CN117890718B - 一种基于物联网技术的变频器远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变频器远程监控领域，且公开了一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，系统包括变频器数据采集模块、变频器校时模块、远程监控模块、数据分析模块、变频器运行状态综合评价系数计算模块、差值比较模块、故障识别模块以及用户反馈模块，通过实时监测、采集和校时变频器信息数据，再提供通信、存储和远程监控功能，通过数据分析出的变频器运行状态综合评价系数，计算得到状态差值，通过状态差值与设定的阈值，判断变频器是否存在异常情况，通过故障识别出故障类型，向用户进行反馈，有利于使远程监控的结果更加准确，减少了故障诊断的结果的误差，使变频器的故障原因诊断更加智能。
Description
技术领域
本发明涉及变频器远程监控技术领域，更具体地涉及一种基于物联网技术的变频器远程监控系统。
背景技术
变频器是一种能够控制电机转速和运行状态的电气变频器，广泛应用于工业生产和电力系统中。传统的变频器监控系统往往需要人工进行实时巡检和维护，耗费大量的时间和人力资源。同时，由于监控数据采集不便，无法及时掌握变频器的运行状况，一旦变频器出现故障，可能会导致生产线的停工和变频器的损坏，而变频器远程监控系统能够通过传感器、数据传输和云计算等技术，实时采集、传输和管理变频器的运行数据。操作人员可以通过网络远程监控和管理变频器，及时掌握变频器的工作状态和故障信息，并进行远程控制和维护，实现变频器的自动化控制和信息化管理；
然而上述过程仍然具备以下缺点：
其一、变频器远程监控系统仅仅是通过对采集的变频器运行状态数据的远程监控，缺少以变频器运行数据为基础的标准化分析过程，缺乏对变频器的实时校时功能，可能会导致远程监控和数据采集不够准确地情况发生。
其二、缺少变频器运行时数据的差值比较和故障定位识别功能，缺乏智能化的对变频器的故障原因进行诊断，使故障诊断的结果存在误差，并增加了故障诊断的时间。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，包括：
变频器数据采集模块：用于实时监测和采集变频器信息数据，包括传感器数据采集单元和通信接口数据采集单元，并将采集的变频器信息数据传输至远程监控模块；
变频器校时模块：用于定时变频器，通过GPS授时服务器获取精准的校准时间信号，对变频器进行校时，并将校时结果传输至远程监控模块；
远程监控模块：用于将采集到的变频器信息数据通过物联网网关传输到云平台进行通信，通过云平台为变频器信息数据提供存储功能，并通过云平台的用户界面与校时结果对变频器的运行状态进行远程监测和控制；
数据分析模块：用于分析变频器信息数据得到频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数；
变频器运行状态综合评价系数计算模块：用于对频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数进行二次分析，计算出变频器运行状态综合评价系数；
差值比较模块：用于将变频器运行状态综合评价系数与设定的参考值进行比较得出状态差值，通过状态差值的大小和设定的阈值，判断变频器是否存在异常情况，并将差值比较的结果传输至故障识别模块；
故障识别模块：用于将差值比较的结果进行故障类型识别，并所识别出的故障类型进行锁定和分类，将故障识别结果传输至用户反馈模块；
用户反馈模块：用于将故障识别结果通过远程监控模块反馈给用户，发生报警信息指令，并根据变频器运行状态的分析过程自动生成监测报告传输至远程监控模块。
优选的，所述变频器数据采集模块的采集方式为：
传感器数据采集单元：通过安装在变频器上的传感器来实时监测变频器的温度、电流以及电压，并将数据传输至远程监控模块；
通信接口数据采集单元：通过变频器的通信接口与云平台进行连接，实时读取变频器的各种参数数据，并将其发送到远程监控模块。
优选的，所述变频器校时模块通过与GPS授时服务器集成在变频器的控制板上，通过与变频器的控制芯片进行通信，将标准时间信号传输给变频器，实现变频器与标准时间的同步。
优选的，所述远程监控模块通过用户终端变频器远程控制变频器的运行模式和参数，并设置告警条件和处理策略，主要包括变频器集中监控功能、远程参数修改功能以及故障结果预警功能。
优选的，所述数据分析模块通过对变频器信息数据进行具体分析和计算，得到变频器运行时的各项运行状态参数的变化情况，并对其变化趋势进行监测；
所述频率偏移系数用于调整变频器输出频率的，允许用户微调变频器输出的实际频率，以补偿电机的实际运行特性或特定的应用需求，具体的计算公式为频率偏移系数，/>表示电源频率，/>表示电机的额定转速，/>表示变频器的输出转速，A表示预期频率；
所述电压波动系数的具体计算公式为，n表示采样点的个数，/>表示第i个采样点的电压值，/>表示所有采样点电压的平均值；
所述电流波动系数的具体计算公式为，/>表示电流的峰值，w表示电流角频率，t表示时间，/>表示相位角；
所述内部温度系数的具体公式为，/>表示冷却时变压器的内部温度，/>表示发热到达稳定状态时的稳定温度与冷却时变压器的内部温度的差值，t表示时间。
优选的，所述变频器运行状态综合评价系数的具体计算公式为，F表示频率偏移系数，U表示电压波动系数，I表示电流波动系数，T表示内部温度系数，/>表示功率因数，通过变频器运行状态综合评价系数实时反映变频器运行状态的变化趋势。
优选的，所述差值比较模块通过将状态差值与设定的阈值进行大小比较，若状态差值/>大于设定的阈值时，表示变频器的运行出现异常，将自动触发报警和预警机制，若状态差值/>小于或等于设定的阈值时，变频器运行状态正常，继续对变频器的运行进行监测；
所述状态差值，/>表示变频器运行状态综合评价系数，/>表示设定的参考值。
优选的，所述故障识别模块是用于识别出变频器的潜在故障现象，定位故障所在的位置，并区分不同类型的故障，并根据分析过程给出故障的产生原因和维修建议。
优选的，所述用户反馈模块将分析和识别的结果及时传输远程监控模块，并生成变频器的监测分析报表，同时为用户之间提供交流平台，与其他用户和技术支持人员进行交流和讨论。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过设有变频器数据采集模块用于实时监测和采集变频器信息数据，变频器校时模块通过GPS授时服务器获取精准的校准时间信号，对变频器进行校时，通过远程监控模块提供通信、存储和远程监控功能，通过数据分析模块分析变频器信息数据得到频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数，通过变频器运行状态综合评价系数计算模块计算出变频器运行状态综合评价系数，通过差值比较模块计算出状态差值与设定的阈值，判断变频器是否存在异常情况，通过故障识别模块对故障类型进行识别、锁定和分类，通过用户反馈模块将故障识别结果通过远程监控模块反馈给用户，通过变频器运行数据为依据的标准化分析过程和变频器的实时校时功能，使远程监控的结果更加准确，通过器运行时数据的差值比较和故障定位识别功能减少了故障诊断的结果的误差，使变频器的故障原因诊断更加智能，减少故障诊断的时间。
附图说明
图1为本发明的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，包括：
变频器数据采集模块：用于实时监测和采集变频器信息数据，包括传感器数据采集单元和通信接口数据采集单元，并将采集的变频器信息数据传输至远程监控模块。
本实施例中，所述变频器数据采集模块的采集方式为：
传感器数据采集单元：通过安装在变频器上的传感器来实时监测变频器的温度、电流以及电压，并将数据传输至远程监控模块；
通信接口数据采集单元：通过变频器的通信接口与云平台进行连接，实时读取变频器的各种参数数据，并将其发送到远程监控模块。
需要具体说明的是，通过变频器数据采集模块能避免外界因素对数据采集的影响，提高了数据采集的准确率，同时减少了数据分析的时间，使数据分析更加准确。
变频器校时模块：用于定时变频器，通过GPS授时服务器获取精准的校准时间信号，对变频器进行校时，并将校时结果传输至远程监控模块。
本实施例中，所述变频器校时模块通过与GPS授时服务器集成在变频器的控制板上，通过与变频器的控制芯片进行通信，将标准时间信号传输给变频器，实现变频器与标准时间的同步。
需要具体说明的是，通过变频器校时模块能防止变频器长时间系统掉电后，变频器控制系统时间不准确，通过定期或根据需要对变频器的时钟进行校准，确保变频器的时间准确可靠。
远程监控模块：用于将采集到的变频器信息数据通过物联网网关传输到云平台进行通信，通过云平台为变频器信息数据提供存储功能，并通过云平台的用户界面与校时结果对变频器的运行状态进行远程监测和控制。
本实施例中，所述远程监控模块通过用户终端变频器远程控制变频器的运行模式和参数，并设置告警条件和处理策略，主要包括变频器集中监控功能、远程参数修改功能以及故障结果预警功能。
需要具体说明的是，远程监控模块能实时监测变频器的运行状态，及时掌握变频器的运行情况，并调整运行参数，提高变频器的灵活性和可控性，同时及时发出异常警报，帮助用户及时采取措施，避免变频器损坏或生产中断。
数据分析模块：用于分析变频器信息数据得到频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数。
本实施例中，所述数据分析模块通过对变频器信息数据进行具体分析和计算，得到变频器运行时的各项运行状态参数的变化情况，并对其变化趋势进行监测；
所述频率偏移系数用于调整变频器输出频率的，允许用户微调变频器输出的实际频率，以补偿电机的实际运行特性或特定的应用需求，具体的计算公式为频率偏移系数，/>表示电源频率，/>表示电机的额定转速，/>表示变频器的输出转速，A表示预期频率；
所述电压波动系数的具体计算公式为，n表示采样点的个数，/>表示第i个采样点的电压值，/>表示所有采样点电压的平均值；
所述电流波动系数的具体计算公式为，/>表示电流的峰值，w表示电流角频率，t表示时间，/>表示相位角；
所述内部温度系数的具体公式为，/>表示冷却时变压器的内部温度，/>表示发热到达稳定状态时的稳定温度与冷却时变压器的内部温度的差值，t表示时间。
需要具体说明的是，数据分析模块能提供变频器运行状态分析报告，帮助用户优化变频器运行效率和节能减排，并监测变频器运行情况，减少故障排除时间，提高维护效率。
变频器运行状态综合评价系数计算模块：用于对频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数进行二次分析，计算出变频器运行状态综合评价系数。
本实施例中，所述变频器运行状态综合评价系数的具体计算公式为，F表示频率偏移系数，U表示电压波动系数，I表示电流波动系数，T表示内部温度系数，/>表示功率因数，通过变频器运行状态综合评价系数实时反映变频器运行状态的变化趋势。
差值比较模块：用于将变频器运行状态综合评价系数与设定的参考值进行比较得出状态差值，通过状态差值的大小和设定的阈值，判断变频器是否存在异常情况，并将差值比较的结果传输至故障识别模块。
本实施例中，所述差值比较模块通过将状态差值与设定的阈值进行大小比较，若状态差值/>大于设定的阈值时，表示变频器的运行出现异常，将自动触发报警和预警机制，若状态差值/>小于或等于设定的阈值时，变频器运行状态正常，继续对变频器的运行进行监测；
所述状态差值，/>表示变频器运行状态综合评价系数，/>表示设定的参考值。
需要具体说明的是，差值比较模块通过与设定的标准值进行比较，可以及时发现异常情，提供变频器的历史运行记录和趋势分析，帮助用户了解变频器的运行状况和性能变化，以便进行变频器优化和维护计划的制定。
故障识别模块：用于将差值比较的结果进行故障类型识别，并所识别出的故障类型进行锁定和分类，将故障识别结果传输至用户反馈模块。
本实施例中，所述故障识别模块是用于识别出变频器的潜在故障现象，定位故障所在的位置，并区分不同类型的故障，并根据分析过程给出故障的产生原因和维修建议。
需要具体说明的是，通过故障识别模块自动分析，快速发现变频器故障，这可以减少故障排除的时间，降低停机时间和生产损失。
用户反馈模块：用于将故障识别结果通过远程监控模块反馈给用户，发生报警信息指令，并根据变频器运行状态的分析过程自动生成监测报告传输至远程监控模块。
本实施例中，所述用户反馈模块将分析和识别的结果及时传输远程监控模块，并生成变频器的监测分析报表，同时为用户之间提供交流平台，与其他用户和技术支持人员进行交流和讨论。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：包括：
变频器数据采集模块：用于实时监测和采集变频器信息数据，包括传感器数据采集单元和通信接口数据采集单元，并将采集的变频器信息数据传输至远程监控模块；
变频器校时模块：用于定时变频器，通过GPS授时服务器获取精准的校准时间信号，对变频器进行校时，并将校时结果传输至远程监控模块；
远程监控模块：用于将采集到的变频器信息数据通过物联网网关传输到云平台进行通信，通过云平台为变频器信息数据提供存储功能，并通过云平台的用户界面与校时结果对变频器的运行状态进行远程监测和控制；
数据分析模块：用于分析变频器信息数据得到频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数；
所述数据分析模块通过对变频器信息数据进行具体分析和计算，得到变频器运行时的各项运行状态参数的变化情况，并对其变化趋势进行监测；
所述频率偏移系数用于调整变频器输出频率的，允许用户微调变频器输出的实际频率，以补偿电机的实际运行特性或特定的应用需求，具体的计算公式为频率偏移系数F1表示电源频率，N1表示电机的额定转速，N2表示变频器的输出转速，A表示预期频率；
所述电压波动系数的具体计算公式为n表示采样点的个数，Ui表示第i个采样点的电压值，Uavg表示所有采样点电压的平均值；
所述电流波动系数的具体计算公式为i表示电流的峰值，w表示电流角频率，t表示时间，/>表示相位角；
所述内部温度系数的具体公式为T＝Ta+ΔT×(1-e-t)，Ta表示冷却时变压器的内部温度，ΔT表示发热到达稳定状态时的稳定温度与冷却时变压器的内部温度的差值，t表示时间；
变频器运行状态综合评价系数计算模块：用于对频率偏移系数、电压波动系数、电流波动系数以及内部温度系数进行二次分析，计算出变频器运行状态综合评价系数；
所述变频器运行状态综合评价系数的具体计算公式为θ＝(α1×F+α2×U+α3×I+α4×T)β，F表示频率偏移系数，U表示电压波动系数，I表示电流波动系数，T表示内部温度系数，β表示功率因数，通过变频器运行状态综合评价系数实时反映变频器运行状态的变化趋势；
差值比较模块：用于将变频器运行状态综合评价系数与设定的参考值进行比较得出状态差值，通过状态差值的大小和设定的阈值，判断变频器是否存在异常情况，并将差值比较的结果传输至故障识别模块；
故障识别模块：用于将差值比较的结果进行故障类型识别，并所识别出的故障类型进行锁定和分类，将故障识别结果传输至用户反馈模块；
用户反馈模块：用于将故障识别结果通过远程监控模块反馈给用户，发生报警信息指令，并根据变频器运行状态的分析过程自动生成监测报告传输至远程监控模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述变频器数据采集模块的采集方式为：
传感器数据采集单元：通过安装在变频器上的传感器来实时监测变频器的温度、电流以及电压，并将数据传输至远程监控模块；
通信接口数据采集单元：通过变频器的通信接口与云平台进行连接，实时读取变频器的各种参数数据，并将其发送到远程监控模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述变频器校时模块通过与GPS授时服务器集成在变频器的控制板上，通过与变频器的控制芯片进行通信，将标准时间信号传输给变频器，实现变频器与标准时间的同步。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述远程监控模块通过用户终端变频器远程控制变频器的运行模式和参数，并设置告警条件和处理策略，主要包括变频器集中监控功能、远程参数修改功能以及故障结果预警功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述差值比较模块通过将状态差值Δλ与设定的阈值进行大小比较，若状态差值Δλ大于设定的阈值时，表示变频器的运行出现异常，将自动触发报警和预警机制，若状态差值Δλ小于或等于设定的阈值时，变频器运行状态正常，继续对变频器的运行进行监测；
所述状态差值Δλ＝|θ-θ′|，θ表示变频器运行状态综合评价系数，θ′表示设定的参考值。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述故障识别模块是用于识别出变频器的潜在故障现象，定位故障所在的位置，并区分不同类型的故障，并根据分析过程给出故障的产生原因和维修建议。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的变频器远程监控系统，其特征在于：所述用户反馈模块将分析和识别的结果及时传输远程监控模块，并生成变频器的监测分析报表，同时为用户之间提供交流平台，与其他用户和技术支持人员进行交流和讨论。
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