CN112833942A - 一种系统健康状态监控设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系统健康状态监控设备及方法，涉及传感器技术领域，其设备包括振动传感器、温度传感器、压力传感器和管理终端，振动传感器包括第一固定架和第一处理件，温度传感器包括第二固定架、第一延伸柱和第二处理件，压力传感器包括第三固定架、第二延伸柱和第三处理件，第一处理件、第二处理件和第三处理件均包括壳体、信号采集件、核心处理件和天线，第一延伸柱和第二延伸柱上均设有感应件，管理终端包括无线汇集器、输入端、数据处理主板和显示屏。本发明结构简单，可准确获取动力系统各项数据，发送至管理终端，可以智能处理系统数据和专家的批注信息进行学习，形成算法，并系统进行监控，在故障发生之前报警，提高了自动化水平。

Description

一种系统健康状态监控设备及方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，

尤其是，本发明涉及一种系统健康状态监控设备及方法。

背景技术

动力系统在汽车、大型装备、飞机、高铁等各个关系人民财产和生命安全的总要领域均具有十分广泛的应用，但系统设备健康监测方向仍旧停留在单个设备，尤其是电子设备的简单检测状态，而设备级的监测多依靠专家的经验通过系统运行过程中的各种参数判断。

例如中国专利发明专利CN103926891A涉及一种移动通信机房基站动力环境设备监测系统，包括存储模块、运行状态数据获取模块、显示界面提供模块、动力环境资源信息管理模块、动力环境资源拓扑呈现模块、动力环境设备预警分析模块、动力环境设备告警分析模块、显示设备，该移动通信机房基站动力环境设备监测系统获取机房、基站动力环境监控系统收集的机房、基站站动力环境设备的运行状态数据，并根据获取的运行状态数据、预存的机房、基站的动力环境设备的静态资源信息，进行综合分析、运算后，给动力环境专业维护人员提供准确的维护管理信息、预警及告警信息。本发明还提供一种移动通信机房基站动力环境设备监测方法。

但是上述传感器依然有以下缺点：只能起到查看设备是否出现故障或濒临故障，无法在故障发生的前期发现；专家经过大量的实验的，往往能在故障发生前期有所察觉，而不间断的专家在线查看是不现实的，也是低效的，专家是一种不可再生的宝贵财富，专家经验也很难得到有效的传承。

因此为了解决上述问题，也随着设备有效的健康状态监控越发重要，对自动、智能的健康状态监控设备需求越发迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，可以准确的获取动力系统的各项数据，先将数据变送然后发送至管理终端，避免数据干扰，监控灵活性高，可以智能处理多组系统数据以及专家的批注信息进行学习，形成对系统状态监控的算法，并可以对系统状态进行监控，并有效在故障发生之前进行报警，提高了系统健康状态监控的自动化水平的系统健康状态监控设备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种系统健康状态监控设备，包括振动传感器、温度传感器、压力传感器以及管理终端，所述振动传感器包括第一固定架和设置于所述第一固定架上的第一处理件，所述温度传感器包括第二固定架、设置于所述第二固定架上的第一延伸柱以及设置于所述第二固定架远离所述第一延伸柱的一侧的第二处理件，所述压力传感器包括第三固定架、设置于所述第三固定架上的第二延伸柱以及设置于所述第三固定架远离所述第二延伸柱的一侧的第三处理件，所述第一处理件、第二处理件以及第三处理件均包括壳体、设置于所述壳体内的信号采集件、与所述信号采集件连接的核心处理件以及与所述核心处理件电连接的天线，所述第一延伸柱和第二延伸柱上均设置有感应件，所述管理终端包括与所述天线电连接的无线汇集器、用于获取管理批注信息的输入端、用于处理所述无线汇集器和输入端的信息的数据处理主板以及与所述数据处理主板电连接的显示屏。

作为本发明的优选，所述数据处理主板包括用于获取所述无线汇集器和输入端的信息的内存、用于计算所述内存获取的信息的CPU、用于辅助所述CPU进行计算的GPU以及用于存储计算结果的硬盘。

作为本发明的优选，所述第一处理件、第二处理件以及第三处理件均还包括电池件，所述核心处理件和信号采集件均与所述电池件电连接。

作为本发明的优选，所述第一处理件、第二处理件以及第三处理件上均设置有盖板，所述壳体和盖板均为电木件。

作为本发明的优选，所述天线为2.4G棒状天线。

作为本发明的优选，所述第一延伸柱和第二延伸柱均为伸缩柱。

作为本发明的优选，所述第一延伸柱上的感应件包括热电偶温度感应件和铂电阻温度感应件。

作为本发明的优选，所述第二延伸柱上的感应件包括空气压力感应件和液体压力感应件。

作为本发明的优选，所述振动传感器上设置有加速度输出、速度输出、位移输出、振动频谱以及特征点输出的感应件。

本发明还提供一种系统健康状态监控设备的方法，包括以下步骤：

S1：将振动传感器通过第一紧固件安装至设备振动敏感部位；将温度传感器通过第二紧固件安装至设备温度敏感部位；将压力传感器通过第三紧固件安装至设备压力敏感部位；

S2：振动传感器获取设备的振动数据；温度传感器获取设备的温度数据；压力传感器获取设备的压力数据；

S3：信号采集件获取振动、温度和压力数据，并变送为电信号发送至核心处理件，核心处理件打包通过天线将数据发送至管理终端；

S4：管理终端的无线汇集器汇集设备数据并显示，通过输入端获取专家对设备数据的标注数据，发送至数据处理主板进行学习；

S5：数据处理主板判断是否学习完毕，若是，则生成设备数据安全标准表，执行步骤S6；反之则继续执行步骤S4；

S6：判断设备数据是否符合设备数据安全标准表，若是，则显示设备数据；反之则发出警示。

本发明一种系统健康状态监控设备及方法的有益效果在于：结构简单，可以准确的获取动力系统的各项数据，先将数据变送然后发送至管理终端，避免数据干扰，监控灵活性高，可以智能处理多组系统数据以及专家的批注信息进行学习，形成对系统状态监控的算法，并可以对系统状态进行监控，并有效在故障发生之前进行报警，提高了系统健康状态监控的自动化水平。

附图说明

图1为本发明一种系统健康状态监控设备的一个实施例的振动传感器的结构示意图；

图2为本发明一种系统健康状态监控设备的一个实施例的温度传感器的结构示意图；

图3为本发明一种系统健康状态监控设备的一个实施例的压力传感器的结构示意图；

图4为本发明一种系统健康状态监控设备的一个实施例的管理终端的模块示意图；

图5为本发明一种系统健康状态监控设备的方法的工作流程示意图；

图中：1、振动传感器，11、第一固定架，13、第一处理件，131、壳体，132、信号采集件，133、核心处理件，134、天线，135、电池件，136、盖板，2、温度传感器，21、第二固定架，22、第一延伸柱，221、感应件，3、压力传感器，31、第三固定架，32、第二延伸柱，4、管理终端，41、电源，42、无线汇集器，43、数据处理主板，44、硬盘，45、内存，46、CPU，47、GPU，48、输入端，49、显示屏。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1至4所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种系统健康状态监控设备，包括振动传感器1、温度传感器2、压力传感器3以及管理终端4，所述振动传感器1包括第一固定架11和设置于所述第一固定架11上的第一处理件13，所述温度传感器2包括第二固定架21、设置于所述第二固定架21上的第一延伸柱22以及设置于所述第二固定架21远离所述第一延伸柱22的一侧的第二处理件23，所述压力传感器3包括第三固定架31、设置于所述第三固定架31上的第二延伸柱32以及设置于所述第三固定架31远离所述第二延伸柱32的一侧的第三处理件33，所述第一处理件13、第二处理件23以及第三处理件33均包括壳体131、设置于所述壳体131内的信号采集件132、与所述信号采集件132连接的核心处理件133以及与所述核心处理件133电连接的天线134，所述第一延伸柱22和第二延伸柱32上均设置有感应件221，所述管理终端4包括与所述天线134电连接的无线汇集器42、用于获取管理批注信息的输入端48、用于处理所述无线汇集器42和输入端48的信息的数据处理主板43以及与所述数据处理主板43电连接的显示屏49。

在本发明中，将振动传感器1通过安装至设备振动敏感部位；将温度传感器2安装至设备温度敏感部位；将压力传感器3安装至设备压力敏感部位；管理终端4用于获取振动传感器1检测到的振动数据、温度传感器2检测到的温度数据以及压力传感器3检测到的压力数据，然后进行处理和学习，形成系统状态监控算法，对再次获取的振动传感器1检测到的振动数据、温度传感器2检测到的温度数据以及压力传感器3检测到的压力数据进行分析和监测，一旦数据异常，在故障发生之前进行报警，提高系统健康状态监控的自动化水平。

首先是振动传感器1，所述振动传感器1包括第一固定架11和设置于所述第一固定架11上的第一处理件13，所述第一处理件13包括壳体131、设置于所述壳体131内的信号采集件132、与所述信号采集件132连接的核心处理件133以及与所述核心处理件133电连接的天线134，所述振动传感器1上设置有加速度输出、速度输出、位移输出、振动频谱以及特征点输出的感应件，感应件获取动力系统的加速度、速度、位移、振动频谱以及特征点等等振动数据，第一处理件13的信号采集件132获取振动数据之后，信号采集件132将获取的数据变送为核心处理件133可以处理的电信号发送至核心处理件133，核心处理件133打包之后通过天线134进行发出。

然后是温度传感器2，所述温度传感器2包括第二固定架21、设置于所述第二固定架21上的第一延伸柱22以及设置于所述第二固定架21远离所述第一延伸柱22的一侧的第二处理件23，所述第二处理件23与所述第一处理件13一致，也是包括壳体131、设置于所述壳体131内的信号采集件132、与所述信号采集件132连接的核心处理件133以及与所述核心处理件133电连接的天线134，所述第一延伸柱22上设置有感应件221，所述第一延伸柱22上的感应件221包括热电偶温度感应件和铂电阻温度感应件，第一延伸柱22上的感应件221获取动力系统的温度数据，第二处理件23的信号采集件132获取温度数据，信号采集件132将获取的数据变送为核心处理件133可以处理的电信号发送至核心处理件133，核心处理件133打包之后通过天线134进行发出。

再然后是压力传感器3，所述压力传感器3包括第三固定架31、设置于所述第三固定架31上的第二延伸柱32以及设置于所述第三固定架31远离所述第二延伸柱32的一侧的第三处理件33，第三处理件33也是包括壳体131、设置于所述壳体131内的信号采集件132、与所述信号采集件132连接的核心处理件133以及与所述核心处理件133电连接的天线134，第二延伸柱32上设置有感应件221，所述第二延伸柱32上的感应件221包括空气压力感应件和液体压力感应件，第二延伸柱32的感应件221获取动力系统的压力数据，第三处理件33的信号采集件132获取压力数据，信号采集件132将获取的数据变送为核心处理件133可以处理的电信号发送至核心处理件133，核心处理件133打包之后通过天线134进行发出。

所述管理终端4包括与所述天线134电连接的无线汇集器42、用于获取管理批注信息的输入端48、用于处理所述无线汇集器42和输入端48的信息的数据处理主板43以及与所述数据处理主板43电连接的显示屏49。

第一处理件13的天线134发出的振动数据、第二处理件23的天线134发出的温度数据以及第三处理件33的天线134发出的压力数据均汇集至无线汇集器42，并在管理终端4的显示屏49进行显示，此时专家通过查看系统的这些数据，然后通过输入端48（一般是PC鼠标或者键盘）对这些系统数据进行批注（批注正常范围以及数据异常时对应的故障所在），数据处理主板43获取系统数据及其批注进行学习，当然，需要有多组系统数据及其批注，进行整体的学习，构建系统检测算法，其后再次获取的系统数据一旦出现异常，通过显示屏49进行显示的同时，及时提醒操作人员停机维护或维修。

总之，将振动传感器1通过第一紧固件11安装至设备振动敏感部位获取设备的振动数据；将温度传感器2通过第二紧固件21安装至设备温度敏感部位获取设备的温度数据；将压力传感器3通过第三紧固件31安装至设备压力敏感部位获取设备的压力数据；第一处理件13、第二处理件23以及第三处理件33中的信号采集件132获取振动、温度和压力数据，并变送为电信号发送至核心处理件133，核心处理件133打包通过天线134将数据发送至管理终端4；管理终端4的无线汇集器42汇集设备数据并显示，通过输入端48获取专家对设备数据的标注数据，发送至数据处理主板43进行学习，并构建系统检测算法，算法构建完毕则学习完毕，生成设备数据安全标准表，判断新获得的设备数据是否符合设备数据安全标准表，一旦有异常立刻发出警示，提醒操作人员及时停机维护或维修。

需要注意的是，振动传感器1、温度传感器2、压力传感器3在传感器本体的信号采集件132处完成信号的采集和变送，减少了传输过程中的干扰，提高了系统的灵活性；另外，振动传感器1、温度传感器2、压力传感器3在获取的数据通过天线134发送至管理终端4，实现了传感器的无线化布置，省去了对专用变送、采集设备的依赖，传感器直接将数据发送至系统软件，提高了系统的灵活性。

还有，管理终端4可以选择人工专家模式（即不构建算法，每次数据直接在显示屏49进行显示然后通过专家进行分析）或机器专家模式（构建算法，形成设备数据安全标准表，对每次数据进行监测和分析）对动力系统的状态进行监测。

本发明一种系统健康状态监控设备的结构简单，可以准确的获取动力系统的各项数据，先将数据变送然后发送至管理终端，避免数据干扰，监控灵活性高，可以智能处理多组系统数据以及专家的批注信息进行学习，形成对系统状态监控的算法，并可以对系统状态进行监控，并有效在故障发生之前进行报警，提高了系统健康状态监控的自动化水平。

实施例二，仍如图1至4所示，仅为本发明的其中一个实施例，在实施例一的基础上，本发明一种系统健康状态监控设备中，所述数据处理主板43包括用于获取所述无线汇集器42和输入端48的信息的内存45、用于计算所述内存45获取的信息的CPU46、用于辅助所述CPU46进行计算的GPU47以及用于存储计算结果的硬盘44。

还有，所述第一处理件13、第二处理件23以及第三处理件33均还包括电池件135，所述核心处理件133和信号采集件132均与所述电池件135电连接。所述电池件135为两节10180充电电池，核心处理件133由两节10180充电电池经过电源模块供电，同时两节10180充电电池通过板间连接器为信号采集件132进行供电。

以及，所述第一处理件13、第二处理件23以及第三处理件33上均设置有盖板136，所述壳体131和盖板136均为电木件。在这里，所述天线134为2.4G棒状天线。在这里，壳体31和盖板36采用射频信号可以穿透的电木加工而成，便于天线134的信号发出，具有强度高，耐腐蚀、耐高温及绝缘性好的特点。

另外，管理终端4的电源41是直接连接至220V交流市电然后转换为24V直流电对管理终端4进行供电。

最后，所述第一延伸柱22和第二延伸柱32均为伸缩柱。可控制感应件221的伸出距离，从而实现温度和压力数据的表面贴合式测量、非接触测量以及浸入式测量。

实施例三，如图5所示，本发明还提供上述所有实施例中的一种系统健康状态监控设备的方法，包括以下步骤：

S1：将振动传感器通过第一紧固件安装至设备振动敏感部位；将温度传感器通过第二紧固件安装至设备温度敏感部位；将压力传感器通过第三紧固件安装至设备压力敏感部位；

S2：振动传感器获取设备的振动数据；温度传感器获取设备的温度数据；压力传感器获取设备的压力数据；

S3：信号采集件获取振动、温度和压力数据，并变送为电信号发送至核心处理件，核心处理件打包通过天线将数据发送至管理终端；

S4：管理终端的无线汇集器汇集设备数据并显示，通过输入端获取专家对设备数据的标注数据，发送至数据处理主板进行学习；

S5：数据处理主板判断是否学习完毕，若是，则生成设备数据安全标准表，执行步骤S6；反之则继续执行步骤S4；

S6：判断设备数据是否符合设备数据安全标准表，若是，则显示设备数据；反之则发出警示。

本发明一种系统健康状态监控设备及方法的结构简单，可以准确的获取动力系统的各项数据，先将数据变送然后发送至管理终端，避免数据干扰，监控灵活性高，可以智能处理多组系统数据以及专家的批注信息进行学习，形成对系统状态监控的算法，并可以对系统状态进行监控，并有效在故障发生之前进行报警，提高了系统健康状态监控的自动化水平。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种系统健康状态监控设备，其特征在于：包括振动传感器（1）、温度传感器（2）、压力传感器（3）以及管理终端（4），所述振动传感器（1）包括第一固定架（11）和设置于所述第一固定架（11）上的第一处理件（13），所述温度传感器（2）包括第二固定架（21）、设置于所述第二固定架（21）上的第一延伸柱（22）以及设置于所述第二固定架（21）远离所述第一延伸柱（22）的一侧的第二处理件（23），所述压力传感器（3）包括第三固定架（31）、设置于所述第三固定架（31）上的第二延伸柱（32）以及设置于所述第三固定架（31）远离所述第二延伸柱（32）的一侧的第三处理件（33），所述第一处理件（13）、第二处理件（23）以及第三处理件（33）均包括壳体（131）、设置于所述壳体（131）内的信号采集件（132）、与所述信号采集件（132）连接的核心处理件（133）以及与所述核心处理件（133）电连接的天线（134），所述第一延伸柱（22）和第二延伸柱（32）上均设置有感应件（221），所述管理终端（4）包括电源（41）、与所述天线（134）电连接的无线汇集器（42）、用于获取管理批注信息的输入端（48）、用于处理所述无线汇集器（42）和输入端（48）的信息的数据处理主板（43）以及与所述数据处理主板（43）电连接的显示屏（49）。

2.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述数据处理主板（43）包括用于获取所述无线汇集器（42）和输入端（48）的信息的内存（45）、用于计算所述内存（45）获取的信息的CPU（46）、用于辅助所述CPU（46）进行计算的GPU（47）以及用于存储计算结果的硬盘（44）。

3.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述第一处理件（13）、第二处理件（23）以及第三处理件（33）均还包括电池件（135），所述核心处理件（133）和信号采集件（132）均与所述电池件（135）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述第一处理件（13）、第二处理件（23）以及第三处理件（33）上均设置有盖板（136），所述壳体（131）和盖板（136）均为电木件。

5.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述天线（134）为2.4G棒状天线。

6.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述第一延伸柱（22）和第二延伸柱（32）均为伸缩柱。

7.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述第一延伸柱（22）上的感应件（221）包括热电偶温度感应件和铂电阻温度感应件。

8.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述第二延伸柱（32）上的感应件（221）包括空气压力感应件和液体压力感应件。

9.根据权利要求1所述的一种系统健康状态监控设备，其特征在于：所述振动传感器（1）上设置有加速度输出、速度输出、位移输出、振动频谱以及特征点输出的感应件。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种系统健康状态监控设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将振动传感器通过第一紧固件安装至设备振动敏感部位；将温度传感器通过第二紧固件安装至设备温度敏感部位；将压力传感器通过第三紧固件安装至设备压力敏感部位；

S2：振动传感器获取设备的振动数据；温度传感器获取设备的温度数据；压力传感器获取设备的压力数据；

S3：信号采集件获取振动、温度和压力数据，并变送为电信号发送至核心处理件，核心处理件打包通过天线将数据发送至管理终端；

S4：管理终端的无线汇集器汇集设备数据并显示，通过输入端获取专家对设备数据的标注数据，发送至数据处理主板进行学习；

S5：数据处理主板判断是否学习完毕，若是，则生成设备数据安全标准表，执行步骤S6；反之则继续执行步骤S4；

S6：判断设备数据是否符合设备数据安全标准表，若是，则显示设备数据；反之则发出警示。

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