一种基于设备振动的发电系统及方法与流程

所属的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

背景技术：

1、振动发电机指一种利用电磁感应原理，把振动机械能转变为电能的设备，设备运行时，尤其是转动设备(比如泵、压缩机、风机等)运行时会产生振动，振动发电机依靠故意产生或放大振动，以达到收集能量的目的。

2、现有的发电系统对于设备运行时固有的振动无法利用，设备运行振动较大时，还会对设备稳定运行造成危害，当设备出现故障时，不能及时发现，降低设备使用寿命。因此，现提出一种基于设备振动的发电系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于设备振动的发电系统及方法，发电系统包括采集模块、振动发电模块、蓄能模块和控制模块，发电系统设置在设备外壳上，通过设备振动从而带动振动发电模块中的永磁体随设备同步振动，感应线圈与永磁体产生的磁场在设备的振动作用下产生相对运动，切割磁感线导致磁通量变化产生感应电流，感应电流通过导线流入蓄能模块，当设备的振动幅度大于预设振动幅度时，控制模块控制蓄能模块的电能通过振动发电模块产生减振力，使设备的振动幅度减小，直至振动幅度不大于预设振动幅度，停止产生减振力，当振动幅度大于预设振动幅度阈值或感应电流大于预设感应电流设定值时，判定设备出现故障，并获取振动频率，振动频率与特征故障振动频率表进行匹配，确定设备故障原因及位置，通过设备固有振动产生能量并降低设备运行时的振动，提高设备运行稳定性，根据感应电流、振动频率推断设备是否出现故障，若发生故障诊断故障位置、原因及等级，解决了对于设备运行时固有的振动无法利用，设备运行振动较大时，还会对设备稳定运行造成危害，当设备出现故障时，不能及时发现，降低设备使用寿命的问题。该基于设备振动的发电系统包括：

2、采集模块，用于采集设备的振动信号；

3、振动发电模块，设置在设备外壳上，所述振动发电模块用于根据所述振动信号产生相对运动得到感应电流，将所述感应电流引到蓄能模块中；

4、蓄能模块，用于接收所述感应电流，将所述感应电流转换为电能储存起来；

5、控制模块，用于根据所述振动信号确定所述设备的振动幅度，当所述振动幅度大于预设振动幅度时，控制所述蓄能模块储存的电能驱动所述振动发电模块产生减振力，直至所述振动幅度不大于所述预设振动幅度，停止产生所述减振力。

6、在本技术的一些实施例中，所述振动发电模块包括永磁体、感应线圈、连接线和导线，所述感应线圈通过所述连接线连接于所述永磁体，当所述设备运行时，所述永磁体随所述设备同步振动，所述感应线圈与所述永磁体产生的磁场在所述设备的振动力的作用下产生相对运动，切割磁感线导致磁通量变化产生感应电流，所述感应电流通过所述导线流入所述蓄能模块。

7、在本技术的一些实施例中，所述切割磁感线导致磁通量变化产生感应电流时，包括：

8、所述振动发电模块用于根据磁通量变化计算磁通量变化速率v0，根据所述磁通量变化速率v0选定相应的感应电流；

9、预先设定有第一预设磁通量变化速率v1，第二预设磁通量变化速率v2，第三预设磁通量变化速率v3，第四预设磁通量变化速率v4，且vi＜v2＜v3＜v4；预先设定有第一预设感应电流i1，第二预设感应电流i2，第三预设感应电流i3，第四预设感应电流i4，且i1＜i2＜i3＜i4；

10、当v1≤v0＜v2时，选定所述第一预设感应电流i1为当前产生的感应电流；

11、当v2≤v0＜v3时，选定所述第二预设感应电流i2为当前产生的感应电流；

12、当v3≤v0＜v4时，选定所述第三预设感应电流i3为当前产生的感应电流；

13、当v4≤v0时，选定所述第四预设感应电流i4为当前产生的感应电流。

14、在本技术的一些实施例中，控制所述蓄能模块储存的电能驱动所述振动发电模块产生减振力时，包括：

15、所述控制模块用于计算所述振动幅度l和所述预设振动幅度l0的振动幅度差值l-l0，根据所述振动幅度差值选定相应的减振力；

16、预先设定有第一预设振动幅度差值l1，第二预设振动幅度差值l2，第三预设振动幅度差值l3，第四预设振动幅度差值l4，且0＜l1＜l2＜l3＜l4；预先设定有第一预设减振力k1，第二预设减振力k2，第三预设减振力k3，第四预设减振力k4，且k1＜k2＜k3＜k4；

17、当0＜l-l0≤l1时，选定所述第一预设减振力k1为当前所述振动发电模块产生的减振力；

18、当l1＜l-l0≤l2时，选定所述第二预设减振力k2为当前所述振动发电模块产生的减振力；

19、当l2＜l-l0≤l3时，选定所述第三预设减振力k3为当前所述振动发电模块产生的减振力；

20、当l3＜l-l0≤l4时，选定所述第四预设减振力k4为当前所述振动发电模块产生的减振力。

21、在本技术的一些实施例中，所述控制模块还用于根据所述振动信号确定振动加速度a0，根据所述振动加速度a0选定相应的修正系数对所述减振力进行修正；

22、预先设定有第一预设振动加速度a1，第二预设振动加速度a2，第三预设振动加速度a3，第四预设振动加速度a4，且a1＜a2＜a3＜a4；预先设定第一预设修正系数α1，第二预设修正系数α2，第三预设修正系数α3，第四预设修正系数α4，且0.8＜α1＜α2＜1＜α3＜α4＜1.2；

23、当a0＜a1时，选定所述第一预设修正系数α1对第i预设减振力ki进行修正，修正的减振力为ki*α1；

24、当a1≤a0＜a2时，选定所述第二预设修正系数α2对第i预设减振力ki进行修正，修正的减振力为ki*α2；

25、当a2≤a0＜a3时，选定所述第三预设修正系数α3对第i预设减振力ki进行修正，修正的减振力为ki*α3；

26、当a3≤a0＜a4时，选定所述第四预设修正系数α4对第i预设减振力ki进行修正，修正的减振力为ki*α4。

27、在本技术的一些实施例中，该基于设备振动的发电系统还包括：

28、故障诊断模块，用于当所述振动幅度大于预设振动幅度阈值或所述感应电流大于预设感应电流设定值时，判定所述设备发生故障，获取所述设备的振动频率，将所述振动频率与特征故障振动频率表进行匹配，确定所述设备故障原因及位置，发送报警信号，所述报警信号包括故障原因、故障位置及故障等级。

29、在本技术的一些实施例中，所述故障诊断模块还用于获取连续时间段的振动信号，并按照时间顺序设定所述振动信号分别为第一振动信号p1、第二振动信号p2…第i振动信号pi；计算相邻所述振动信号的振动信号差值pi-pi-1；判断所述振动信号差值是否大于预设振动信号差值阈值，若所述振动信号差值大于预设振动信号差值阈值，判定所述设备发生故障。

30、在本技术的一些实施例中，还包括一种基于设备振动的发电方法：

31、采集设备的振动信号；

32、振动发电模块根据振动信号产生相对运动得到感应电流，将感应电流引到蓄能模块中；

33、接收感应电流，将感应电流转换为电能储存起来；

34、根据振动信号确定所述设备的振动幅度，当所述振动幅度大于预设振动幅度时，控制蓄能模块储存的电能驱动振动发电模块产生减振力，直至振动幅度不大于所述预设振动幅度，停止产生减振力。

35、在本技术的一些实施例中，该基于设备振动的发电方法还包括：

36、根据所述振动幅度大于预设振动幅度阈值时，判定所述设备发生故障，获取所述设备的振动频率，将所述振动频率与特征故障振动频率表进行匹配，确定所述设备故障原因及位置，发送报警信号，所述报警信号包括故障原因、故障位置及故障等级。

37、在本技术的一些实施例中，判定所述设备发生故障时，还包括：

38、获取连续时间段的振动信号，并按照时间顺序设定所述振动信号分别为第一振动信号p1、第二振动信号p2…第i振动信号pi；计算相邻所述振动信号的振动信号差值pi-pi-1；判断所述振动信号差值是否大于预设振动信号差值阈值，若所述振动信号差值大于预设振动信号差值阈值，判定所述设备发生故障。

39、本技术实施例与现有技术相比，带来了以下有益效果：

40、本发明提供了一种基于设备振动的发电系统及方法，通过设备振动从而带动振动发电模块中的永磁体随设备同步振动，感应线圈与永磁体产生的磁场在设备的振动作用下产生相对运动，切割磁感线导致磁通量变化产生感应电流，感应电流通过导线流入蓄能模块，当设备的振动幅度大于预设振动幅度时，控制模块控制蓄能模块的电能通过振动发电模块产生减振力，使设备的振动幅度减小，直至振动幅度不大于预设振动幅度，停止产生减振力，当振动幅度大于预设振动幅度阈值或感应电流大于预设感应电流设定值时，判定设备出现故障，并获取振动频率，振动频率与特征故障振动频率表进行匹配，确定设备故障原因及位置，通过设备固有振动产生能量并降低设备运行时的振动，提高设备运行稳定性，根据感应电流、振动频率推断设备是否出现故障，若发生故障诊断故障位置、原因及等级，解决了对于设备运行时固有的振动无法利用，设备运行振动较大时，还会对设备稳定运行造成危害，当设备出现故障时，不能及时发现，降低设备使用寿命的问题。