CN102819253B - 基于3g网络的牙科气路远程诊断监控*** - Google Patents

Abstract

一种基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，属于牙科空气***领域。包括设置在牙科气路设备上的控制***，其特征在于：控制***包括PLC控制器、监控盘、控制开关和传感器；在机房内监控牙科气路设备运行；在3m-500m距离内对牙科气路设备进行监控；通过服务器集中显示若干牙科气路设备的各种工作参数、报警参数，提示报警信息，用户/设备生产厂家/售后维修人员通过访问服务器对牙科气路设备进行监控。利用以上三种方案对设备进行监控，通过对监测数据进行分析，发现设备异常后即可通过以上三种方式中的任意一种对故障设备进行切除。本发明控制方便、故障获取方式多样化，防止故障遗漏，故障诊断率高，实现实时监控。

Description

基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***

技术领域

本发明提供一种基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，属于牙科空气***远程监控***领域。

背景技术

目前牙科气路设备的空压机和真空泵的控制仅局限于在用户机房内对设备进行控制及监控，当用户需要修改设备参数时，必须进入机房进行操作；当出现故障时，如果维护人员未及时发现故障就会造成很多不必要的损失。

鉴于以上缺点，目前出现了有线远程监控的空压机和真空泵***，该监控***放置于用户工作室内，当用户需要控制设备或设置参数时可以在监控室内进行；当出现故障时，在监控室内安装的报警器发出蜂鸣声，提示用户。但是该控制需要单独的监控室，或者将监控设备放置于办公地点。用户下班后，设备出现故障仍然处于无人监管状态。

无论是用户机房内的控制还是有线的监控，如果夜间空压机或真空泵出现故障，设备都是处于无人监管状态。即便用户确定出现故障，用户也无法准确判断故障原因，只能让压缩机和真空泵厂家售后人员处理，需要耗费人力、物力。

中国专利200510110192.2公开了一种工业控制技术领域的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测***。包括：信息采集模块、人机交互及存储模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台，人机交互及存储模块用于设定***的各种***参数并启动该***，信息采集模块将采集到的信息经过处理后与用户设定的参数进行比较，并通过数据无线网络传输模块将异常情况的异常时间及异常类型发送至远程接收及监控平台，远程接收及监控平台将异常数据集中起来进行数据分析，以发现异常产生的原因。该发明采用了高性能微处理器及扩展的人机界面和GSM/GPRS模块***，成本和功耗都很低，且创新性较强，可靠性高。GSM/GPRS的增值服务可更好的方便服务商及时检测机器的老化程度，方便维护。该发明仅仅提供了空压机的远程监控方案，利用的手段是GSM/GPRS模块***，传输数据有限制，监控手段少，不能保证各种情况下的检测控制功能。

中国专利200480044628.6公开了一种***方法使维护工程师能够基于真空泵当前的性能评价结果来决定更换真空泵的合适时间。此外，示出当前估计的诊断分析结果与初始(或参考)数据组的比较，以使维护工程师能够根据估计的泵性能指标决定更换考虑的真空泵。该诊断分析结果不仅被期望使维护工程师能够基于真空泵的当前性能评价结果来决定更换泵的合适时间，而且被期望提高真空泵的预知维护的可靠性和可信性。

中国专利200680003883.5提供了一种能够进行干式真空泵的自诊断的真空泵自诊断方法、真空泵自诊断***以及真空泵中央监控***。真空泵自诊断方法确定故障的发生，并且预定的警报设定值被用于旋转所述真空泵的转子的马达的电流的积分值或平均值超过时产生警报。在用于进行真空泵的自诊断的真空泵自诊断***中，该真空泵包括外壳和设置在外壳内的可旋转的转子，以通过转子的旋转吸入和排出气体，转子包括多级，且压力传感器设置在转子级之间。设置一自诊断单元，以计算用于旋转所述转子的马达的电流的积分值或平均值，并且当积分值或平均值超过预定警报设定值时进行真空泵的自诊断。该自诊断单元基于由所述压力传感器检测的压力值从一种自诊断计算方法转换到另一种自诊断计算方法或中断自诊断计算。

以上两个专利申请都是提供的真空泵的监控方法，没有提及在同一个医院具有较多台套供气设备时，尤其是同时具有空压机和真空泵两种设备的状态下的监控方案。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种不受距离限制，随时随地控制设备、查看设备参数，及时多种方式获知故障提示，以及厂家及时准确的判断故障原因的基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，包括设置在牙科气路设备上的控制***，其特征在于：控制***包括PLC控制器、监控盘、控制开关和传感器；监控盘连接PLC控制器，PLC控制器的输入端连接传感器，PLC控制器的输出端连接控制开关，传感器设置在牙科气路设备上采集信息，监控盘输入控制参数，显示运行数据，在机房内监控牙科气路设备运行；PLC控制器的通讯端通过电缆连接人机界面HMI，人机界面HMI获取和修改牙科气路设备运行的各种工作参数、报警参数，在3m-500m距离内对牙科气路设备进行监控；设置服务器，服务器通过无线网络设备连接若干路由器，每个路由器设置连接牙科气路设备的人机界面HMI，通过服务器集中显示若干牙科气路设备的各种工作参数、报警参数，提示报警信息，用户/设备生产厂家/售后维修人员通过访问服务器对牙科气路设备进行监控。

本监控***提供三种监控方法，1是在设备机房内监控设备，2是在医院等集群控制室距离现场设备3-500m距离内通过有线传输方式监控设备，3是通过无线公共网络和服务器架构不受地域限制的进行远程监控，通过这三种方法的组合，只要出现设备故障第一时间内发出警示，提醒工作人员或者维修人员进行处理，避免警示传达死角和遗漏，同时还具备近程和远程修改参数，调试设备的优点。

其中优选方案是：

所述的PLC控制器设置电话拨号报警器，设定电话拨号报警器信息接收人，接收人为用户和生产厂家工作人员，出现故障后及时给用户和生产厂家工作人员打电话/发送信息进行提醒。当出现以上三种监控方式均因为工作人员下班或者休息无人值守时，提供该方案及时提醒报警信息，以便于维修人员及时达到现场进行设备维护，保证正常供气，避免事故出现。

所述的无线网络设备包括3G通讯装置，3G通讯装置与服务器无线连接，服务器内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，监测数据经无线网络传输直接送入服务器的地址端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理，3G通讯装置采用3G SIM卡，通过3G SIM卡与公共网络联接进行数据传输和命令传输。采用3G模式，传输速度快，传输效果好，受宽带限制小，扩展功能强大。

所述的监测数据包括工作参数、报警参数和视频信息。扩展监测数据的内容，对牙科气路设备进行各种方式的监控。

所述的牙科气路设备包括无油空压机和真空泵，控制***的控制开关和传感器分别设置在无油空压机和真空泵上。牙科气路设备的无油空压机和真空泵，也可以根据需要设置其他用途。控制***通过控制开关控制无油空压机和真空泵的运行，传感器采集无油空压机和真空泵的运行状态和参数。

所述的控制***还包括摄像头和处理器，摄像头的输出端连接处理器，处理器的通讯端连接路由器，采集上传牙科气路设备的实时状态视频。提供实时状态视频，在数据提醒的前提下，维修人员可以获得更多更详细的信息，除了状态数据以外，还可以根据视频记录和现成视频判断故障，提高故障诊断率，缩短维修时间。

本发明基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***所具有的有益效果是：通过用3G手机卡和电话拨号报警器实现的无线通讯，借助于无线网络，通过在用户服务器上安装监控软件，用户服务器只要能够上网，即可随时随地的掌握设备情况；如果设备出现故障时，用户未及时查看电脑，可以用有线的监控方式来弥补；如果夜间报警，***会通过都打电话、发信息的方式，通知用户、设备厂家出现故障。用户、设备厂家可以登录服务器，分析故障原因，解决故障。其具体优点是：(1)设备控制方便，在机房内、在监控室内、登录服务器等多种方式都能控制设备，用户可以根据情况选择最便捷的方式。(2)故障获取方式多样化，防止故障遗漏。在机房内、在监控室内、登录服务器、接听电话提示、接收信息提示，无论什么时间，只要出现故障，用户、设备厂家即可通过各种方式获知故障，避免不必要的损失。(3)故障诊断率高，不仅是用户，设备厂家也可以通过网络监控设备，对设备故障进行合理的评估，减少由于用户描述不全面导致的误判断，造成人力、物力的浪费。(4)防患于未然，空压机、真空泵厂家通过远程监控，对设备数据进行分析，及时发现并解决隐藏的设备问题。

附图说明

图1为本发明的原理方框图；

图2为本发明的监视原理图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1、图2所示，基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，包括设置在牙科气路设备上的控制***，其特征在于：控制***包括PLC控制器、监控盘、控制开关和传感器；监控盘连接PLC控制器，PLC控制器的输入端连接传感器，PLC控制器的输出端连接控制开关，传感器设置在牙科气路设备上采集信息，监控盘输入控制参数，显示运行数据，在机房内监控牙科气路设备运行；PLC控制器的通讯端通过电缆连接人机界面HMI，人机界面HMI获取和修改牙科气路设备运行的各种工作参数、报警参数，在3m-500m距离内对牙科气路设备进行监控；服务器通过无线网络设备连接若干路由器，每个路由器设置连接牙科气路设备的人机界面HMI，通过服务器集中显示若干牙科气路设备的各种工作参数、报警参数，提示报警信息，用户/设备生产厂家/售后维修人员通过访问服务器对牙科气路设备进行监控。

本监控***提供三种监控方法，1是在设备机房内监控设备，2是在医院等集群控制室距离现场设备3-500m距离内通过有线传输方式监控设备，3是通过无线公共网络和服务器架构不受地域限制的进行远程监控，通过这三种方法的组合，只要出现设备故障第一时间内发出警示，提醒工作人员或者维修人员进行处理，避免警示传达死角和遗漏，同时还具备近程和远程修改参数，调试设备的优点。

PLC控制器优选台达的DVP40ES200R+DVP04AD-E2型号。

台达PLC优点：

1.可靠性高，抗干扰能力强

工业生产对控制设备的可靠性要求：①平均故障间隔时间长②故障修复时间(平均修复时间)短。

任何电子设备产生的故障，通常为两种：

①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起***部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，***也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。

②永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。

如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，该PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。

·硬件措施：

主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O***设计有完善的通道保护和信号调理电路。

①屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

②滤波——对供电***及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。

③电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使***恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。

·软件措施：

有极强的自检及保护功能。

①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT(看门狗)——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。

PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成***亦可达4～5万小时甚至更长时间。

2.通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制***，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强，适应面广

PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。

4.编程简单，容易掌握

目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图***，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行(PLC内部增加了解释程序)。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。

5.减少了控制***的设计及施工的工作量

由于PLC采用了软件来取代继电器控制***中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。

人机界面HMI选用台达DOP-B05S100，其优点是：

1.7寸宽屏幕(16:10)TFT机种，具高彩65536色，分辨率为480*234；

2.造型时尚现代化,内置高质感MP3/WMA/WAV/MIDI音效功能；

3.提供普及型、隔离型、网络型机型，分别整合CF卡,Ethernet和Can bus接口,满足用户的不同需求；

4.支持USB上下载，可连接打印机和U盘；

5.具有宏指令精灵，使宏指令使用更便利；

6.多重画面开机功能，可选择从USB/CF卡中任意项目加载，并提供预览画面；

7.提供多种蜂鸣器音调模式供用户选择。

PLC控制器设置电话拨号报警器，设定电话拨号报警器信息接收人，接收人为用户和生产厂家工作人员，出现故障后及时给用户和生产厂家工作人员打电话/发送信息进行提醒。当出现以上三种监控方式均因为工作人员下班或者休息无人值守时，提供该方案及时提醒报警信息，以便于维修人员及时达到现场进行设备维护，保证正常供气，避免事故出现。

无线网络设备包括3G通讯装置，3G通讯装置与服务器无线连接，服务器内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，监测数据经无线网络传输直接送入服务器的地址端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理，3G通讯装置采用3G SIM卡，通过3G SIM卡与公共网络联接进行数据传输和命令传输。采用3G模式，传输速度快，传输效果好，受宽带限制小，扩展功能强大。

监测数据包括工作参数、报警参数和视频信息。扩展监测数据的内容，对牙科气路设备进行各种方式的监控。

牙科气路设备包括无油空压机和真空泵，控制***的控制开关和传感器分别设置在无油空压机和真空泵上。牙科气路设备的无油空压机和真空泵，也可以根据需要设置其他用途。控制***通过控制开关控制无油空压机和真空泵的运行，传感器采集无油空压机和真空泵的运行状态和参数。

传感器包括无油空压机的压力传感器、温度传感器、风机转速传感器、主电机过载传感器、相序故障传感器、变送器，压力传感器检测储气罐内的气体压力，气压值转换为电压信号送入变送器，温度传感器测量环境温度，温度传感器将温度信号变为电压信号送入变送器，风机转速传感器将风机运转速度转变为电压信号送入变送器，变送器将数据输送到PLC控制器。真空泵的传感器采集由气速度、最终压力、压缩比、气体加载仿真、最大及最小工作压力、电功率消耗、剩余气体分析以及听觉噪声和机械振动级别。

实施例2：

在实施例1的基础上，控制***还包括摄像头和处理器，摄像头的输出端连接处理器，处理器的通讯端连接路由器，采集上传牙科气路设备的实时状态视频。提供实时状态视频，在数据提醒的前提下，维修人员可以获得更多更详细的信息，除了状态数据以外，还可以根据视频记录和现成视频判断故障，提高故障诊断率，缩短维修时间。

工作原理和使用过程：

空压机和真空泵的控制***与安装有3G SIM卡的路由器相连，通过通讯取得设备的所有参数。通过服务器访问3G SIM卡，即可通过无线网络对空压机和真空泵进行远程诊断监控。设备出现故障后，PLC控制电话拨号报警器，通过安装有SIM卡的电话拨号报警器给设置好的电话进行拨号、发信息，使用户、设备厂家及时获得报警信息，然后登录服务器分析故障原因，解决故障。利用三种方案对设备进行监控，分别为机房内监控设备、通过HMI监控设备、通过服务器监控设备。通过对监测数据进行分析，发现设备异常后即可通过以上三种方式中的任意一种对故障设备进行切除。

实验证明：基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***使用户和厂家能够及时、准确的判断故障，对于很多用户能够解决的小故障，不再需要厂家实地解决，减少了厂家人力、物力的浪费，促进了厂家进一步的发展。基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***还减少了用户等待解决故障所造成的损失。

Claims (5)

1.一种基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，包括设置在牙科气路设备上的控制***，其特征在于：控制***包括PLC控制器、监控盘、控制开关和传感器；

监控盘连接PLC控制器，PLC控制器的输入端连接传感器，PLC控制器的输出端连接控制开关，传感器设置在牙科气路设备上采集信息，监控盘输入控制参数，显示运行数据，在机房内监控牙科气路设备运行；

PLC控制器的通讯端通过电缆连接设置人机界面HMI，人机界面HMI获取和修改牙科气路设备运行的各种工作参数、报警参数，在3m-500m距离内对牙科气路设备进行监控；

服务器通过无线网络设备连接若干路由器，每个路由器连接牙科气路设备的人机界面HMI，通过服务器集中显示若干牙科气路设备的各种工作参数、报警参数，提示报警信息，用户/设备生产厂家/售后维修人员通过访问服务器对牙科气路设备进行监控；

所述的牙科气路设备包括无油空压机和真空泵，控制***的控制开关和传感器分别设置在无油空压机和真空泵上。

2.根据权利要求1所述的基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，其特征在于：所述的PLC控制器设置电话拨号报警器，设定电话拨号报警器信息接收人，接收人为用户和生产厂家工作人员，出现故障后及时给用户和生产厂家工作人员打电话/发送信息进行提醒。

3.根据权利要求1所述的基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，其特征在于：所述的无线网络设备包括3G通讯装置，3G通讯装置与服务器无线连接，服务器内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，监测数据经无线网络传输直接送入服务器的地址端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理，3G通讯装置采用3G SIM卡，通过3G SIM卡与公共网络联接进行数据传输和命令传输。

4.根据权利要求3所述的基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，其特征在于：所述的监测数据包括工作参数、报警参数和视频信息。

5.根据权利要求1所述的基于3G网络的牙科气路远程诊断监控***，其特征在于：所述的控制***还包括摄像头和处理器，摄像头的输出端连接处理器，处理器的通讯端连接路由器，采集上传牙科气路设备的实时状态视频。