一种基于无线通讯的设备诊断装置及方法、电路板与流程

本发明涉及设备诊断装置领域，尤其涉及一种基于无线通讯的设备诊断装置及方法、电路板。

背景技术：

设备运行过程中的状态监控对于设备的安全使用具有重大意义，现有的设备运行状态监测和故障预判与诊断手段，大部分是依靠工程师现场“看、听、摸”的传统经验性，具有依赖人、效率低和难度大的缺点。

以下为现有技术中，与解决上述问题有关技术的专利文献：

如申请号为cn201210178269.x的专利文献公开的“电动机设备状态在线监测装置及其监测方法”，该电动机设备状态在线监测装置包括依次连接的数据采集模块（10）、数据处理模块（20）、数据分析模块（30）、数据输出模块（40）以及电源模块（50）。该装置的监测方法包括：利用数据采集模块采集电动机的参数；对所采集的数据进行处理，适应数据分析模块的需要；数据分析模块对数据进行全面分析，并把分析结果输出至数据输出模块。该监测装置及方法仅适用于电动机或者类似原理的相关装置，应用范围较窄，不适用于其他类型设备，且不能将监测数据及数据分析结果发送至服务器进行统计及进一步的分析。

又如申请号为cn201610411960.6的专利文献公开的“远程温湿度监测与设备运行状态监测系统”，该发明公开了远程温湿度监测与设备运行状态监测系统，包括智能酒柜、控制终端和云服务器，其特征在于：所述控制终端通过http传输数据与云服务器连接，所述云服务器通过udp传输数据与智能酒柜连接；所述云服务器连接所述控制器，将接收到控制终端发送的控制命令信息通过云服务器的php处理命令逻辑程序进行处理转化发送到控制器，所述控制终端随时可以接收和查看所述智能酒柜内的温度、湿度、设备运行状态的信息。该监测系统通过监测端及服务器端，有效地对智能酒柜的运行状态进行监控，然而，该系统应用范围窄，局限性较大，并且，该监测系统缺少对状态数据的分析，不能有效监测出潜在问题，不能有效的做出故障预判和诊断辅助。

技术实现要素：

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于无线通讯的设备诊断装置及方法、一种电路板。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种基于无线通讯的设备诊断装置，包括：

底座，用于将所述诊断装置固定至设备；

环壁，设置于所述底座上方；

盒盖，设置于所述环壁上方；

led指示灯，设置于所述盒盖上，用于显示所述诊断装置的工作状态；

热电偶，设置于所述底座内侧面表面，用于测量设备温度；

电路板，设置于所述诊断装置内部中间位置，用于测量及存储设备数据；用于检测所述设备数据是否正常；用于与服务器进行数据通讯。

进一步地，所述电路板包括：

麦克风，用于测量设备环境噪声；

湿度传感器，用于测量设备环境湿度；

陀螺仪及加速度计，用于测量设备于x轴、y轴及z轴方向上的姿态和加速度；

数据检测模块，用于检测所述设备数据是否正常；

无线通讯模块，用于与服务器进行数据通讯。

进一步地，所述电路板还包括：

存储模块，用于本地离线存储测量数据。

进一步地，所述电路板还包括：

电源，用于向所述电路板供电；

电源管理模块，用于通过电源管理算法，增加所述电源工作时间。

进一步地，所述诊断装置还包括：外接模拟量输入接口；

所述外接模拟量输入接口用于连接外接电子式电能表或电流传感器，以测量设备运行功率参数、电流参数、电压参数。

进一步地，所述诊断装置还包括：蜂鸣器；

当设备测量数据产生异常时，所述蜂鸣器开启声音报警；

或者，所述led指示灯开启灯光报警；

或者，所述蜂鸣器与所述led指示灯同时开启报警。

进一步地，所述环壁表面设置有多个透气孔；

所述多个透气孔上设置有用于防尘以及保持所述诊断装置透气性能的金属粉末烧结块。

一种基于无线通讯的设备诊断方法，包括步骤：

s1.测量并获取对象设备的运行数据,所述运行数据包括：温度、振动、姿态、运行功率参数、电流参数、电压参数、环境湿度、环境噪声；

s2.根据服务器下发的故障判断规则，于本地检测所述运行数据是否正常，若所述运行数据发生异常，则开启报警；

s3.将所述运行数据及检测结果于本地保存，并定期将所述运行数据及检测结果发送至服务器。

进一步地，还包括：

s4、定期接受服务器反馈的运行数据分析结果和优化后的故障判断规则，更新本地设备故障判断规则，且若所述服务器分析结果为运行数据存在异常，则开启报警。

一种电路板，所述电路板用于设备诊断，该电路板包括：

麦克风，用于测量设备环境噪声；

湿度传感器，用于测量设备环境湿度；

陀螺仪及加速度计，用于测量设备于x轴、y轴及z轴方向上的姿态数据和加速度；

数据检测模块，用于检测所述设备数据是否正常；

无线通讯模块，用于与服务器进行数据通讯；

存储模块，用于本地离线存储测量数据；

电源，用于向所述电路板供电；

电源管理模块，用于通过电源管理算法，增加所述电源工作时间。

本发明公开一种具有极强通用性和兼容性的无线低功耗智能诊断装置及方法，该系统能够实时监测市面上大部分设备的运行状态，基于采集的数据进行故障预判和诊断，并能通过本地和云端存储历史数据，在故障发生时通知软件平台并本地声光报警。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种基于无线通讯的设备诊断装置结构图；

图2为本发明实施例一中一种基于无线通讯的设备诊断装置另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例一中电路板结构图；

图4为本发明实施例一中一种基于无线通讯的设备诊断方法流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明要解决的技术问题是提供一种具有极强通用性和兼容性的无线低功耗智能诊断装置及方法，该系统能够实时监测市面上大部分设备的运行状态，基于采集的数据进行故障预判和诊断，并能通过本地和云端存储历史数据，在故障发生时通知软件平台并本地声光报警。

以下为本发明具体实施例。

实施例一

图1为本实施例中一种基于无线通讯的设备诊断装置100结构图，图2为本实施例中该诊断装置100另一视角的结构示意图，该诊断装置100在进行设备数据的测量、检测及存储的同时，还与服务器200进行数据通讯（服务器200在图中未标出）。

如图1及图2所示，本实施例中一种基于无线通讯的设备诊断装置100包括：

底座110，用于将所述诊断装置100固定至设备；底座110可通过强力胶、或带磁性材料、或卡扣的方法固定于诊断对象设备或其关键部件表面。

环壁120，设置于所述底座110上方；

所述环壁120表面设置有多个透气孔121；

所述多个透气孔121上设置有用于防尘以及保持所述诊断装置透气性能的金属粉末烧结块。金属粉末烧结，是指利用红外激光，将各种金属粉末瞬间加温至熔融状态，使之成型。

盒盖130，设置于所述环壁120上方；

led指示灯140，设置于所述盒盖130上，用于显示所述诊断装置100的工作状态，具体包括通电、开机、通信和报警等状态。

热电偶150，设置于所述底座110内侧面表面，用于测量设备温度；热电偶150可以是贴片式热电偶，用于测量被监测设备或其关键部件的表面温度。

电路板160，设置于所述诊断装置100内部中间位置，用于测量及存储设备数据；用于检测所述设备数据是否正常；用于与服务器200进行数据通讯。

图3为本实施例中电路板160结构示意图，如图3所示，本实施例中，所述电路板160包括：

麦克风161，用于测量设备环境噪声；

湿度传感器162，用于测量设备环境湿度；

陀螺仪及加速度计163，用于测量设备于x轴、y轴及z轴方向上的姿态数据和加速度；

无线通讯模块164，用于与服务器200进行数据通讯。

存储模块165，所述存储模块165用于本地离线存储测量数据。

电源166，用于向所述电路板供电；

电源管理模块167，用于通过电源管理算法，增加所述电源166工作时间。

本实施例中，电路板160中的数据检测模块168设置于mcu中，数据检测模块168用于检测所述设备数据是否正常。（由于数据检测模块168在mcu中，因此图3中将mcu标号为168）。

所述数据检测模块168用于对测量数据进行分析，判断所述测量数据是否发生异常，并向所述诊断装置反馈数据分析结果。

本实施例中，所述诊断装置100还包括：外接模拟量输入接口170；

所述外接模拟量输入接口用于连接外接电子式电能表或电流传感器，以测量设备运行功率参数、电流参数、电压参数。

本实施例中，所述诊断装置100还包括：蜂鸣器180；

当设备测量数据产生异常时，所述蜂鸣器180开启声音报警；

或者，所述led指示灯140开启灯光报警；

或者，所述蜂鸣器180与所述led指示灯140同时开启报警。

本实施例中，数据检测模块168工作过程具体为：

（1）当麦克风161测量设备或关键部件附近的声场状态后，麦克风161将测量数据发送至数据检测模块168，数据检测模块168通过分析声谱特征，辅助判断运行转台和异常现象，判断环境噪声数据是否异常。本实施例采用麦克风采集设备运行噪声，分析其声谱特性和声场分布状态，同时针对运行时振动噪声特别小、辨识度不高的设备，本发明还提出可外接霍尔电流环的解决方案。

（2）当湿度传感器162测量设备运行环境湿度后，湿度传感器162将测量数据发送至数据检测模块168，数据检测模块168通过判断湿度是否在正常范围内，来检测运行环境湿度是否正常。本实施例所配备的湿度传感器，可以测量设备运行环境的湿度是否存在异常，辅助分析故障原因，或发出运行环境湿度参数超标的报警。

（3）当陀螺仪及加速度计163测量设备x、y、z三轴方向上的姿态数据及振动数据后，陀螺仪及加速度计163将测量数据发送至数据检测模块168，数据检测模块168通过姿态数据监测设备安装姿态是否正确；通过振动数据分析设备振动时的时域状态和频谱特征。本实施例采用mems六轴陀螺仪+加速度计监测设备xyz三个方向的姿态和振动加速度情况，可判断：1、设备在运输、运行过程中是否出现跌倒、摔落等意外；2、运行过程中，设备的振动加速度谱特性是否存在异常；3、可利用麦克风所测量到的声场特性，辅助分析设备是否存在运行噪声异常情况。

（4）当热电偶150测量设备或关键部件的温度后，热电偶150将测量数据发送至数据检测模块168，数据检测模块168通过判断温度是否在正常范围内，来监测设备发热量是否正常。本实施例采用贴片式热电偶测量设备温度。对于大部分设备而言，其关键部件或位置在正常运行时的温度分布区间是比较稳定的，但是出现异常或故障时，温度往往过高或过低。在已知晓设备运行状态的情况下，通过分析其关键部位的发热量情况，可有效判断设备运行是否异常或发生故障。

（5）当外接模拟量输入接口170连接的外接电子式电能表或电流传感器测量设备运行功率参数、电流参数、电压参数后，外接模拟量输入接口170将测量数据发送至数据检测模块168，数据检测模块168通过判断运行功率、电流、电压是否在正常范围内，来监测供电电压以及运行电流是否存在异常。本实施例所配备的电子式电能表或电流传感器，可测量设备或其关键部件的供电电压、运行电流状态是否存在异常现象，如电压冲击、断电、电流过大或过小等情况，这些异常情况通常都是设备发生故障的重要原因或是故障出现时的重要表征。

本实施例，服务器200内设置有设备运行状态判断和故障预警、报警智能算法，采用具有针对性的基本判断规则设置，结合基于“神经网络”或“支持向量机”的深度学习算法。基本规则设置一般部署在诊断装置本地存储器，深度学习算法部署在云端saas平台或本地服务器软件平台，可有效兼顾低功耗运行需求的同时，提高诊断准确率。

本实施例中，服务器200还能根据诊断装置100发送的运行数据及本地检测结果优化设备运行状态判断和故障预警、报警智能算法，并将优化后的算法下发至诊断装置100。

需要说明的是，本诊断装置在满足功能和性能的基础上，所有电子元器件和电路均以低功耗为选型设计要求。

图4为本实施例中一种基于无线通讯的设备诊断方法流程图，如图所示，本实施例中一种基于无线通讯的设备诊断方法包括步骤：

s1.测量并获取对象设备的运行数据,所述运行数据包括：温度、运动状态、运行功率参数、电流参数、电压参数、环境湿度、环境噪声；

s2.根据服务器下发的故障判断规则，于本地检测所述运行数据是否正常，若所述运行数据发生异常，则开启报警；

s3.将所述运行数据及检测结果于本地保存，并定期将所述运行数据及检测结果发送至服务器；

s4、定期接受服务器反馈的运行数据分析结果和优化后的故障判断规则，更新本地设备故障判断规则，且若所述服务器分析结果为运行数据存在异常，则开启报警。

本步骤中，服务器还能根据诊断装置发送的运行数据及本地检测结果故障判断规则，并将优化后的故障判断规则下发至诊断装置。

本实施例提出的基于无线通讯的设备诊断方法可广泛应用于各类行业的设备运行状态监测和故障预测及诊断。

以下为现有诊断技术与本实施例中诊断方法的对比分析。

1.现有诊断方法，仅对具体某一品牌甚至型号设备有效。

本实施例提出采用温度、湿度、振动、噪声、姿态和电流等多项设备运行特征指标综合分析的方法，运用配置基本判断规则结合基于大数据的深度学习算法的技术手段，能够有效检测大部分设备的运行状态，并有效预测和诊断故障，具有良好的通用性和兼容性。

2.用户现场一般同时使用多个厂家多个型号的设备，存在问题包括：①大部分设备本身没有故障诊断功能；②无法在同一软件应用平台同时监测所有设备的运行状态并进行故障预警与诊断。

本实施例采用具有通用性的智能诊断方法，并使用同一标准通讯协议与本地软件平台或者云端saas平台进行通讯，可实现同一平台同时监测不同设备运行状态的功能。

3.目前的常规解决方法是依靠工程师现场巡检观察设备振动、噪声和外观是否存在明显异常，或观察设备运行参数、历史曲线是否正确，基于经验以判断设备的运行状态及是否存在故障，效率非常低且严重依赖经验。

本实施例采用多种传感器集成于一个无线通讯板上的技术方案，能够实时、高频次的监测设备运行状态，并在异常时发出现场声光报警，以及通知软件平台进行短信、邮件、电话等报警的动作，能极大提高设备运维管理效率、降低设备故障率，并实现预防性及预测型维护保养。

4.人工巡检的方法需要手动记录运行和故障记录，存在记录数据量少、易出错、易遗漏、可追溯性差的缺陷。

本实施例采用电子数据记录本地存储备份和云端数据同步的技术手段，可完整保留历史运行、故障信息和数据，并提高设备的管理效率、降低数据管理的成本。

实施例二

本实施例提供一种用于设备诊断装置中的电路板，该电路板可完成对象设备的相关数据测量，并将所述测量数据保存至本地，以及将所述测量数据发送至服务器。

参考图3，本实施例中一种电路板包括：

麦克风161，用于测量设备环境噪声；

湿度传感器162，用于测量设备环境湿度；

陀螺仪及加速度计163，用于测量设备于x轴、y轴及z轴方向上的姿态数据和加速度；

无线通讯模块164，用于与服务器200进行数据通讯。

本实施例中，无线通讯模块164为低功耗无线通讯模块，本实施例中无线通讯模块采用低功耗广域网技术，需要说明的是，本发明中通讯芯片并不局限于采用低功耗广域网技术的通讯芯片，还包括采用wifi，蓝牙、zigbee等其他通信技术的通讯芯片。

本实施例中，该电路板还包括：存储模块165；所述存储模块165用于本地离线存储测量数据。

本实施例中，存储模块为tf卡存储。

此外，还包括：电源166及电源管理模块167；

所述电源166用于向所述电路板供电；

所述电源管理模块167用于通过电源管理算法，增加所述电源166工作时间。

此外，还包括：数据检测模块168；电路板160中的数据检测模块168设置于mcu中，数据检测模块168用于检测所述设备数据是否正常。（由于数据检测模块168在mcu中，因此图3中将mcu标号为168）。

需要说明的是，本电路板在满足功能和性能的基础上，所有电子元器件和电路均以低功耗为选型设计要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。