CN116700092A - 一种适用于工控机的运行控制智能预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于工控机领域，涉及数据分析技术，用于解决现有技术中的工控机运行控制智能预警系统，无法对工控机的运行数据与维护数据进行综合分析的问题，具体是一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，包括智能预警平台，智能预警平台通信连接有维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块，维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块依次进行通信连接，维护管理模块用于对工控机进行运行维护管理分析；本发明是对工控机进行运行维护管理分析，并对管理对象的各项维护数据进行综合计算与分析得到维护系数，通过维护系数对管理对象的维护状态进行反馈，在管理对象需要进行设备维护时及时进行预警，降低管理对象的故障概率。

Description

一种适用于工控机的运行控制智能预警系统

技术领域

本发明属于工控机领域，涉及数据分析技术，具体是一种适用于工控机的运行控制智能预警系统。

背景技术

工控机是一种加固的增强型个人计算机，作为工业控制器在工业环境中可靠运行，主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，但现有技术中的工控机运行控制智能预警系统，仅能够对工控机的运行状态进行监控分析，无法对工控机的运行数据与维护数据进行综合分析，一方面无法在工控机出现故障之前对其进行维护降低故障概率，另一方面在工控机出现故障时无法通过维护数据对故障原因进行排查，导致故障处理效率低下；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，用于解决现有技术中的工控机运行控制智能预警系统，无法对工控机的运行数据与维护数据进行综合分析的问题。

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对工控机的运行数据与维护数据进行综合分析的适用于工控机的运行控制智能预警系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，包括维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块；所述维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块依次进行通信连接；

所述维护管理模块用于对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD；通过对灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD进行数值计算得到管理对象的维护系数WH；将管理对象的维护系数WH与预设的维护阈值WHmax进行比较并通过比较结果对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；

所述运行监测模块用于对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN；通过对异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN进行数值计算得到管理对象在监测时段内的监测系数JC；将管理对象在监测时段内的监测系数JC与预设的监测阈值JCmax进行比较并通过比较结果对管理对象在监测时段内的运行状态是否满足要求进行判定；

所述预警分析模块用于对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析。

作为本发明的一种优选实施方式，灰尘数据HC为管理对象机壳内部的空气灰尘浓度值，油污数据YW的获取过程包括：对管理对象的机壳内壁进行图像拍摄并将拍摄得到的图像标记为管理图像，将管理图像放大为像素格图像并进行灰度变换，将像素格的灰度值与预设的灰度范围进行比较：若灰度值位于灰度范围之内，则将对应的像素格标记为油污格；若灰度值位于灰度范围之外，则将对应的像素格标记为正常格；将油污格与像素格的数量比值标记为油污数据YW；振动数据ZD的获取过程包括：在管理对象工作时，获取管理对象的机壳内壁在最近L1秒内的振动幅度最大值并标记为振幅值，将管理对象所有机壳内壁的振幅值的最大值标记为振动数据ZD。

作为本发明的一种优选实施方式，将管理对象的维护系数WH与预设的维护阈值WHmax进行比较的具体过程包括：若维护系数WH小于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态满足要求；若维护系数WH大于等于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态不满足要求，维护管理模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送设备维护信号。

作为本发明的一种优选实施方式，异响数据YX为管理对象在监测时段内运行时产生的噪声分贝最大值；高温数据GW的获取过程包括：将管理对象内部空气温度值在监测时段内的最大值标记为高温值，将当前监测时段的高温值与上一监测时段的高温值的差值标记为温差值，将当前监测时段高温值对应的时刻与上一监测时段的高温值对应的时刻的差值标记为时差值，将温差值与时差值的比值标记为高温数据GW；烟浓数据YN为管理对象在监测时段内运行时机壳内部空气烟雾颗粒浓度最大值。

作为本发明的一种优选实施方式，将管理对象在监测时段内的监测系数JC与预设的监测阈值JCmax进行比较的具体过程包括：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态满足要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态不满足要求，运行监测模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送运行预警信号。

作为本发明的一种优选实施方式，预警分析模块对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析的具体过程包括：在预警分析模块接收到运行预警信号时，判定最近L2个监测周期内预警分析模块是否接收到设备维护信号：若是，则生成环境调节信号并将环境调节信号发送至管理人员的手机终端；若否，则生成硬件检修信号并将硬件检修信号发送至管理人员的手机终端；获取管理对象的预警数据YJ与周期数据ZQ，预警数据YJ为预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的次数；周期数据ZQ的获取过程包括：对预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的时刻进行标记得到预警时刻，将预警时刻与上一预警时刻的差值标记为预时差值，将预时差值的最小值标记为周期数据ZQ，通过对预警数据YJ与周期数据ZQ进行数值计算得到管理对象的综合系数ZH；将综合系数ZH与预设的综合阈值ZHmax进行比较并通过比较结果对管理对象的整体运行状态是否满足要求进行判定。

作为本发明的一种优选实施方式，将综合系数ZH与预设的综合阈值ZHmax进行比较的具体过程包括：若综合系数ZH小于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态满足要求；若综合系数ZH大于等于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态不满足要求，生成整机维修信号并将整机维修信号发送至管理人员的手机终端。

该适用于工控机的运行控制智能预警系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD并进行数值计算得到维护系数WH，通过维护系数WH对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；

步骤二：对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN并进行数值计算得到监测系数JC，通过监测系数JC对管理对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析：在预警分析模块接收到运行预警信号时生成环境调节信号或硬件检修信号并发送至管理人员的手机终端。

本发明具备下述有益效果：

1、通过维护管理模块可以对工控机进行运行维护管理分析，通过对管理对象的各项维护数据进行综合计算与分析得到维护系数，通过维护系数对管理对象的维护状态进行反馈，从而在管理对象需要进行设备维护时及时进行预警，降低管理对象的故障概率；

2、通过运行监测模块可以对工控机的运行状态进行监测分析，通过分时段监测的方式对管理对象的运行状态进行监测分析并得到监测系数，通过监测系数的数值对管理对象的运行状态进行反馈，从而在管理对象运行状态异常时及时进行预警，避免管理对象出现更为严重的故障；

3、通过预警分析模块可以对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析，在预警分析模块接收到运行预警信号后进行设备维护信号监测，并通过设备维护信号的接收情况对导致设备故障的原因进行排查，通过排查结果生成对应的处理信号，提高故障处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

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、完整的描述，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。

实施例一

如图1所示，一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，包括维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块；维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块依次进行通信连接。

维护管理模块用于对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD；灰尘数据HC为管理对象机壳内部的空气灰尘浓度值，油污数据YW的获取过程包括：对管理对象的机壳内壁进行图像拍摄并将拍摄得到的图像标记为管理图像，将管理图像放大为像素格图像并进行灰度变换，将像素格的灰度值与预设的灰度范围进行比较：若灰度值位于灰度范围之内，则将对应的像素格标记为油污格；若灰度值位于灰度范围之外，则将对应的像素格标记为正常格；将油污格与像素格的数量比值标记为油污数据YW；振动数据ZD的获取过程包括：在管理对象工作时，获取管理对象的机壳内壁在最近L1秒内的振动幅度最大值并标记为振幅值，将管理对象所有机壳内壁的振幅值的最大值标记为振动数据ZD；通过公式WH＝α1*HC+α2*YW+α3*ZD得到管理对象的维护系数WH，维护系数是一个反映管理对象的维护状态好坏程度的数值，维护系数的数值越大，则表示管理对象的维护状态越差；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；将管理对象的维护系数WH与预设的维护阈值WHmax进行比较：若维护系数WH小于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态满足要求；若维护系数WH大于等于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态不满足要求，维护管理模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送设备维护信号；对工控机进行运行维护管理分析，通过对管理对象的各项维护数据进行综合计算与分析得到维护系数，通过维护系数对管理对象的维护状态进行反馈，从而在管理对象需要进行设备维护时及时进行预警，降低管理对象的故障概率。

运行监测模块用于对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN，异响数据YX为管理对象在监测时段内运行时产生的噪声分贝最大值；高温数据GW的获取过程包括：将管理对象内部空气温度值在监测时段内的最大值标记为高温值，将当前监测时段的高温值与上一监测时段的高温值的差值标记为温差值，将当前监测时段高温值对应的时刻与上一监测时段的高温值对应的时刻的差值标记为时差值，将温差值与时差值的比值标记为高温数据GW；烟浓数据YN为管理对象在监测时段内运行时机壳内部空气烟雾颗粒浓度最大值；通过公式JC＝β1*YX+β2*GW+β3*YN得到管理对象在监测时段内的监测系数JC，监测系数是一个反映管理对象在监测时段内运行状态好坏程度的数值，监测系数的数值越大，则表示管理对象在监测时段内的运行状态越差；其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将管理对象在监测时段内的监测系数JC与预设的监测阈值JCmax进行比较：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态满足要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态不满足要求，运行监测模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送运行预警信号；对工控机的运行状态进行监测分析，通过分时段监测的方式对管理对象的运行状态进行监测分析并得到监测系数，通过监测系数的数值对管理对象的运行状态进行反馈，从而在管理对象运行状态异常时及时进行预警，避免管理对象出现更为严重的故障。

预警分析模块用于对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析：在预警分析模块接收到运行预警信号时，判定最近L2个监测周期内预警分析模块是否接收到设备维护信号：若是，则生成环境调节信号并将环境调节信号发送至管理人员的手机终端；若否，则生成硬件检修信号并将硬件检修信号发送至管理人员的手机终端；获取管理对象的预警数据YJ与周期数据ZQ，预警数据YJ为预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的次数；周期数据ZQ的获取过程包括：对预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的时刻进行标记得到预警时刻，将预警时刻与上一预警时刻的差值标记为预时差值，将预时差值的最小值标记为周期数据ZQ，通过公式ZH＝(γ1*YJ)/(γ2*ZQ)得到管理对象的综合系数ZH，其中γ1与γ2均为比例系数，且γ1＞γ2＞1；将综合系数ZH与预设的综合阈值ZHmax进行比较：若综合系数ZH小于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态满足要求；若综合系数ZH大于等于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态不满足要求，生成整机维修信号并将整机维修信号发送至管理人员的手机终端；对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析，在预警分析模块接收到运行预警信号后进行设备维护信号监测，并通过设备维护信号的接收情况对导致设备故障的原因进行排查，通过排查结果生成对应的处理信号，提高故障处理效率。

实施例二

如图2所示，一种适用于工控机的运行控制智能预警方法，包括以下步骤：

步骤一：对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD并进行数值计算得到维护系数WH，通过维护系数WH对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；

步骤二：对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN并进行数值计算得到监测系数JC，通过监测系数JC对管理对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析：在预警分析模块接收到运行预警信号时生成环境调节信号或硬件检修信号并发送至管理人员的手机终端。

本发明在工作时，将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD并进行数值计算得到维护系数WH，通过维护系数WH对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN并进行数值计算得到监测系数JC，通过监测系数JC对管理对象的运行状态是否满足要求进行判定；在预警分析模块接收到运行预警信号时生成环境调节信号或硬件检修信号并发送至管理人员的手机终端。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式WH＝α1*HC+α2*YW+α3*ZD；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的维护系数；将设定的维护系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为3.74、2.97和2.65；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的维护系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如维护系数与油污数据的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (8)

1.一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，包括维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块；维护管理模块、运行监测模块以及预警分析模块依次进行通信连接；

所述维护管理模块用于对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD；通过对灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD进行数值计算得到管理对象的维护系数WH；将管理对象的维护系数WH与预设的维护阈值WHmax进行比较并通过比较结果对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；

所述运行监测模块用于对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN；通过对异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN进行数值计算得到管理对象在监测时段内的监测系数JC；将管理对象在监测时段内的监测系数JC与预设的监测阈值JCmax进行比较并通过比较结果对管理对象在监测时段内的运行状态是否满足要求进行判定；

所述预警分析模块用于对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析。

2.根据权利要求1所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，灰尘数据HC为管理对象机壳内部的空气灰尘浓度值，油污数据YW的获取过程包括：对管理对象的机壳内壁进行图像拍摄并将拍摄得到的图像标记为管理图像，将管理图像放大为像素格图像并进行灰度变换，将像素格的灰度值与预设的灰度范围进行比较：若灰度值位于灰度范围之内，则将对应的像素格标记为油污格；若灰度值位于灰度范围之外，则将对应的像素格标记为正常格；将油污格与像素格的数量比值标记为油污数据YW；振动数据ZD的获取过程包括：在管理对象工作时，获取管理对象的机壳内壁在最近L1秒内的振动幅度最大值并标记为振幅值，将管理对象所有机壳内壁的振幅值的最大值标记为振动数据ZD。

3.根据权利要求2所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，将管理对象的维护系数WH与预设的维护阈值WHmax进行比较的具体过程包括：若维护系数WH小于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态满足要求；若维护系数WH大于等于维护阈值WHmax，则判定管理对象的维护状态不满足要求，维护管理模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送设备维护信号。

4.根据权利要求3所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，异响数据YX为管理对象在监测时段内运行时产生的噪声分贝最大值；高温数据GW的获取过程包括：将管理对象内部空气温度值在监测时段内的最大值标记为高温值，将当前监测时段的高温值与上一监测时段的高温值的差值标记为温差值，将当前监测时段高温值对应的时刻与上一监测时段的高温值对应的时刻的差值标记为时差值，将温差值与时差值的比值标记为高温数据GW；烟浓数据YN为管理对象在监测时段内运行时机壳内部空气烟雾颗粒浓度最大值。

5.根据权利要求4所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，将管理对象在监测时段内的监测系数JC与预设的监测阈值JCmax进行比较的具体过程包括：若监测系数JC小于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态满足要求；若监测系数JC大于等于监测阈值JCmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态不满足要求，运行监测模块向预警分析模块以及管理人员的手机终端发送运行预警信号。

6.根据权利要求5所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，预警分析模块对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析的具体过程包括：在预警分析模块接收到运行预警信号时，判定最近L2个监测周期内预警分析模块是否接收到设备维护信号：若是，则生成环境调节信号并将环境调节信号发送至管理人员的手机终端；若否，则生成硬件检修信号并将硬件检修信号发送至管理人员的手机终端；获取管理对象的预警数据YJ与周期数据ZQ，预警数据YJ为预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的次数；周期数据ZQ的获取过程包括：对预警分析模块在最近L3个监测周期内接收到运行预警信号的时刻进行标记得到预警时刻，将预警时刻与上一预警时刻的差值标记为预时差值，将预时差值的最小值标记为周期数据ZQ，通过对预警数据YJ与周期数据ZQ进行数值计算得到管理对象的综合系数ZH；将综合系数ZH与预设的综合阈值ZHmax进行比较并通过比较结果对管理对象的整体运行状态是否满足要求进行判定。

7.根据权利要求6所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，将综合系数ZH与预设的综合阈值ZHmax进行比较的具体过程包括：若综合系数ZH小于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态满足要求；若综合系数ZH大于等于综合阈值ZHmax，则判定工控机的整体运行状态不满足要求，生成整机维修信号并将整机维修信号发送至管理人员的手机终端。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种适用于工控机的运行控制智能预警系统，其特征在于，该适用于工控机的运行控制智能预警系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对工控机进行运行维护管理分析：将工控机标记为管理对象，获取管理对象的灰尘数据HC、油污数据YW以及振动数据ZD并进行数值计算得到维护系数WH，通过维护系数WH对管理对象的维护状态是否满足要求进行判定；

步骤二：对工控机的运行状态进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取管理对象在监测时段内运行时的异响数据YX、高温数据GW以及烟浓数据YN并进行数值计算得到监测系数JC，通过监测系数JC对管理对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对工控机的维护状态与运行状态进行综合分析：在预警分析模块接收到运行预警信号时生成环境调节信号或硬件检修信号并发送至管理人员的手机终端。