CN115221221B - 一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，涉及变频器监管技术领域，用于解决现有监管系统无法对变频器的运行效率进行智能监管，进而无法及时处理变频器的效率异常的问题；包括数据采集模块、数据库、数据分析模块、智能监管模块和信令分析模块；本发明通过数据采集模块采集变频器运行时的效率信息，经过数据分析模块对其进行分析得到率变比和低阈基值，通过对率变比的数值与低阈基值处理得到变频器的效监值，然后经智能监管模块对效监值进行监管处理，以便于对变频器的效率进行监管以及监管处理。

Description

一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统
技术领域
本发明涉及变频器监管技术领域，具体为一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器效率是指其本身变换效率。就变频器的两种形式而言，交一交变频器尽管效率较高，但调频范围受到限制，应用受到限制。变频器的损耗有三部分组成，整流损耗约占40%，逆变损耗约占50%，控制回路损耗占10%。其前两项损耗是随着变频器的容量、负荷、拓扑结构的不同而变化的，而控制回路损耗不随变频器容量、负荷而变化。现有的变频器在使用的过程中，无法对变频器的运行效率进行智能监管，导致变频器效率出现异常时，无法及时处理。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有的监管系统无法对变频器的运行效率进行智能监管，进而无法及时处理变频器的效率异常的问题，而提出一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统；本发明通过数据采集模块采集变频器运行时的效率信息，经过数据分析模块对其进行分析得到率变比和低阈基值，通过对率变比的数值与低阈基值处理得到变频器的效监值，然后经智能监管模块对效监值进行监管处理，以便于对变频器的效率进行监管以及监管处理。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统；包括数据采集模块、数据库、数据分析模块和智能监管模块；所述数据采集模块用于采集变频器运行时的效率信息并将效率信息发送至数据库内存储；其中，效率信息包括变频器的编号、位置、型号以及运行初始时刻、结束时刻、采集效率的时刻和效率值；
所述数据分析模块用于对变频器的效率信息进行分析，具体分析过程为：
获取数据库内预设时间范围内的效率信息，将变频器的效率值依据采集效率时刻的先后顺序进行排序，提取排序后效率值对应的数值，将效率值对应的数值代入折线图中，对折线图进行分析得到率变比；
再获取变频器所有的运行初始时刻、结束时刻，将运行初始时刻与结束时刻进行时刻差计算得到变频器的运行时长，将所有的运行时长进行求和得到运行总时长；设定所有运行总时长均对应一个预设阈值；将变频器的运行总时长与所有的运行总数长进行匹配以得到对应的预设阈值并将匹配到的预设阈值标记为匹配阈值，再将预设时间范围内的效率值与匹配阈值进行比对，当效率值小于匹配阈值时，将该效率值标记为低阈效值；统计所有的低阈效值并对其进行处理得到低阈基值；
最后，提取率变比和低阈基值的数值，将率变比的数值与低阈基值的数值分别乘以对应的预设占比得到变频器的效监值并将其发送至智能监管模块；
所述智能监管模块用于接收变频器的效监值并对其进行智能监管处理，具体处理过程为：将效监值与对应的监管阈值组进行比对，当效监值小于或等于监管阈值一时，不进行监管操作；当效监值大于监管阈值一且小于等于监管阈值二时，生成监管提示信令并将其发送至显示端；当效监值大于监管阈值二且小于或等于监管阈值三时，生成监管处理信令并将其发送至信令分析模块和显示端；当效监值大于监管阈值三时，生成监管停止信令并将其发送至信令分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，所述对折线图进行分析的具体过程为：
绘制效率值对应的数值在折线图中的数值点，连接相邻两个数值点得到数值线，计算数值线的斜率以及数值线与水平线的夹角；当数值线与水平线的夹角为锐角时，将该数值线的斜率标记为第一斜率；当数值线与水平的夹角为顿角时，将其标记为第二斜率；将所有的第一斜率的数值进行求和得到第一总值并标记为M1，将所有的第二斜率的数值进行求和并取绝对值得到第二总值并标记为M2；
连接折线图中排序最前的数值点与排序最后的数值点得到一条线段并将该线段标记为前序线，计算前序线的斜率以及与水平线的夹角，当前序线与水平线的夹角为锐角时，将该前序线的斜率标记为第三斜率，第三斜率的数值用符号X1表示；当前序线与水平线的夹角为钝角时，将该前序线的斜率标记为第四斜率，第四斜率的绝对值用符号X2表示；
计算最高数值点与最低数值点之间的垂直距离并将其垂直距离的数值标记为M3；利用公式ST=（M2/M1）×t1+Xi×t2+M3×t3得到率变比；其中，i=1或2；t1、t2和t3均为预设权重占比。
作为本发明的一种优选实施方式，对所有的低阈效值进行处理的具体过程为：统计低阈效值对应的数量得到低阈总数；将低阈效值与匹配阈值进行差值计算得到效值差，将所有效值差进行求和并取均值得到效差均值，将所有效值差与效差均值进行方差计算得到所有效值差对应的方差并将其标记为效值方差；统计效值差中值最大的并将其标记为最大效值差；以低阈总数和效值方差的数值分别为长轴和短轴构建椭圆形，在椭圆形正上方作水平与长轴的线段，且线段的长度等于最大效值差的数值；再将线段的两端作椭圆形切线以得到封闭图形，计算封闭图形的面积并提取面积的数值将其标记为低阈基值。
作为本发明的一种优选实施方式，所述显示端用于接收信令并进行处理，具体过程为：
当接收到监管提示信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值并进行常亮显示；
当接收到监管处理信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值和处理反馈指令并进行常亮显示，同时监测监管处理信令的查看数据，当超出预设时间范围，且监管处理信令未被查看时；获取显示端内部存储的工作人员信息，对工作人员信息进行处理以得到工作人员的发送排优值，依据发送排优值对工作人员进行由大到小进行排序，向排序最前的工作人员发送查看指令，当在预设时间范围内接收到工作人员反馈的确定指令时，将解析后的监管处理信令发送至该工作人员中；当在预设时间范围内未接收到工作人员反馈的确定指令时，向排序次之的工作人员发送查看指令，同时向排序最前的工作人员发送取消指令。
作为本发明的一种优选实施方式，所述信令分析模块用于接收监管停止信令并对其进行解析以得到变频器的编号、位置和停止指令，然后获取变频器对应管理人员的手机终端，将停止指令发送至管理人员的手机终端，以接收管理人员通过手机终端反馈的确认指令；当接收到确认指令后，停止分析模块控制变频器停止工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该智能监管系统，通过数据采集模块采集变频器运行时的效率信息，经过数据分析模块对其进行分析，获取数据库内预设时间范围内的效率信息，将变频器的效率值依据采集效率时刻的先后顺序进行排序，提取排序后效率值对应的数值，将效率值对应的数值代入折线图中，对折线图进行分析得到率变比，再获取变频器所有的运行初始时刻、结束时刻对其进行分析处理得到低阈基值，通过对率变比的数值与低阈基值处理得到变频器的效监值，然后经智能监管模块对效监值进行监管处理，以便于对变频器的效率进行监管以及监管处理。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的折线图；
图3为本发明的封闭图形示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，包括数据采集模块、数据库、数据分析模块、智能监管模块和信令分析模块；
数据采集模块采集变频器运行时的效率信息并将效率信息发送至数据库内存储；效率信息包括变频器的编号、位置、型号以及运行初始时刻、结束时刻、采集效率的时刻和效率值；
数据分析模块对变频器的效率信息进行分析，具体分析过程为：
获取数据库内预设时间范围内的效率信息，将变频器的效率值依据采集效率时刻的先后顺序进行排序，提取排序后效率值对应的数值，将效率值对应的数值代入折线图中，对折线图进行分析得到率变比；具体过程为：
请参阅图2所示，绘制效率值对应的数值在折线图中的数值点，连接相邻两个数值点得到数值线，计算数值线的斜率以及数值线与水平线的夹角；当数值线与水平线的夹角为锐角时，将该数值线的斜率标记为第一斜率；当数值线与水平的夹角为顿角时，将其标记为第二斜率；将所有的第一斜率的数值进行求和得到第一总值并标记为M1，将所有的第二斜率的数值进行求和并取绝对值得到第二总值并标记为M2；
连接折线图中排序最前的数值点与排序最后的数值点得到一条线段并将该线段标记为前序线，计算前序线的斜率以及与水平线的夹角，当前序线与水平线的夹角为锐角时，将该前序线的斜率标记为第三斜率，第三斜率的数值用符号X1表示；当前序线与水平线的夹角为钝角时，将该前序线的斜率标记为第四斜率，第四斜率的绝对值用符号X2表示；
计算最高数值点与最低数值点之间的垂直距离并将其垂直距离的数值标记为M3；利用公式ST=（M2/M1）×t1+Xi×t2+M3×t3得到率变比；其中，i=1或2；t1、t2和t3均为预设权重占比；t1、t2和t3的取值分别为0.6、0.4和0.2；
再获取变频器所有的运行初始时刻、结束时刻，将运行初始时刻与结束时刻进行时刻差计算得到变频器的运行时长，将所有的运行时长进行求和得到运行总时长；设定所有运行总时长均对应一个预设阈值；将变频器的运行总时长与所有的运行总数长进行匹配以得到对应的预设阈值并将匹配到的预设阈值标记为匹配阈值，再将预设时间范围内的效率值与匹配阈值进行比对，当效率值小于匹配阈值时，将该效率值标记为低阈效值；统计所有的低阈效值并对其进行处理得到低阈基值，具体处理过程为：
请参阅图3所示，统计低阈效值对应的数量得到低阈总数；将低阈效值与匹配阈值进行差值计算得到效值差，将所有效值差进行求和并取均值得到效差均值，将所有效值差与效差均值进行方差计算得到所有效值差对应的方差并将其标记为效值方差；统计效值差中值最大的并将其标记为最大效值差；以低阈总数和效值方差的数值分别为长轴和短轴构建椭圆形，在椭圆形正上方作水平与长轴的线段，且线段的长度等于最大效值差的数值；再将线段的两端作椭圆形切线以得到封闭图形，计算封闭图形的面积并提取面积的数值将其标记为低阈基值；
提取率变比和低阈基值的数值，将率变比的数值与低阈基值的数值分别乘以对应的预设占比得到变频器的效监值；
将变频器的效监值发送至智能监管模块；
智能监管模块接收变频器的效监值并对其进行智能监管处理，具体为：
将效监值与对应的监管阈值组进行比对，当效监值小于或等于监管阈值一时，不进行监管操作；
当效监值大于监管阈值一且小于等于监管阈值二时，生成监管提示信令并将其发送至显示端；
当效监值大于监管阈值二且小于或等于监管阈值三时，生成监管处理信令并将其发送至信令分析模块和显示端；
当效监值大于监管阈值三时，生成监管停止信令并将其发送至信令分析模块；
信令分析模块接收监管停止信令并对其进行解析以得到变频器的编号、位置和停止指令，然后获取变频器对应管理人员的手机终端，将停止指令发送至管理人员的手机终端，以接收管理人员通过手机终端反馈的确认指令；当接收到确认指令后，停止分析模块控制变频器停止工作；
显示端接收到监管提示信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值并进行常亮显示；接收到监管处理信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值和处理反馈指令并进行常亮显示，同时监测监管处理信令的查看数据，当超出预设时间范围，且监管处理信令未被查看时；获取显示端内部存储的工作人员信息，其中，工作人员信息包括工作人员的姓名、通信号码以及入职年限；
对工作人员信息进行处理以得到工作人员的发送排优值，具体过程为：
向工作人员通信号码对应的智能终端发送为查看请求以获取工作人员的请求授权，将获取到请求授权的工作人员标记为待选人员；通过待选人员的智能终端获取待选人员的当前位置，将当前位置与变频器的位置进行位置间距计算以得到查看间距；获取待选人员的月处值，当待选人员为初始注册时，月处值的取值为十；提取查看间距与月处值的数值并分别标记为DG1和DG2；设定查看间距与月处值的系数Ks1和Ks2；代入预设公式FP=Ks1/DG1+DG2×Ks2得到待选人员的发送排优值FP；Ks1和Ks2的取值分别为20、0.3；
依据发送排优值对工作人员进行由大到小进行排序，向排序最前的工作人员发送查看指令，当在预设时间范围内接收到工作人员反馈的确定指令时，将解析后的监管处理信令发送至该工作人员中；当在预设时间范围内未接收到工作人员反馈的确定指令时，向排序次之的工作人员发送查看指令，同时向排序最前的工作人员发送取消指令；
显示端内还包括信息采集单元和月处分析单元；
信息采集单元采集工作人员的接收数据并将其发送至月处分析单元；其中接收数据包括发送查看请求的次数、获取到请求授权的次数、发送查看指令的次数、未反馈确认指令的次数；
月处分析单元对接收数据进行分析处理，具体分析处理，将发送查看请求的次数、获取到请求授权的次数、发送查看指令的次数、未反馈确认指令的次数的数值分别标记为C11、C12、C13和C14；
代入预设公式DG2=（C11-C12）/C11+C13×e1+C14×e2得到工作人员的月处值DG2；其中，e1和e2的取值为1.47、1.38；
本发明在使用时，通过数据采集模块采集变频器运行时的效率信息，经过数据分析模块对其进行分析，获取数据库内预设时间范围内的效率信息，将变频器的效率值依据采集效率时刻的先后顺序进行排序，提取排序后效率值对应的数值，将效率值对应的数值代入折线图中，对折线图进行分析得到率变比，再获取变频器所有的运行初始时刻、结束时刻对其进行分析处理得到低阈基值，通过对率变比的数值与低阈基值处理得到变频器的效监值，然后经智能监管模块对效监值进行监管处理，以便于对变频器的效率进行监管以及监管处理。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，包括数据采集模块、数据库、数据分析模块和智能监管模块；所述数据采集模块用于采集变频器运行时的效率信息并将效率信息发送至数据库内存储；其特征在于，所述数据分析模块用于对变频器的效率信息进行分析，具体分析过程为：
获取数据库内预设时间范围内的效率信息，将变频器的效率值依据采集效率时刻的先后顺序进行排序，提取排序后效率值对应的数值，将效率值对应的数值代入折线图中，对折线图进行分析得到率变比；
再获取变频器所有的运行初始时刻、结束时刻，将运行初始时刻与结束时刻进行时刻差计算得到变频器的运行时长，将所有的运行时长进行求和得到运行总时长；设定所有运行总时长均对应一个预设阈值；将变频器的运行总时长与所有的运行总数长进行匹配以得到对应的预设阈值并将匹配到的预设阈值标记为匹配阈值，再将预设时间范围内的效率值与匹配阈值进行比对，当效率值小于匹配阈值时，将该效率值标记为低阈效值；统计所有的低阈效值并对其进行处理得到低阈基值；
最后，提取率变比和低阈基值的数值，将率变比的数值与低阈基值的数值分别乘以对应的预设占比得到变频器的效监值并将其发送至智能监管模块；
所述智能监管模块用于接收变频器的效监值并对其进行智能监管处理，具体处理过程为：将效监值与对应的监管阈值组进行比对，当效监值小于或等于监管阈值一时，不进行监管操作；当效监值大于监管阈值一且小于等于监管阈值二时，生成监管提示信令并将其发送至显示端；当效监值大于监管阈值二且小于或等于监管阈值三时，生成监管处理信令并将其发送至信令分析模块和显示端；当效监值大于监管阈值三时，生成监管停止信令并将其发送至信令分析模块；
所述对折线图进行分析的具体过程为：
绘制效率值对应的数值在折线图中的数值点，连接相邻两个数值点得到数值线，计算数值线的斜率以及数值线与水平线的夹角；当数值线与水平线的夹角为锐角时，将该数值线的斜率标记为第一斜率；当数值线与水平的夹角为钝角时，将其标记为第二斜率；将所有的第一斜率的数值进行求和得到第一总值并标记为M1，将所有的第二斜率的数值进行求和并取绝对值得到第二总值并标记为M2；
连接折线图中排序最前的数值点与排序最后的数值点得到一条线段并将该线段标记为前序线，计算前序线的斜率以及与水平线的夹角，当前序线与水平线的夹角为锐角时，将该前序线的斜率标记为第三斜率，第三斜率的数值用符号X1表示；当前序线与水平线的夹角为钝角时，将该前序线的斜率标记为第四斜率，第四斜率的绝对值用符号X2表示；
计算最高数值点与最低数值点之间的垂直距离并将其垂直距离的数值标记为M3；利用公式ST＝(M2/M1)×t1+Xi×t2+M3×t3得到率变比；其中，i＝1或2；t1、t2和t3均为预设权重占比。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，其特征在于，统计所有的低阈效值并对其进行处理的具体过程为：统计低阈效值对应的数量得到低阈总数；将低阈效值与匹配阈值进行差值计算得到效值差，将所有效值差进行求和并取均值得到效差均值，将所有效值差与效差均值进行方差计算得到所有效值差对应的方差并将其标记为效值方差；统计效值差中值最大的并将其标记为最大效值差；以低阈总数和效值方差的数值分别为长轴和短轴构建椭圆形，在椭圆形正上方作水平与长轴的线段，且线段的长度等于最大效值差的数值；再将线段的两端作椭圆形切线以得到封闭图形，计算封闭图形的面积并提取面积的数值将其标记为低阈基值。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，其特征在于，所述显示端用于接收信令并进行处理，具体过程为：
当接收到监管提示信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值并进行常亮显示；
当接收到监管处理信令时，对其解析以得到变频器的位置、型号以及效率值和处理反馈指令并进行常亮显示，同时监测监管处理信令的查看数据，当超出预设时间范围，且监管处理信令未被查看时；获取显示端内部存储的工作人员信息，对工作人员信息进行处理以得到工作人员的发送排优值，依据发送排优值对工作人员进行由大到小进行排序，向排序最前的工作人员发送查看指令，当在预设时间范围内接收到工作人员反馈的确定指令时，将解析后的监管处理信令发送至该工作人员中；当在预设时间范围内未接收到工作人员反馈的确定指令时，向排序次之的工作人员发送查看指令，同时向排序最前的工作人员发送取消指令。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的变频器运行效率智能监管系统，其特征在于，所述信令分析模块用于接收监管停止信令并对其进行解析以得到变频器的编号、位置和停止指令，然后获取变频器对应管理人员的手机终端，将停止指令发送至管理人员的手机终端，以接收管理人员通过手机终端反馈的确认指令；当接收到确认指令后，停止分析模块控制变频器停止工作。
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