CN213632398U - 一种基于接触式的噪声采集设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于接触式的噪声采集设备及系统，噪声采集设备包括接触式噪声传感器、信号转换及放大模块、处理器模块和无线传输模块。接触式噪声传感器固定于待采集设备以进行噪声信号采集。信号转换及放大模块分别与接触式噪声传感器和处理器模块连接。无线传输模块分别与处理器模块和远程的云数据分析服务器连接，以供云数据分析服务器进行分析计算得到健康度数值并进行展示。本实用新型可实时传送监测数据，实现预测性维护和故障精准定位，从而提高设备的使用寿命，减少宕机率。接触式噪声传感器采用非侵入式接触方式固定于待检测的设备上，部署简便且无破坏性，其噪声特征变化识别率高达95％，准确率高于业内普遍水平的60～80％。

Description

一种基于接触式的噪声采集设备及系统

技术领域

本实用新型涉及工业故障检测技术领域，具体而言，涉及一种基于接触式的噪声采集设备及系统。

背景技术

随着科技技术的发展进步以及生产力的不断提升，许多工厂引进自动化程度较高、整体结构较为精密的设备以满足大量生产的需求。但工厂的痛点也由此引出。高自动化设备虽然可以减少人工成本，但是设备维护所需的人力和成本却也相对地增加，无法切实达到降本增效的目的。而且目前绝大部分工业现场需要依靠有设备维护经验的现场人员来进行设备状况判断和设备保养维护，但由于人员的依赖性较高且每个人的维护经验和维护手段也各有差别，人员的流失和人员无法常驻设备侧等也成为了现场生产的问题。

随着工业4.0的发展，越来越多的工业场景有进行预测性维护的需求，的场景采用常规的设备温湿度、运行电流和电压等参数监控来达到预测设备运行状况的需求，但这些参数对于设备异常的表现不一定明显且易于捕捉，存在故障检测率低、信息来源不够充分可靠、应用场景较为单一等客观缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于接触式的噪声采集设备及系统，旨在解决现有的设备预测性维护时故障检测率低、信息来源不够充分可靠、应用场景较为单一等问题。

本实用新型是这样实现的：

一种基于接触式的噪声采集设备，所述噪声采集设备包括接触式噪声传感器、信号转换及放大模块、处理器模块和无线传输模块，所述接触式噪声传感器用于固定于待采集设备，以对该待采集设备进行噪声信号采集，所述信号转换及放大模块分别与所述接触式噪声传感器和所述处理器模块连接，用于放大和转换所述接触式噪声传感器产生的噪声信号并将转换结果数据发送到处理器模块，所述无线传输模块分别与所述处理器模块和远程的云数据分析服务器连接，用于将所述处理器模块转换的噪声特征值发送到所述云数据分析服务器，以供所述云数据分析服务器进行分析计算得到健康度数值并进行展示。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述接触式噪声传感器包括振动压电传感器、传感器外壳和隔振填充材料，所述传感器外壳开设有一第一空腔，所述振动压电传感器设于所述第一空腔内，且该第一空腔内还填充有所述隔振填充材料，其中，所述隔振填充材料为40PPI聚氨酯泡棉。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述接触式噪声传感器还包括一信号线缆，所述振动压电传感器通过所述信号线缆与所述信号转换及放大模块连接，所述信号线缆为双芯屏蔽信号线，其接口为M8航空接口。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述接触式噪声传感器与所述待采集设备的连接方式为管箍、磁吸或螺栓锁紧。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述噪声采集设备还包括一分析器外壳，所述分析器外壳上开设有一第二空腔，所述信号转换及放大模块、所述处理器模块和所述无线传输模块均设于所述第二空腔内，所述分析器外壳的下方还设有一固定装置，所述固定装置为磁铁、管箍、螺栓或双面粘贴胶。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述噪声采集设备的供电方式为DC12-36V宽输入供电，其供电接口为M8航空接口。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述无线传输模块通过网络连接到所述云数据分析服务器，其中，网络连接方式包括WiFi通讯协议、4G三网通和TCIP协议。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述噪声采集设备还设有至少一个与所述处理器模块连接的指示灯。

一种噪声采集系统，包括云数据分析服务器以及基于接触式的噪声采集设备；所述基于接触式的噪声采集设备固定于所述待采集设备的外表面，并通过无线传输模块与所述云数据分析服务器进行通信，以实现将分析计算得到的待采集设备的健康度数值发送至所述云数据分析服务器进行显示。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述云数据分析服务器设有一预警阈值范围，当所述健康度数值处于所述报警阈值范围时，所述云数据分析服务器通过手机短信、APP推送或界面显示的方式呈现出报警结果。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的噪声采集设备包括接触式噪声传感器、信号转换及放大模块、处理器模块和无线传输模块，其接触式噪声传感器以磁吸、管箍或螺丝锁紧等多种非侵入式接触方式固定于待检测设备上，部署简便且无破坏性。接触式噪声传感器的噪声特征变化识别率高达95％，其准确率高于业内普遍水平的60～80％。本实用新型可实时传输监测数据，具有部署简便、应用场景广泛且噪声变化识别率高等优点。

(2)本实用新型的云数据分析服务器具有独特的噪声数据分析方法和完善的人工智能算法，可实现预测性维护和故障精准定位，从而提高设备的使用寿命，减少宕机率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例的噪声采集设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的接触式噪声传感器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例分析器外壳的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1-图3所示，本实用新型的实施例提供了一种基于接触式的噪声采集设备，噪声采集设备包括接触式噪声传感器1、信号转换及放大模块2、处理器模块3和无线传输模块4。接触式噪声传感器1用于固定于待采集设备或待采集部位，以实时采集该设备或待检测部位的噪声信息。信号转换及放大模块2分别与接触式噪声传感器1和处理器模块3连接，用于放大和转换接触式噪声传感器1产生的噪声信号并将转换结果数据发送到处理器模块3。无线传输模块4分别与处理器模块3和云数据分析服务器连接，用于将处理器模块3转换的噪声特征值发送到云数据分析服务器，以供云数据分析服务器进行分析计算得到健康度数值并进行展示。

在本实施例中，优选地，该噪声采集设备的供电方式为DC12-36V宽输入供电，其供电接口为M8航空接口，配备的工业路由器采用12V/1A DC供电。当实施现场仅配有100～240Vac交流电源供电时，需要再配备导轨式工业电源和多路的端子排来对拾音器主机和路由器进行供电。

参照图3所示，在本实施例中，接触式噪声传感器1包括振动压电传感器11、传感器外壳12和隔振填充材料13。在传感器外壳12开设有一第一空腔，振动压电传感器11设于该第一空腔内。在第一空腔内还填充有隔振填充材料13。隔振填充材料13作为传感器内部的填充材料，用于传感器的防振和防干扰，从而保证传感器的正常工作和提高其收集噪声信号的准确性。优选地，振动压电传感器11的型号为SC piezo vibration sensor 1.0，隔振材料为40PPI聚氨酯泡棉。

具体地，接触式噪声传感器1可根据需要进行针对性的装配，例如在管道检测时，建议将其安装在易于发生堵塞或者传输管道的重要阶段。接触式噪声传感器1与待采集设备或待检测部位的连接方式为管箍、磁吸或螺栓锁紧。特别地，针对管道监测常用的固定方式为管箍式。在管道堵塞检测时，将接触式噪声传感器1固定安装在被监测管道易堵塞部位或重要传输通道位置上，可实时收集该管道中的液体或固体通过时产生的噪声，具有较高的稳定性和可靠性且更加便捷。

接触式噪声传感器1还包括一信号线缆6，振动压电传感器11通过该信号线缆6与信号转换及放大模块2连接。其中，信号线缆6为双芯屏蔽信号线，其接口为M8航空接口。优选地，该双芯屏蔽信号线为rvvp纯铜信号线2*0.3平方。通过信号转换及放大模块2将接触式噪声传感器1收集的噪声信号进行信号放大及数模转换处理，并将该转换结果数据发送到处理器模块3。处理器模块3通过对转换结果数据进行汇整，然后依据其内部程序进行数据处理将其转换成噪声特征值。

参照图2所示，噪声采集设备还包括一分析器外壳5，在该分析器外壳5上开设有一第二空腔。信号转换及放大模块2、处理器模块3和无线传输模块4均设于该第二空腔内。优选地，信号转换及放大模块2为SC electronic_stethoscope 1.0，处理器模块3为全志H5四核1.5G 64位A53处理器，无线传输模块4为AP6212 WIFI模块。在分析器外壳5的下方还设有一用于将该分析器外壳连接在待采集设备或其他部署位置上的固定装置，优选地，该固定装置为磁铁、管箍、螺栓或双面粘贴胶。

在一个优选实施例中，噪声采集设备还设有至少一个与处理器模块连接的指示灯。当指示灯显示彩灯灯光且节律性闪烁时，即表示网络连接正常且已向云数据分析服务器发送采集到并转换成功的噪声特征值。

本实用新型的接触式噪声传感器以磁吸、管箍或螺丝锁紧等多种非侵入式接触方式固定于待采集设备上，部署简便且无破坏性。接触式噪声传感器的噪声特征变化识别率高达95％，其准确率高于业内普遍水平的60～80％。本实用新型可实时传输监测数据，具有部署简便、应用场景广泛且噪声变化识别率高等优点。

一种噪声采集系统，包括云数据分析服务器以及基于接触式的噪声采集设备。基于接触式的噪声采集设备固定于待采集设备的外表面，并通过无线传输模块4与云数据分析服务器进行通信，以实现将分析计算得到的待采集设备的健康度数值发送至云数据分析服务器进行显示。其中，无线传输模块4通过网络连接到云数据分析服务器，其网络连接方式包括4G三网通、有线网(TCIP协议)和WiFi通讯协议等。

具体地，云数据分析服务器在接收到噪声采集设备上传的噪声特征值后，会向噪声采集设备发送反馈信息以通知数据上传接收成功，并同步进行噪声特征值的处理。云数据分析服务器的处理过程是基于大数据运算及自动学习的模型上将噪声特征值转换成健康度数值并划出阈值范围区间。

在一个优选实施例中，云数据分析服务器设有一预警阈值范围，当健康度数值处于报警阈值范围时，云数据分析服务器通过手机短信、APP推送或界面显示的方式呈现出报警结果。

在本实施例中，云数据分析服务器通过结果展示界面将分析计算得到的健康度数值进行展示。该云数据分析服务器还预留了API接口供其他系统连接。具体地，云数据分析服务器通过互联网将分析计算得到的健康度数值发送到结果展示界面。结果展示界面呈现的展示结果包括以仪表盘方式呈现的设备健康度状况、健康度数值实时曲线图、今/昨健康度对比图、状态统计饼图与柱形图等多种数据分析结果展示图形。优选地，结果展示界面为网页界面，该网页界面可通过计算机、手机或平板电脑等移动智能终端直接进行访问。当监测设备的数量较多时，可通过采用点位式计算处理服务器集成的导入来提升数据处理的速度，从而满足大量点位监测的需要并提高监测工作的效率。

本实用新型的云数据分析服务器具有独特的噪声数据分析方法和完善的人工智能算法，可实现预测性维护和故障精准定位，从而提高设备的使用寿命，减少宕机率。

为便于对本实用新型的理解，下面详述本实用新型的具体工作过程：

先确定噪声采集设备的摆放位置，并用高亮的水笔标识其固定位置以便后续维护，然后将接触式噪声传感器1固定安装在待检测的部位上，完成前端硬件部署，接着布置网络硬件并进行通讯网络调试。

当接触式噪声传感器1采集到该部位的噪声信息时，通过信号线缆6将该噪声信息传输到信号转换及放大模块2。信号转换及放大模块2对该噪声信号进行放大及数模转换处理，并将该转换结果数据发送到处理器模块3。处理器模块3对转换结果数据进行汇整，然后依据其内部程序进行数据处理将其转换成噪声特征值。

该噪声特征值通过无线传输模块4实时上报至云数据分析服务器中进行分析计算。云数据分析服务器在接收到噪声采集设备上传的噪声特征值后会向噪声采集设备发送反馈信息以通知数据上传接收成功，同时进行将噪声特征值转换成健康度数值，并将该健康度数值通过结果展示界面进行展示。其中通过噪声采集设备的指示灯颜色和闪烁情况，可以判断噪声特征值是否已发送成功。最后通过计算机、手机或平板电脑等移动智能终端直接访问结果展示界面，可以了解设备内部的噪声信息，便于操作人员了解和预测设备的运行情况以及进行设备的维修等。云数据分析服务器还设有一预警阈值范围，当健康度数值处于预警阈值范围时，云数据分析服务器会通过手机短信、APP推送或界面显示的方式将报警结果呈现出来。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述噪声采集设备包括接触式噪声传感器、信号转换及放大模块、处理器模块和无线传输模块，所述接触式噪声传感器用于固定于待采集设备，以对该待采集设备进行噪声信号采集，所述信号转换及放大模块分别与所述接触式噪声传感器和所述处理器模块连接，用于放大和转换所述接触式噪声传感器产生的噪声信号并将转换结果数据发送到处理器模块，所述无线传输模块分别与所述处理器模块和远程的云数据分析服务器连接，用于将所述处理器模块转换的噪声特征值发送到所述云数据分析服务器。

2.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述接触式噪声传感器包括振动压电传感器、传感器外壳和隔振填充材料，所述传感器外壳开设有一第一空腔，所述振动压电传感器设于所述第一空腔内，且该第一空腔内还填充有所述隔振填充材料，其中，所述隔振填充材料为40PPI聚氨酯泡棉。

3.根据权利要求2所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述接触式噪声传感器还包括一信号线缆，所述振动压电传感器通过所述信号线缆与所述信号转换及放大模块连接，所述信号线缆为双芯屏蔽信号线，其接口为M8航空接口。

4.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述接触式噪声传感器与所述待采集设备的连接方式为管箍、磁吸或螺栓锁紧。

5.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述噪声采集设备还包括一分析器外壳，所述分析器外壳上开设有一第二空腔，所述信号转换及放大模块、所述处理器模块和所述无线传输模块均设于所述第二空腔内，所述分析器外壳的下方还设有一固定装置，所述固定装置为磁铁、管箍、螺栓或双面粘贴胶。

6.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述噪声采集设备的供电方式为DC12-36V宽输入供电，其供电接口为M8航空接口。

7.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述无线传输模块通过网络连接到所述云数据分析服务器，其中，网络连接方式包括WiFi通讯协议、4G三网通和TCIP协议。

8.根据权利要求1所述的基于接触式的噪声采集设备，其特征在于，所述噪声采集设备还设有至少一个与所述处理器模块连接的指示灯。

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