包括注册登录模块、数据监测模块、数据库、分析模块、检修分配模块、报警模块以及显示模块；
所述数据监测模块用于实时监测电机运行的状态数据，并将其标记为运行状态数据，运行状态数据包括电机转子转速、旋转磁场的转数、运行时的温度、噪音以及振动频率，并将运行状态信息一同传输至分析模块，具体获取步骤如下：
步骤一：实时获取电机转子转速，并将电机转子转速标记为Zr；
步骤二：实时获取旋转磁场的转数，并将旋转磁场的转数标记为Xr；
步骤三：通过公式
Figure FDA0002604106940000011
获取到电机的转差率Sr,其中，d1、d2为预设比例系数，d1大于d2且d1+d2＝1，β为误差修正因子，且β＝3.256983；
步骤四：每隔t时间，获取电机全天运行时的温度并将电机运行时的温度标记为Tt；
步骤五：每隔t时间，获取电机全天运行时的噪音，并将电机运行时的噪音标记为Yt；
步骤六：每隔t时间，获取电机全天运行时的振动频率，并将电机运行时的振动频率标记为Pt；
步骤七：通过公式
Figure FDA0002604106940000012
获取到电机的故障率Gt，其中u、v以及w均为修正因子，且u、v以及w与全天电机运行时的温度、噪音以及振动频率一一对应，u大于v大于w且u+v+w＝5.369852；
步骤八：将获取到的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt发送至分析模块进行分析；
所述分析模块用于接收数据监测模块发送的电机的转差率Sr和电机的故障率Gt，并将电机的转差率Sr和电机的故障率Gt进行分析，具体分析步骤如下：
S1：将电机的转差率Sr与设定阈值L进行比较：
a、若电机的转差率Sr大于零小于设定阈值L，系统判定电机处于电动机状态，并生成电动机状态信号，将电动机状态信号发送至显示模块；
b、若电机的转差率Sr小于零，则电机处于发电机状态，系统判定电机处于发电机状态，并生成发电机状态信号，将发电机状态信号发送至显示模块；
c、若电机的转差率Sr大于设定阈值L，则电机处于电磁制动状态，系统判定电机处于电磁制动状态，并生成电磁制动状态信号，将电磁制动状态信号发送至显示模块；
S2：将电机的故障率Gt与设定阈值范围进行比较：
a、若电机的故障率Gt大于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
b、若电机的故障率Gt小于设定阈值范围时，系统判定电机需要检修，并生成检修信号，将检修信号发送至报警模块；
c、若电机的故障率Gt位于设定阈值范围时，系统判定电机不需要检修，并生成不需要检修信号，将不需要检修信号发送至显示模块。
2.根据权利要求1所述的一种电机运行状态实时监测系统，其特征在于，所述注册登录模块用于管理员和检修人员通过手机终端提交管理员数据和检修人员数据进行注册并将注册成功的管理员数据和检修人员数据发送至数据库内保存，所述管理员数据包括管理员姓名、身份证号码、实名认证的手机号码以及照片，所述检修人员数据包括检修人员姓名、实名认证的手机号码、维修次数、入职时间以及照片。
3.根据权利要求1所述的一种电机运行状态实时监测系统，其特征在于，所述报警模块用于接收分析模块发送的检修信号，并将检修信号发送至检修分配模块，所述检修分配模块用于对检修电机的检修人员进行合理分配，具体分配步骤如下：
SS1：通过手机终端检测空闲的检修人员，并标记为初选人员，设定初选人数为Rt,t＝1...n；
SS2：通过系统当前时间与初选人员的入职时间获取得到入职时长，并将入职时长标记为TRt；
SS3：将初选人员的维修次数记为QRt；
SS4：获取故障率高电机的检修难易程度，并将检修难易程度标记为Dw；
SS5：通过互联网对初选人员的地理位置进行分析，分析初选人员与需维修设备所在地的距离,具体分析步骤如下；
A1：以故障率高的电机为原点做直角坐标系；
A2：通过互联网获取初选人员的地理位置，并将其标记为Ci，i＝1...n，对应的坐标为(Xc1，Yc1)、...、(Xcn，Ycn)；
A3：利用公式计算得出初选人员地理位置与故障率高的电机所在地的距离分别为
Figure FDA0002604106940000031
...、
Figure FDA0002604106940000032
A4：分析初选人员与故障率高的电机所在地的最短距离并标记为Aq；
SS6：利用公式
Figure FDA0002604106940000033
获取得到初选人员的分配值XRt，其中，h、j、k以及l均为修正因子，且h、j、k以及l与入职时长、初选人数、初选人员的维修次数以及检修难易程度一一对应，η为误差比例系数，取值为1.3658296；
SS7：将分配值最大的初选人员标记为选中人员，检修分配模块将待检修电机的位置发送至选中人员的手机终端上，同时将待检修电机的位置及选中人员的手机号码发送至数据库内。
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