CN216309061U - 一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，涉及设备状态监控技术领域，包括：用于对电子元器件进行安装的电路主板；工作电源；云端服务器；报警软件；数据采集器；继电器；通信控制处理器；矩阵运算处理器；以太网端口；主板供电端子；电源输出端子；复位按键；数据接收端子。本实用新型设置通信控制处理器、矩阵运算处理器可实现声音和温度的特征提取与数据整理操作，而通过在装置内部的计算处理，可以降低云端服务器的计算负荷，从而可以降低云端服务器的运行费用，也减少网络传输的流量，从而节省流量成本，并且通过减少网络传输也可提高了设备运行监控的工作效率。

Description

一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置

技术领域

本实用新型涉及设备状态监控技术领域，具体是一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置。

背景技术

备状态监控是定期测量机械中的一个或多个参数识别出代表故障发生或即将发生前的参数变化的过程，它是预测性维护的重要组成部分，因此，可以用于规划维护计划，重点避免故障及其后果，随着我国制造行业的迅猛发展，企业设备维修制度不断改革和深化，传统设备检修方式难以适应其要求，设备在线监控管理系统提供一套基于云端管理的完整解决方案，设备在线监控管理系统软件可为设备生产厂家，提供设备运行状况的远程监测手段，实现设备厂家现场监测程序的网络化、远程化、可视化；降低人员维护成本，对设备运行状况实现实时在线监测、预警，可以减少事故发生或事故的扩大化。

现有的设备在线监控管理系统一般都是通过对设备的运行温度进行监控，通过设备的温度变化来掌握设备的运行情况，但是温度监控只能判断出设备运行是否温度过高，而无法判断设备零件的状态是否正常，其监测的数据具有一定的局限性，无法为设备的检修提供更全面的数据支持，不利于设备的监控和检修。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有的设备监控只能对温度进行监控，无法判断出零件的运行状态的问题，提供一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，包括：

用于对电子元器件进行安装的电路主板；

工作电源，用于对电路主板提供工作电源；

云端服务器，用于对设备监控数据进行分析、比对，从而判断出设备的运行状态；

报警软件，用于接收设备运行数据以及提醒工作人员设备发生异常情况；

数据采集器，用于对设备的运行数据进行监控和采集；

继电器，与电源输出端子通过导线电性连接，用于电路主板对工作设备的运行状态进行预警输出和控制；

通信控制处理器，安装于电路主板的上端表面，用于监控数据传输以及监控元件的运行控制操作；

矩阵运算处理器，安装于电路主板的上端表面且位于通信控制处理器的一侧，用于对监控数据的数据计算和处理；

以太网端口，安装于电路主板的一侧且通过网线与云端服务器电性连接，用于电路主板与云端服务器之间的数据传输；

主板供电端子，安装于电路主板的一侧且通过导线与工作电源电性连接，用于工作电源对电路主板的电源输入；

电源输出端子，安装于电路主板的一端且通过电缆与继电器电性连接，用于电路主板对继电器的电性控制；

复位按键，安装于电路主板的一端，用于对通信控制处理器和矩阵运算处理器进行复位操作；

数据接收端子，安装于电路主板的一端且通过电缆与数据采集器电性连接，用于数据采集器与电路主板之间的数据传输。

作为本实用新型再进一步的方案：所述数据采集器包括有温度传感器和麦克风，所述数据接收端子包括有声音端口、温度端口以及数据采集电源端口，所述声音端口、温度端口通过电路主板内部导线与通信控制处理器电性连接，所述数据采集电源端口通过导线与主板供电端子、温度传感器电性连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电源输出端子包括有电源输出端口、数字信号输入端口以及继电器输出端口，所述电源输出端口通过电路主板内部导线与主板供电端子电性连接，所述数字信号输入端口、继电器输出端口通过内部导线与通信控制处理器电性连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电路主板、云端服务器内部均设置有无线发射模块，所述通信控制处理器、云端服务器通过无线发射模块与报警软件进行数据传输。

作为本实用新型再进一步的方案：所述通信控制处理器与矩阵运算处理器通过电路主板内部的导线电性连接，所述矩阵运算处理器包括有音频处理单元和温度信号处理单元，所述音频处理单元提取出的音频特征包括有：

过零率：即每帧信号内，信号过零点的次数，体现的是频率特性；

短时能量，即每帧信号的平方和，体现的是信号能量的强弱；

能量熵，描述的是信号的时域分布情况，体现的是信号连续性；

频谱中心，又称为频谱一阶距，频谱中心的值越小，表明越多的频谱能量集中在低频范围内；

频谱延展度，又称为频谱二阶中心矩，它描述了信号在频谱中心周围的分布状况；

谱熵，根据熵的特性可以知道，分布越均匀，熵越大，能量熵反映了每一帧信号的均匀程度；

频谱通量，描述的是相邻帧频谱的变化情况。

作为本实用新型再进一步的方案：所述数据接收端子的数量设置有多个，所述数据采集器的数量与数据接收端子的数量相匹配。

作为本实用新型再进一步的方案：所述复位按键的数量设置有两个，两个所述复位按键的数量与分别与通信控制处理器和矩阵运算处理器电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过设置数据采集器，通过数据采集器中的温度感应器和麦克风可同步收集设备运行时的温度变化和声音变化，通过这两个数据的采集可快速掌握设备的状态信息，从而提高设备故障诊断和预警的效率和及时性，并且通过以太网端口可以强化通讯过程控制，从而降低由于无线网络的不稳定性导致的通讯故障，有效提高装置运行的稳定性；

2、通过设置通信控制处理器、矩阵运算处理器可实现声音和温度的特征提取与数据整理操作，而通过在装置内部的计算处理，可以降低云端服务器的计算负荷，从而可以降低云端服务器的运行费用，也减少网络传输的流量，从而节省流量成本，并且通过减少网络传输也可提高了设备运行监控的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的操作流程图。

图中：1、电路主板；2、通信控制处理器；3、矩阵运算处理器；4、以太网端口；5、主板供电端子；6、电源输出端子；7、复位按键；8、数据接收端子；9、工作电源；10、云端服务器；11、报警软件；12、数据采集器；13、继电器。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面根据本实用新型的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，包括：

用于对电子元器件进行安装的电路主板1；

工作电源9，用于对电路主板1提供工作电源；

云端服务器10，用于对设备监控数据进行分析、比对，从而判断出设备的运行状态；

报警软件11，用于接收设备运行数据以及提醒工作人员设备发生异常情况；

数据采集器12，用于对设备的运行数据进行监控和采集；

继电器13，与电源输出端子6通过导线电性连接，用于电路主板1对工作设备的运行状态进行预警输出和控制；

通信控制处理器2，安装于电路主板1的上端表面，用于监控数据传输以及监控元件的运行控制操作；

矩阵运算处理器3，安装于电路主板1的上端表面且位于通信控制处理器2的一侧，用于对监控数据的数据计算和处理；

以太网端口4，安装于电路主板1的一侧且通过网线与云端服务器10电性连接，用于电路主板1与云端服务器10之间的数据传输；

主板供电端子5，安装于电路主板1的一侧且通过导线与工作电源9电性连接，用于工作电源9对电路主板1的电源输入；

电源输出端子6，安装于电路主板1的一端且通过电缆与继电器13电性连接，用于电路主板1对继电器13的电性控制；

复位按键7，安装于电路主板1的一端，用于对通信控制处理器2和矩阵运算处理器3进行复位操作；

数据接收端子8，安装于电路主板1的一端且通过电缆与数据采集器12电性连接，用于数据采集器12与电路主板1之间的数据传输。

请着重参阅图2，数据采集器12包括有温度传感器和麦克风，数据接收端子8包括有声音端口、温度端口以及数据采集电源端口，声音端口、温度端口通过电路主板1内部导线与通信控制处理器2电性连接，数据采集电源端口通过导线与主板供电端子5、温度传感器电性连接，通过数据采集器12可实现对设备的运行温度和声音同步监控、采集，可实时掌握设备的运行状态。

请着重参阅图2，电源输出端子6包括有电源输出端口、数字信号输入端口以及继电器输出端口，电源输出端口通过电路主板1内部导线与主板供电端子5电性连接，数字信号输入端口、继电器输出端口通过内部导线与通信控制处理器2电性连接，通过此结构实现通信控制处理器2对继电器13的电性控制。

请着重参阅图2，电路主板1、云端服务器10内部均设置有无线发射模块，通信控制处理器2、云端服务器10通过无线发射模块与报警软件11进行数据传输，通过此结构可实现设备异常情况的快速警示操作。

请着重参阅图2，通信控制处理器2与矩阵运算处理器3通过电路主板1内部的导线电性连接，矩阵运算处理器3包括有音频处理单元和温度信号处理单元，音频处理单元提取出的音频特征包括有：

过零率：即每帧信号内，信号过零点的次数，体现的是频率特性；

短时能量，即每帧信号的平方和，体现的是信号能量的强弱；

能量熵，描述的是信号的时域分布情况，体现的是信号连续性；

频谱中心，又称为频谱一阶距，频谱中心的值越小，表明越多的频谱能量集中在低频范围内；

频谱延展度，又称为频谱二阶中心矩，它描述了信号在频谱中心周围的分布状况；

谱熵，根据熵的特性可以知道，分布越均匀，熵越大，能量熵反映了每一帧信号的均匀程度；

频谱通量，描述的是相邻帧频谱的变化情况，通过通信控制处理器2与矩阵运算处理器3的相互配合可对设备的温度数据以及声音音频数据进行收集和处理，可以快速实现对设备的状态信息把握，从而提高设备故障诊断和预警的效率和及时性，且通过声音和温度的特征提取与数据整理在装置内部计算处理的操作，可以降低云端的计算负荷，从而可以降低云端的运行费用，与此同时也可以减少网络传输的流量，从而节省流量成本。

请着重参阅图1～2，数据接收端子8的数量设置有多个，数据采集器12的数量与数据接收端子8的数量相匹配，通过多个数据采集器12可对设备进行全方位的监测，且有效提高监测数据的可靠性。

请着重参阅图1，复位按键7的数量设置有两个，两个复位按键7的数量与分别与通信控制处理器2和矩阵运算处理器3电性连接，在通信控制处理器2和矩阵运算处理器3运行出现异常情况时，通过复位按键7可对通信控制处理器2和矩阵运算处理器3进行复位操作，以便装置能够快速恢复至正常运行状态。

本实用新型的工作原理是：工作人员通过云端服务器发送设备运行指令至通信控制处理器2，通信控制处理器2接收到指令后，会按照设定好的运行模式发送信号至继电器13，通过继电器13控制启动工作设备运行，在工作设备运行时，通信控制处理器2会发生信号至数据采集器12，同步控制温度传感器、麦克风运行，对工作设备运行状态下的温度以及声音进行监控、采集，温度传感器和麦克风所采集到温度、声音音频信息会通过数据接收端子8传输至通信控制处理器2，通信控制处理器2会将接收到的数据传输至矩阵运算处理器3，矩阵运算处理器3在接收到数据后会按照数据类型将其分别输送至温度信号处理单元和音频处理单元，通过温度处理单元可从温度监测数据中提取出温度变化趋势，音频处理单元可通过声音音频信息提取出声音特征矩阵，矩阵运算处理器3通过温度变化趋势和声音特征矩阵可分析、计算出设备的设备状态矩阵，最后矩阵运算处理器3将计算出来的设备状态矩阵传输至通信控制处理器2，通信控制处理器2内部保存有设备正常运行时的数据，在通信控制处理器2接收到设备状态矩阵时会对其进行初步比对，无明显异常时会通过以太网端口4将其发送至云端服务器10，如果设备状态矩阵进行初步比对时存在明显异常时，通信控制处理器2会通过电路主板1内部的无线发射模块发送信号至报警软件11，以提醒工作人员设备出现异常情况，便于工作人员及时发现异常情况，云端服务器10在接收到设备状态矩阵数据后，会对其进行进一步数据分析，从而判断出设备的运行温度变化是否正常、设备运行音频是否存在异常，通过设备运行音频和温度变化可判断出设备零件的磨损情况，之后云端服务器10会将分析出来的设备状态数据传输至报警软件11，以便工作人员进行查询，云端服务器10在分析数据时如果发现设备运行状态存在异常时，则会同步发送信号至报警软件11和通信控制处理器2，发送至报警软件11的为警示信号以提醒工作人员设备异常，发送至通信控制处理器2的设备停止运行信号，通信控制处理器2接收到信号后会通过继电器13控制工作设备停止运行，以避免设备继续运行导致受损的现象发生。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，包括：

用于对电子元器件进行安装的电路主板（1）；

工作电源（9），用于对电路主板（1）提供工作电源；

云端服务器（10），用于对设备监控数据进行分析、比对，从而判断出设备的运行状态；

报警软件（11），用于接收设备运行数据以及提醒工作人员设备发生异常情况；

数据采集器（12），用于对设备的运行数据进行监控和采集；

继电器（13），与电源输出端子（6）通过导线电性连接，用于电路主板（1）对工作设备的运行状态进行控制；

通信控制处理器（2），安装于电路主板（1）的上端表面，用于监控数据传输以及监控元件的运行控制操作；

矩阵运算处理器（3），安装于电路主板（1）的上端表面且位于通信控制处理器（2）的一侧，用于对监控数据的数据计算和处理；

以太网端口（4），安装于电路主板（1）的一侧且通过网线与云端服务器（10）电性连接，用于电路主板（1）与云端服务器（10）之间的数据传输；

主板供电端子（5），安装于电路主板（1）的一侧且通过导线与工作电源（9）电性连接，用于工作电源（9）对电路主板（1）的电源输入；

电源输出端子（6），安装于电路主板（1）的一端且通过电缆与继电器（13）电性连接，用于电路主板（1）对继电器（13）的电性控制；

复位按键（7），安装于电路主板（1）的一端，用于对通信控制处理器（2）和矩阵运算处理器（3）进行复位操作；

数据接收端子（8），安装于电路主板（1）的一端且通过电缆与数据采集器（12）电性连接，用于数据采集器（12）与电路主板（1）之间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述数据采集器（12）包括有温度传感器和麦克风，所述数据接收端子（8）包括有声音端口、温度端口以及数据采集电源端口，所述声音端口、温度端口通过电路主板（1）内部导线与通信控制处理器（2）电性连接，所述数据采集电源端口通过导线与主板供电端子（5）、温度传感器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述电源输出端子（6）包括有电源输出端口、数字信号输入端口以及继电器输出端口，所述电源输出端口通过电路主板（1）内部导线与主板供电端子（5）电性连接，所述数字信号输入端口、继电器输出端口通过内部导线与通信控制处理器（2）电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述电路主板（1）、云端服务器（10）内部均设置有无线发射模块，所述通信控制处理器（2）、云端服务器（10）通过无线发射模块与报警软件（11）进行数据传输。

5.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述通信控制处理器（2）与矩阵运算处理器（3）通过电路主板（1）内部的导线电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述数据接收端子（8）的数量设置有多个，所述数据采集器（12）的数量与数据接收端子（8）的数量相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种同步采集处理设备运行声音和温度的装置，其特征在于，所述复位按键（7）的数量设置有两个，两个所述复位按键（7）的数量与分别与通信控制处理器（2）和矩阵运算处理器（3）电性连接。

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