CN208580326U - 一种工业设备故障预测盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业设备故障预测盒，包括壳体、传感器端口、控制电路板和结果输出端口，传感器端口、控制电路板和结果输出端口顺序连接；传感器端口和结果输出端口设于壳体上，控制电路板设于壳体内。传感器端口连接传感器进行连接通信；控制电路板包括信号处理模块和故障预测模块，用于对采集的数据进行实时处理、分析，生成故障预测结果；结果输出端口连接外接设备，供用户实时查看故障预测结果。本实用新型提出的故障预测盒可以方便地安装于第一线生产设备附近，当预测到故障发生时，生产人员能够及时采取相应的防范措施。此外，整个数据的采集和故障预测过程都在现场完成，保证了数据的安全性，并且避免了无线传输过程中可能出现的故障。

Description

一种工业设备故障预测盒

技术领域

本实用新型涉及设备故障诊断技术领域，更具体地说，涉及一种工业设备故障预测盒。

背景技术

在流程工业生产过程中，一旦生产线上某一设备发生非正常停机或严重故障，对于后面的生产流程将造成严重的影响。为了维持生产线设备的正常运行，需要定期对各种设备进行维护，所以维护成本在生产成本中占据了极大的比例。除了日常维护外，还需要一套生产线设备故障诊断系统，对流程工业过程进行实时监控，评估设备的运行状态、及时发现故障征兆，尽可能减小设备故障造成的损失。

现有的故障诊断系统分为两种：一种是用传感器采集设备的运行参数，然后将运行参数汇总上传至云端服务器，故障诊断装置通过从云端获取的数据进行实时诊断，判断是否发生故障；另一种是用传感器采集设备的运行参数，然后将采集的参数通过无线或有线方式汇总传输至后台服务器，再由后台服务器中的故障诊断装置判断是否发生故障。现有的故障诊断系统仍存在以下不足之处：1、由后台的故障诊断装置进行实时故障监控，一旦发现故障，后台通知生产现场的生产人员采取应对措施存在时间差，实时性差；2、当无线网关与云服务器出现通信故障时故障诊断无法进行，造成故障诊断系统瘫痪；3、将设备运行参数上传至云端，可能会造成数据的泄露，无法满足企业的保密性需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种工业设备故障预测盒，该故障预测盒安装于生产线上各种设备的附近，通过传感器采集的设备运行数据实时预测可能发生的故障，再通过外接设备向第一线生产人员展示故障预测结果，能够让生产人员第一时间采取相应措施避免故障发生，从而最大程度地减小给整个生产流程带来的影响。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种工业设备故障预测盒，其特征在于，包括壳体、传感器端口、控制电路板和结果输出端口，所述传感器端口、控制电路板和结果输出端口顺序连接；所述传感器端口和结果输出端口设于所述壳体上，所述控制电路板设于壳体内；所述传感器端口具有数种类型的传感器接口，用于与不同接口类型的传感器进行连接通信；所述控制电路板包括信号处理模块和故障预测模块；所述信号处理模块用于对传感器采集的工业设备运行数据信号进行调理，使其成为适于故障预测模块分析的数据信号类型；所述故障预测模块用于对采集的数据进行实时分析，生成故障预测结果；所述结果输出端口具有数种类型的外接设备连接接口，用于连接外接设备，供用户实时查看故障预测结果。

进一步地，所述信号处理模块包括信号识别单元和A/D转换单元；所述信号识别单元分别与A/D转换单元和故障预测模块连接，用于识别传感器采集的工业设备运行数据信号类型；所述A/D转换单元与故障预测模块连接。

进一步地，所述故障预测模块包括数据预处理单元、分析预测单元和定位单元；所述数据预处理单元分别与信号识别单元和A/D转换单元连接，用于对采集的工业设备运行数据进行预处理；所述分析预测单元与数据预处理单元连接，用于根据处理后的工业设备运行数据生成故障预测结果；所述定位单元与分析预测单元连接，用于对预测的故障位置进行定位。

进一步地，所述控制电路板还包括无线通信模块，与故障预测模块连接，用于与用户的智能移动终端进行通信。

进一步地，所述控制电路板还包括储存模块，分别与信号处理模块、故障预测模块和结果输出端口连接，用于存储设备运行数据和由设备运行数据得到的故障预测结果，并由结果输出端口利用外接设备供用户调用查看。

进一步地，所述壳体上设有数个贯通的散热孔。利于壳体内部通风散热，保证内部器件工作的稳定性。

进一步地，所述传感器接口包括ADC传感器接口、I2C传感器接口、SPI传感器接口、UART传感器接口、RS232传感器接口、RS485传感器接口和单总线传感器接口。所述类型的接口能够满足目前绝大部分传感器的连接需求。

进一步地，所述外接设备连接接口包括HDMI接口和USB接口。通过所述外接设备连接接口可以连接显示器、键盘、鼠标、打印机等设备，为用户提供直观的故障预测结果展示。

本实用新型提供的一种工业设备故障预测盒，包括传感器端口、控制电路板和结果输出端口，传感器端口和结果输出端口设于壳体上，控制电路板设于壳体内。其中，传感器端口具有各种类型的传感器接口，能够兼容不同类型的传感器用于采集设备运行数据，控制电路板根据采集的设备运行数据生成故障预测结果，再由结果输出端口连接外接设备将预测结果展示给用户，从而形成一个独立封装的工业设备故障预测盒子。该故障预测盒可以方便地安装于第一线生产设备附近，再连接外接设备供现场生产人员实时了解生产设备的运行状态，当预测到故障发生时，生产人员能够及时采取相应的防范措施，从而减少对整个生产流程的影响。此外，整个数据的采集和故障预测过程都在现场完成，不需要将设备运行数据上传至云端，保证了数据的安全性，并且避免了无线传输过程中可能出现的故障。

故障预测盒还包括存储模块，能够实时存储工业设备运行数据和故障预测结果，供用户调取查看设备历史数据。

故障预测盒还包括无线通信模块，可以将故障预测结果通过无线方式传输到用户的智能移动终端，更加方便用户查看。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为一个实施例中工业设备故障预测盒的结构示意图；

图2为一个实施例中工业设备故障预测盒的外观示意图。

附图标记如下：

10壳体；20传感器端口；21传感器接口；30控制电路板；31信号处理模块；32故障预测模块；33无线通信模块；34存储模块；40结果输出端口；41HDMI接口；42USB接口；50指示灯；51绿色指示灯；52红色指示灯；60散热孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为一个实施例中工业设备故障预测盒的结构示意图。

在本实用新型的一个实施例中，工业设备故障预测盒，包括：壳体10、传感器端口20、控制电路板30和结果输出端口40。所述传感器端口20、控制电路板30和结果输出端口40顺序连接。所述传感器端口20和结果输出端口40设于所述壳体10上，所述控制电路板30设于壳体10内，从而形成一个独立的故障预测盒子，可以方便地安装和拆卸。

所述传感器端口20具有数种类型的传感器接口21，用于与不同接口类型的传感器进行连接通信。由于在实际生产过程中，工业设备的种类繁多，利用传感器采集设备的运行数据时需要用到各种不同类型的传感器，比如，采集设备机械振动信号的振动传感器、采集设备噪音的声音传感器、采集设备压力的压力传感器等。而对于不同种类的传感器来说，其使用的通信接口的类型也不尽相同，有的使用RS232或RS485接口，有的使用I2C接口。在本实用新型的一个实施例中，为了兼容大部分的传感器，使得故障预测盒能够广泛应用于不同类型的工业设备，故障预测盒上的传感器端口20具备了多种类型的接口21，包括ADC传感器接口、I2C传感器接口、SPI传感器接口、UART传感器接口、RS232传感器接口、RS485传感器接口和单总线传感器接口。

所述控制电路板30包括信号处理模块31和故障预测模块32。

所述信号处理模块31对传感器采集的工业设备运行数据信号进行调理，使其成为适于故障预测模块32分析的数据信号类型。传感器的输出信号一般为模拟信号，在进行后续计算分析时，需要将模拟信号转变为数字信号。此外，目前已经出现了将A/D转换模块集成到传感器内部的新型传感器，此类传感器可以直接输出数字信号，而不需要再进行转换。所以，在一个实施例中，信号处理模块31包括信号识别单元和A/D转换单元。所述信号识别单元分别与A/D转换单元和故障预测模块连接，用于识别传感器采集的工业设备运行数据信号类型，所述A/D转换单元与故障预测模块连接。当信号识别单元检测到输入的信号为模拟信号时，将其传送至A/D转换单元转换为数字信号，再进行后续的计算分析；当信号识别单元检测到输入的信号为数字信号时，就不必再经过A/D转换单元，直接进行后续计算分析即可。

为了实现实时的设备状态监测，提前预测设备可能发生的故障，控制电路板上设有故障预测模块32。所述故障预测模块32对采集的工业设备运行数据信息进行实时分析，并生成相应的故障预测结果。此外，由于设备类型的不同，可能需要集成不同故障预测模型的故障预测模块分别应用于不同的设备。因此，根据控制电路板上故障预测模块32应用设备的不同，可以将故障预测盒也分为不同的类型，分别针对不同的设备。在使用时，根据设备类型，选择对应的故障预测盒，就可实现对设备运行状态的精准监控。

在上一个实施例的基础上，所述故障预测模块32包括数据预处理单元、分析预测单元和定位单元。

所述数据预处理单元分别与信号识别单元和A/D转换单元连接，用于对采集的工业设备运行数据进行预处理，预处理方法可以为清除异常数据、数据格式标准化、重复数据删减、数据纠错等，以上方法都是现有技术，具体方案在此不做赘述。

所述分析预测单元与数据预处理单元连接，用于根据处理后的工业设备运行数据生成故障预测结果。分析预测单元中存储有用于生成故障预测结果的数学模型，将设备运行数据输入该模型，即可得到相应的预测结果。现有技术中，有通过设备的振动信号预测设备故障的预测模型，还有通过设备产生的噪音预测设备故障的预测模型，本实用新型中的数学模型根据设备的不同采用不同的故障预测模型，在此不作具体限定。

所述定位单元与分析预测单元连接，用于对预测的故障位置进行定位。当分析预测单元输出的结果显示设备可能会发生故障时，定位单元同时输出可能发生故障的位置，便于用户及时对相应的位置进行检查、维护等操作。

所述结果输出端口40具有数种类型的外接设备连接接口，用于连接外接设备，供用户实时查看故障预测结果。所述外接设备连接接口可以包括HDMI接口41和USB接口42。通过外接设备连接接口可以连接显示器、键盘、鼠标、打印机等设备，用户可以通过以上外接设备查看具体的故障预测结果。

在上一个实施例的基础上，所述控制电路板30还可以包括无线通信模块33，与故障预测模块32连接，用于与用户的智能移动终端进行通信。用户的智能手机、平板等智能移动终端可以通过无线通信模33块获取故障预测结果，在没有其他外接设备的情形下，方便用户查看结果。

在上一个实施例的基础上，所述控制电路板30还可以包括储存模块34，分别与信号处理模块31、故障预测模块32和结果输出端口40连接，用于存储设备运行数据和由设备运行数据得到的故障预测结果，并由结果输出端口40连接外接设备供用户调用查看。

请参阅图2，图2为一个实施例中工业设备故障预测盒的外观示意图。

在本实用新型的一个实施例中，工业设备故障预测盒为一个长方体。壳体10的正面的左侧设有传感器端口20，右侧设有结果输出端口40，中间位置设有指示灯50。

所述传感器端口20包括6个传感器接口21，结果输出端口40包括1个HDMI接口41和2个USB接口42。

所述指示灯50用于指示设备的运行状态，包括1个绿色指示灯51和1个红色指示灯52。当设备没有发生故障的预期时，绿色指示灯51亮；当预测到设备可能发生故障时，红色指示灯52亮起，从而起到提示的作用。

此外，为了故障预测盒内部器件散热的需要，预测盒的侧面还设有数个贯通的散热孔60。

使用时，将采集工业设备运行数据的传感器通过传感器端口接入故障预测盒，预测盒根据接收到的数据信息预测该设备是否有发生故障的可能。用户可以通过结果输出端口连接显示器、打印机等外接设备，实时查看故障预测结果，从而及时采取相应的措施。另外，用户也可以利用手机通过无线方式接收故障预测结果，更加方便智能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种工业设备故障预测盒，其特征在于，包括壳体、传感器端口、控制电路板和结果输出端口，所述传感器端口、控制电路板和结果输出端口顺序连接；所述传感器端口和结果输出端口设于所述壳体上，所述控制电路板设于壳体内；所述传感器端口具有数种类型的传感器接口，用于与不同接口类型的传感器进行连接通信；所述控制电路板包括信号处理模块和故障预测模块；所述信号处理模块用于对传感器采集的工业设备运行数据信号进行调理，使其成为适于故障预测模块分析的数据信号类型；所述故障预测模块用于对采集的数据进行实时分析，生成故障预测结果；所述结果输出端口具有数种类型的外接设备连接接口，用于连接外接设备，供用户实时查看故障预测结果。

2.根据权利要求1所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述信号处理模块包括信号识别单元和A/D转换单元；所述信号识别单元分别与A/D转换单元和故障预测模块连接，用于识别传感器采集的工业设备运行数据信号类型；所述A/D转换单元与故障预测模块连接。

3.根据权利要求2所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述故障预测模块包括数据预处理单元、分析预测单元和定位单元；所述数据预处理单元分别与信号识别单元和A/D转换单元连接，用于对采集的工业设备运行数据进行预处理；所述分析预测单元与数据预处理单元连接，用于根据处理后的工业设备运行数据生成故障预测结果；所述定位单元与分析预测单元连接，用于对预测的故障位置进行定位。

4.根据权利要求3所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述控制电路板还包括无线通信模块，与故障预测模块连接，用于与用户的智能移动终端进行通信。

5.根据权利要求4所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述控制电路板还包括储存模块，分别与信号处理模块、故障预测模块和结果输出端口连接，用于存储设备运行数据和由设备运行数据得到的故障预测结果，并由结果输出端口利用外接设备供用户调用查看。

6.根据权利要求1～5任一项中所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述壳体上设有数个贯通的散热孔。

7.根据权利要求1～5任一项中所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述传感器接口包括ADC传感器接口、I2C传感器接口、SPI传感器接口、UART传感器接口、RS232传感器接口、RS485传感器接口和单总线传感器接口。

8.根据权利要求1～5任一项中所述的工业设备故障预测盒，其特征在于，所述外接设备连接接口包括HDMI接口和USB接口。