一种灌装机运行状态智能化检测系统和方法与流程

本发明涉及机器视觉、人工智能在工业控制和安全检测领域的应用，具体涉及一种灌装机运行状态智能化检测系统和方法。

背景技术

灌装机是一种机械式运转的设备，在生产使用中不免会出现各种异常问题，例如高温、入料泄露或过少、超转速、生产产品次品增多、产量与能耗不协调等。再生产实践中，为了避免或发现这些异常，企业通常会安排专人负责产线设备的巡检观察，通过人的五官感官去感受与判断设备的状态是否良好，或基于仪器设备检测与人工登记数据，并进行简单的统计分析来识别与发现设备的异常状态。如果存在异常现象，则进行现场人工操控设备来达到保护产线设备的目的。这种人工巡查检测的方式严重依赖于人的主观臆测，而且只能简单地采集登记与统计分析数据，存在着诸多的弊端问题，无法达到企业预期的目标。概括起来，人工检测方式存在的问题如下：(1)效率低，人工检测即人工现场检查与测量，行为效率低，对异常的感知与响应速度慢；(2)成本高，人工即成本，产线越多越长，直接成本和管理成本越高；(3)风险大，运行中与非运行中的产线设备的检测本身具有较大的风险性，如果人力用工量越多则风险发生概率越高，且要避免或预防风险发生的所需投入就越高；(4)稳定性或准确性差，人工检测可能要求巡检人员具备一定的专业、安全知识，可能还依赖于人的身体素质，因此检测结果会受到人的生理因素、情绪、专业性以及企业用工稳定性的干扰，再加上人的主观臆断则会容易造成检测效果稳定性差、数据准确度不高的现象。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明采用多传感器、图像采集来替代人工现场检测与数据采集，利用或加装基于视觉的杂质检测装置来收集产品的次品数据，利用计算机替代人工来进行设备与生产的指标的分析、预测、判断及反馈，并结合工业自动化技术来完成异常设备的远程操控，从而代替低效的人工现场操控行为；采用的指标包括设备的故障率、使用率、出力率、能耗量，产品的次品率、产量；此外结合各类实时采集的数据进行有效的状态识别与判定，并自动远程执行设备操控，实现设备状态的自动化、智能化监测及操作，从而为生产管理者提供管理上的便利，也促使最终达到保护灌装机设备、高效优质生产的目标，符合国家倡导的工业战略方向。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种灌装机运行状态智能化检测系统，该系统包括数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元和控制处理单元，所述数据采集单元通过传感器和工业相机采集灌装机设备运行的参数，形成原始数据，通过网络发送到数据处理单元，数据处理单元对原始数据进行处理，形成有效数据并保存，数据分析单元对所述有效数据通过预定的算法自动开展各种指标运算及分析，形成指令数据并发送给控制处理单元，控制处理单元将指令数据转化为plc系统可识别的指令，执行远程发送指令给灌装机plc系统，驱动控制执行机构，并将运行信息上传，便于后续分析与统计使用，从而实现智能化监测与控制。

进一步，上述灌装机设备运行的参数包括温度、电压、电流、转速、振动、声音、图像。

上述数据处理单元对原始数据进行处理包括原始数据进行解码转换、过滤、筛选、修复、合并操作。

上述数据分析单元进行的指标运算涉及的指标包括设备的故障率、使用率、出力率、能耗量，产品的次品率和产量。

本发明还进一步提出一种利用上述灌装机运行状态智能化检测系统进行检测的方法，具体包含以下步骤：

s1：通过传感器采集灌装机设备的多维状态数据，通过工业相机采集获取灌装机线上产品的图像数据，将上述原始传感数据通过光纤网络连接并传入系统的数据采集单元；

s2：数据采集单元对原始传感数据数据进行处理，输出有效数据，对产品图像进行次品识别或异物辨别，输出识别结果数据，对以上数据存储后同步传送给数据分析单元；

s3：数据分析单元接收数据，结合历史数据与分析结果开展实时统计分析，进行显示，并进行设备与生产状态的趋势智能预测与判定，从而依据判定结果触发发送相应的操控指令；

s4：控制处理单元接收操控指令信息，适配转换指令，通过网络远程调用plc系统接口进行指令操作，从而实现远程操控效果。

作为优选，上述多维状态数据包含温度、电压、转速、振动信息。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明可以替代人工检测的工作，实现包括设备运行状态自动检测、产品质量检测、设备与生产产品数据的采集与记录、设备状态与生产产品状态的分析与报告、设备异常反馈、应急操作等内容。

2，本发明减少了人力用工，传感器及工业像机替代风险区域的检测工作，降低了人员检测风险。

3，本发明通过采用计算机替代人工实现高效率，大数据平台拥有更快更多更频繁地采集设备运行数据并记录，不间断地分析与运算，实时输出设备运行状态，随时可获得设备运行报告，更及时的发现异常状态并迅速做出响应。

4，本发明最大限度地减少人力用工，降低了人力成本，使管理更简单，从而降低管理成本。

5，本发明采用了多传感器、机器视觉技术，采集设备的运行数据更准确，分析与预测更准确，从而保证设备运行状态检测更准确，作出正确的响应，及时剔除不合格产品，提高产品合格率。

6，本发明采用的大数据平台不受人的生理、情绪、性格、流动影响，平台能够确保检测与监控的正常运转，为设备生产运行提供稳定可靠的保障。

7，本发明通过大数据平台提供更广更深的数据分析，方便监控人员更全面了解设备运行状态，可以预测设备运行状态走势、遇异常情况自动操控设备来预防事故发生，智能化程度较高。

附图说明

图1为本发明灌装机运行状态智能化检测系统的逻辑结构图。

图2为本发明灌装机运行状态智能化检测方法的逻辑流程图。

图3为灌装机运行状态智能化检测系统实施例的系统结构图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明灌装机运行状态智能化检测系统的总体结构由数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元、控制处理单元共4个核心部件，如图1所示。它们分别负责采集原始数据、处理及保存有效数据、分析与告警及控制、集中控制及远程执行操控等相关的动作。

灌装机运行状态智能化检测方法的原理逻辑图如图2所示：

1)数据采集单元通过传感器、工业相机采集灌装机设备运行的温度、电压、电流、转速、振动、声音、图像等原始数据，利用视觉杂质识别装置辨别次品并获得次品相关数据统计，通过网络将数据传给数据处理单元；此过程用于替代人工现场检测与数据记录工作，其采集快、准。

2)数据处理单元接收到原始数据后，将原始数据进行解码转换、过滤、筛选、修复、合并等操作之后，保存有效数据，为数据分析单元提供数据运算与分析，替代人工数据处理，拥有更准确强大的处理能力；

3)数据分析单元通过预定的算法自动开展各种指标运算及分析，统计维度包括数据、时间、关系等维度，涉及的指标包括设备的故障率、使用率、出力率、能耗量，产品的次品率、产量，其结果均用于设备状态及生产状态的识别、判定与预测；

4)控制处理单元为集中控制单元，负责接收数据分析单元的操控命令，并转化为plc系统可识别的指令，执行远程发送指令给灌装机plc系统，驱动控制执行机构，例如电动机加速、减速、停止或电磁阀开闭等，甚至对于灌装不合格产品进行剔除，并将信息上传，便于后续分析与统计使用，从而实现智能化监测与控制。

为便于本领域的技术人员进一步实施本发明，现提供一个具体实施例，其技术方案如下：

首先，为灌装机设备加装温度、电流、电压、振动、声音等传感器，实时采集灌装机对应的数据信息，加装工业相机实时拍摄灌装机待测部位的图像信息，通过光纤网络连接并传输给安装在监控中心服务器(智能检测系统)上的数据处理单元。

智能检测系统接收原始数据及图像信息，该系统实际上是由多个服务器组成，每个服务器负责特定的数据处理目标，服务器之间通过网络可相互访问。

通过产品质检装置采集产品图像并识别产品是否为次品，为总体检测提供产量与次品统计维度的数据。

以上数据依次经过各功能服务器进行处理、统计与分析，或基于内置的大数据模型，预测数据指标的发展趋势，判定可能出现的异常情况，所有数据、统计分析的状态指标及图像信息都能通过终端显示出来，显示信息内容包含设备当下的状态数据、指标趋势、异常告警信息等。

工控机连接入网络，向智能检测系统提供连接地址与端口，以及提供开发接口，随时可接收外部操作指令服务。

当智能检测系统的分析单元识别并判定设备状态或生产状态存在异常时，其将触发相应的告警处理，根据不同异常类型与级别实施不同的告警策略，例如分级通知、触发远程控制，当需要通过控制设备来适应现状时，分析单元服务器将通过网络向控制单元服务器发出操作指令，由控制单元服务与工控机通信，实现远程操作设备，也最终实现系统的智能化功能效果。

以上具体实施方式的描述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。