基于云计算的工业设备运行数据分析系统的制作方法

本发明涉及数据分析技术领域，尤其涉及基于云计算的工业设备运行数据分析系统。

背景技术：

近年来，随着经济的发展，我国的工业发展迅速，工业能耗已经占据社会总能耗很大一部分，并且有上升的趋势。同时，我国正处在能源相对短缺的时期，工业高能耗状况加大了我国能源压力，制约着我国经济的可持续发展，工业节能已是刻不容缓。

公开号cn103400311a的文件公开了一种电网运行数据分析系统，包括：数据采集器、处理器、计算单元和显示器；其中：数据采集器获取电网的数据，并将获取的数据发送至与其连接的处理器；处理器根据接收到的数据，对电网的结构、模型、参数出力及负荷的计算边界条件进行管理；处理器根据管理结果调用与其连接的计算单元，对电网的数据进行计算，并将计算结果发送至与其连接的显示器；显示器对接收到的计算结果进行显示。本发明能够对电网潮流稳定计算软件进行管理，降低电网运行分析人员的工作强度，提高分析计算效率，保证电网的安全稳定运行。

但是在车间生产线生产过程中，存在多台工业设备均能实现某一配件的生产，如何选取最合适的设备完成生产任务，提高生产效率，降低能耗是我们需要解决的问题；而且由于计量表具以及生产过程中的多方面原因，导致采集到的能耗数据存在着不准确、不可靠等问题，只有首先排除错误的能耗数据，才能将采集到的数据用于进一步的能耗分析；同时在工业设备运行过程中存在不能根据能耗数据以及成品数量进行分析预警以及合理的选取人员进行操作的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供基于云计算的工业设备运行数据分析系统。本发明根据工业设备的优选值选取优选值最大的工业设备为选中运行设备，从而提高生产效率，降低能耗；且对采集的能耗数据进行初步判别，排除错误的能耗数据，再对能耗数据并作出分析和处理，提高数据分析的准确性；通过选中运行设备的能耗数据、成品数量和不合格的数量进行分析得到生产值，根据生产值进行预警，同时通过设备管理模块分配至对应的管理人员进行管理，减少能耗损失；同时通过评价模块对选中运行设备对应的操作员进行一个有效的评价，方便后来查看。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于云计算的工业设备运行数据分析系统，包括记忆模块、设备分析模块、数据采集模块、数据分析模块、设备管理模块和服务器；

记忆模块用于存储工业设备的设备信息并将设备信息传输到设备分析模块；设备分析模块接收记忆模块传输的工业设备的设备信息并进行分析和处理，具体步骤包括：

步骤一：将工业设备标记为pi，i＝1，……，n；设定工业设备的所有的型号均对应一个预设值，将设备信息内的型号与所有型号进行匹配获取得到对应的预设值并标记为y1pi；

步骤二：获取设备信息中的维修保养记录，将工业设备最近一次的维修保养时间标记为t1pi；

步骤三：将历史运行数据按照运行次数分为多个数组，其中每个数组包含有各自的运行开始时刻、运行结束时刻、能耗量以及产量，将多个数组中的各数组所对应的运行开始时刻和运行结束时刻进行时间差计算得到单次运行时间，将工业设备的所有单次运行时间进行求和得到工业设备的已运行时间并标记为t2pi；

将多个数组中的各数组所对应的能耗量和产量进行比值计算得到单次产品能耗；将工业设备的所有单次产品能耗进行求和并取均值得到工业设备的平均产品能耗并标记为e1pi；

步骤四：获取工业设备最近一次运行的结束时刻并标记为t3pi；获取系统当前时间并标记为t0；

步骤五：利用公式

计算得到工业设备的优选值wpi；其中a1、a2、a3和a4均为预设系数因子；

步骤六：选取优选值wpi最大的工业设备为选中运行设备；

设备分析模块用于将选中运行设备对应的设备信息传输到服务器进行存储；

数据采集模块用于实时采集选中运行设备的生产运行信息并将生产运行信息发送至服务器内；数据分析模块用于获取选中运行设备的生产运行信息并进行分析处理，具体分析处理步骤为：

ss1：将选中运行设备工作开始时间至系统当前时间的能耗数据标记为ep1；选中运行设备生成的成品数量为l1；选中运行设备生成的不合格数量标记为l2；

ss2：将能耗数据、成品数量和不合格数量进行去量化处理并取其数值；

ss3：利用公式获取得到选中运行设备的生产值m；其中b1、b2和λ均为预设比例换算系数；

ss4：将选中运行设备的工作开始时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到工作时长并标记为tx；设定生产值阈值包括若干个并标记为km；m＝1，……，n；k1<k2<……<kg；

每个生产值阈值对应一个预设工作时长范围，依次分别为(k1,k2]，……，(km,km+1]；当tx∈(km,km+1]，则预设工作时长范围对应的生产值阈值为km；

当m<km，则生成预警信号并将选中运行设备标记为预警设备；

ss5：数据分析模块将预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号发送至设备管理模块。

进一步地，数据采集模块的具体工作步骤如下：

xx1：每隔预设时长监测选中运行设备当前的能耗数据，从而确定多个时间子区间；获取选中运行设备在每个时间子区间的能耗数据；

xx2：判别收集到的能耗数据，根据能耗监管系统的判别式来判定当前能耗数据的状态；能耗监管系统的判别式的建立方法包括：

s11：设定一阀值f，设定在t时刻收集到的能耗数据为ept，当收集到的能耗数据满足ept≥ept-1且ept-ept-1≤f，设定此时的能耗数据状态为“正常”状态；

s12：在t时刻，如果计量表由于故障被更换，或计量值超过了自身计量范围，或因其它原因重新开始计量，此时计量表处于“更新”状态，当采集到的能耗数据满足以下任一判别式，设定此时的能耗数据状态为“更新”状态；对此时的能耗数据采用丢弃处理；

a：ept-1>ept+1≥ept，且计量表在以后时刻均处于“正常”状态；

b：ept-ept-1>f，且计量表在以后时刻均处于“正常”状态；

s13：在t时刻，如果计量表读数异常，但在前一时刻和后一时刻读数正常，此时计量表处于“单坏点”状态，当收集到的能耗数据满足一下任一判别式，设定此时的能耗数据状态为“单坏点”状态；对此时的能耗数据采用其前后两时刻的平均值处理；

c：ept+1≥ept-1>ept且ept+1-ept-1≤f；

d：ept-ept-1>f，ept>ept+1且ept+1-ept-1≤f；

s14：在一段时间内，如果计量表读数出现多次非正常状态时，设定此时的能耗数据状态为“多坏点”状态，此时数据采集模块生成预警信号并将预警信号传输到服务器，服务器接收预警信号控制驱动报警器报警并将预警信号传输到设备管理模块。

进一步地，设备管理模块用于接收预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号并分配至对应的管理人员进行处理，具体步骤为：

sss1：获取当前时间上班的管理人员并将其标记为初选人员；

sss2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与预警设备的位置进行距离差计算得到人员距离并标记为j1；

sss3：设定初选人员当天的管理总时长为g1；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选人员的入职时长并标记为g2；设定初选人员的年龄为n1；设定初选人员的管理次数为c1；将人员距离、管理总时长、入职时长、管理次数和年龄进行去量化处理并取其值；

sss4：利用公式

获取得到初选人员的管理值qw；其中d1、d2、d3和d4均为预设系数因；β＝0.00544321；η为均衡系数，取值1.356855；lx为初选人员的低效值；

sss5：选取管理值qw最大的初选人员为该预警设备的管理人员；

sss6：将该预警设备的位置发送至管理人员的手机终端上；同时该管理人员的管理次数增加一次，预警设备对应的操作员的辅助次数增加一次；

sss7：管理人员到达预警设备位置后对预警设备进行处理；

将处理结束时刻与处理开始时刻进行时间差计算获取得到管理人员的单次管理时长，将其标记为a；将管理人员的当天单次管理时长进行求和得到管理人员当天的管理总时长；同时将单次管理时长标记为操作员的单次辅助时长；

设定用户输入的评分值为b；将管理时长与输入的评分值进行去量化处理并取其值，利用公式lx1＝a×h1+b×h2获取得到管理人员的单次值，将管理人员的所有单次值进行求和并取平均值得到管理人员的低效值；其中h1和h2均为预设比例系数。

进一步地，该系统还包括注册登录模块，注册登录模块用于企业员工通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，同时服务器给该企业员工的标记一个具有唯一性的编号；注册信息包括员工的姓名、手机号、入职时间、年龄以及负责的设备名称和职位名称。

进一步地，设备信息包括工业设备的位置、型号、编号、生成配件的名称、维修保养记录、设备对应的操作员编号以及历史运行数据；历史运行数据包括工业设备每次运行的开始时刻、结束时刻、能耗数据以及产量；生产运行信息包括选中运行设备的工作开始时间、工作开始时间至系统当前时间的能耗数据、选中运行设备对应的操作员编号以及选中运行设备生成的成品数量和不合格数量。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设备分析模块接收记忆模块传输的工业设备的设备信息并进行分析和处理，获取工业设备对应的预设值、最近一次的维修保养时间、工业设备的已运行时间、工业设备的平均产品能耗、工业设备最近一次运行的结束时刻和系统当前时间；利用公式计算得到工业设备的优选值；选取优选值最大的工业设备为选中运行设备，从而提高生产效率，减少能源损耗；

(2)本发明通过数据采集模块实时采集选中运行设备的生产运行信息；并每隔预设时长监测选中运行设备当前的能耗数据，从而确定多个时间子区间；获取选中运行设备在每个时间子区间的能耗数据；对收集到的能耗数据进行初步判别，排除错误的能耗数据，再对能耗数据并作出分析和处理，提高数据分析的准确性，同时在出现“多坏点”状态的情况下，及时预警；

(3)本发明通过数据分析模块获取选中运行设备的生产运行信息并进行分析处理；将能耗数据、成品数量和不合格数量进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到选中运行设备的生产值m；当m<km，则生成预警信号并将选中运行设备标记为预警设备；设备管理模块用于接收预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号并分配至对应的管理人员进行处理；从而提高工作效率，减少能源损耗。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于云计算的工业设备运行数据分析系统，包括记忆模块、设备分析模块、数据采集模块、数据分析模块、设备管理模块和服务器；

所述记忆模块用于存储工业设备的设备信息并将设备信息传输到设备分析模块；所述设备信息包括工业设备的位置、型号、编号、生成配件的名称、维修保养记录、设备对应的操作员编号以及历史运行数据；所述历史运行数据包括工业设备每次运行的开始时刻、结束时刻、能耗数据以及产量；所述设备分析模块接收记忆模块传输的工业设备的设备信息并进行分析和处理，具体步骤包括：

步骤一：将工业设备标记为pi，i＝1，……，n；设定工业设备的所有的型号均对应一个预设值，将设备信息内的型号与所有型号进行匹配获取得到对应的预设值并标记为y1pi；

步骤二：获取设备信息中的维修保养记录，将工业设备最近一次的维修保养时间标记为t1pi；

步骤三：将历史运行数据按照运行次数分为多个数组，其中每个数组包含有各自的运行开始时刻、运行结束时刻、能耗量以及产量，将多个数组中的各数组所对应的运行开始时刻和运行结束时刻进行时间差计算得到单次运行时间，将工业设备的所有单次运行时间进行求和得到工业设备的已运行时间并标记为t2pi；

将多个数组中的各数组所对应的能耗量和产量进行比值计算得到单次产品能耗；将工业设备的所有单次产品能耗进行求和并取均值得到工业设备的平均产品能耗并标记为e1pi；

步骤四：获取工业设备最近一次运行的结束时刻并标记为t3pi；获取系统当前时间并标记为t0；

步骤五：利用公式

计算得到工业设备的优选值wpi；其中a1、a2、a3和a4均为预设系数因子；

步骤六：选取优选值wpi最大的工业设备为选中运行设备；

所述设备分析模块用于将选中运行设备对应的设备信息传输到服务器进行存储；

所述数据采集模块用于实时采集选中运行设备的生产运行信息并将生产运行信息发送至服务器内，所述生产运行信息包括选中运行设备的工作开始时间、工作开始时间至系统当前时间的能耗数据、选中运行设备对应的操作员编号以及选中运行设备生成的成品数量和不合格数量；所述数据采集模块的具体工作步骤如下：

xx1：每隔预设时长监测选中运行设备当前的能耗数据，从而确定多个时间子区间；获取选中运行设备在每个时间子区间的能耗数据；

xx2：判别收集到的能耗数据，根据能耗监管系统的判别式来判定当前能耗数据的状态；所述能耗监管系统的判别式的建立方法包括：

s11：设定一阀值f，设定在t时刻收集到的能耗数据为ept，当收集到的能耗数据满足ept≥ept-1且ept-ept-1≤f，设定此时的能耗数据状态为“正常”状态；

s12：在t时刻，如果计量表由于故障被更换，或计量值超过了自身计量范围，或因其它原因重新开始计量，此时计量表处于“更新”状态，当采集到的能耗数据满足以下任一判别式，设定此时的能耗数据状态为“更新”状态；对此时的能耗数据采用丢弃处理；

a：ept-1>ept+1≥ept，且计量表在以后时刻均处于“正常”状态；

b：ept-ept-1>f，且计量表在以后时刻均处于“正常”状态；

s13：在t时刻，如果计量表读数异常，但在前一时刻和后一时刻读数正常，此时计量表处于“单坏点”状态，当收集到的能耗数据满足一下任一判别式，设定此时的能耗数据状态为“单坏点”状态；对此时的能耗数据采用其前后两时刻的平均值处理；

c：ept+1≥ept-1>ept且ept+1-ept-1≤f；

d：ept-ept-1>f，ept>ept+1且ept+1-ept-1≤f；

s14：在一段时间内，如果计量表读数出现多次非正常状态时，设定此时的能耗数据状态为“多坏点”状态，此时数据采集模块生成预警信号并将预警信号传输到服务器，所述服务器接收预警信号控制驱动报警器报警并将预警信号传输到设备管理模块；

所述数据分析模块用于获取选中运行设备的生产运行信息并进行分析处理，具体分析处理步骤为：

ss1：将选中运行设备工作开始时间至系统当前时间的能耗数据标记为ep1；选中运行设备生成的成品数量为l1；选中运行设备生成的不合格数量标记为l2；

ss2：将能耗数据、成品数量和不合格数量进行去量化处理并取其数值；

ss3：利用公式获取得到选中运行设备的生产值m；其中b1、b2和λ均为预设比例换算系数；

ss4：将选中运行设备的工作开始时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到工作时长并标记为tx；设定生产值阈值包括若干个并标记为km；m＝1，……，n；k1<k2<……<kg；

每个生产值阈值对应一个预设工作时长范围，依次分别为(k1,k2]，……，(km,km+1]；当tx∈(km,km+1]，则预设工作时长范围对应的生产值阈值为km；

当m<km，则生成预警信号并将选中运行设备标记为预警设备；

ss5：数据分析模块将预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号发送至设备管理模块；

所述设备管理模块用于接收预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号并分配至对应的管理人员进行处理，具体步骤为：

sss1：获取当前时间上班的管理人员并将其标记为初选人员；

sss2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与预警设备的位置进行距离差计算得到人员距离并标记为j1；

sss3：设定初选人员当天的管理总时长为g1；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选人员的入职时长并标记为g2；设定初选人员的年龄为n1；设定初选人员的管理次数为c1；将人员距离、管理总时长、入职时长、管理次数和年龄进行去量化处理并取其值；

sss4：利用公式

获取得到初选人员的管理值qw；其中d1、d2、d3和d4均为预设系数因；β＝0.00544321；η为均衡系数，取值1.356855；lx为初选人员的低效值；

sss5：选取管理值qw最大的初选人员为该预警设备的管理人员；

sss6：将该预警设备的位置发送至管理人员的手机终端上；同时该管理人员的管理次数增加一次，预警设备对应的操作员的辅助次数增加一次；

sss7：管理人员到达预警设备位置后对预警设备进行处理；

将处理结束时刻与处理开始时刻进行时间差计算获取得到管理人员的单次管理时长，将其标记为a；将管理人员的当天单次管理时长进行求和得到管理人员当天的管理总时长；同时将单次管理时长标记为操作员的单次辅助时长；

设定用户输入的评分值为b；将管理时长与输入的评分值进行去量化处理并取其值，利用公式lx1＝a×h1+b×h2获取得到管理人员的单次值，将管理人员的所有单次值进行求和并取平均值得到管理人员的低效值；其中h1和h2均为预设比例系数。

该系统还包括注册登录模块，所述注册登录模块用于企业员工通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，同时服务器给该企业员工的标记一个具有唯一性的编号；注册信息包括员工的姓名、手机号、入职时间、年龄以及负责的设备名称和职位名称。

该系统还包括人员评价模块；所述人员评价模块用于管理人员对选中运行设备对应的操作员进行评价，并将评价系数发送至服务器，所述评价系数的规则为：给操作员评分，满分为100分；所述人员评价模块用于对选中运行设备对应的操作员的满意度作出分析，具体步骤如下：

s21：将服务评价系数进行求和并取平均值得到服务评价均值qs；

s22：统计操作员在系统当前时间三十天内的所有单次辅助时长并进行求和得到辅助总时长并标记为fh；

s23：统计操作员在系统当前时间三十天内辅助次数并标记为fc；

s24：获取操作员在系统当前时间三十天内对应选中运行设备每天的成品数量进行求和并取均值得到操作员的日均产量并标记为fd；

s25：利用公式fr＝qs×h3+fd×h4-fc×h5-fh×h6计算得到操作员的满意度fr；其中h3+h4+h5+h6＝1；

所述人员评价模块用于将操作员的满意度fr传输到服务器，所述服务器用于将操作员的满意度fr打上时间戳存储到存储模块，所述服务器用于将操作员的满意度fr传输到显示模块进行实时显示。

基于云计算的工业设备运行数据分析系统，在工作时，首先设备分析模块接收记忆模块传输的工业设备的设备信息并进行分析和处理；计算得到工业设备的优选值，选取优选值最大的工业设备为选中运行设备完成生产任务，从而提高生产效率，降低能耗；

选中运行设备开始运行后，实时采集选中运行设备的生产运行信息；每隔预设时长监测选中运行设备当前的能耗数据，从而确定多个时间子区间；获取选中运行设备在每个时间子区间的能耗数据；对收集到的能耗数据进行初步判别，排除错误的能耗数据，再对能耗数据并作出分析和处理，提高数据分析的准确性，同时在出现“多坏点”状态的情况下，及时预警；

数据分析模块用于获取选中运行设备的生产运行信息并进行分析处理；将能耗数据、成品数量和不合格数量进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到选中运行设备的生产值m；当m<km，则生成预警信号并将选中运行设备标记为预警设备；设备管理模块用于接收预警信号、预警设备和设备对应的操作员编号并分配至对应的管理人员进行处理；将人员距离、管理总时长、入职时长、管理次数和年龄进行去量化处理并取其值；利用公式

获取得到初选人员的管理值qw；选取管理值qw最大的初选人员为该预警设备的管理人员；从而提高管理效率，降低能源损耗；

人员评价模块用于管理人员对选中运行设备对应的操作员进行评价，并将评价系数发送至服务器，人员评价模块用于对选中运行设备对应的操作员的满意度作出分析；将服务评价系数进行求和并取平均值得到服务评价均值；统计操作员在系统当前时间三十天内辅助次数；获取操作员在系统当前时间三十天内对应选中运行设备每天的成品数量进行求和并取均值得到操作员的日均产量；利用公式fr＝qs×h3+fd×h4-fc×h5-fh×h6计算得到操作员的满意度fr；人员评价模块将操作员的满意度fr传输到服务器，所述服务器用于将操作员的满意度fr打上时间戳存储到存储模块，所述服务器用于将操作员的满意度fr传输到显示模块进行实时显示；本发明通过人员评价模块对操作员形成一个有效的评价，方便后来查看。

上述公式均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。