CN105093109B - 一种电机状态无线远程监测与互联***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机状态无线远程监测与互联***及其方法，该***包括电机运行状态监测传感器，电机状态无线远程监测与互联装置、电机厂家应用服务器、电机厂家数据服务器、电机用户服务器以及手机客户端。使得电机生产厂家与电机用户共同获得电机实时运行的状态参数，电机生产厂家直接参与故障诊断，能更加准确的判断电机的故障状态与故障源。并且根据电机全生命周期数据建立的电机故障诊断知识库，为电机生产厂家对电机存在的问题进一步的优化提供依据。相关技术人员可及时获知电机运行异常情况，可有目的性的对电机进行日常维护与检修，防止电机事故的发生，保障电机的正常运行。并且可以实现远距离，实时监控电机的运行情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机状态无线远程监测与互联***及其方法，属于电动机状态监测与互联网技术。
背景技术
电机是机电装备的动力输出装置，它把电能转化为机械能。电机的正常工作关系到整个生产过程的顺利进行。为避免电机突然停止运行对生产造成的影响，通常采用定期维修即预防性维修方式保障电机正常运行。预防性维修要求维修部门提前制定维修保养计划，按照计划对设备进行检修或者更换零部件，这样以防止电机事故的发生。计划性维修不能判定电机是否存在故障，在检修工程中由于人为的拆卸、重装而造成人为的故障隐患。进而提出了基于状态的维修和预测性维修，即通过对电机的运行状态进行实时有限的监测，诊断电机的运行健康状态，进行有目的性的确定维修工作。但是，由于电机用户一般不具备电机专业知识，根据众多的监测参数无法判断电机故障状态与故障源，更无法判断电机健康状态的发展趋势。而作为具备电机专业知识的电机生产厂家又无法获得电机的这些状态参数。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电机状态无线远程监测与互联***及其方法，能够更准确评价电动机运行的健康状态，判断电动机已出现的故障状态与故障源，分析电动机潜在的故障可能性，使电动机用户、电动机生产厂家共同实时地获得电机运行状态参数，并实现电机用户与电机生产厂家之间数据的交互。本发明提供一种电动机状态无线远程监测与互联***与方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种电机状态无线远程监测与互联***，包括电机运行状态监测传感器、电机状态无线远程监测与互联装置、电机厂家应用服务器、电机厂家数据服务器、电机用户服务器和手机客户端，其中：
所述电机运行状态监测传感器：对电机运行状态进行监测，并将监测到的状态参数发送给电机状态无线远程监测与互联装置；
所述电机状态无线远程监测与互联装置：用于采集电机运行的各种状态参数，实现状态参数的本地分析与显示，并对状态参数进行本地存储；在状态参数异常或设定时间主动通过短信息将状态参数发送给手机客户端，同时根据手机客户端发出的短信息指令被动通过短信息将状态参数发送给手机客户端；通过网络与电机厂家应用服务器进行互联及数据交互；
所述电机厂家应用服务器：通过网络与电机厂家应用服务器进行互联及数据交互，通过网络与电机用户服务器和手机客户端进行互联及数据交互，通过网络与电机厂家数据服务器进行互联及数据交互；对电机状态无线远程监测与互联装置、电机用户服务器和手机客户端进行登陆管理并提供应用服务；
所述电机厂家数据服务器：进行单台电机数据的分析与存储、所有电机数据的汇总分析与存储、各个电机用户厂家电机数据的分析与存储、针对每台电机及各个用户厂家生产年月报表、建立完善故障分析诊断知识库；
所述电机用户服务器：从电机厂家应用服务器加载本用户所有电机的运行状态数据，对本用户所有电机进行日常管理与监测；
所述手机客户端：用于登陆电机厂家应用服务器，远距离查询权限内电机实时运行状态。
优选的，所述电机运行状态监测传感器包括前电机后轴承温度传感器、电机前后轴承振动传感器、电机定子电流传感器、电机定子电压传感器和电机定子温度传感器。
优选的，所述电机状态无线远程监测与互联装置包括电机运行状态数据采集模块、数据存储卡、数据分析与处理模块、本地显示屏、通讯模块和电源模块。
优选的，所述电机运行状态数据采集模块兼容输出4mA～20mA电流信号的传感器以及输出0～3.3V电压信号的传感器。
优选的，所述通讯模块通过GSM、GPRS和CDMA网络实现电机状态无线远程监测与电机厂家应用服务器的互联及数据交互，通讯模块通过短信或WIFI实现电机状态无线远程监测与手机客户端的互联及数据交互。
优选的，所述电源模块支持85～265VAC和9～32VDC宽电压输入。
一种基于上述电机状态无线远程监测与互联***的方法，包括以下步骤：
(1)电机运行过程中，通过前电机后轴承温度传感器、电机前后轴承振动传感器、电机定子电流传感器、电机定子电压传感器和电机定子温度传感器对电机运行状态进行监测，监测到的状态参数发送给电机状态无线远程监测与互联装置；
(2)在电机状态无线远程监测与互联装置中：电机运行状态数据采集模块将接收到的模拟信号进行模数转换，将得到的数字信号发送给数据分析与处理模块；数据分析与处理模块对接收到的数字信号进行本地分析与处理，得到的结果通过数据存储卡进行存储、通过本地显示屏进行显示、通过通讯模块发送给电机厂家应用服务器；
(3)当状态参数出现异常时，电机状态无线远程监测与互联装置将状态参数发送给电机厂家应用服务器，同时通过短信向手机客户端报告异常，并间隔设定时间通过短信将实时状态参数发送给手机客户端，直至异常消除；其中设定时间可调；
(4)当电机状态无线远程监测与互联装置与电机厂家应用服务器之间的断网时，电机状态无线远程监测与互联装置与电机厂家应用服务器进行自动连接，并自动将断网期间的状态数据存储为本地临时数据文件，待网络连接恢复时将本地临时数据文件补传至电机厂家应用服务器，补传完成后删除本地临时数据文件；
(5)电机状态无线远程监测与互联装置请求连接电机厂家应用服务器时，首先发送请求接入信息报，请求接入信息包包含对应的电机用户ID、电机ID和电机型号；电机用户ID、电机ID和电机型号在电机状态无线远程监测与互联装置安装于电机上后进行配置；电机厂家应用服务器通过请求接入信息包判断是否允许电机状态无线远程监测与互联装置接入，若允许则根据电机用户ID、电机ID和电机型号对电机进行分类管理，同时返回允许接入响应数据包，然后电机状态无线远程监测与互联装置以一定的频率将状态参数发送至电机厂家应用服务器；
(6)电机厂家应用服务器将接收到的各个电机运行的状态参数发送到电机厂家数据服务器进行数据的存储于统计分析，生成报表；同时不断充实与完善故障分析与诊断知识库；电机用户服务器和手机客户端连接到电机厂家应用服务器后，可以进行报表下载或在线统计分析；
(7)电机用户服务器和手机客户端连接到电机厂家应用服务器时，电机厂家应用服务器根据用户名判别电机用户以及权限，并据此对电机用户开放相应电机运行的状态参数以及操作权限。
有益效果：本发明提供的电机状态无线远程监测与互联***及其方法，相较于现有技术，具有如下优点：通过对电机运行状态进行无线远程监测，使得电机生产厂家与电机用户共同获得电机实时运行的状态参数，电机生产厂家直接参与故障诊断，能更加准确的判断电机的故障状态与故障源；并且根据电机全生命周期数据建立的电机故障诊断知识库，为电机生产厂家对电机存在的问题进一步的优化提供依据；相关技术人员可及时获知电机运行异常情况，可有目的性的对电机进行日常维护与检修，防止电机事故的发生，保障电机的正常运行；并且可以实现远距离，实时监控电机的运行情况。
附图说明
图1为本发明的电机状态无线远程监测与互联***拓扑图；图中包括：1、相关技术人员；2、电机状态无线远程监测与互联装置；3、电机用户服务器；4、电机厂家应用服务器；5、电机厂家数据库服务器；6、手机客户端；
图2为本发明的服务器功能框图；
图3为本发明的电机状态无线远程监测与互联装置原理框图；
图4为本发明的数据发送与存储中断服务程序流程图；
图5为本发明的电机状态无线远程监测与互联装置主程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种电机状态无线远程监测与互联***，包括相关技术人员1、电机状态无线远程监测与互联装置2、电机用户服务器3、电机厂家应用服务器4、电机厂家数据库服务器5和手机客户端6。
如图2所示，电机厂家应用服务器4用于为电机状态无线远程监测与互联装置2、电机用户服务器3、手机客户端6提供相应的服务，如提供与电机状态无线远程监测与互联装置2的连接、数据的交互，与电机用户服务器3的数据交互，以及手机客户端6的登陆管理等。电机厂家数据库服务器5用于单台电机历史运行状态数据的统计、分析与存储，所有电机历史运行状态数据的统计、分析与存储，针对每个电机用户的所有电机的数据分析与存储，生成每台电机运行的年、月报表，针对各个电机用户的所有电机生产运行年、月报表，以及建立电机运行故障分析与诊断的知识库。
电机用户服务器3可用于从电机厂家应用服务器4下载本用户所有电机的运行状态数据，对本用户所有电机进行日常管理与监测等。手机客户端6用于登陆电机厂家应用服务器，远距离查询权限内电机实时运行状态等。
如图3所示，电机状态无线远程监测与互联装置2包括电机运行状态数据采集模块、数据存储卡、数据分析与处理模块、本地显示屏、通讯模块和电源模块。其中，电机运行状态数据采集模块可采集的电机运行状态参数包括电机前后轴承的温度、电机前后轴承的振动、电机定子电流、电机定子电压、电机定子温度等，数据采集模块可兼容输出4mA～20mA电流信号的传感器以及输出0～3.3V电压信号的传感器。数据存储卡存储电机运行过程中的状态数据以及断网期间的临时状态数据，支持大容量存储卡以及超大容量存储卡，同时支持TF卡。数据分析与处理模块对数据采集模块的输出数据进行本地的分析与处理，并且对电机状态无线远程监测与互联装置2进行控制。本地显示屏用于电机运行状态的本地显示。通讯模块用于电机状态无线远程监测与互联装置2与电机厂家应用服务器4以及相关技术人员1之间的通讯，通讯模块可通过GSM、GPRS和CDMA网络实现电机状态无线远程监测与互联装置2与电机厂家应用服务器4之间的通讯，并且可以收发短信息，支持通过短信息将电机运行状态数据发送给相关技术人员1以及支持相关技术人员1通过短信息指令查询电机的运行状态参数，相关技术人员1在近距离情况下可使用手持终端通过通讯模块的WIFI网络连接电机状态无线远程监测与互联装置2查看电机运行的状态。电源模块为电机状态无线远程监测与互联装置2的各个部分提供电源，支持85～265VAC和9～32VDC宽电压输入。
如图4、5所示，本发明电动机无线远程监测与互联方法如下：
(1)上电后电动机无线远程监测与互联装置进行软硬件的初始化，然后判断是否需要进行与电机厂家应用服务器建立TCP连接，如果TCP为连接，进行TCP连接。图5所示流程同时具有断网自动连接的功能。
(2)电机运行过程中，通过前电机后轴承温度传感器、电机前后轴承振动传感器、电机定子电流传感器、电机定子电压传感器和电机定子温度传感器对电机运行状态进行监测，监测到的状态参数发送给电机状态无线远程监测与互联装置。
(3)电机运行状态数据采集模块将接收到的模拟信号进行模数转换，将得到的数字信号发送给数据分析与处理模块。
(4)数据分析与处理模块对接收到的数字信号进行本地分析与处理，当电机运行状态数据出现异常，电机状态无线远程监测与互联装置会根据程序预设值判定异常严重程度以采取相应的措施，然后向电机厂家应用服务器发送报警数据帧并通过短信息通知相关技术人员，并将相关异常信息间隔一定时间发送至相关技术人员，直到电机状态无线远程监测与互联装置得到故障信息处理回应或故障消除。
(5)短信息发送的间隔时间可调。
(6)如图4所示，电机运行数据存储以及本地显示在定时器中断服务程序中完成，当设定时间达到，触发定时器中断，进入定时器中断服务程序，若网络信号较差致使电机状态无线远程监测与互联装置与电机厂家应用服务器之间的连接断开，电机状态无线远程监测与互联装置将断网期间的电机运行状态数据另存为断网期间临时数据文件，待网络连接恢复后，首先将断网期间的电机运行状态数据补传至电机厂家应用服务器，同时将本地断网期间临时数据文件删除；继而通过通讯模块将电机运行状态数据发送至电机厂家应用服务器。
(7)电机状态无线远程监测与互联装置请求连接厂家应用服务器时，首先发送请求接入信息包，请求接入信息包包含电机用户ID、电机状态无线远程监测与互联装置所监测的电机ID号以及监测的电机型号等信息。该信息可在电机状态无线远程监测与互联装置安装于电机上后进行配置。电机厂家应用服务器通过请求信息判断是否允许电机状态无线远程监测与互联装置接入、电机状态无线远程监测与互联装置监测的电机属于哪一电机用户以及型号、编号等，根据以上信息对电机进行分类管理；电机厂家应用服务器允许电机状态无线远程监测与互联装置接入后，返回允许接入响应数据包，然后电机状态无线远程监测与互联装置以一定的频率将数据发送至电机厂家应用服务器。
(8)电机厂家应用服务器将接收到的各个电机运行状态数据发送到电机厂家数据库服务器进行数据的存储于统计分析，生成报表等。并且不断充实与完善故障分析与诊断知识库。相关人员可登陆电机厂家应用服务器进行相应报表的下载，以及进行在线相应的统计分析。
(9)电机用户服务器以及手机客户端连接电机厂家应用服务器时，电机厂家应用服务器根据进行连接的用户名，判定连接所属的电机用户及其权限，并据此对其开放相应的电机运行状态数据以及操作的权限。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电机状态无线远程监测与互联***，包括电机运行状态监测传感器、电机状态无线远程监测与互联装置、电机厂家应用服务器、电机厂家数据服务器、电机用户服务器和手机客户端，其中：
所述电机运行状态监测传感器：对电机运行状态进行监测，并将监测到的状态参数发送给电机状态无线远程监测与互联装置；
所述电机状态无线远程监测与互联装置：用于采集电机运行的各种状态参数，实现状态参数的本地分析与显示，并对状态参数进行本地存储；在状态参数异常或设定时间主动通过短信息将状态参数发送给手机客户端，同时根据手机客户端发出的短信息指令被动通过短信息将状态参数发送给手机客户端；通过网络与电机厂家应用服务器进行互联及数据交互；
所述电机厂家应用服务器：通过网络与电机厂家进行互联及数据交互，通过网络与电机用户服务器和手机客户端进行互联及数据交互，通过网络与电机厂家数据服务器进行互联及数据交互；对电机状态无线远程监测与互联装置、电机用户服务器和手机客户端进行登陆管理并提供应用服务；
所述电机厂家数据服务器：进行单台电机数据的分析与存储、所有电机数据的汇总分析与存储、各个电机用户厂家电机数据的分析与存储、针对每台电机及各个用户厂家生产年月报表、建立完善故障分析诊断知识库；
所述电机用户服务器：从电机厂家应用服务器加载本用户所有电机的运行状态数据，对本用户所有电机进行日常管理与监测；
所述手机客户端：用于登陆电机厂家应用服务器，远距离查询权限内电机实时运行状态；
所述电机状态无线远程监测与互联***的工作方法，包括以下步骤：
(1)电机运行过程中，通过前电机后轴承温度传感器、电机前后轴承振动传感器、电机定子电流传感器、电机定子电压传感器和电机定子温度传感器对电机运行状态进行监测，监测到的状态参数发送给电机状态无线远程监测与互联装置；
(2)在电机状态无线远程监测与互联装置中：电机运行状态数据采集模块将接收到的模拟信号进行模数转换，将得到的数字信号发送给数据分析与处理模块；数据分析与处理模块对接收到的数字信号进行本地分析与处理，得到的结果通过数据存储卡进行存储、通过本地显示屏进行显示、通过通讯模块发送给电机厂家应用服务器；
(3)当状态参数出现异常时，电机状态无线远程监测与互联装置将状态参数发送给电机厂家应用服务器，同时通过短信向手机客户端报告异常，并间隔设定时间通过短信将实时状态参数发送给手机客户端，直至异常消除；其中设定时间可调；
(4)当电机状态无线远程监测与互联装置与电机厂家应用服务器之间的断网时，电机状态无线远程监测与互联装置与电机厂家应用服务器进行自动连接，并自动将断网期间的状态数据存储为本地临时数据文件，待网络连接恢复时将本地临时数据文件补传至电机厂家应用服务器，补传完成后删除本地临时数据文件；
(5)电机状态无线远程监测与互联装置请求连接电机厂家应用服务器时，首先发送请求接入信息报，请求接入信息包包含对应的电机用户ID、电机ID和电机型号；电机用户ID、电机ID和电机型号在电机状态无线远程监测与互联装置安装于电机上后进行配置；电机厂家应用服务器通过请求接入信息包判断是否允许电机状态无线远程监测与互联装置接入，若允许则根据电机用户ID、电机ID和电机型号对电机进行分类管理，同时返回允许接入响应数据包，然后电机状态无线远程监测与互联装置以一定的频率将状态参数发送至电机厂家应用服务器；
(6)电机厂家应用服务器将接收到的各个电机运行的状态参数发送到电机厂家数据服务器进行数据的存储于统计分析，生成报表；同时不断充实与完善故障分析与诊断知识库；电机用户服务器和手机客户端连接到电机厂家应用服务器后，可以进行报表下载或在线统计分析；
(7)电机用户服务器和手机客户端连接到电机厂家应用服务器时，电机厂家应用服务器根据用户名判别电机用户以及权限，并据此对电机用户开放相应电机运行的状态参数以及操作权限。
2.根据权利要求1所述的电机状态无线远程监测与互联***的方法，其特征在于：所述电机运行状态监测传感器包括前电机后轴承温度传感器、电机前后轴承振动传感器、电机定子电流传感器、电机定子电压传感器和电机定子温度传感器。
3.根据权利要求1所述的电机状态无线远程监测与互联***的方法，其特征在于：所述电机状态无线远程监测与互联装置包括电机运行状态数据采集模块、数据存储卡、数据分析与处理模块、本地显示屏、通讯模块和电源模块。
4.根据权利要求3所述的电机状态无线远程监测与互联***的方法，其特征在于：所述电机运行状态数据采集模块兼容输出4mA～20mA电流信号的传感器以及输出0～3.3V电压信号的传感器。
5.根据权利要求3所述的电机状态无线远程监测与互联***的方法，其特征在于：所述通讯模块通过GSM、GPRS和CDMA网络实现电机状态无线远程监测与电机厂家应用服务器的互联及数据交互，通讯模块通过短信或WIFI实现电机状态无线远程监测与手机客户端的互联及数据交互。
6.根据权利要求3所述的电机状态无线远程监测与互联***的方法，其特征在于：所述电源模块支持85～265VAC和9～32VDC宽电压输入。
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