CN112180902A - 一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于流体检测技术领域，具体为一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，包括报警模块、处理模块、无线传输模块、显示模块、存储模块、数据采集模块与移动终端，处理模块进行实时配比计算及配比偏离并判断配比比例是否满足要求，并将配比计算及配比偏离并判断配比通过显示模块进行显示，显示模块实时显示A路和B路的实时输出及A+B实时输出总量，当前结束过程的平均配比比例并判断是否合格，本发明能够与移动终端进行连接，将数据能够实时呈现在移动终端上，方便对系统的运作状态进行实时查看，同时在系统检测到合格率不满足设定的数值时，能够及时报警，避免造成损失。

Description

一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评 估系统

技术领域

本发明涉及流体检测技术领域，具体为一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统。

背景技术

目前，涉及工业信号的采集是单纯的程序定义采集动作，PLC或工业计算机按预设程序去采集传感器所生成的信号(4-20mA，脉冲等)，然后生成数据，由于所关联的PLC或工业计算机还需要担负其他控制、驱动、以及闭环调整等任务，因此就无法给出足够的运算能力和存储空间用来对信号所生成的数据进行二次处理和算法分析，甚至还可能牺牲或减少传感器信号的采集次数，更无法按预设的采集策略来实时、多种方案、快速地采集信号，因此无法发现短暂或快速发生的过程变化，而这些随机出现的变化发生时间快、过程短，往往是流体过程缺陷或故障的早期状态，忽视或无法采集这些随机出现的传感器信号并从中发现异常，就势必造成监控的盲区，从而无法及时发现过程中的异常和对异常进行持续监控，并采取措施预防故障的突然发生及所造成的损失。而事实上，很多工业过程中确实存在着故障的突然发生并造成严重损失的情形，或者是随机出现的产品质量的突变，而这里面一定存在着由早期随机出现的异常被忽视而演变成为显性故障和突发事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，以解决上述背景技术中提出的无法及时发现过程中的异常和对异常进行持续监控，并采取措施预防故障的突然发生及所造成的损失的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，包括报警模块、处理模块、无线传输模块、显示模块、存储模块、数据采集模块与移动终端，所述处理模块与无线传输模块、显示模块、数据采集模块、存储模块与报警模块连接，所述数据采集模块包括传感器一与传感器二，所述处理模块与传感器一、传感器二连接，所述传感器一与传感器二为压力传感器、转速传感器、流量传感器、振动传感器、温度传感器中的一种或多种，所述传感器一与传感器二为连续型、离散型中的一种或多种，所述传感器一与传感器二分别为A和B，每一次完整的A+B输出过程最小检测次以上，处理模块进行实时配比计算及配比偏离并判断配比比例是否满足要求，并将配比计算及配比偏离并判断配比通过显示模块进行显示，显示模块实时显示A路和B路的实时输出及A+B实时输出总量，结束时显示:A累计输出，B累计输出，A+B累计输出，当前结束过程的平均配比比例并判断是否合格，处理模块根据过程中的检测点数量和每个检测点的结果计算合格率并判断是否满足>80％，将数据存储到存储模块中，同时将数据通过无线传输模块同步传输到移动终端中，如合格率不满足80％时，处理模块将信号发送给报警模块中，报警模块进行报警提示。

优选的，所述显示模块为可触控式LED显示屏。

优选的，所述无线传输模块为低功耗GPRS无线传输模块，所述无线传输模块与移动终端通过通过GSM/GPRS网络连接。

优选的，所述报警模块为报警扬声器、报警警示灯中的一种或多种。

优选的，所述处理模块为PLC控制器、工业计算机中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过及时、大量、多种方案的工业传感器信号的实时及策略性采集来生成大量、时效性、功能性的数据，并对数据进行及时的二次处理(逻辑运算)并通过与设定目标、指标来对比和计算，从而生成实时的结果和分析，并保存过程数据可以用来发现异常发生的时刻和体积、比例等描述数据来锁定异常，用于后期的数据分析和预防、整改措施的制订，从而避免出现突发的故障和品质失控等，也可以用来指导系统的再调整使得流体过程更加精确、稳定并减少异常的发生。

2)本发明涉及的流体过程的分析和评估可以针对被测流体过程迅速给出结果和分析及独创的指标(检测合格率)，然而这一切的基础是工业信号的选择、采集策略、信号的逻辑处理、以及相关算法等，而当前行业通用的算法和采集策略已经无法完全满足这些要求及数据质量和数据质量及时效性的要求。

3)本发明能够与移动终端进行连接，将数据能够实时呈现在移动终端上，方便对系统的运作状态进行实时查看，同时在系统检测到合格率不满足设定的数值时，能够及时报警，避免造成损失。

附图说明

图1为本发明系统逻辑框图；

图2为本发明数据采集模块结构框图；

图3为本发明系统运行数据图一；

图4为本发明系统运行数据图二；

图5为本发明系统运行异常数据图；

图6为本发明系统数据合格输出图；

图7为本发明移动终端数据显示图。

图中：1报警模块、2处理模块、3无线传输模块、4显示模块、5数据采集模块、6传感器一、7传感器二、8存储模块。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

实施例：

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，包括报警模块1、处理模块2、无线传输模块3、显示模块4、存储模块8、数据采集模块5与移动终端，其特征在于：所述处理模块2与无线传输模块3、显示模块4、数据采集模块5、存储模块8与报警模块1连接，所述数据采集模块5包括传感器一6与传感器二7，所述处理模块2与传感器一6、传感器二7连接，所述传感器一6与传感器二7为压力传感器、转速传感器、流量传感器、振动传感器、温度传感器中的一种或多种，所述传感器一6与传感器二7为连续型、离散型中的一种或多种，所述传感器一6与传感器二7分别为A和B，每一次完整的A+B输出过程最小检测5次以上，处理模块2进行实时配比计算及配比偏离并判断配比比例是否满足要求，并将配比计算及配比偏离并判断配比通过显示模块4进行显示，显示模块4实时显示A路和B路的实时输出及A+B实时输出总量，结束时显示:A累计输出，B累计输出，A+B累计输出，当前结束过程的平均配比比例并判断是否合格，处理模块2根据过程中的检测点数量和每个检测点的结果计算合格率并判断是否满足>80％，将数据存储到存储模块8中，同时将数据通过无线传输模块3同步传输到移动终端中，如合格率不满足80％时，处理模块2将信号发送给报警模块1中，报警模块1进行报警提示。

其中，所述显示模块4为可触控式LED显示屏。

所述无线传输模块3为低功耗GPRS无线传输模块，所述无线传输模块3与移动终端通过通过GSM/GPRS网络连接。

所述报警模块1为报警扬声器、报警警示灯中的一种或多种。

所述处理模块2为PLC控制器、工业计算机中的一种或多种。

参考图3-图4，系统的运行条件为：组份A＝0.0725升/分钟；组份B＝0.0178升/分钟，组份A：组份B＝100:24.55±2.5，实际运行结果：图3中平均比例＝100:25.2，共输出46.3毫升，输出过程中共检测14个点，100％合格，图4中平均比例＝100:25.0，共输出46.6毫升，输出过程中共检测14个点，100％合格。

参考图5，图5中所示为人为设定包含异常波动的输出过程，平均比例为合格，如按西欧进口设备的判定标准将会被判定为合格输出；然而，本发明的检测系统在这个2分钟的输出过程(动态波动、小流速)中进行了59次采集和数据分析，合格点有20次，所以合格率为33.8983％，而且不合格点分布在几乎全输出过程，尽管平均比例只偏离0.3％(西欧类似设备可以书面保证的技术水平是比例偏离<1％),然而经过共计59次/2分钟的全过程检测,本系统判定该输出过程是不合格的，主系统需要调整或检修，主控制系统(西欧进口)因为信号采集及算法等缘故，无法生成大量的实时信号、数据和对应的逻辑运算及数据存储，因此被测流体输出过程中具体发生了什么，主控制系统无法了解因此会给出输出过程合格的评判，然而这个评判是错的。

参考图6，全过程0.5分钟/30秒,本发明系统共检测14次,14次检测的合格率100％,平均比例25.2(标准值＝24.5偏离0.7<限定指标2),A+B总量偏离合格，以上过程结束前最后一次检测的实时比例为26.3451(标准值＝24.5,偏离1.85<限定指标2)，偏离虽然合格但接近限定指标，这时因为此时被测流体过程正处于结束、减速阶段，该阶段和过程起始阶段通常偏离较大，因为被测流体过程处于动态加速或动态减速阶段。这再一次表明，本发明检测的信号采集及算法设计及硬件的总体合理性。

参考图7，上半部分为某德国进口设备的主控系统监控画面；下半部分为移动终端与本发明无线传输模块联动呈现实时监控画面，通过手机实时画面可以看出这段运行过程已经出现多次超出允许范围，而德国设备主控系统显示数据不足而且几乎无法判别是否合格。

工作原理：选用一台PLC或工业计算机，传感器一6、传感器二7各一台，可触控式LED显示屏一台及信号线和电源线等作为传感器信号采集及处理独立系统，同时该系统可通过开关信号或者通讯与被测流体过程的主控系统进行关联供电和过程启动/过程停止，由于传感器一6与传感器二7的信号为离散型脉冲信号，因此系统所采用的信号采集策略包括零点实时刷新，动态流动过程中流量和流速的在线检测，流体输出过程的多组分体积配比实时在线检测，离散型信号多次采集根据被测流程来设定采集时间间隔和数值插补技术等进行采集和运算策略，在系统启动后立即处理模块2实时进行对传感器一6与传感器二7两路脉冲信号的策略性采集，然后处理模块2根据设定程序将得到的数据进行数据处理(数值插补修正)及逻辑运算并得到该时刻的结果和基于这些结果的评判信息，经显示模块4呈现出来，处理模块2将采集到的数据以特定格式存储到存储模块8，同时处理模块2将数据通过无线传输模块3同步传输到移动终端中，可通过移动终端实时对系统运行情况及数据进行查看，当处理模块2对数据处理后与设定的数值对比不满足合格率时，处理模块2控制报警模块1工作，进行报警。经现场使用，与进口设备对比，特点：实时显示各种预先定义的过程数据，有实时趋势图，和当时刻的评判结果，并引入合格率的概念，所以本系统不仅显示关键的实时配比信息和输出信息，还对每次的采集及输出结果进行评判，比如全过程做了10次采集和评估，然而8次合格，则合格率为80％，而通过调本发明检测系统所储存的数据可以看到发生不合格点的时刻、体积以及不合格点的分布，如果不合格点是在启动或制动阶段，则可以忽略，但如果不合格点发生在过程的中间阶段，则需要调整主控系统的驱动设置或检修系统的运行执行部分。而进口的主机系统自身的检测系统仅提供有限数量的过程数据显示，并依据配比比例的平均数据来判断输出过程为Yes(合格)还是No(不合格)，即使过程中发生不合格点，只要平均结果是合格的就给出Yes，这样就会造成缺陷无法被及时发现及质量隐患或故障。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，包括报警模块(1)、处理模块(2)、无线传输模块(3)、显示模块(4)、存储模块(8)、数据采集模块(5)与移动终端，其特征在于：所述处理模块(2)与无线传输模块(3)、显示模块(4)、数据采集模块(5)、存储模块(8)与报警模块(1)连接，所述数据采集模块(5)包括传感器一(6)与传感器二(7)，所述处理模块(2)与传感器一(6)、传感器二(7)连接，所述传感器一(6)与传感器二(7)为压力传感器、转速传感器、流量传感器、振动传感器、温度传感器中的一种或多种，所述传感器一(6)与传感器二(7)为连续型、离散型中的一种或多种，所述传感器一(6)与传感器二(7)分别为A和B，每一次完整的A+B输出过程最小检测5次以上，处理模块(2)进行实时配比计算及配比偏离并判断配比比例是否满足要求，并将配比计算及配比偏离并判断配比通过显示模块(4)进行显示，显示模块(4)实时显示A路和B路的实时输出及A+B实时输出总量，结束时显示:A累计输出，B累计输出，A+B累计输出，当前结束过程的平均配比比例并判断是否合格，处理模块(2)根据过程中的检测点数量和每个检测点的结果计算合格率并判断是否满足>80％，将数据存储到存储模块(8)中，同时将数据通过无线传输模块(3)同步传输到移动终端中，如合格率不满足80％时，处理模块(2)将信号发送给报警模块(1)中，报警模块(1)进行报警提示。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，其特征在于：所述显示模块(4)为可触控式LED显示屏。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，其特征在于：所述无线传输模块(3)为低功耗GPRS无线传输模块，所述无线传输模块(3)与移动终端通过通过GSM/GPRS网络连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，其特征在于：所述报警模块(1)为报警扬声器、报警警示灯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业模拟量信号的流体过程实时在线检测分析及评估系统，其特征在于：所述处理模块(2)为PLC控制器、工业计算机中的一种或多种。

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