CN115542856A - 一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，包括故障信息采集模块，故障信息采集模块的输出端分别电性连接有电路故障检测模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块，电路故障检测模块的输出端电性连接有电路控制模块，故障信息采集模块的输出端电性连接分别电性连接有存储单元、中央处理器和信息连接模块。本发明通过本系统的设计可以有效地设备本体的输出参数值、温湿度信息及其电路损坏信息进行实时监测，且监测的数值可以有效的直接连接至通过数字孪生建模平台所建立的模型处，同时解决了现阶段基于数字孪生建模的设备故障诊断系统普遍存在诊断效率较弱且不具备预警报警功能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及设备检测技术领域，具体地说，涉及一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法。
背景技术
由于现代制造业对高速、高精度和灵活性的要求，设备可靠性和操作安全性成为关键问题，保证设备长期可靠运行的关键不仅在于设计之初对设备运行因素的考虑，同时还需要在设备运行过程对设备进行加强监测和分析。
而现阶段基于数字孪生建模的设备故障诊断系统普遍存在诊断效率较弱且不具备预警报警功能的现象，导致系统在使用过程中的功能性及其安全性较弱，且系统在使用过程中存在一定的安全隐患，无法满足现阶段使用者的使用需求，为使用者带来不便。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，具备诊断效率高且具备预警报警功能的优点，解决了现阶段基于数字孪生建模的设备故障诊断系统普遍存在诊断效率较弱且不具备预警报警功能的问题。
(二)技术方案
本为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法所采用的技术方案是:包括故障信息采集模块，所述故障信息采集模块的输出端分别电性连接有电路故障检测模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块，所述电路故障检测模块的输出端电性连接有电路控制模块，所述故障信息采集模块的输出端电性连接分别电性连接有存储单元、中央处理器和信息连接模块，所述信息连接模块的输出端电性连接有数字孪生建模平台，所述数字孪生建模平台的输出端分别电性连接有数据转换器和孪生映射模块，所述数据转换器的输出端电性连接有语音播报系统，所述语音播报系统的输出端电性连接有扬声器，所述孪生映射模块的输出端电性连接有显示屏组件。
作为优选方案，所述数字孪生建模平台的内部包括二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元和数据渲染模块，所述中央处理器的输出端分别电性连接有第一控制器和信号转换器。
作为优选方案，所述信号转换器的输出端电性连接有控制主机，所述控制主机的输出端分别电性连接有第二控制器、后台分类运营管理模块和电源模块。
作为优选方案，所述控制主机的输出端与显示屏组件的输入端电性连接，所述后台分类运营管理模块的输出端与数字孪生建模平台的输入端电性连接。
作为优选方案，所述存储单元的输入端电性连接有数字加密模块，所述第二控制器的输出端电性连接有报警单元组件。
作为优选方案，所述电源模块的输入端电性连接有电源状态指示器，所述电源模块的输出端与报警单元组件的输入端电性连接。
作为优选方案，所述报警单元组件的输入端与第一控制器的输出端电性连接，所述电路控制模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块的输出端均电性连接有设备本体。
作为优选方案，其使用方法如下：
A、首先，将电路控制模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器安装与设备本体的内部并对其进行通电，电路故障检测模块可以对电路控制模块进行实时监测，并且电路故障检测模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器对监测和记录的信息数值将通过故障信息采集模块传输和信息传输模块分别传输至中央处理器和信息连接模块处；
B、其次，通过数字孪生建模平台内部所含的二维U I界面、三维U I界面、物体建模单元对设备本体进行设计和建模，并通过数据渲染模块对模型进行全面渲染，使用者可通过数字孪生建模平台对设备本体进行可视化管理，届时，存储单元会自动保存信息传输模块所传输的参数值，且在存储的过程中通过数字加密模块对设备参数信息进行信息加密；
C、中央处理器在接收信息数据后，对其进行自动化处理，并通过信号转换器将数字信息信号传输至控制主机处，与此同时，当数据产生异常时，则会自动触发第一控制器并对报警单元组件进行控制，使其进行报警发声，且使用者也可以通过控制主机在查询到相关异常信息时，手动通过第二控制器对报警单元组件进行报警发声；
D、当信息连接模块接收到设备本体的参数数据时，则会连接数字孪生建模平台，并且将检测到的对应零件输出的参数值匹配至模型所建设的零件处，且当参数值产生异常时，会通过数据转换器将信息通过语音播报系统传输至扬声器处并进行发声，且自动诊断出现参数异常的零部件；
E、使用者通过控制主机，可以使用后台分类运营管理模块并对数字孪生建模平台所建模的信息进行辅助操控，而建模后产生的模型及渲染记录，通过显示屏组件可以让使用者进行直观的查看，且在系统的使用过程中，电源模块可以持续为报警单元组件进行实时供电，且电源状态指示器可以对电源模块进行实时监控。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，具备以下有益效果
1、通过本系统的设计可以有效地设备本体的输出参数值、温湿度信息及其电路损坏信息进行实时监测，且监测的数值可以有效的直接连接至通过数字孪生建模平台所建立的模型处，同时与模型的各个零部件处进行自动匹配，并且当数值检测出异常后，对应模型内的零部件则出现异常显示，并通过数据转换器将异常信息通过语音播报的方式进行输出，提升了系统在使用过程中的诊断效率和精准性，同时当检测的输出参数值、温湿度信息及其电路损坏信息出现异常时，可以自动触发报警单元组件进行报警发声，有效地使系统在使用的过程中具备预警及报警功能，提升了系统在使用时的实用性及其功能性，同时解决了现阶段基于数字孪生建模的设备故障诊断系统普遍存在诊断效率较弱且不具备预警报警功能的问题。
2、通过二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元和数据渲染模块便于使用者在建模后进行直接渲染，提升了使用者在建模过程中的工作效率，通过控制主机的设置便于使用者对报警单元组件进行自主控制，提升了系统在使用时的安全性，通过显示屏组件便于使用者在建模后可以直接进行显示，便于使用者进行查看。
附图说明
图1为本发明结构系统原理图；
图2为本发明数字孪生建模平台系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
请参阅图1-2，本发明：一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，包括故障信息采集模块，故障信息采集模块的输出端分别电性连接有电路故障检测模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块，电路故障检测模块的输出端电性连接有电路控制模块，故障信息采集模块的输出端电性连接分别电性连接有存储单元、中央处理器和信息连接模块，信息连接模块的输出端电性连接有数字孪生建模平台，数字孪生建模平台的输出端分别电性连接有数据转换器和孪生映射模块，数据转换器的输出端电性连接有语音播报系统，语音播报系统的输出端电性连接有扬声器，孪生映射模块的输出端电性连接有显示屏组件，通过本系统的设计可以有效地设备本体的输出参数值、温湿度信息及其电路损坏信息进行实时监测，且监测的数值可以有效的直接连接至通过数字孪生建模平台所建立的模型处，同时与模型的各个零部件处进行自动匹配，并且当数值检测出异常后，对应模型内的零部件则出现异常显示，并通过数据转换器将异常信息通过语音播报的方式进行输出，提升了系统在使用过程中的诊断效率和精准性，同时当检测的输出参数值、温湿度信息及其电路损坏信息出现异常时，可以自动触发报警单元组件进行报警发声，有效地使系统在使用的过程中具备预警及报警功能，提升了系统在使用时的实用性及其功能性，同时解决了现阶段基于数字孪生建模的设备故障诊断系统普遍存在诊断效率较弱且不具备预警报警功能的问题。
作为优选方案，数字孪生建模平台的内部包括二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元和数据渲染模块，中央处理器的输出端分别电性连接有第一控制器和信号转换器。
通过二维U I界面、三维UI界面、物体建模单元和数据渲染模块便于使用者在建模后进行直接渲染，提升了使用者在建模过程中的工作效率。
作为优选方案，信号转换器的输出端电性连接有控制主机，控制主机的输出端分别电性连接有第二控制器、后台分类运营管理模块和电源模块。
通过控制主机的设置便于使用者对报警单元组件进行自主控制，提升了系统在使用时的安全性。
作为优选方案，控制主机的输出端与显示屏组件的输入端电性连接，后台分类运营管理模块的输出端与数字孪生建模平台的输入端电性连接。
通过显示屏组件便于使用者在建模后可以直接进行显示，便于使用者进行查看。
作为优选方案，存储单元的输入端电性连接有数字加密模块，第二控制器的输出端电性连接有报警单元组件。
作为优选方案，电源模块的输入端电性连接有电源状态指示器，电源模块的输出端与报警单元组件的输入端电性连接。
作为优选方案，报警单元组件的输入端与第一控制器的输出端电性连接，电路控制模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块的输出端均电性连接有设备本体。
作为优选方案，其使用方法如下：
A、首先，将电路控制模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器安装与设备本体的内部并对其进行通电，电路故障检测模块可以对电路控制模块进行实时监测，并且电路故障检测模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器对监测和记录的信息数值将通过故障信息采集模块传输和信息传输模块分别传输至中央处理器和信息连接模块处；
B、其次，通过数字孪生建模平台内部所含的二维U I界面、三维U I界面、物体建模单元对设备本体进行设计和建模，并通过数据渲染模块对模型进行全面渲染，使用者可通过数字孪生建模平台对设备本体进行可视化管理，届时，存储单元会自动保存信息传输模块所传输的参数值，且在存储的过程中通过数字加密模块对设备参数信息进行信息加密；
C、中央处理器在接收信息数据后，对其进行自动化处理，并通过信号转换器将数字信息信号传输至控制主机处，与此同时，当数据产生异常时，则会自动触发第一控制器并对报警单元组件进行控制，使其进行报警发声，且使用者也可以通过控制主机在查询到相关异常信息时，手动通过第二控制器对报警单元组件进行报警发声；
D、当信息连接模块接收到设备本体的参数数据时，则会连接数字孪生建模平台，并且将检测到的对应零件输出的参数值匹配至模型所建设的零件处，且当参数值产生异常时，会通过数据转换器将信息通过语音播报系统传输至扬声器处并进行发声，且自动诊断出现参数异常的零部件；
E、使用者通过控制主机，可以使用后台分类运营管理模块并对数字孪生建模平台所建模的信息进行辅助操控，而建模后产生的模型及渲染记录，通过显示屏组件可以让使用者进行直观的查看，且在系统的使用过程中，电源模块可以持续为报警单元组件进行实时供电，且电源状态指示器可以对电源模块进行实时监控。
本发明的工作原理是；首先，将电路控制模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器安装与设备本体的内部并对其进行通电，电路故障检测模块可以对电路控制模块进行实时监测，并且电路故障检测模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器对监测和记录的信息数值将通过故障信息采集模块传输和信息传输模块分别传输至中央处理器和信息连接模块处，其次，通过数字孪生建模平台内部所含的二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元对设备本体进行设计和建模，并通过数据渲染模块对模型进行全面渲染，使用者可通过数字孪生建模平台对设备本体进行可视化管理，届时，存储单元会自动保存信息传输模块所传输的参数值，且在存储的过程中通过数字加密模块对设备参数信息进行信息加密，中央处理器在接收信息数据后，对其进行自动化处理，并通过信号转换器将数字信息信号传输至控制主机处，与此同时，当数据产生异常时，则会自动触发第一控制器并对报警单元组件进行控制，使其进行报警发声，且使用者也可以通过控制主机在查询到相关异常信息时，手动通过第二控制器对报警单元组件进行报警发声，当信息连接模块接收到设备本体的参数数据时，则会连接数字孪生建模平台，并且将检测到的对应零件输出的参数值匹配至模型所建设的零件处，且当参数值产生异常时，会通过数据转换器将信息通过语音播报系统传输至扬声器处并进行发声，且自动诊断出现参数异常的零部件，使用者通过控制主机，可以使用后台分类运营管理模块并对数字孪生建模平台所建模的信息进行辅助操控，而建模后产生的模型及渲染记录，通过显示屏组件可以让使用者进行直观的查看，且在系统的使用过程中，电源模块可以持续为报警单元组件进行实时供电，且电源状态指示器可以对电源模块进行实时监控。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，包括故障信息采集模块，其特征在于：所述故障信息采集模块的输出端分别电性连接有电路故障检测模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块，所述电路故障检测模块的输出端电性连接有电路控制模块，所述故障信息采集模块的输出端电性连接分别电性连接有存储单元、中央处理器和信息连接模块，所述信息连接模块的输出端电性连接有数字孪生建模平台，所述数字孪生建模平台的输出端分别电性连接有数据转换器和孪生映射模块，所述数据转换器的输出端电性连接有语音播报系统，所述语音播报系统的输出端电性连接有扬声器，所述孪生映射模块的输出端电性连接有显示屏组件。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述数字孪生建模平台的内部包括二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元和数据渲染模块，所述中央处理器的输出端分别电性连接有第一控制器和信号转换器。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述信号转换器的输出端电性连接有控制主机，所述控制主机的输出端分别电性连接有第二控制器、后台分类运营管理模块和电源模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述控制主机的输出端与显示屏组件的输入端电性连接，所述后台分类运营管理模块的输出端与数字孪生建模平台的输入端电性连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述存储单元的输入端电性连接有数字加密模块，所述第二控制器的输出端电性连接有报警单元组件。
6.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述电源模块的输入端电性连接有电源状态指示器，所述电源模块的输出端与报警单元组件的输入端电性连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：所述报警单元组件的输入端与第一控制器的输出端电性连接，所述电路控制模块、温湿度传感器和设备输出参数动态记录模块的输出端均电性连接有设备本体。
8.一种基于数字孪生建模的设备故障诊断预警系统及使用方法，其特征在于：其使用方法如下：
A、首先，将电路控制模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器安装与设备本体的内部并对其进行通电，电路故障检测模块可以对电路控制模块进行实时监测，并且电路故障检测模块、设备输出参数动态记录模块和温湿度传感器对监测和记录的信息数值将通过故障信息采集模块传输和信息传输模块分别传输至中央处理器和信息连接模块处；
B、其次，通过数字孪生建模平台内部所含的二维UI界面、三维UI界面、物体建模单元对设备本体进行设计和建模，并通过数据渲染模块对模型进行全面渲染，使用者可通过数字孪生建模平台对设备本体进行可视化管理，届时，存储单元会自动保存信息传输模块所传输的参数值，且在存储的过程中通过数字加密模块对设备参数信息进行信息加密；
C、中央处理器在接收信息数据后，对其进行自动化处理，并通过信号转换器将数字信息信号传输至控制主机处，与此同时，当数据产生异常时，则会自动触发第一控制器并对报警单元组件进行控制，使其进行报警发声，且使用者也可以通过控制主机在查询到相关异常信息时，手动通过第二控制器对报警单元组件进行报警发声；
D、当信息连接模块接收到设备本体的参数数据时，则会连接数字孪生建模平台，并且将检测到的对应零件输出的参数值匹配至模型所建设的零件处，且当参数值产生异常时，会通过数据转换器将信息通过语音播报系统传输至扬声器处并进行发声，且自动诊断出现参数异常的零部件；
E、使用者通过控制主机，可以使用后台分类运营管理模块并对数字孪生建模平台所建模的信息进行辅助操控，而建模后产生的模型及渲染记录，通过显示屏组件可以让使用者进行直观的查看，且在系统的使用过程中，电源模块可以持续为报警单元组件进行实时供电，且电源状态指示器可以对电源模块进行实时监控。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221230 |