CN205330813U - 一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，其采用中央处理器模块与开关量输入采集模块至交流电压采集模块等共10个模块连接组成数据采集、状态指示、输出控制系统，采集发电机组的励磁电压、调速驱动电压、发电机组周边电控装置的数据和对周边电控装置的开关量控制及状态指示;通讯处理器模块与通讯输入模块、GPS定位模块、通讯输出模块连接组成通讯桥接和GPS定位系统，采集来自发电机组控制器的发电机组运行数据，经过内部数据重组和对故障的监测，并通过通讯输出模块连接到互联网;中央处理器模块与通讯处理器模块连接进行数据交互。本实用新型实现了对发电机组数据的采集和数据的监测，以及故障发生瞬间数据的捕获。

Description

一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器

技术领域

本实用新型涉及发电机组远程在线健康监测和故障诊断的电子控制技术和云服务技术领域，具体的说，涉及到一种实现发电机组的远程数据采集、捕获机组在故障发生瞬间的数据、监测和控制发电机组周边电控部件以及将数据连接到互联网的装置。

背景技术

内燃机发电机组在通讯工程、消防和工业应用领域中被广泛的作为重要备用电源。在机组运行的过程中总会出现各种故障，如何提前发现各种潜在问题以防需要使用时才发现存在故障，以及当运行中发生故障时如何再现故障场景，以便能快速分析故障原因并解决之是当前的难题。具体的说，因现有的发电机组控制器所使用的故障记录方法是：在故障发生时仅记录某个被触发的保护阀值名和故障发生的时间。它不能为维修人员提供故障发生瞬间的其它数据，比如：故障发生时发电机组处于哪个工作流程、相关的其它参数是否也存在异常、开关量输入接口处于什么状态、输出接口处于什么状态、调速驱动是否正常......它们之间有着千丝万缕的因果逻辑关系，如果没有这些信息或数据，会导致故障诊断上的难度，维修人员必须到现场反复启动机组测量分析，重现故障，才能诊断出具体故障原因。很多的故障，可以通过远程指导，用户自己快速解决，比如：简单的调节，部件的更换等。这样可以节省大量的人力和差旅费，提高厂商的售后服务水平。另外，现有的发电机组控制器无法监测机组的性能，导致机组存在带病工作，最后导致严重故障的现象。比如：机组在负载变化时转速或电压响应慢，频率或电压波动大，导致负载受到严重冲击，甚至影响安全生产。这些都是长久以来存在而又没能被很好解决的问题。

有鉴于此，在不改变发电机组控制器的情况下，通过本实用新型产品弥补现有控制器的不足，并连接到互联网端的服务器上，再经过服务器的监测和分析诊断程序，以实现人们一直在寻求的理想解决方案。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能在故障发生瞬间全面采集发电机组数据的发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，该数据采集器可以捕获为在线分析机组性能所需数据的和传输数据到互联网以及对发电机组周边电控装置进行辅助监控,本实用新型实现了对发电机组数据的采集和数据的监测，以及故障发生瞬间数据的捕获，为远程故障和健康诊断分析提供基础数据。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，其包括中央处理器模块、通讯处理器模块、开关量输入采集模块、励磁电压采集模块、调速驱动电压采集模块、模拟量输入采集模块、交流电流采集模块、配置数据存储模块、USB通讯接口模块、开关量输出模块、LED指示模块、交流电压采集模块、通讯输入模块、GPS定位模块、电源管理模块、通讯输出模块;所述中央处理器模块同时与开关量输入采集模块、励磁电压采集模块、调速驱动电压采集模块、模拟量输入采集模块、交流电流采集模块、配置数据存储模块、USB通讯接口模块、开关量输出模块、LED指示模块、交流电压采集模块相连接组成数据采集、状态指示、输出控制系统，用于采集发电机组的励磁电压、调速驱动电压、发电机组周边电控装置的数据和对周边电控装置的开关量控制以及状态指示;所述通讯处理器模块同时与通讯输入模块、GPS定位模块、通讯输出模块相连接组成通讯桥接和GPS定位系统，用于采集来自发电机组控制器的发电机组运行数据，然后经过内部数据重组和对故障的监测，最后通过通讯输出模块连接到互联网，所述中央处理器模块也与通讯处理器模块相连接，并进行数据交互;所述电源管理模块同时与GPS定位模块、通讯输出模块相连接，用于减少待机功耗。

本实用新型的进一步改进为，所述通讯输出模块包括以太网接口模块、WIFI通讯模块和无线通信模块，用于将通讯处理器模块的输出数据通过以太网接口模块或WIFI通讯模块或无线通信模块连接到互联网，实现远程监测和控制。

与现有技术相比，本实用新型集成了各种本地数据采集模块和开关量输出模块以及各种通讯模块，足以应付各种需求，同时实现了发电机组和互联网的连接、更全面的采集发电机组数据，更进一步的说，通过监测采集到的数据，实现捕获机组发生故障的瞬间数据，以及捕获机组性能分析所需的数据，还实现对发电机组周边电控装置的监测和控制。其具有智能信息化、灵活度高、实用性强、集成度高等优点，为发电机组的在线健康监测和远程故障诊断应用奠定了坚实的基础。本实用新型实现了对发电机组数据的采集和数据的监测，以及故障发生瞬间数据的捕获，为远程故障和健康诊断分析提供基础数据。

附图说明

图1是实用新型的发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器的原理结构框图。

图中各部件名称如下：

1—中央处理器模块;

2—通讯处理器模块;

3—开关量输入采集模块;

4—励磁电压采集模块;

5—调速驱动电压采集模块;

6—模拟量输入采集模块;

7—交流电流采集模块;

8—配置数据存储模块;

9—USB通讯接口模块;

10—开关量输出模块;

11—LED指示模块;

12—交流电压采集模块;

13—通讯输入模块;

14—GPS定位模块;

15—电源管理模块;

16—通讯输出模块。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，其包括中央处理器模块1、通讯处理器模块2、开关量输入采集模块3、励磁电压采集模块4、调速驱动电压采集模块5、模拟量输入采集模块6、交流电流采集模块7、配置数据存储模块8、USB通讯接口模块9、开关量输出模块10、LED指示模块11、交流电压采集模块12、通讯输入模块13、GPS定位模块14、电源管理模块15、通讯输出模块16;所述中央处理器模块1同时与开关量输入采集模块3、励磁电压采集模块4、调速驱动电压采集模块5、模拟量输入采集模块6、交流电流采集模块7、配置数据存储模块8、USB通讯接口模块9、开关量输出模块10、LED指示模块11、交流电压采集模块12相连接组成数据采集、状态指示、输出控制系统，用于采集发电机组的励磁电压、调速驱动电压、发电机组周边电控装置的数据和对周边电控装置的开关量控制以及状态指示;所述通讯处理器模块2同时与通讯输入模块13、GPS定位模块14、通讯输出模块16相连接组成通讯桥接和GPS定位系统，用于采集来自发电机组控制器的发电机组运行数据，然后经过内部数据重组和对故障的监测，最后通过通讯输出模块16连接到互联网，所述中央处理器模块1也与通讯处理器模块2相连接，并进行数据交互;所述电源管理模块15同时与GPS定位模块14、通讯输出模块16相连接，用于减少待机功耗。

具体地，如图1所示，所述中央处理器模块1为ARM单片机，用于将采集的数据按协议进行重组，并传送给通讯处理器模块2;同时也接收来自通讯处理器的数据，并输出锁存到开关量输出模块10。中央处理器模块1实现以下功能：1.采集开关量输入和模拟量输入的信号并保存;2.采集磁参数和执行器驱动电压;3.开关量输出模块既可通过编程逻辑，将输入和输出之间进行逻辑关系配置，也可接受上位机的控制;4.通过USB接口连接PC端进行系统配置。

所述通讯处理器模块2为ARM单片机，接收来自通讯输入模块13的数据，包括机油压力、机油温度、水箱温度、燃油量、发动机转速、发电机电压、发电机负载电流、发电机频率、发电机负载功率、功率因数、发电机组运行流程状态、发电机组开关量输入状态、发电机组开关量输出状态、发电机组报警信息、发电机组运行模式等信息。同时也接收来自GPS定位模块14的位置信息，还接收来自中央处理器的数据，最后将这些数据按协议重组后再加密传送到通讯输出模块16。通讯处理器模块2实现以下功能：1.通过各种通讯模块在发电机组控制器和远程云服务器之间建立数据管道;2.通过GPS模块采集位置;3.缓存来自RS232接口、RS485接口、USB接口的发电机组控制器数据和中央处理器模块1的数据，并从中捕捉故障发生瞬间的数据和性能分析所需的数据，然后上传至云服务器处理;4.解释各种发电机组控制器协议并转换为符合通讯发电机设备的国标协议。

所述开关量输入采集模块3是用于采集发电机组周边电控装置的各种开关量。例如：机油少报警开关、机房门禁开关、禁止远程控制等。

所述励磁电压采集模块4是用于采集发电机励磁电压调节器的输出励磁电压，在机组出现故障时，通过采集这个数据可以达到不用到现场测量的目的，为远程故障分析提供依据。

所述调速驱动电压采集模块5是用于采集发动机电子调速器的输出驱动电压，在机组出现故障时，通过采集这个数据可以达到不用到现场测量的目的，为远程故障分析提供依据。

所述模拟量输入采集模块6用于采集发电机组周边的传感器信号。所述开关量输出模块10用于控制发电机组周边电控装置，配合发电机组执行各种逻辑控制。例如：环境温度、机油量、电池组电压等。

所述交流电流采集模块7用于采集发电机组的交流电流。

所述配置数据存储模块8用于存储配置数据和报警阀值数据以及测量校准数据。

所述USB通讯接口模块9用于连接PC端做配置和调试。

所述开关量输出模块10接收中央处理器的信号，然后以继电器的触电形式将中央处理器的信号逻辑输出到端口，用于辅助控制发电机组的启动和停止等。

所述LED指示模块11用于指示整个数据采集模块的工作状态，包括GPS卫星信号搜索信息、和互联网的连接状态、数据传输状态、电源状态、监测/控制状态。

所述交流电压采集模块12用于采集发电机组的交流电压。

所述通讯输入模块13由不同的接口电路组成（为了配合连接到不同的发电机组控制器接口，包括RS232接口、RS485接口、USB接口），用于采集来自发电机组控制器的各种运行数据，然后传送到通讯处理器模块2。

所述GPS定位模块14用于接收卫星位置信号，定位当前位置信息并传送给通讯处理器模块2。

所述电源管理模块15和GPS定位模块14、通讯输出模块16相连接，用于在搜索状态时，让这2个模块间歇工作，在待机时关闭这2个模块，以减少待机功耗。

所述通讯输出模块16是一个可根据需求配置的模块，包括以太网接口模块、WIFI通讯模块和无线通信模块，无线通信模块包括GPRS模块、3G模块、4G模块，用于将通讯处理器模块2的输出数据通过上述各种模块连接到互联网，实现远程监测和控制。注：为节省成本可根据需要选择只安装以太网接口模块、WIFI模块、GPRS通讯模块、3G通讯模块、4G通讯模块中的任何之一模块。

本实用新型的重点在于：

1.因现有的发电机组控制器都没有采集调速驱动电压和励磁电压，而实际维修时通常都必须测量这些参数以分析故障原因，因此增加了调速驱动电压采集模块5和励磁电压采集模块4，这是故障分析所需的重要数据。

2.因发电机组的控制器品牌不同，功能差异很大，通讯协议也大不同，因此标配3种不同类型接口以适用于各种发电机组控制器；为了机组的安全行，在禁止远程控制输入有效时，将来自云服务器的数据经解析后如发现是控制命令时，将不传送到发电机组控制器，实现禁止上位机（云服务器）控制器发电机组，仅监测发电机组的目的。

本实用新型的优点在于，本实用新型集成了各种本地数据采集模块和开关量输出模块10以及各种通讯模块，足以应付各种需求，同时实现了发电机组和互联网的连接、更全面的采集发电机组数据，更进一步的说，通过监测采集到的数据，实现捕获机组发生故障的瞬间数据，以及捕获机组性能分析所需的数据，还实现对发电机组周边电控装置的监测和控制。其具有智能信息化、灵活度高、实用性强、集成度高等优点，为发电机组的在线健康监测和远程故障诊断应用奠定了坚实的基础。本实用新型能在故障发生瞬间全面采集发电机组数据，本实用新型还可以捕获为在线分析机组性能所需数据的和传输数据到互联网以及对发电机组周边电控装置进行辅助监控，本实用新型实现了对发电机组数据的采集和数据的监测，以及故障发生瞬间数据的捕获，为远程故障和健康诊断分析提供基础数据。

最后应当说明的是，以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施方式对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解;依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，其特征在于：包括中央处理器模块(1)、通讯处理器模块(2)、开关量输入采集模块(3)、励磁电压采集模块(4)、调速驱动电压采集模块(5)、模拟量输入采集模块(6)、交流电流采集模块(7)、配置数据存储模块(8)、USB通讯接口模块(9)、开关量输出模块(10)、LED指示模块(11)、交流电压采集模块(12)、通讯输入模块(13)、GPS定位模块(14)、电源管理模块(15)、通讯输出模块(16);所述中央处理器模块(1)同时与开关量输入采集模块(3)、励磁电压采集模块(4)、调速驱动电压采集模块(5)、模拟量输入采集模块(6)、交流电流采集模块(7)、配置数据存储模块(8)、USB通讯接口模块(9)、开关量输出模块(10)、LED指示模块(11)、交流电压采集模块(12)相连接组成数据采集、状态指示、输出控制系统，用于采集发电机组的励磁电压、调速驱动电压、发电机组周边电控装置的数据和对周边电控装置的开关量控制以及状态指示;所述通讯处理器模块(2)同时与通讯输入模块(13)、GPS定位模块(14)、通讯输出模块(16)相连接组成通讯桥接和GPS定位系统，用于采集来自发电机组控制器的发电机组运行数据，然后经过内部数据重组和对故障的监测，最后通过通讯输出模块(16)连接到互联网，所述中央处理器模块(1)也与通讯处理器模块(2)相连接，并进行数据交互;所述电源管理模块(15)同时与GPS定位模块(14)、通讯输出模块(16)相连接，用于减少待机功耗。

2.根据权利要求1所述的发电机组远程故障诊断和健康监测的数据采集器，其特征在于：所述通讯输出模块(16)包括以太网接口模块、WIFI通讯模块和无线通信模块，用于将通讯处理器模块(2)的输出数据通过以太网接口模块或WIFI通讯模块或无线通信模块连接到互联网，实现远程监测和控制。