CN108535033A - 虚拟传感器及其健康监测智能决策*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种虚拟传感器，设定部设定仿真关系模型，存储部存储该仿真关系模型，仿真关系模型中的参数由物理传感器直接测量得到，物理传感器安装在设备容易测量的部位，物理传感器将测量的原始参数发送到处理部，处理部将原始参数带入仿真关系模型中计算得到被测点的参数，由于采用间接方法测量设备的间接测量点的参数，因此可以避免测点处于测量极限环境中不能测量，或者设备的测点处不适合放置物理传感器而不能得到测点处的参数，因此，本发明的虚拟传感器不仅能够适应测点在极限环境中或测点处不适合放置物理传感器的测量，而且成本低。
Description
技术领域
本发明属于基于计算机的建模技术领域，具体涉及一种虚拟传感器及其健康监测智能决策***。
背景技术
工业4.0中很重要的一个应用***就是物理信息***(Cyber Physical System,CPS)。在设备健康监测的CPS中，需要大量使用传感器来采集设备状态数据，从而积累数据进行分析。
物理传感器已被广泛用于现代机械、电子等多种产品的测量和监控中去。物理传感器常常对物理现象进行直接测量并将这些测量量转换成测量数据，传递给控制***进一步处理。由于物理传感器相关的硬件成本通常很高且有时不可靠，有时被测量点处于极限环境中，不适合放置物理硬件设备等原因。例如：汽车运行中轮胎的充气压力的变化、与路面之间的摩擦等；压力传感器置于车轮上会面临许多困难，轮胎和路面之间的摩擦难以直接测量。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种当设备的测点在测量极限环境中或者设备的测点处不适合放置物理传感器时能够测量设备的该测点的物理参数，且成本低的虚拟传感器。
本发明提供了一种虚拟传感器，用于测量设备上被测量点的参数，其特征在于，包括：至少一个物理传感器，用于实时测量被测设备各间接测量点的原始参数；设定部，用于设定原始参数与被测量点的参数之间的仿真关系模型；存储部，用于存储仿真关系模型；处理部，与所有物理传感器连接，物理传感器将测量的原始参数发送到处理部，处理部根据物理传感器测量的原始参数基于仿真关系模型得到原始参数与被测量点的参数。
进一步，在本发明提供的虚拟传感器中，还可以具有这样的特征：其中，仿真关系模型中还可以包含通过虚拟加工过程或虚拟仿真过程得到的虚拟原始参数。
进一步，在本发明提供的虚拟传感器中，还可以具有这样的特征：其中，设定部还用于设定虚拟加工过程或虚拟仿真过程。
本发明还提供了一种健康监测智能决策***，其特征在于，包括：传感器单元，用于采集设备不同监测点的数据，包含上述的虚拟传感器、以及物理传感器；数据存储模块，用于存储虚拟传感器和物理传感器采集的数据；数据分析模块，用于将数据存储模块存储的数据进行分析处理得到分析结果；显示模块，用于显示数据分析模块得到的分析结果；以及报警模块，根据分析结果发出报警信号。
进一步，在本发明提供的健康监测智能决策***中，还可以具有这样的特征：其中，分析结果包含：模拟的设备的健康状态、预测的设备使用周期和寿命、预测产生故障的部位。
本发明的优点如下：
根据本发明所涉及的虚拟传感器，设定部设定仿真关系模型，存储部存储该仿真关系模型，仿真关系模型中的参数由物理传感器直接测量得到，物理传感器安装在设备容易测量的部位，物理传感器将测量的原始参数发送到处理部，处理部将原始参数带入仿真关系模型中计算得到被测点的参数，由于采用间接方法测量设备的间接测量点的参数，因此可以避免测点处于测量极限环境中不能测量，或者设备的测点处不适合放置物理传感器而不能得到测点处的参数，因此，本发明的虚拟传感器不仅能够适应测点在极限环境中或测点处不适合放置物理传感器的测量，而且成本低。
本发明的健康监测智能决策***由于采用本发明的虚拟传感器和物理传感器共同监测设备，因此能够监测设备的各种需要的参数，从而能够模拟健康状态，帮助诊断设备状态，预测设备使用周期、寿命，判断的出现故障的位置。
附图说明
图1是本发明中虚拟传感器的结构示意图；
图2是本发明中健康监测智能决策***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的虚拟传感器及其健康监测智能决策***作具体阐述。
<结构一>
虚拟传感器100用于检测设备200上测点210处的参数。
如图1所示，在本实施例中，虚拟传感器100包含：设定部110、存储部120、处理部130、至少一个物理传感器140。
物理传感器140用于实时测量被测设备200各间接测量点的原始参数。设定部110用于设定仿真关系模型。存储部120用于存储设定部110设定的仿真关系模型。仿真关系模型根据需要得到的测点210处的参数基于预定的规则设定。物理传感器140的数量及每个物理传感器140需要测量的设备上的间接测量点由仿真关系模型中需要的直接测量得到的参数决定。仿真关系模型中需要直接测量得到的参数均为简单容易测量得到的参数，采用简单的物理传感器测量即可得到。
处理部130与物理传感器140相连接，物理传感器140将测量的各间接测量点的原始参数发送到处理部130，处理部130根据原始参数基于设定部110设定的仿真关系模型处理得到测点210处的参数。
另外，仿真关系模型中的参数还可以包含通过虚拟加工过程或虚拟仿真过程得到的虚拟原始参数。虚拟加工过程或虚拟仿真过程通过设定部110设定。存储部120还能够存储物理传感器140测量的实时原始参数和处理部130处理后得到的测点210处的参数。
<结构二>
健康监测智能决策***300用于模拟健康状态，帮助诊断设备状态，预测设备使用周期、寿命，判断的出现故障的位置。
健康监测智能决策***300包含：传感器单元310、数据存储模块320、数据分析模块330、显示模块(图中未显示)、报警模块340。
传感器单元310用于测量设备各监测点的实时数据，传感器单元310包含至少一个上述的虚拟传感器100、和物理传感器311，所有虚拟传感器100和物理传感器311根据设备需要进行分布，所有监测点能够满足监测设备的关键部位，模拟整个设备健康状态，预测使用周期和寿命和故障。所有虚拟传感器100和物理传感器311采集的参数经过信号处理、数据准备、数据处理包装后发送到数据存储模块320。
数据存储模块320用于存储虚拟传感器100和物理传感器311采集的数据，数据存储模块320将从传感器单元310接收到的数据进行数据清洗，然后以预定的方式进行存储。数据存储模块320将存储的数据发送到数据分析模块330。
数据分析模块330用于将数据存储模块320存储的数据进行分析处理得到分析结果。数据分析模块330将数据存储模块320中存储的数据进行统计、分析、比对、仿真等对设备进行健康模拟，预测设备使用周期和寿命，并根据各传感器发送的实时数据判断设备故障。
显示模块用于显示数据分析模块330模拟的健康状态、预测的使用周期、预测的寿命、以及判断的出现故障的位置等。
报警模块340用于当数据分析模块330判断的设备某处出现故障时进行报警。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种虚拟传感器，用于测量设备上被测量点的参数，其特征在于，包括：
至少一个物理传感器，用于实时测量被测设备各间接测量点的原始参数；
设定部，用于设定所述原始参数与所述被测量点的参数之间的仿真关系模型；
存储部，用于存储所述仿真关系模型；
处理部，与所有所述物理传感器连接，
所述物理传感器将测量的所述原始参数发送到处理部，所述处理部根据所述物理传感器测量的所述原始参数基于所述仿真关系模型得到所述原始参数与所述被测量点的参数。
2.根据权利要求1所述的虚拟传感器，其特征在于：
其中，所述仿真关系模型中还可以包含通过虚拟加工过程或虚拟仿真过程得到的虚拟原始参数。
3.根据权利要求2所述的虚拟传感器，其特征在于：
其中，所述设定部还用于设定所述虚拟加工过程或虚拟仿真过程。
4.一种健康监测智能决策***，其特征在于，包括：
传感器单元，用于采集设备不同监测点的数据，包含权利要求1至3任一权利要求所述的虚拟传感器、以及物理传感器；
数据存储模块，用于存储所述虚拟传感器和所述物理传感器采集的数据；
数据分析模块，用于将所述数据存储模块存储的数据进行分析处理得到分析结果；
显示模块，用于显示所述数据分析模块得到的分析结果；以及
报警模块，根据所述分析结果发出报警信号。
5.根据权利要求4所述的健康监测智能决策***，其特征在于：
其中，所述分析结果包含：模拟的设备的健康状态、预测的设备使用周期和寿命、预测产生故障的部位。
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