CN117390402B - 一种混合奶油生产管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合奶油生产管理系统，属于数据处理技术领域，包括数据采集单元、影响系数生成单元、故障诊断单元和故障预警单元；数据采集单元用于获取奶油分离机的尺寸参数，并采集奶油分离机的工作参数；影响系数生成单元用于确定奶油分离机的性能影响系数；故障诊断单元用于确定奶油分离机是否发生故障；故障预警单元用于提示运维人员。本发明充分考虑分离片自身尺寸参数对奶油分离机运行的影响，通过各个分离片的尺寸特征系数来确定奶油分离机的性能影响系数，在后续步骤确定分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，保证奶油分离机的智能故障预警过程不仅考虑奶油分离机的振动速度变化，保证奶油生产正常进行。

Description

一种混合奶油生产管理系统

技术领域

本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种混合奶油生产管理系统。

背景技术

奶油分离机是用来将牛奶分离成乳脂(或稀奶油)和脱脂乳的机械，由一组分离片构成，每个分离片的盘面上有几个0.4～0.45毫米的凸起，分离片之间保持均匀的间距。作业时，分离钵旋转，牛奶从中央管道进入，在离心力作用下，脱脂乳被甩向分离钵四周，沿钵盖内壁向上运动，从脱脂乳排出孔排出。因此奶油分离机的正常工作对奶油生产管理过程至关重要，需要对分离机的运行状态进行监测。

发明内容

本发明为了解决以上问题，提出了一种混合奶油生产管理系统。

本发明的技术方案是：一种混合奶油生产管理系统包括数据采集单元、影响系数生成单元、故障诊断单元和故障预警单元；

数据采集单元用于获取奶油分离机的尺寸参数，并采集奶油分离机的工作参数；

影响系数生成单元用于根据奶油分离机的尺寸参数，确定奶油分离机的性能影响系数；

故障诊断单元用于根据奶油分离机的工作参数和性能影响系数，确定奶油分离机是否发生故障；

故障预警单元用于在奶油分离机发生故障时，提示运维人员。

进一步地，奶油分离机的尺寸参数包括分离片数量、各个分离片的弦长、各个分离片的直径、各个分离片的面积以及相邻两个分离片之间的夹角；

奶油分离机的工作参数包括各个分离片在采集时长内的振动速度。

进一步地，影响系数生成单元生成奶油分离机的性能影响系数包括以下步骤：

A1、根据各个分离片的弦长、直径和面积，计算各个分离片的尺寸特征权重；

A2、根据相邻两个分离片之间的夹角以及各个分离片的尺寸特征权重，计算各个分离片的尺寸特征系数；

A3、 根据各个分离片的尺寸特征系数，计算奶油分离机的性能影响系数。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，奶油分离机的分离片弦长越长，奶油分离机产生的离心力越大；分离片直径越大，奶油分离机产生的离心力也越大，因此各个分离片的规格尺寸应该作为奶油分离机故障预警的重要因素，通过对奶油分离机的尺寸参数进行尺寸特征权重和尺寸特征系数的计算，得到整个奶油分离机的性能影响系数，可以作为故障诊断单元确定奶油分离机是否发生故障的输入因素之一，从而结合奶油分离机的分离片实际情况进行准确判断。

进一步地，A1中，第m个分离片的尺寸特征权重ρ_m的计算公式为：；式中，l_m表示第m个分离片的弦长，c_m表示第m个分离片的直径，s_m表示第m个分离片的面积，M表示分离片数量。

进一步地，A2中，第m个分离片的尺寸特征系数λ_m的计算公式为：；式中，α_{m_m-1}表示第m个分离片与相邻的第m-1个分离片之间的夹角，α_{m_m+1}表示第m个分离片与相邻的第m+1个分离片之间的夹角，ρ_m表示第m个分离片的尺寸特征权重。

进一步地，A3中，奶油分离机的性能影响系数R的计算公式为：；式中，λ_m表示第m个分离片的尺寸特征系数，ln(·)表示对数函数，max(·)表示最大值函数，M表示分离片数量。

进一步地，故障诊断单元确定奶油分离机是否发生故障包括以下步骤：

B1、将采集时长均匀划分为若干个采集周期；

B2、根据各个分离片在采集时长内的振动速度，计算各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值；

B3、根据各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值以及奶油分离机的性能影响系数，计算各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值；

B4、根据各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，确定奶油分离机是否发生故障。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，将整体采集时长进行周期性划分，计算各个分离片在各个周期内的有效振动特征值，由此确定各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，若最大有效振动预警值与最小有效振动预警值之间的差值较大，则表示奶油分离机中存在分离片参数不正常，即发生故障。上述过程将较长的采集时长拆分，可简化预警流程，提高预警精度。

进一步地，B2中，第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值Z_{m_n}的计算公式为：；式中，T_n表示第n个采集周期的时长，v_t表示第n个采集周期内t时刻的振动速度，v_{n_0}表示第n个采集周期内初始时刻的振动速度，v_{n_1}表示第n个采集周期内最后时刻的振动速度，N表示采集周期个数。

进一步地，B3中，第m个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值X_m的计算公式为：；式中，Z_{m_n}表示第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值，N表示采集周期个数，R表示奶油分离机的性能影响系数。

进一步地，B4中，确定奶油分离机是否发生故障的具体方法为：设定振动预警阈值，若在整个采集时长内最大有效振动预警值与最小有效振动预警值之间的差值大于或等于振动预警阈值，则奶油分离机发生故障，否则奶油分离机未发生故障。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种混合奶油生产管理系统，利用采集的分离片振动时序数据完成奶油分离机的故障监测。本发明充分考虑分离片自身尺寸参数对奶油分离机运行的影响，通过各个分离片的尺寸特征系数来确定奶油分离机的性能影响系数，在后续步骤确定分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，并带入奶油分离机的性能影响系数进行计算，保证奶油分离机的智能故障预警过程不仅考虑奶油分离机的振动速度变化，还考虑奶油分离机的尺寸影响，提高预警精度，提高奶油分离机运行的安全性，保证奶油生产正常进行。

附图说明

图1为混合奶油生产管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供了一种混合奶油生产管理系统，包括数据采集单元、影响系数生成单元、故障诊断单元和故障预警单元；

数据采集单元用于获取奶油分离机的尺寸参数，并采集奶油分离机的工作参数；

影响系数生成单元用于根据奶油分离机的尺寸参数，确定奶油分离机的性能影响系数；

故障诊断单元用于根据奶油分离机的工作参数和性能影响系数，确定奶油分离机是否发生故障；

故障预警单元用于在奶油分离机发生故障时，提示运维人员。

在本发明实施例中，奶油分离机的尺寸参数包括分离片数量、各个分离片的弦长、各个分离片的直径、各个分离片的面积以及相邻两个分离片之间的夹角；

奶油分离机的工作参数包括各个分离片在采集时长内的振动速度。

分离片的面积指分离片旋转平面上的投影面积。分离片的弦长指分离片在弦线方向上的长度。分离片的直径指分离片端部最大距离。

在本发明实施例中，影响系数生成单元生成奶油分离机的性能影响系数包括以下步骤：

A1、根据各个分离片的弦长、直径和面积，计算各个分离片的尺寸特征权重；

A2、根据相邻两个分离片之间的夹角以及各个分离片的尺寸特征权重，计算各个分离片的尺寸特征系数；

A3、 根据各个分离片的尺寸特征系数，计算奶油分离机的性能影响系数。

在本发明中，奶油分离机的分离片弦长越长，奶油分离机产生的离心力越大；分离片直径越大，奶油分离机产生的离心力也越大，因此各个分离片的规格尺寸应该作为奶油分离机故障预警的重要因素，通过对奶油分离机的尺寸参数进行尺寸特征权重和尺寸特征系数的计算，得到整个奶油分离机的性能影响系数，可以作为故障诊断单元确定奶油分离机是否发生故障的输入因素之一，从而结合奶油分离机的分离片实际情况进行准确判断。

在本发明实施例中，A1中，第m个分离片的尺寸特征权重ρ_m的计算公式为：；式中，l_m表示第m个分离片的弦长，c_m表示第m个分离片的直径，s_m表示第m个分离片的面积，M表示分离片数量。

在本发明实施例中，A2中，第m个分离片的尺寸特征系数λ_m的计算公式为：；式中，α_{m_m-1}表示第m个分离片与相邻的第m-1个分离片之间的夹角，α_{m_m+1}表示第m个分离片与相邻的第m+1个分离片之间的夹角，ρ_m表示第m个分离片的尺寸特征权重。

在本发明实施例中，A3中，奶油分离机的性能影响系数R的计算公式为：；式中，λ_m表示第m个分离片的尺寸特征系数，ln(·)表示对数函数，max(·)表示最大值函数，M表示分离片数量。

在本发明实施例中，故障诊断单元确定奶油分离机是否发生故障包括以下步骤：

B1、将采集时长均匀划分为若干个采集周期；

B2、根据各个分离片在采集时长内的振动速度，计算各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值；

B3、根据各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值以及奶油分离机的性能影响系数，计算各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值；

B4、根据各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，确定奶油分离机是否发生故障。

在本发明中，将整体采集时长进行周期性划分，计算各个分离片在各个周期内的有效振动特征值，由此确定各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，若最大有效振动预警值与最小有效振动预警值之间的差值较大，则表示奶油分离机中存在分离片参数不正常，即发生故障。上述过程将较长的采集时长拆分，可简化预警流程，提高预警精度。

在本发明实施例中，B2中，第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值Z_{m_n}的计算公式为：；式中，T_n表示第n个采集周期的时长，v_t表示第n个采集周期内t时刻的振动速度，v_{n_0}表示第n个采集周期内初始时刻的振动速度，v_{n_1}表示第n个采集周期内最后时刻的振动速度，N表示采集周期个数。

在本发明实施例中，B3中，第m个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值X_m的计算公式为：；式中，Z_{m_n}表示第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值，N表示采集周期个数，R表示奶油分离机的性能影响系数。

在本发明实施例中，B4中，确定奶油分离机是否发生故障的具体方法为：设定振动预警阈值，若在整个采集时长内最大有效振动预警值与最小有效振动预警值之间的差值大于或等于振动预警阈值，则奶油分离机发生故障，否则奶油分离机未发生故障。振动预警阈值可以人为设定。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种混合奶油生产管理系统，其特征在于，包括数据采集单元、影响系数生成单元、故障诊断单元和故障预警单元；

所述数据采集单元用于获取奶油分离机的尺寸参数，并采集奶油分离机的工作参数；

所述影响系数生成单元用于根据奶油分离机的尺寸参数，确定奶油分离机的性能影响系数；

所述故障诊断单元用于根据奶油分离机的工作参数和性能影响系数，确定奶油分离机是否发生故障；

所述故障预警单元用于在奶油分离机发生故障时，提示运维人员；

所述影响系数生成单元生成奶油分离机的性能影响系数包括以下步骤：

A1、根据各个分离片的弦长、直径和面积，计算各个分离片的尺寸特征权重；

A2、根据相邻两个分离片之间的夹角以及各个分离片的尺寸特征权重，计算各个分离片的尺寸特征系数；

A3、 根据各个分离片的尺寸特征系数，计算奶油分离机的性能影响系数；

所述A1中，第m个分离片的尺寸特征权重ρ_m的计算公式为：；式中，l_m表示第m个分离片的弦长，c_m表示第m个分离片的直径，s_m表示第m个分离片的面积，M表示分离片数量；

所述A2中，第m个分离片的尺寸特征系数λ_m的计算公式为：；式中，α_{m_m-1}表示第m个分离片与相邻的第m-1个分离片之间的夹角，α_{m_m+1}表示第m个分离片与相邻的第m+1个分离片之间的夹角，ρ_m表示第m个分离片的尺寸特征权重；

所述A3中，所述奶油分离机的性能影响系数R的计算公式为：；式中，λ_m表示第m个分离片的尺寸特征系数，ln(·)表示对数函数，max(·)表示最大值函数，M表示分离片数量；

所述故障诊断单元确定奶油分离机是否发生故障包括以下步骤：

B1、将采集时长均匀划分为若干个采集周期；

B2、根据各个分离片在采集时长内的振动速度，计算各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值；

B3、根据各个分离片在各个采集周期的有效振动特征值以及奶油分离机的性能影响系数，计算各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值；

B4、根据各个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值，确定奶油分离机是否发生故障；

所述B2中，第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值Z_{m_n}的计算公式为：；式中，T_n表示第n个采集周期的时长，v_t表示第n个采集周期内t时刻的振动速度，v_{n_0}表示第n个采集周期内初始时刻的振动速度，v_{n_1}表示第n个采集周期内最后时刻的振动速度，N表示采集周期个数；

所述B3中，第m个分离片在整个采集时长内的有效振动预警值X_m的计算公式为：；式中，Z_{m_n}表示第m个分离片在第n个采集周期的有效振动特征值，N表示采集周期个数，R表示奶油分离机的性能影响系数；

所述B4中，确定奶油分离机是否发生故障的具体方法为：设定振动预警阈值，若在整个采集时长内最大有效振动预警值与最小有效振动预警值之间的差值大于或等于振动预警阈值，则奶油分离机发生故障，否则奶油分离机未发生故障。

2.根据权利要求1所述的混合奶油生产管理系统，其特征在于，所述奶油分离机的尺寸参数包括分离片数量、各个分离片的弦长、各个分离片的直径、各个分离片的面积以及相邻两个分离片之间的夹角；

所述奶油分离机的工作参数包括各个分离片在采集时长内的振动速度。