CN117780620A - 一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统和仪器 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统和仪器，包括真空泵、泵端测试装置、后端服务器、时序数据库和关系数据库；该系统通过对真空泵运作的三个阶段进行性能测试，包括启动测试、循环判断真空泵高压罐真空值、以及保压测试；泵端测试装置通过多个传感器采集真空泵的参数，包括电机温度、泵体温度、工作电流和真空罐内真空值；后端服务器实时存储测试参数到时序数据库，并根据预设算法计算真空泵信赖度；计算结果存入关系数据库，供数据展示和配置;真空泵性能测试仪器，应用于真空泵性能测试系统，以使得所述真空泵性能测试系统完成相应的功能,提高综合评估的灵活性和效率。

Description

一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统和仪器

技术领域

本发明属于物联网计算机技术领域，具体涉及物联网终端数据的采集、识别、存储和表示。

背景技术

真空泵是一种用于产生和维持真空的设备，它们在许多应用中都是必不可少的，例如半导体制造、真空冶金、真空热处理、真空包装和科学研究中。而真空泵在设计、生产、或维修时，需要在泵体工作过程中对压力、电流、温度等参数的变化进行测试，结合各个参数变化关系对真空泵信赖度进行判断，通过提高真空泵信赖度来提高客户的满意度。但现有的真空泵信赖度监测存在以下问题：当前真空泵厂家较杂，每家真空泵都有自己的测试系统，无法统一；现有的测试方式在内容和手段上比较单一，无法进行综合性评估真空泵的运行状况;各家测试系统对接MES系统成本高、难度大，无法全面、系统、专业的向客户提供数据报告。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，包括：真空泵、泵端测试装置、后端服务器、时序数据库和关系数据库，其中真空泵性能测试包括真空泵运作的三个阶段：阶段1：启动所述真空泵开始测试，通过所述真空泵抽真空，持续第一延时时间后进入阶段2；阶段2：以第一周期间隔循环判断所述真空泵的高压罐实际真空值是否大于等于预设的标准真空值，若是则跳出循环判断进入阶段3；阶段3：通过所述真空泵进行保压，保压时间持续第二延时时间后，测试结束。国家标准，GB/T 40344《真空技术真空泵性能测量标准方法》中，规定了容积真空泵的体积流率、基础压力、水蒸气容限、功耗和最低启动温度的测量方法，该容积真空泵是直接排大气且其基础压力通常低于10kPa，本领域中通常以10kPa基础压力作为标准真空值。

所述真空泵的性能测试还包括相应的数据处理过程，具体包括：所述泵端测试装置通过设置在所述真空泵各处的多个传感器，在测试开始后便按第二周期间隔采集所述真空泵的测试参数发送给所述后端服务器，所述测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流、真空罐内真空值。

所述后端服务器将接收到的所述测试参数实时存储到所述时序数据库，在测试结束后，所述后端服务器读取所述时序数据库，并根据预设算法计算所述真空泵的信赖度。。T表示信赖度，δ为矫正系数，λ为补偿系数，i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算， Vi和Wi分别表示第i个目标测试参数的影响值和对应的影响权重， Vt和Wt分别表示抽真空所用时间的影响值和对应的影响权重。

所述目标测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流，影响值Vi和Vt的计算方式为：；Vt=Sc/Sr。Sic1和Sih1表示在阶段1和阶段2的总时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sic2和Sih2表示在阶段3的时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sc表示抽真空的标准参考时间，Sr表示抽真空的实际时间。所述矫正系数的确定方式为：/>。

i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算， Sih和Di分别表示：在所述真空泵运作的所有阶段的总时间区间中，所述目标测试参数实际测量最大值和方差值；所述补偿系数为所述真空泵的预设值。

所述后端服务器将真空泵的信赖度计算结果存入所述关系数据库，并响应所述泵端测试装置的数据显示请求，获取所述关系数据库中的所述计算结果发送到所述泵端测试装置；所述第一周期间隔为1 秒；所述第二周期间隔为3 秒、5 秒不同的预设经验值。

所述后端服务器用于实现运营业务逻辑，以使运营人员能实施所述真空泵性能测试的配置，以及满足运营人员或泵端测试装置的数据展示请求，所述运营人员可以通过运营端调整所述第一延时时间、所述第二延时时间、所述第一周期间隔和所述第二周期间隔的配置。

所述后端服务器还按第三周期间隔将收到的所述真空罐内真空值参数存储到所述关系数据库，以满足运营人员通过运营端请求所述真空泵性能测试过程中的真空值图形展示需求。

优选的，所述第一延时时间为3秒，所述第二延时时间为30分钟。

优选的，所述第三周期间隔时间大于等于所述第二周期间隔时间，且所述第三周期间隔时间为所述第二周期间隔时间的整数倍。

所述后端服务器根据所述真空泵信赖度计算结果，得出信赖度评价等级，并将所述信赖度评价等级反馈给所述泵端测试装置。

所述后端服务器提供与生产管理系统之间进行互联互通的数据接口。

本申请还涉及一种基于物联网技术的真空泵性能测试仪器，其特征在于，应用于上述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，以使得所述真空泵性能测试系统完成相应的功能。

本申请的技术方案，针对现有技术中真空泵信赖度检测存在的问题进行了完善，并实现相应的技术效果。

测试阶段采集参数包括电机温度、泵体温度、工作电流、真空罐内真空值，这些均为最基础真空泵运作数据，能适应几乎所有型号的真空泵运作机制，且后台算法逻辑简单，不需要采用对算法要求高的运算单元。

将参数采集以及后续的算法计算均区分抽真空和保压两个阶段，结合标准值和实测值进行信赖度计算，并考虑特定泵体的差异因素，满足综合评估的基础上还具有灵活性。

通过时序数据库和关系数据库结合的方式，一方面利用了时序数据库在统计指标计算方面的速度优势，另一方面通过关系数据库灵活存储结构化的各类信息，也能方便的提取各中间数据与MES系统进行对接，还能方便的导出数据形成图表展示。

附图说明

图1：本发明实施例的系统框架图。

图2：本发明实施例的真空值图形展示流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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做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。

如图1所示的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，包括：真空泵、泵端测试装置、后端服务器、时序数据库和关系数据库。本发明的测试场景适用于真空泵在设计、生产、或维修的不同阶段，其中设计阶段可以预设相应的配置参数，生产和维修阶段一方面可以迅速通过检测过程得到信赖度评价结果，还能结合实际情况进行配置调整。

其中所述性能测试包括真空泵运作的三个阶段：阶段1：启动所述真空泵开始测试，通过所述真空泵抽真空，持续第一延时时间后进入阶段2。优选的，第一延时时间为3秒。阶段2：以第一周期间隔循环判断所述真空泵的高压罐实际真空值是否大于等于预设的标准真空值，若是则跳出循环判断进入阶段3。优选的，第一周期间隔为1秒。阶段3：通过所述真空泵进行保压，保压时间持续第二延时时间后，测试结束。优选的，第二延时时间为30分钟。

可以理解的是，上述三个阶段是真空泵信赖度测试中泵体运作的阶段，而所述性能测试还包括相应的数据处理过程，具体包括：所述泵端测试装置通过设置在所述真空泵各处的多个传感器，在测试开始后便按第二周期间隔采集所述真空泵的测试参数发送给所述后端服务器，所述测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流、真空罐内真空值。

可选的，采用热电偶模块来采集PT100温度传感器数据，读取泵体、电机的表面温度。优选的，第二周期间隔可以是3秒、5秒等预设经验值。PT100表示在0℃时阻值为100欧姆。

所述后端服务器将接收到的所述测试参数实时存储到所述时序数据库，时序数据库可以选择InfluxDB或TSDB，InfluxDB或TSDB是时序数据库不同种类的简称；也可以采用云厂商提供的各类时序数据库，本发明对此不做限定。

在测试结束后，所述后端服务器读取所述时序数据库，并根据预设算法计算所述真空泵信赖度：。

T表示信赖度，δ为矫正系数，λ为补偿系数，i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算， Vi和Wi分别表示第i个目标测试参数的影响值和对应的影响权重， Vt和Wt分别表示抽真空所用时间的影响值和对应的影响权重。

所述目标测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流，影响值Vi和Vt的计算方式为：；Vt=Sc/Sr 。

Sic1和Sih1表示在阶段1和阶段2的总时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sic2和Sih2表示在阶段3的时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sc表示抽真空的标准参考时间，Sr表示抽真空的实际时间。所述矫正系数的确定方式为：。i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算，Sih和Di分别表示：在所述真空泵运作的所有阶段的总时间区间中，所述目标测试参数实际测量最大值和方差值。

所述补偿系数为所述真空泵的预设值，补偿系数作为配置参数存储在关系数据库中，可以设置默认的初始预设值，也可以根据实际情况后续进行调整。

所述后端服务器将计算结果存入所述关系数据库，并响应所述泵端测试装置的数据显示请求，获取所述关系数据库中的所述计算结果发送到所述泵端测试装置。

所述后端服务器根据所述真空泵信赖度计算结果，得出信赖度评价等级，并将所述信赖度评价等级反馈给所述泵端测试装置。在实施例中，信赖度评价等级根据预设的信赖度/等级映射表来确定，可以理解的是，其中信赖度/等级映射表将不同信赖度值区间映射到某个特定等级，本发明对映射的具体值区间不做限定，任何本领域技术人员可以理解的能实现根据信赖度值匹配得到等级的方法均在此列。

所述后端服务器用于实现运营业务逻辑，以使运营人员能实施所述真空泵性能测试的配置，以及满足运营人员或泵端测试装置的数据展示请求，所述运营人员可以通过运营端调整所述第一延时时间、所述第二延时时间、所述第一周期间隔和所述第二周期间隔的配置。

下面以真空泵性能测试过程中的真空值图形展示、配置调整的需求为例，如图2所示，其实施过程包括：S01：后端服务器以第三周期间隔将收到的所述真空罐内真空值参数存储到所述关系数据库；S02：泵端测试装置/运营端向后端服务器发起图形展示请求，后端服务器按需获取关系数据库的数据，以特定的图形数据展示结构将数据返回给泵端测试装置/运营端；

S03：运营端向后端服务器发起配置修改请求；S04：后端服务器收到配置修改请求后，修改关系数据库中相应的配置参数，并将修改结果返回给运营端。

在实施例中，后端服务器还提供与生产管理系统之间进行互联互通的数据接口。所述接口以Restful或其它生产管理系统特定的传输协议来提供；Restful：程序编程接口；可以理解的是，当以其它生产管理系统特定的传输协议来提供时，基于本发明中关系数据库的已有数据信息，容易快速进行接口适配开发，以实现数据的互联互通。

在实施例中，还提供了一种基于物联网技术的真空泵性能测试仪器，其特征在于，应用于上述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，以使得所述真空泵性能测试系统完成相应的功能。

需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，包括：真空泵、泵端测试装置、后端服务器、时序数据库和关系数据库，其中真空泵的性能测试包括真空泵运作的三个阶段：阶段1：启动所述真空泵开始测试，通过所述真空泵抽真空，持续第一延时时间后进入阶段2；阶段2：以第一周期间隔循环判断所述真空泵的高压罐实际真空值是否大于等于预设的标准真空值，若是则跳出循环判断进入阶段3；阶段3：通过所述真空泵进行保压，保压时间持续第二延时时间后，测试结束；所述真空泵的性能测试还包括相应的数据处理过程，具体包括：所述泵端测试装置通过设置在所述真空泵各处的多个传感器，在测试开始后便按第二周期间隔采集所述真空泵的测试参数发送给所述后端服务器，所述测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流、真空罐内真空值；所述后端服务器将接收到的所述测试参数实时存储到所述时序数据库，在测试结束后，所述后端服务器读取所述时序数据库，并根据预设算法计算所述真空泵的信赖度；；T表示信赖度，δ为矫正系数，λ为补偿系数，i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算， Vi和Wi分别表示第i个目标测试参数的影响值和对应的影响权重， Vt和Wt分别表示抽真空所用时间的影响值和对应的影响权重；所述目标测试参数包括：电机温度、泵体温度、工作电流，影响值Vi和Vt的计算方式为；/>；Vt=Sc/Sr ;Sic1和Sih1表示在阶段1和阶段2的总时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sic2和Sih2表示在阶段3的时间区间中所述目标测试参数的参考标准值和实际测量最大值，Sc表示抽真空的标准参考时间，Sr表示抽真空的实际时间；所述矫正系数的确定方式为；；i和n表示对总共n个测试参数的第i个进行计算，Sih和Di分别表示：在所述真空泵运作的所有阶段的总时间区间中，所述目标测试参数实际测量最大值和方差值；所述补偿系数为所述真空泵的预设值；所述后端服务器将真空泵的信赖度计算结果存入所述关系数据库，并响应所述泵端测试装置的数据显示请求，获取所述关系数据库中的所述计算结果发送到所述泵端测试装置；所述第一周期间隔为1 秒；所述第二周期间隔为3 秒、5秒不同的预设经验值。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，其特征在于，所述第一延时时间为3秒，所述第二延时时间为30分钟。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，其特征在于，所述后端服务器用于实现运营业务逻辑，以使运营人员能实施所述真空泵的性能测试的配置，以及满足运营人员或泵端测试装置的数据展示请求，所述运营人员可以通过运营端调整所述第一延时时间、所述第二延时时间、所述第一周期间隔和所述第二周期间隔的配置。

4.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，其特征在于，所述后端服务器还按第三周期间隔将收到的所述真空罐内真空值参数存储到所述关系数据库，以满足运营人员通过运营端请求所述真空泵性能测试过程中的真空值图形展示需求；所述第三周期间隔时间大于等于所述第二周期间隔时间，且所述第三周期间隔时间为所述第二周期间隔时间的整数倍。

5.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，所述后端服务器根据所述真空泵的信赖度计算结果，得出信赖度评价等级，并将所述信赖度评价等级反馈给所述泵端测试装置。

6.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，其特征在于，所述后端服务器提供与生产管理系统之间进行互联互通的数据接口。

7.一种基于物联网技术的真空泵性能测试仪器，其特征在于，应用于权利要求1所述的一种基于物联网技术的真空泵性能测试系统，以使得所述真空泵性能测试系统完成相应的功能。