CN114442568A - 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法 - Google Patents

一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114442568A
CN114442568A CN202111568246.5A CN202111568246A CN114442568A CN 114442568 A CN114442568 A CN 114442568A CN 202111568246 A CN202111568246 A CN 202111568246A CN 114442568 A CN114442568 A CN 114442568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
predictive maintenance
software system
maintenance device
portable industrial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111568246.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王凯
王成城
王春喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Instrumentation Technology And Economy Institute P R China
Original Assignee
Instrumentation Technology And Economy Institute P R China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instrumentation Technology And Economy Institute P R China filed Critical Instrumentation Technology And Economy Institute P R China
Priority to CN202111568246.5A priority Critical patent/CN114442568A/zh
Publication of CN114442568A publication Critical patent/CN114442568A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31088—Network communication between supervisor and cell, machine group
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种便携式工业智能与预测性维护装置及其操作方法,本装置包括相互配合的硬件装置和软件系统；所述硬件装置能实现数据采集和数据传输，软件系统能实现信号处理；本操作方法包括硬件准备、连接PC、功能执行和完成关闭的基本流程。本发明设计了一种便携式工业智能与预测性维护装置，基于此装置可实现边缘端传感器部署、多源数据采集、特征信号分析处理、诊断和预测分析等功能，进而可实现预测性维护方案的验证；本发明装置携带轻便、部署简单、操作简洁、分析快捷，可以应用于机械制造、石油石化、钢铁、冶金、风电、水务等多个行业领域。

Description

一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法
技术领域
本发明涉及工业预测性维护技术领域，特别是一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法。
背景技术
预测性维护是以状态为依据的维修，通过对系统部件进行定期(或连续)的状态监测，判定设备所处的状态，预测设备状态未来的发展趋势，依据设备的状态发展趋势和可能的故障模式，预先制定预测性维护计划。智能设备中的零部件高度集成，通过预测性维护，对系统的各个部件进行实时检测，以所检测到的状态参数为基础，对设备未来的工作状况进行预测，进而实现智能装备的预测性维护，是传统制造业转型升级的重要技术基础。
预测性维护是工业生产过程中为了提升质量、生产效率降低污染排放的重要手段，也是实现智能制造和工业4.0的有力支撑技术，对于设备的高效运转，提升产线和单台设备KPI有很大意义。预测性维护是对传统维护方式的有益补充和技术升级换代。
当前，预测性维护应用和实施不断得到重视和发展，其在国内工业企业中应用刚刚起步，技术研究、技术推广面临巨大压力和机遇：1.预测性维护实施方案的合理性难以及时验证，不同行业的机械设备，其结构复杂程度不同、运行原理不同，因此需定制化预测性维护实施方案，但不同方案的合理性目前尚无方法可以解决；
2.数据采集作为预测性维护的源头，其质量是保障预测效果的重要指标，但数据采集技术目前仍面临结构、环境、工况等因素影响。
此外，工业现场部署一整套预测性维护系统价格高昂，且针对设备的巡检方案，固定式的预测性维护系统不便于巡检和移动。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种便携式工业智能与预测性维护装置。本发明具有高度便捷性、操作方便性、预测高准确性，可以验证不同的预测性维护实施方案，提高数据采集质量及诊断与预测精度的优点。
本发明的技术方案：一种便携式工业智能与预测性维护装置，包括相互配合的硬件装置和软件系统；所述硬件装置能实现数据采集和数据传输，所述软件系统能实现信号处理；
所述硬件装置至少包括箱体、电源接口、控制开关和接口端；
所述软件系统至少包括功能模块系统、传感器模块系统、工业协议模块系统、帮助模块系统和连接模块系统。
前述的便携式工业智能与预测性维护装置中，所述功能模块系统包括多个由硬件装置所构成的功能模块，所述功能模块至少包括温度信号采集模块、振动声音信号采集模块、模拟电压输出模块、特征提取模块和信号处理模块。
前述的便携式工业智能与预测性维护装置中，所述接口端包括温度输入接口和声音振动输入接口。
前述的便携式工业智能与预测性维护装置中，所述温度信号采集模块支持接入热电偶、PT100铂电阻传感器；所述振动声音信号采集模块支持基于振动、声音信号的数据分析实验；所述模拟电压输出模块支持0-5V电压输出；所述应变信号采集模块为应变输入通道。
一种便携式工业智能与预测性维护装置操作方法，具有如下步骤：
A、硬件准备：通过网线连接PC，通过传感器线缆连接所需的传感器，最后接通电源，打开电源启动开关；
B、连接PC：设置好本装置的静态IP地址，打开软件系统与PC进行网络连接；
C、功能执行：根据需求从软件系统中选择对应的功能模块并执行；
D、完成关闭：功能执行完全结束后先关闭软件系统，然后关闭电源。
前述的便携式工业智能与预测性维护装置操作方法中，步骤C所述的功能执行，其具体步骤如下：
C1、连接线缆和传感器：根据现场需求连接对应的采集器线缆及传感器；
C2、初始化：预设功能执行所需的初始化参数；
C3、模块选择：在软件系统中选择对应的模块并执行；
C4、完成：完成分析并根据需要保存数据和测试结果。
前述的便携式工业智能与预测性维护装置操作方法中，步骤C3所述的模块选择，其具体内容如下：选择振动、温度、应变等数据采集模块，进行数据采集和预处理，选择特征提取模块，进行故障特征提取，选择故障诊断或预测性维护模块，进行故障诊断和寿命预测分析。
与现有技术相比，本发明设计了一种便携式工业智能与预测性维护装置，基于此装置可实现边缘端传感器部署、多源数据采集、特征信号分析处理、诊断和预测分析等功能，进而可实现预测性维护方案的验证；本发明装置携带轻便、部署简单、操作简洁、分析快捷，可以应用于机械制造、石油石化、钢铁、冶金、风电、水务等多个行业领域。
因此，本发明具有能进行风险实时评估、定位和预警的作用，从而提高过程工业风险管控的智能化和实时性，减少安全事故的发生。
附图说明
图1是本发明装置的模块结构图；
图2是本发明操作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种便携式工业智能与预测性维护装置，如图1所示，包括相互配合的硬件装置和软件系统；所述硬件装置能实现数据采集和数据传输，所述软件系统能实现信号处理；
所述硬件装置至少包括箱体、电源接口、控制开关和接口端；
所述软件系统至少包括功能模块系统、传感器模块系统、工业协议模块系统、帮助模块系统和连接模块系统。
所述功能模块系统包括多个由硬件装置所构成的功能模块，所述功能模块至少包括温度信号采集模块、振动声音信号采集模块、模拟电压输出模块、特征提取模块和信号处理模块。
所述接口端包括温度输入接口和声音振动输入接口。
所述温度信号采集模块支持接入热电偶、PT100铂电阻传感器；所述振动声音信号采集模块支持基于振动、声音信号的数据分析实验；所述模拟电压输出模块支持0-5V电压输出；所述应变信号采集模块为应变输入通道。
所述温度输入接口支持热电偶传感器、PT100传感器(三线制、两线制)；
所述声音振动输入接口参数为180kS/s/ch(最大)，同步，16bit，IEPE激励。
一种便携式工业智能与预测性维护装置操作方法，具有如下步骤：
A、硬件准备：通过网线连接PC，通过传感器线缆连接所需的传感器，最后接通电源，打开电源启动开关；
B、连接PC：设置好本装置的静态IP地址，打开软件系统与PC进行网络连接；
C、功能执行：根据需求从软件系统中选择对应的功能模块并执行；
D、完成关闭：功能执行完全结束后先关闭软件系统，然后关闭电源。
步骤C所述的功能执行，其具体步骤如下：
C1、连接线缆和传感器：根据现场需求连接对应的采集器线缆及传感器；
C2、初始化：预设功能执行所需的初始化参数；
C3、模块选择：在软件系统中选择对应的模块并执行；
C4、完成：完成分析并根据需要保存数据和测试结果。
步骤C3所述的模块选择，其具体内容如下：选择振动、温度、应变等数据采集模块，进行数据采集和预处理，选择特征提取模块，进行故障特征提取，选择故障诊断或预测性维护模块，进行故障诊断和寿命预测分析。
实际项目测试：
温度数据采集：
1)将PT100铂电阻温度传感器连接至指定的温度采集通道；
2)设定报警阈值；
3)在软件系统界面选择对应实验选项，并单击“开始实验”按钮进行温度数据采集；
本装置将对PT100温度传感器进行数据采集及实时显示查看，并局域预设的报警阈值实现温度超限报警，显示温度的采集监控；可自行选择是否启用报警功能。
振动数据采集：
1)将压电式振动传感器接入振动采集通道上，本装置设有12路振动采集通道，各通道均启用了IEPE电流激励功能，可接入压电式振动传感器；
2)在软件系统界面选择对应实验选项，并勾选相对应采集通道；
3)选择是否启用数据波形保存，启用则设置保存路径文件夹，数据会自动以日期为名称进行保存；
4)按软件系统显示界面指示，单击“开始实验”按钮，开始振动数据采集；点击“停止采集”按钮，停止振动数据采集。
信号处理与特征提取：
1)基于“振动数据采集实验”的振动数据采集功能，采集振动数据并存储；
2)在软件系统界面选择对应实验选项，并勾选相对应采集通道；
4)软件系统进行振动数据特征提取；
5)提取振动信号几种典型时域、频域特征，可查看振动信号概率密度曲线、轴心轨迹图、相关曲线等。
故障诊断与机器学习：
1)基于“振动数据采集实验”的振动数据采集功能，采集振动数据并存储；
2)在软件系统界面选择对应实验选项；
4)按照软件系统界面的指示步骤进行操作：读取波形→特征显示→模型训练→数据测试；
5)读取波形：点击页面文件路径后的按钮，打开Windows文件管理器，选择现场存储的已采集的振动数据文件夹，选择具体存储文件，点击确定后，在程序页面输出采样率，并在滤波器参数设置和频率上下限设置界面输入相关参数，最后点击“读取”按钮，即可读取已采集的振动数据；
6)特征显示：勾选需要参与训练的特征，点击页面“确认”按钮；经过计算后，程序页面将会显示选择的特征趋势图；程序右侧页面则会显示时域波形、频谱图和滤波包络谱图，分析故障滚动轴承的时域、频域、包络、包络谱图；
7)模型训练：进入模型训练界面，点击“开始训练”按钮，程序将会根据SVM、NeuralNetWork和Logistic Regression三种方式基于选择的训练集数据进行模型训练，得到3种不同算法的训练结果，尝试勾选一定特征组合及算法，完成离线训练；
8)故障诊断与预测性维护：首先选择已存储的测试数据，打开其中任意一条数据，并选择一类模型，点击“开始测试”按钮，随后可在页面得到故障诊断与寿命预测结果，并可选择其他算法进行诊断和预测。

Claims (6)

1.一种便携式工业智能与预测性维护装置，其特征在于：包括相互配合的硬件装置和软件系统；所述硬件装置能实现数据采集和数据传输，所述软件系统能实现信号处理；
所述硬件装置至少包括箱体、电源接口、控制开关和接口端；
所述软件系统至少包括功能模块系统、传感器模块系统、工业协议模块系统、帮助模块系统和连接模块系统。
2.根据权利要求1所述的一种便携式工业智能与预测性维护装置，其特征在于：所述功能模块系统包括多个由硬件装置所构成的功能模块，所述功能模块至少包括温度信号采集模块、振动声音信号采集模块、模拟电压输出模块、特征提取模块和信号处理模块。
3.根据权利要求1所述的一种便携式工业智能与预测性维护装置，其特征在于：所述接口端包括温度输入接口和声音振动输入接口。
4.根据权利要求2所述的一种便携式工业智能与预测性维护装置，其特征在于：所述温度信号采集模块支持接入热电偶、PT100铂电阻传感器；所述振动声音信号采集模块支持基于振动、声音信号的数据分析实验；所述模拟电压输出模块支持0-5V电压输出；所述应变信号采集模块为应变输入通道。
5.根据权利要求1-4任一权利要求一种便携式工业智能与预测性维护装置所述的一种便携式工业智能与预测性维护装置操作方法，其特征在于，具有如下步骤：
A、硬件准备：通过网线连接PC，通过传感器线缆连接所需的传感器，最后接通电源，打开电源启动开关；
B、连接PC：设置好本装置的静态IP地址，打开软件系统与PC进行网络连接；
C、功能执行：根据需求从软件系统中选择对应的功能模块并执行；
D、完成关闭：功能执行完全结束后先关闭软件系统，然后关闭电源。
6.根据权利要求5所述的一种便携式工业智能与预测性维护装置操作方法，其特征在于，步骤C所述的功能执行，其具体步骤如下：
C1、连接线缆和传感器：根据现场需求连接对应的采集器线缆及传感器；
C2、初始化：预设功能执行所需的初始化参数；
C3、模块选择：在软件系统中选择对应的模块并执行；
C4、完成：完成分析并根据需要保存数据和测试结果。
CN202111568246.5A 2021-12-21 2021-12-21 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法 Pending CN114442568A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111568246.5A CN114442568A (zh) 2021-12-21 2021-12-21 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111568246.5A CN114442568A (zh) 2021-12-21 2021-12-21 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114442568A true CN114442568A (zh) 2022-05-06

Family

ID=81363472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111568246.5A Pending CN114442568A (zh) 2021-12-21 2021-12-21 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114442568A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05187973A (ja) * 1991-04-09 1993-07-27 Texas Instr Inc <Ti> 携帯用コンピュータ・システムと無線通信を使用した予測監視、診断、および保守用のシステムと装置
US20020188411A1 (en) * 1993-11-12 2002-12-12 Entek Ird International Corporation Portable, self-contained data collection systems and methods
CN105173111A (zh) * 2015-05-22 2015-12-23 北京安达维尔测控技术有限公司 一种便携式直升机振动监测维护系统
US20160291552A1 (en) * 2014-11-18 2016-10-06 Prophecy Sensors, Llc System for rule management, predictive maintenance and quality assurance of a process and machine using reconfigurable sensor networks and big data machine learning
CN108168811A (zh) * 2017-12-12 2018-06-15 电子科技大学 一种振动信号的便携式采集分析装置及方法
CN110456665A (zh) * 2018-05-07 2019-11-15 中国石油化工股份有限公司 石化企业巡检过程中设备运行状态检测方法
CN112710345A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 计算系统有限公司 持续改进预测性维护数据库的机器监视方法和装置
WO2021220116A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 Digital Media Industries S.R.L. System and method for the detection and predictive analysis "in process" of vibrations and other physical quantities of plants, machinery and infrastructures, for maintenance purposes
CN113705840A (zh) * 2021-09-23 2021-11-26 重庆允成互联网科技有限公司 一种设备预测性维护方法、装置、计算机设备及存储介质

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05187973A (ja) * 1991-04-09 1993-07-27 Texas Instr Inc <Ti> 携帯用コンピュータ・システムと無線通信を使用した予測監視、診断、および保守用のシステムと装置
US20020188411A1 (en) * 1993-11-12 2002-12-12 Entek Ird International Corporation Portable, self-contained data collection systems and methods
US20160291552A1 (en) * 2014-11-18 2016-10-06 Prophecy Sensors, Llc System for rule management, predictive maintenance and quality assurance of a process and machine using reconfigurable sensor networks and big data machine learning
CN105173111A (zh) * 2015-05-22 2015-12-23 北京安达维尔测控技术有限公司 一种便携式直升机振动监测维护系统
CN108168811A (zh) * 2017-12-12 2018-06-15 电子科技大学 一种振动信号的便携式采集分析装置及方法
CN110456665A (zh) * 2018-05-07 2019-11-15 中国石油化工股份有限公司 石化企业巡检过程中设备运行状态检测方法
CN112710345A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 计算系统有限公司 持续改进预测性维护数据库的机器监视方法和装置
WO2021220116A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 Digital Media Industries S.R.L. System and method for the detection and predictive analysis "in process" of vibrations and other physical quantities of plants, machinery and infrastructures, for maintenance purposes
CN113705840A (zh) * 2021-09-23 2021-11-26 重庆允成互联网科技有限公司 一种设备预测性维护方法、装置、计算机设备及存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
祖淑芝,王太勇,邓学欣,刘宁: "便携式测试信号分析系统", 《吉林大学学报(工学版)》, vol. 35, no. 01, pages 102 - 104 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110647133B (zh) 轨道交通设备状态检测维护方法及系统
EP3361343B1 (en) Event analyzing device, event analyzing system, event analyzing method, and non-transitory computer readable storage medium
EP3221579B1 (en) Wind turbine condition monitoring method and system
CN110766277B (zh) 用于核工业现场的健康评估及诊断系统和移动终端
CN104390657B (zh) 一种发电机组运行参数测量传感器故障诊断方法及系统
CN102032115A (zh) 用于分析报告数据的系统和方法
US10729382B2 (en) Methods and systems to predict a state of the machine using time series data of the machine
CN110779716A (zh) 嵌入式机械故障智能诊断设备及诊断方法
CN113776794B (zh) 一种嵌入式边缘计算的故障诊断方法、装置和系统
JP2017524325A (ja) グリッドの異常重大度を表す現場でのセンサ応答データパターンを分類するためのシステム及び方法
CN110879586A (zh) 一种调相机故障诊断和状态监测方法和系统
Li et al. Application of Big Data Technology in Evaluation of Operating State of High-Pressure Hydrogenation Heat Exchanger
CN115437358A (zh) 工业机器人智能状态监测与故障诊断系统及故障诊断方法
CN112614020A (zh) 一种基于电能质量的电力推进状态评估系统
CN116625683A (zh) 一种风电机组轴承故障识别方法、系统、装置及电子设备
CN113758704A (zh) 阀门智能诊断监测系统、方法、终端以及智能终端
CN114648212A (zh) 一种基于云计算的船舶设备性能智能管理系统及方法
CN114442568A (zh) 一种便携式工业智能与预测性维护装置及操作方法
Kruglova et al. Intelligent Sensorless Fault Diagnosis of Mechatronics Module
CN115344951A (zh) 基于时间卷积网络和辅助学习的刀具磨损量预测方法
CN114035555A (zh) 一种plc控制器故障检测系统
CN203148936U (zh) 基于网络的油分析仪器远程专家诊断系统
CN112288116A (zh) 一种生产制造流程优化管理的工业大数据系统及方法
CN114001939B (zh) 一种线路连接装置监测方法、装置、设备及存储介质
CN116643170B (zh) 电机轴系振动测试方法、装置和计算机设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination