CN113176501A - 基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质，该方法包括：获取第一环境温度，控制电机基于第一环境温度对应的第一控制参数运行；采集电机运行时的实际声音信号；根据第一环境温度获取存储的正常声音信号；在实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障。本发明解决了人工进行电机故障排查时费时费力，效率低下的问题，提高了电机故障的检测效率。

Description

基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及设备故障检测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质。

背景技术

电机俗称马达，是一种能够将电能转化为机械能的驱动设备。随着工业机械化技术的快速发展，电机在工业生产设备中已经得到了广泛应用。

为了保证工业生产的正常进行，需要对工业生产设备中的电机进行检测。传统的电机故障检测方法都是凭借人工的经验进行电机故障排查，不仅费时费力，效率低下，严重影响了工业生产的效率。

发明内容

本申请实施例通过提供一种基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质，旨在解决人工进行电机故障排查时费时费力，效率低下的问题。

本申请实施例提供了一种基于物联网的设备故障检测方法，所述基于物联网的设备故障检测方法，包括：

获取第一环境温度，控制电机基于由所述第一环境温度确定的第一控制参数运行；

采集电机运行时的实际声音信号；

根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号；

在所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种故障检测设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于物联网的设备故障检测程序，所述基于物联网的设备故障检测程序被所述处理器执行时实现上述的基于物联网的设备故障检测方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，其上存储有设备故障检测程序，所述设备故障检测程序被处理器执行时实现上述的设备故障检测方法的步骤。

本申请实施例中提供的一种基于物联网的设备故障检测方法、设备及存储介质的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了控制电机基于获取的第一环境温度对应的第一控制参数运行，并采集电机运行时的实际声音信号以及根据第一环境温度获取存储的正常声音信号，在实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障技术方案，解决了人工进行电机故障排查时费时费力，效率低下的问题，提高了电机故障的检测效率。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图；

图2为本发明基于物联网的设备故障检测方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明基于物联网的设备故障检测方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明基于物联网的设备故障检测方法第三实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

需要说明的是，图1即可为故障检测设备的硬件运行环境的结构示意图。

如图1所示，该故障检测设备可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的故障检测设备结构并不构成对故障检测设备限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及设备故障检测程序。其中，操作系统是管理和控制故障检测设备硬件和软件资源的程序，设备故障检测程序以及其它软件或程序的运行。

在图1所示的故障检测设备中，用户接口1003主要用于连接终端，与终端进行数据通信；网络接口1004主要用于后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的设备故障检测程序。

在本实施例中，故障检测设备包括：存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器1005上并可在所述处理器上运行的设备故障检测程序，其中：

处理器1001调用存储器1005中存储的设备故障检测程序时，执行以下操作：

获取第一环境温度，控制电机基于由所述第一环境温度确定的第一控制参数运行；

采集电机运行时的实际声音信号；

根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号；

在所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障。

本发明实施例提供了基于物联网的设备故障检测方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，该基于物联网的设备故障检测方法应用于设备的故障检测，具体可以用于对电机的故障检测。

如图2所示，在本申请的第一实施例中，本申请的基于物联网的设备故障检测方法，包括以下步骤：

步骤S210：获取第一环境温度，控制电机基于由所述第一环境温度确定的第一控制参数运行。

在本实施例中，电机是指电动机或马达，具体的，为控制电机运行，预先在不同的环境温度区间下设置并存储了对应的用于控制电机工作的第一控制参数，也就是预先设置了环境温度区间与第一控制参数的对应关系。其中，环境温度是指电机周围的温度，该环境温度称为第一环境温度，例如第一环境温度为20-22摄氏度时，对应的第一控制参数是A0，第二环境温度为28-30摄氏度时，对应的第一控制参数是A1，等等；第一控制参数包括电机转速、占空比中的任一个。在控制电机工作前，首先需要采集第一环境温度，具体可通过温度计、温度传感器等温度采集装置进行第一环境温度的采集。在采集到的第一环境温度之后，根据第一环境温度确定与第一环境温度对应的环境温度区间，然后根据环境温度区间对应的第一控制参数控制电机运行，进一步可以理解为，通过采集的第一环境温度可以查到到该第一环境温度属于哪个环境温度区间，在确定采集的第一环境温度所属的环境温度区间后，可以从存储的环境温度区间与第一控制参数的对应关系中查询到与该环境温度区间对应的第一控制参数，并控制电机根据查找到的第一控制参数进行运行。

步骤S220：采集电机运行时的实际声音信号。

在本实施例中，在控制电机根据与第一环境温度对应的第一控制参数进行运行时，采集电机运行时的实际声音信号，实际声音信号是指电机运行时的电机自身发出的声音信号。

步骤S230：根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号。

在本实施例中，正常声音信号是指电机以往正常工作时的自身发出的实际声音信号，其中，正常声音信号可以理解为对比声音信号，用于与当前采集的实际声音信号进对比。具体的，步骤S230，根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号的步骤包括：获取所述第一环境温度与正常声音信号的关联关系，以及根据所述关联关系获取与所述第一环境温度对应的正常声音信号。在电机运行时，为了通过声音信号检测电机是否发生故障，预先基于电机以往正常工作时的环境温度以及与该环境温度对应的正常声音信号，设置并存储了环境温度与正常声音信号的关联关系。例如，电机以往正常工作时的环境温度包括T0和T1，T0下电机发出的正常声音信号是V0，T1下电机发出的正常声音信号是V1，那么，T0关联正常声音信号的是V0，T1关联正常声音信号的是V1，当采集的第一环境温度是T0时，通过第一环境温度获取的正常声音信号就是V0。当采集到第一环境温度后，可以从存储的环境温度与正常声音信号的关联关系中查询到与第一环境温度对应的正常声音信号。

步骤S240：在所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障。

在本实施例中，一方面，实际声音信号与正常声音信号的差异关系可以通过实际声音信号的第一幅值与正常声音信号的第二幅值的差值确定，两者之间的幅值的差值越大，差异关系越大，两者之间的幅值的差值越小，差异关系越小。其中，实际声音信号的第一幅值与正常声音信号的第二幅值的差值可以是具体值，也可以是范围值或区间值。具体的，当获取到实际声音信号以及正常声音信号后，并获取实际声音信号的第一幅值和正常声音信号的第二幅值，以及计算第一幅值与第二幅值的差值，如果第一幅值与第二幅值的差值大于设定差值，判定实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件。如果基于实际声音信号的第一幅值与正常声音信号的第二幅值的差值判定实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件时，则判定电机发生故障，相应的发出故障提醒。

另一方面，实际声音信号与正常声音信号的差异关系还可以通过实际声音信号对应的第一波形图和正常声音信号对应的第二波形图之间的相似度确定，两者之间的波形图的相似度越大，差异关系越小，两者之间的波形图的相似度越小，差异关系越大。其中，实际声音信号对应的第一波形图和正常声音信号对应的第二波形图之间的相似度可以通过欧式距离等其他相似度算法确定。具体的，当获取到实际声音信号以及正常声音信号后，根据实际声音信号绘制实际声音信号的第一波形图，以及根据正常声音信号绘制正常声音信号的第二波形图，然后计算第一波形图与第二波形图的第一相似度，如果第一相似度小于第一相似度阈值，判定实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件。如果基于实际声音信号的第一波形图和正常声音信号的第二波形图之间的第一相似度判定实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件时，则判定电机发生故障，相应的发出故障提醒。

本实施例根据上述技术方案，由于采用了采集电机运行时的实际声音信号，根据第一环境温度获取存储的正常声音信号，在实际声音信号与正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障的技术手段，提高了电机故障的检测效率。

如图3所示，在本申请的第二实施例中，基于第一实施例，步骤S220包括：采集电机运行时的原始声音信号，并对所述原始声音信号进行降噪处理，得到所述实际声音信号。

具体的，原始声音信号包括电机自身发出的实际声音信号和电机周围的噪音信号，采集到原始声音信号后，对原始声音信号中包含的噪音信号进行过滤后，得到实际声音信号。

进一步的，采集电机运行时的原始声音信号，并对所述原始声音信号进行降噪处理，得到所述实际声音信号的具体包括以下步骤：

步骤S221：获取电机运行时的第一原始声音信号和第二原始声音信号。

本实施例中，第一原始声音信号可理解为电机运行时上一时刻的原始声音信号，第二原始声音信号可理解为电机运行时当前时刻的原始声音信号，或者第一原始声音信号可理解为电机运行时当前时刻的原始声音信号，第二原始声音信号可理解为电机运行时下一时刻的原始声音信号，也就是第二原始声音信号在第一原始声音信号之后产生，即第二原始声音信号对应的时间在第一原始声音信号对应的时间之后。

步骤S222：若所述第二原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同，则获取第二环境温度以及电机运行时的第二控制参数。

本实施例中，判断第二原始声音信号与第一原始声音信号是否相同，可以通过两者的幅值之间的差值或两者的波形图之间的相似度确定，具体判断方式与第一实施例中根据判断实际声音信号与正常声音信号的差异关系是否满足故障条件，以确定电机是否发生故障的方式相同，即两者的幅值之间的差值小于设定值，或两者的波形图之间的相似度大于相似度阈值，确定第二原始声音信号与所述第一原始声音信号相同；两者的幅值之间的差值大于或者等于设定值，或两者的波形图之间的相似度小于或者等于相似度阈值，确定第二原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同。当确定第二原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同时，获取第二环境温度以及第二环境温度下电机运行时的第二控制参数；其中，第二环境温度也是指电机周围的温度，可与第一环境温度相同或者不相同，第二控制参数包括电机转速、占空比中的任一个。

步骤S223：根据所述第二环境温度确定修正参数，并根据所述修正参数对所述第二控制参数进行修正。

本实施例中，为了降低通过实际声音信号对确定电机发生故障所产生的误判，在确定第二原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同之后，根据采集得到的第二环境温度确定修正参数，所述修正参数用于对控制参数进行修正，以使得修正后的控制参数与环境温度对应的控制参数相同，或者更加接近于环境温度对应的控制参数。进一步的，根据第二环境温度确定与第二环境温度对应的环境温度区间，根据确定的环境温度区间可以查找到与该确定的环境温度区间关联的修正参数，采用查询到的修正参数对第二控制参数进行修正，得到修正后的第二控制参数。

步骤S224：控制电机基于修正后的第二控制参数运行，并在预设时长到达后，获取第三原始声音信号。

步骤S225：若所述第三原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同，则滤除所述第三原始声音信号中包含的噪音信号，得到所述实际声音信号。

本实施例中，控制电机基于修正后的第二控制参数运行预设时长，在预设时长到达后，获取电机基于修正后的第二控制参数运行下的第三原始声音信号，第三原始声音信号对应的时间在第二原始声音信号对应的时间之后。然后，判断第三原始声音信号与第一原始声音信号是否相同，判断方式与步骤S222中判断第二原始声音信号与第一原始声音信号是否相同的方式相同。如果确定第三原始声音信号与第一原始声音信号不相同，则滤除第三原始声音信号中包含的噪音信号，得到实际声音信号。

本实施例根据上述技术方案，由于采用了获取电机运行时的第一原始声音信号和第二原始声音信号；第二原始声音信号对应的时间在第一原始声音信号对应的时间之后，若第二原始声音信号与第一原始声音信号不相同，则获取第二环境温度以及电机运行时的第二控制参数，根据第二环境温度确定修正参数，并根据修正参数对第二控制参数进行修正，控制电机基于修正后的第二控制参数运行，并在预设时长到达后，获取第三原始声音信号，若第三原始声音信号与第一原始声音信号不相同，则滤除第三原始声音信号中包含的噪音信号，得到实际声音信号的技术手段，提高了采集得到的实际声音信号的准确性，有利于降低判断电机故障的误判率。

如图4所示，在本申请的第三实施例中，基于第一实施例在步骤S240之后，还包括以下步骤：

步骤S250：获取存储的异常声音信号。

异常声音信号是指电机以往异常工作时的自身发出的实际声音信号，例如，电机运行时发出“噼啪”放电声，则是电机的定子绕组出现严重接触不良或漏电的故障，电机运行时发出“咝咝”声是金属摩擦声，故障是轴承缺油。本实施例中，预先设置并存储了电机故障工作时自身发出的异常声音信号与故障原因的对应的关系，其中，异常声音信号对应有波形图，记为第三波形图。

步骤S260：确定所述实际声音信号的第一波形图与所述异常声音信号的第三波形图之间的第二相似度。

步骤S270：在所述第二相似度大于第二相似度阈值时，根据所述异常声音信号确定电机的故障原因。

本实施例中，当通过实际声音信号判定电机发生故障后，获取存储的每个异常声音信号对应第三波形图，采用实际声音信号的第一波形图与存储的每个异常声音信号对应第三波形图进行第三相似度的比对，如果对比结果中只有一个异常声音信号对应第三波形图与第一波形图的第三相似度大于第二相似度阈值，则根据该异常声音信号查询与该异常声音信号对应的故障原因，该故障原因即为电机的故障原因。如果对比结果中有多个异常声音信号对应第三波形图与第一波形图的第三相似度大于第二相似度阈值，则从中选择第三相似度最大的第三波形图对应的异常声音信号作为获取故障原因的目标异常声音信号，然后根据该目标异常声音信号查询与该目标异常声音信号对应的故障原因，该故障原因即为电机的故障原因。

本实施例根据上述技术方案，由于采用了获取存储的异常声音信号，确定实际声音信号的第一波形图与异常声音信号的第三波形图之间的第二相似度，在第二相似度大于第二相似度阈值时，根据异常声音信号确定电机的故障原因的技术手段，实现了电机故障原因的快速定位。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的设备故障检测方法，其特征在于，所述设备故障检测方法，包括：

获取第一环境温度，控制电机基于由所述第一环境温度确定的第一控制参数运行；

采集电机运行时的实际声音信号；

根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号；

在所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障。

2.如权利要求1所述的设备故障检测方法，其特征在于，所述控制电机基于由所述第一环境温度确定的第一控制参数运行的步骤，包括：

确定与所述第一环境温度对应的环境温度区间；

根据所述环境温度区间对应的第一控制参数控制电机运行。

3.如权利要求2所述的设备故障检测方法，其特征在于，所述采集电机运行时的实际声音信号的步骤，包括：

采集电机运行时的原始声音信号，并对所述原始声音信号进行降噪处理，得到所述实际声音信号。

4.如权利要求3所述的设备故障检测方法，其特征在于，所述采集电机运行时的原始声音信号，并对所述原始声音信号进行降噪处理，得到所述实际声音信号的步骤，包括：

获取电机运行时的第一原始声音信号和第二原始声音信号；所述第二原始声音信号对应的时间在所述第一原始声音信号对应的时间之后；

若所述第二原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同，则获取第二环境温度以及电机运行时的第二控制参数；

根据所述第二环境温度确定修正参数，并根据所述修正参数对所述第二控制参数进行修正；

控制电机基于修正后的第二控制参数运行，并在预设时长到达后，获取第三原始声音信号；

若所述第三原始声音信号与所述第一原始声音信号不相同，则滤除所述第三原始声音信号中包含的噪音信号，得到所述实际声音信号。

5.如权利要求2所述的设备故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一环境温度获取存储的正常声音信号的步骤，包括：

获取所述第一环境温度与正常声音信号的关联关系；

根据所述关联关系获取与所述第一环境温度对应的正常声音信号。

6.如权利要求1所述的设备故障检测方法，其特征在于，判断所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件的步骤，包括：

获取所述实际声音信号的第一幅值和所述正常声音信号的第二幅值；

若所述第一幅值与所述第二幅值的差值大于设定差值，判定所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件。

7.如权利要求1所述的设备故障检测方法，其特征在于，判断所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件的步骤，还包括：

获取所述实际声音信号的第一波形图和所述正常声音信号的第二波形图；

确定所述第一波形图和所述第二波形图的第一相似度；

若所述第一相似度小于第一相似度阈值，判定所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件。

8.如权利要求6或7所述的设备故障检测方法，其特征在于，所述在所述实际声音信号与所述正常声音信号的差异关系满足故障条件时，判定电机发生故障的步骤之后，还包括：

获取存储的异常声音信号；

确定所述实际声音信号的第一波形图与所述异常声音信号的第三波形图之间的第二相似度；

在所述第二相似度大于第二相似度阈值时，根据所述异常声音信号确定电机的故障原因。

9.一种故障检测设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于物联网的设备故障检测程序，所述基于物联网的设备故障检测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于物联网的设备故障检测方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有设备故障检测程序，所述设备故障检测程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的设备故障检测方法的步骤。

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