CN114048871A - 基于5g网络的卫品设备vr巡检运维系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卫品生产设备巡检运维系统及方法领域,具体涉及一种基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统及方法,其特征在于:采集/执行单元、信息处理单元和VR呈现单元。通过5G网络大连接的特性,机器人巡检获取实时画面信息和检测信息、以及设备定点传感器信息,将数据记录设备接入物联网传感器,大数据分析准确度将大大提高;巡检机器人通过实现定点扫描卫品设备上的NFC卡,基于NFC近距离感应识别功能,识别解锁后,才能开始工单作业记录定性和定量的数据,然后通过5G无线功能,将移动终端记录的巡检数据快捷传输到系统,解决人工数据记录不及时、不准确的弊端,同时避免作业人员忘记设备巡检作业的风险。
Description
技术领域
本发明涉及卫品生产设备巡检运维系统及方法领域,具体的涉及基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统及方法。
背景技术
卫生用品生产设备用于加工和制造卫生用品,由于卫生用品加工过程中涉及的设备种类较多、结构复杂,设备需要定期定时进行维护,以满足生产的稳定运行。传统卫生生产设备采用点巡检管理模式,通过传统纸质单据实施设备点巡检,具有如下问题:1、巡检运维人员需要将需要检测的项目事先打印好成检查表,在现场进行巡检作业后,将数据登记在表格上,然后回到办公室,将数据录入系统,操作的过程繁琐费时,且由于人工操作过多,容易造成数据录入不准确不完整不及时;2、巡检人员是否按时到场完成巡检工作,依赖巡检人员自身的自觉性,如果对巡检人员进行有效监管,如果因为员工作业态度松懈,可能导致设备没有定期巡检和记录,会给产生带来相应的风险和隐患;3、如果巡检人员现场发现的数据和问题没有第一时间录入系统,检修人员也无法及时得到通知并维护设备,会影响生产设备运行的稳定性;通过纸质数据录入系统,其数据的时效性没法得到保证,因此也就无法及时的利用系统大数据对设备运行情况进行数据分析,提前预测设备运行状态趋势,提前对设备可能发生的损坏情况进行预判,以减少设备故障的可能性;传统的设备点巡检暴露出很多方面的不足,不能满足现代大型流水线生产的需求,这就要求依靠信息化技术的不断发展,采用先进的智能化信息化技术来实现点巡检,智能移动设备点巡检应运而生;4、现有的通过网络系统录入数据的方式,信息无法实时传输,会导致信息反馈不及时以及操作延时,进而影响检测的准确度。有鉴于此,本案由此产生。
发明内容
本发明的一个目的是通过基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统及方法解决至少上述问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于,包括:
采集/执行单元,所述采集/执行单元包括:用于在场地内对卫品设备进行自由移动巡查和检测并执行相关反馈动作的巡检机器人,安装于卫品设备上待检测位置、收集数据的设备传感器,和在轨道上行进并对设备进行巡检的轨道机器人;
信息处理单元,将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现;
和VR呈现单元,所述VR呈现单元包括VR头戴式设备、手机VR软件和操控终端,用于呈现VR图像。
优选的,所述采集/执行单元还包括用于人工对设备进行观察和检测的人工巡检工具,所述人工巡检工具包括测振仪、红外测温枪、听针和人工数据录入平板。
优选的,所述采集/执行单元还包括设置于采集信息点的固定式实景摄像头。
优选的,所述采集/执行单元还包括自动门开启装置,所述自动门开启装置设置于光纤配线柜、强电柜和防火门上。
优选的,所述采集/执行单元还包括设置于巡检机器人上的灭火装置和自动消毒喷洒装置。
优选的,所述轨道机器人的轨道挂设于天花板上,所述轨道包括水平移动段和弧形爬升段,所述弧形爬升段用于衔接不同高度的水平移动段,所述轨道机器人包括机架、驱动电机、电池、水平驱动轮、爬升轮、摆动杆和压紧弹簧,所述水平驱动轮设置于机架上,水平驱动轮分布于轨道顶部,爬升轮分布于轨道底部,所述摆动杆的一端与机架枢接、另一端可旋转设置有所述爬升轮,所述压紧弹簧的两端连接机架和摆动杆,爬升轮在压紧弹簧作用下与轨道接触,所述弧形爬升段底面设有与爬升轮配合的爬坡橡胶条,所述爬升轮表面为橡胶材质,所述爬升轮为和爬坡橡胶条上均设有用于提高摩擦力的纹路。
优选的,所述设备传感器包括用于检测设备温度的温度传感器、用于检测场地内湿度的湿度传感器和用于检测烟雾的烟雾传感器。
优选的,所述设备传感器还包括设置于卫品设备上的NFC电子标签。
优选的,所述巡检机器人包括处理器、NFC识别模块、传感器模块、导航模块、5G传输模块、摄像头、电源模块、驱动模块、驱动电机和执行组件,所述传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器和烟雾传感器,所述导航模块包括磁导航传感器、超声波传感器和红外传感器,所述执行组件包括无线振动传感器、听音棒和声光报警器。
利用上述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统进行巡检运维的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、轨道机器人从设备上方采集画面数据和检测数据、巡检机器人从中下方空间采集画面数据和检测数据,数据通过5G网络实施传输给信息处理单元,轨道机器人的轨道需要定期维护,确保轨道上没有障碍;
S2、将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现,通过建模软件建立与实景比例1:1的模型完全还原车间和设备,并通过与真实场景比对验证建模的准确性,将建好的模型导入并测试延迟,调试系统的延迟时间至小于20ms;
S3、在系统中定制场地和设备巡检记录报表,系统中设定巡检的时间以定时启动,巡检也可由人工手动开启,巡检的过程中自动将获取的数据填入报表中并保存,然后生成相应的图表,系统将实时数据与故障阈值进行比对,触发故障时在系统上进行警报,必要时触发报警系统;
巡检人员可通过VR头戴式设备、手机VR软件和操控终端获取现场的数据;
巡检机器人自动巡检到时,由自动门开启装置自动打开光纤配线柜、强电柜和防火门等相应的柜门;
灭火装置还可与消防警报系统联网,灭火装置在烟雾传感器检测到火源时,由系统判定是否发生火情,巡检机器人可抵达火情发生地进行灭火;自动消毒喷洒装置能够对卫生用品设备进行自动的消毒;
巡检机器人通过实现定点扫描卫品设备上的NFC卡,基于NFC近距离感应识别功能,识别解锁后,才能开始工单作业记录定性和定量的数据,然后通过 5G无线功能,将移动终端记录的巡检数据快捷传输到系统;
巡检的数据在移动端录入时,自动校正是否合理,针对超过阈值的数据,系统会自动提示生成设备异常报修单,第一时间通知到设备维护人员;
S4:必要时通过固定式摄像头获取现场实时画面,对于一些巡检机器人无法检测的部位,可由人工作业补充检测和数据录入,人工到达巡检点时,需持移动设备扫描NFC卡以激活系统,通过测振仪检测机器局部振动情况,通过红外测温枪车顶温度,通过听针监听局部如轴承、减速箱等运动部位判断运行是否平稳,然后由人工数据录入平板并上传至系统。
由上述描述可知,本发明提供的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统及方法具有如下有益效果:通过5G网络大连接的特性,机器人巡检获取实时画面信息和检测信息、以及设备定点传感器信息,将数据记录设备接入物联网传感器,大数据分析准确度将大大提高;有效利用5G技术的低延迟特性,通过系统控制测控一体阀,因为人工操作的特性,难免存在部分误差,而借助系统来操作不仅仅可以降低误差,还能够借助实时图像监控画面传输来查看卫品设备的具体情况以及周围环境;巡检机器人对网络速率的要求较高,需要保障人与机器之间交互网络的实时性,而利用5G网络的高传输速率使得机器人可以与控制者无缝连接;通过5g网络VR巡检,可以完全替代人工,定期巡查卫生用品生产设备和生产车间,以随时随地看到机器人周边清晰的视觉画面,完成设备巡检和生产监督。
巡检机器人通过实现定点扫描卫品设备上的NFC卡,基于NFC近距离感应识别功能,识别解锁后,才能开始工单作业记录定性和定量的数据,然后通过 5G无线功能,将移动终端记录的巡检数据快捷传输到系统,解决人工数据记录不及时、不准确的弊端,同时避免作业人员忘记设备巡检作业的风险。实现巡检的数据在移动端录入时,自动校正是否合理,针对超过阈值的数据,系统会自动提示生成设备异常报修单,第一时间通知到设备维护人员。
附图说明
图1为本发明基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统的结构示意图。
图2为采集/执行单元的结构示意图。
图3为轨道机器人的结构示意图。
图4为轨道机器人的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图所示,本发明基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,包括:
采集/执行单元,采集/执行单元包括:用于在场地内对卫品设备进行自由移动巡查和检测并执行相关反馈动作的巡检机器人,安装于卫品设备上待检测位置、收集数据的设备传感器,和在轨道上行进并对设备进行巡检的轨道机器人;在可自由移动的巡检机器人和轨道机器人上搭载2000万像素的摄像头和其他传感器,轨道机器人的轨道设置于场地内天花板上,清除轨道上的障碍。
信息处理单元,将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现;建模和渲染可选用3DS MAX或者MAYA完成,通过建模软件建立与实景比例1:1的模型完全还原车间和设备,并通过与真实场景比对验证建模的准确性,系统可选择基于Unreal Engine 4引擎,使用C语言开发符合需求的系统。开发完成后,将建好的模型导入并测试延迟,调试系统的延迟时间<20 ms,在系统中定制场地和设备巡检记录报表,巡检的过程中自动将获取的数据填入报表中并保存,然后生成相应的图表,系统将实时数据与故障阈值进行比对,触发故障时在系统上进行警报,必要时触发报警系统。
和VR呈现单元,VR呈现单元包括VR头戴式设备、手机VR软件和操控终端,用于呈现VR图像。VR头戴式设备可选用市面上的头戴式设备,比如HTC Vive
轨道机器人从设备上方采集画面数据和检测数据、巡检机器人从中下方空间采集画面数据和检测数据,在电脑中预建模型,将数据展现在模型上,便于工作人员进行观察,设定机器人实时巡检和定时巡检,克服人工操作时信息采集和录入时效性和准确性不足的问题。将传统的需要工作人员现场巡查的传统巡查模式变为远程在线巡查模式,短时间内就能准确获取巡视的场地和设备所需的所有数据,大大提高工作效率;减少了发生故障到查出故障的时间。
通过5G网络大连接的特性,机器人巡检获取实时画面信息和检测信息、以及设备定点传感器信息,将数据记录设备接入物联网传感器,大数据分析准确度将大大提高;
有效利用5G技术的低延迟特性,因为人工操作的特性,难免存在部分误差,而借助系统来操作不仅仅可以降低误差,还能够借助实时图像监控画面传输来查看卫品设备的具体情况以及周围环境;
巡检机器人对网络速率的要求较高,需要保障人与机器之间交互网络的实时性,而利用5G网络的高传输速率使得机器人可以与控制者无缝连接;
通过5g网络VR巡检,可以完全替代人工,定期巡查卫生用品生产设备和生产车间,以随时随地看到机器人周边清晰的视觉画面,完成设备巡检和生产监督。
采集/执行单元还包括用于人工对设备进行观察和检测的人工巡检工具,人工巡检工具包括测振仪、红外测温枪、听针和人工数据录入平板保留人工检测作为辅助,必要时由人工对某些机器不方便检测的部位进行检查,比如机器内部需要人工进行。
采集/执行单元还包括设置于采集信息点的固定式实景摄像头。保留实景模式作为辅助,有需要时可以查看现场的真实情况。
采集/执行单元还包括自动门开启装置,自动门开启装置设置于光纤配线柜、强电柜和防火门上。巡检机器人自动巡检到时,由自动门开启装置自动打开相应的柜门
采集/执行单元还包括设置于巡检机器人上的灭火装置。灭火装置还可与消防警报系统联网,灭火装置在烟雾传感器检测到火源时,由系统判定是否发生火情,巡检机器人可抵达火情发生地进行灭火。灭火装置包括灭火储存罐、灭火电控阀和灭火喷头,灭火储存罐用于存储灭火气体或粉末,由灭火电控阀控制开启。
采集/执行单元还包括自动消毒喷洒装置。由于卫生用品对卫生环境要求严格,自动消毒喷洒装置能够对卫生用品设备进行自动的消毒,自动消毒喷洒装置包括消毒液存储罐、消毒电控阀和消毒喷枪和泵,由消毒电控阀控制泵和消毒电控阀启动,进而控制消毒的开启。
设备传感器包括用于检测设备温度的温度传感器、用于检测场地内湿度的湿度传感器和用于检测烟雾的烟雾传感器。实时获取设备的相关数据并录入系统。
设备传感器还包括设置于卫品设备上的NFC电子标签。巡检机器人通过实现定点扫描卫品设备上的NFC卡,基于NFC近距离感应识别功能,识别解锁后,才能开始工单作业记录定性和定量的数据,然后通过5G无线功能,将移动终端记录的巡检数据快捷传输到系统,解决人工数据记录不及时、不准确的弊端,同时避免作业人员忘记设备巡检作业的风险。实现巡检的数据在移动端录入时,自动校正是否合理,针对超过阈值的数据,系统会自动提示生成设备异常报修单,第一时间通知到设备维护人员。
巡检机器人包括处理器、NFC识别模块、传感器模块、导航模块、5G传输模块、摄像头、电源模块、驱动模块、驱动电机和执行组件,传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器和烟雾传感器,导航模块包括磁导航传感器、超声波传感器和红外传感器,执行组件包括无线振动传感器、听音棒和声光报警器,听音棒可通过机械手移动,并都能够将麦将听音传导至控制室和VR设备。
轨道机器人的轨道挂设于天花板上,轨道包括水平移动段1和弧形爬升段2,弧形爬升段2用于衔接不同高度的水平移动段1,轨道机器人包括机架3、驱动电机、电池、水平驱动轮4、爬升轮5、摆动杆6和压紧弹簧7,水平驱动轮4 设置于机架3上,水平驱动轮4分布于轨道顶部,爬升轮5分布于轨道底部,摆动杆6的一端与机架3枢接、另一端可旋转设置有爬升轮5,压紧弹簧7的两端连接机架3和摆动杆6,爬升轮5在压紧弹簧7作用下与轨道接触,弧形爬升段2底面设有与爬升轮5配合的爬坡橡胶条8,爬升轮5表面为橡胶材质,爬升轮5为和爬坡橡胶条8上均设有用于提高摩擦力的纹路。驱动电机驱动水平驱动轮4行进,电池为电机供电,爬升轮5、摆动杆6和压紧弹簧7在机架3的前后各设有一个,传统的巡检机器人在不同高度的轨道之间切换时容易产生爬坡力不足的问题,本案中,当轨道机器人在水平移动段1移动时,由于水平移动段1底面光滑,此时爬升轮5和水平移动段1摩擦力小,不会影响轨道机器人的行进速度,当轨道机器人行进至爬升段时,其前端的爬升轮5在压紧弹簧7 作用下压紧爬坡橡胶条8,且由于爬升轮5为和爬坡橡胶条8上均设有用于提高摩擦力的纹路,此时轨道机器人与轨道的摩擦力提升有助于轨道机器人在弧形爬升段2上稳定爬行。
利用上述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统进行巡检运维的方法,包括以下步骤:
S1、轨道机器人从设备上方采集画面数据和检测数据、巡检机器人从中下方空间采集画面数据和检测数据,数据通过5G网络实施传输给信息处理单元,轨道机器人的轨道需要定期维护,确保轨道上没有障碍;
S2、将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现,通过建模软件建立与实景比例1:1的模型完全还原车间和设备,并通过与真实场景比对验证建模的准确性,将建好的模型导入并测试延迟,调试系统的延迟时间至小于20ms;
S3、在系统中定制场地和设备巡检记录报表,系统中设定巡检的时间以定时启动,巡检也可由人工手动开启,巡检的过程中自动将获取的数据填入报表中并保存,然后生成相应的图表,系统将实时数据与故障阈值进行比对,触发故障时在系统上进行警报,必要时触发报警系统;
巡检人员可通过VR头戴式设备、手机VR软件和操控终端获取现场的数据;
巡检机器人自动巡检到时,由自动门开启装置自动打开光纤配线柜、强电柜和防火门等相应的柜门;
灭火装置还可与消防警报系统联网,灭火装置在烟雾传感器检测到火源时,由系统判定是否发生火情,巡检机器人可抵达火情发生地进行灭火;自动消毒喷洒装置能够对卫生用品设备进行自动的消毒;
巡检机器人通过实现定点扫描卫品设备上的NFC卡,基于NFC近距离感应识别功能,识别解锁后,才能开始工单作业记录定性和定量的数据,然后通过 5G无线功能,将移动终端记录的巡检数据快捷传输到系统;
巡检的数据在移动端录入时,自动校正是否合理,针对超过阈值的数据,系统会自动提示生成设备异常报修单,第一时间通知到设备维护人员;
S4:必要时通过固定式摄像头获取现场实时画面,对于一些巡检机器人无法检测的部位,可由人工作业补充检测和数据录入,人工到达巡检点时,需持移动设备扫描NFC卡以激活系统,通过测振仪检测机器局部振动情况,通过红外测温枪车顶温度,通过听针监听局部如轴承、减速箱等运动部位判断运行是否平稳,然后由人工数据录入平板并上传至系统。
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,本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
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“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解,例如,可以是固定相连、设置,也可以是可拆卸连接、设置,或一体地连接、设置;本发明中提供的用电器的型号仅供参考。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据实际使用情况更换功能相同的不同型号用电器,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。
上述仅为本发明的若干具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于,包括:
采集/执行单元,所述采集/执行单元包括:用于在场地内对卫品设备进行自由移动巡查和检测并执行相关反馈动作的巡检机器人,安装于卫品设备上待检测位置、收集数据的设备传感器,和在轨道上行进并对设备进行巡检的轨道机器人;
信息处理单元,将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现;
和VR呈现单元,所述VR呈现单元包括VR头戴式设备、手机VR软件和操控终端,用于呈现VR图像。
2.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述采集/执行单元还包括用于人工对设备进行观察和检测的人工巡检工具,所述人工巡检工具包括测振仪、红外测温枪、听针和人工数据录入平板。
3.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述采集/执行单元还包括设置于采集信息点的固定式实景摄像头。
4.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述采集/执行单元还包括自动门开启装置,所述自动门开启装置设置于光纤配线柜、强电柜和防火门上。
5.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统及方法,其特征在于:所述采集/执行单元还包括设置于巡检机器人上的灭火装置和自动消毒喷洒装置。
6.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述轨道机器人的轨道挂设于天花板上,所述轨道包括水平移动段和弧形爬升段,所述弧形爬升段用于衔接不同高度的水平移动段,所述轨道机器人包括机架、驱动电机、电池、水平驱动轮、爬升轮、摆动杆和压紧弹簧,所述水平驱动轮设置于机架上,水平驱动轮分布于轨道顶部,爬升轮分布于轨道底部,所述摆动杆的一端与机架枢接、另一端可旋转设置有所述爬升轮,所述压紧弹簧的两端连接机架和摆动杆,爬升轮在压紧弹簧作用下与轨道接触,所述弧形爬升段底面设有与爬升轮配合的爬坡橡胶条,所述爬升轮表面为橡胶材质,所述爬升轮为和爬坡橡胶条上均设有用于提高摩擦力的纹路。
7.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述设备传感器包括用于检测设备温度的温度传感器、用于检测场地内湿度的湿度传感器和用于检测烟雾的烟雾传感器。
8.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述设备传感器还包括设置于卫品设备上的NFC电子标签。
9.根据权利要求1所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统,其特征在于:所述巡检机器人包括处理器、NFC识别模块、传感器模块、导航模块、5G传输模块、摄像头、电源模块、驱动模块、驱动电机和执行组件,所述传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器和烟雾传感器,所述导航模块包括磁导航传感器、超声波传感器和红外传感器,所述执行组件包括无线振动传感器、听音棒和声光报警器。
10.利用权利要求1-9任一项所述的基于5G网络的卫品设备VR巡检运维系统进行巡检运维的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、轨道机器人从设备上方采集画面数据和检测数据、巡检机器人从中下方空间采集画面数据和检测数据,数据通过5G网络实施传输给信息处理单元,轨道机器人的轨道需要定期维护,确保轨道上没有障碍;
S2、将获取的场地和设备实时数据进行建模和渲染,并以VR的模式数据呈现,通过建模软件建立与实景比例1:1的模型完全还原车间和设备,并通过与真实场景比对验证建模的准确性,将建好的模型导入并测试延迟,调试系统的延迟时间至小于20ms;
S3、在系统中定制场地和设备巡检记录报表,系统中设定巡检的时间以定时启动,巡检也可由人工手动开启,巡检的过程中自动将获取的数据填入报表中并保存,然后生成相应的图表,系统将实时数据与故障阈值进行比对,触发故障时在系统上进行警报,必要时触发报警系统;
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