设备预期维护预警系统及其预警装置

技术领域

本申请涉及运维技术领域，尤其是涉及一种设备预期维护预警系统及其预警装置。

背景技术

受产品质量影响，机械设备，如：电机；其使用过程中的故障率和使用寿命存在差异；机械故障时，若不及时进行排除，易造成经济损失和安全事故。

为应对上述问题，当前对于各类机械设备通常是会安排相关人员定期、定时的进行巡检、维护。

针对上述中的相关技术，发明人认为其存在：故障发现不及时且人力耗费较大的问题。

发明内容

为了能更及时的发现设备故障并减小人力浪费，本申请提供了一种设备预期维护预警系统及其预警装置。

第一方面，本申请提供一种设备预期维护预警系统，采用如下的技术方案：

一种设备预期维护预警系统，包括：

感测模块，其被配置为：用于检测目标单位的设备运行信息并输出；其中，所述设备运行信息包括振动信息、温湿度信息以及噪声信息；

前级处理模块，其连接于感测模块且被配置为：用于分析和处理设备运行信息，并输出；

网关模块，其连接于前级处理模块，且被配置为：用于获取前级处理模块输出的设备运行信息，与预设的服务器进行信息交互、分析处理以及进行信息存储；以及，交互终端，其连接于所述网关模块和/或服务器，且被配置为：用于进行信息交互，并通过UI界面展示设备运行信息。

可选的，所述前级处理模块、网关模块和服务器中任意一个或多个被配置为：对设备运行信息进行预警分析处理，如果符合预警执行条件，则输出报警执行指令。

可选的，所述预警分析处理包括判断设备运行信息是否超出预设的振动频率/幅度阈值、噪声阈值、温度阈值、湿度阈值中任意一个或多个。

可选的，所述前级处理模块还被配置为：根据预设的备用机启用条件输出备用机开启控制指令至预设置的备用机；其中，备用机启用条件包括设备运行信息超出预设的振动频率/幅度阈值、噪声阈值、温度阈值、湿度阈值中任意一个或多个。

可选的，所述感测模块包括振动传感单元、温湿度传感单元以及噪声传感单元；

所述前级处理模块被配置为：用于获取传感器空闲任务指令，并根据指令控制振动传感单元、温湿度传感单元以及噪声传感单元中的任意一个或多个进入休眠。

可选的，所述振动传感单元用于检测目标设备的X、Y及Z轴的振动信息。

第二方面，本申请提供一种设备预警装置，采用如下的技术方案：

一种设备预警装置，包括如上所述的感测模块和前级处理模块，所述前级处理模块包括NRF52840芯片以及连接于NRF52840芯片的通讯单元，所述通讯单元用于连接网关模块。

可选的，所述振动传感单元包括ADXL343振动传感器，所述ADXL343振动传感器的CS口接到NRF52840主芯片的P0.30接口；且，其SCL接到NRF52840主芯片的SPI CLK接口；

其SDA接到NRF52840主芯片的SPI MISO接口；

其SDO接口接到NRF52840主芯片的SPI MOSI接口；

其中断引脚INT1接到NRF52840主芯片的P0.29接口；

其INT2接到NRF52840主芯片的P0.28接口；

其VDD和GND接口分别接到电源和地。

可选的，所述温湿度传感单元包括SHT30温湿度传感器，所述SHT30温湿度传感器的数据接口SDA接到NRF52840主芯片的P1.11；且，其SCL脚接到NRF52840主芯片的P1.10；

其ADDR接地；

其ALERT接到NRF52840主芯片的P1.13接口；

其VDD和nRESER上电，且其他接口接地。

可选的，所述噪声传感单元包括MP34DT01传感器，所述MP34DT01传感器的VDD和GND分别接电源和地，且其DOUT接到NRF52840主芯片的P0.06，其CLK接到NRF52840主芯片的P0.31，其LR接到NRF52840主芯片的P0.26。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：设置感测模块检测设备的振动、温湿度以及噪声信息，通过前级处理模块和网关模块配合发送至服务器；工作人员可通过交互终端远程、实时且持续地获取设备的振动、温湿度以及噪声信息，从而可更及时的发现设备故障并减小人力浪费；同时，前级处理模块和网关模块还可做边缘计算，提高传感器端的AI性能，并降低服务器等的压力，降低功耗、简化维护和降低成本。

附图说明

图1是本申请的系统框图；

图2是本申请的振动传感单元的电路示意图；

图3是本申请的温湿度传感单元的电路示意图；

图4是本申请的噪声传感单元的电路示意图。

附图标记说明：1、感测模块；11、振动传感单元；12、温湿度传感单元；13、噪声传感单元；2、前级处理模块；3、网关模块；4、交互终端。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种设备预期维护预警系统。参照图1，设备预期维护预警系统包括感测模块1、前级处理模块2、网关模块3以及交互终端4。

其中，感测模块1用于检测目标单位的设备运行信息并输出；本实施例中所述的设备以电机为例，对应的，设备运行信息即为电机运行信息。感测模块1包括振动传感单元11、温湿度传感单元12以及噪声传感单元13，且三个单元分别用于检测电机运行时产生的振动信息、温湿度信息以及噪声信息并输出；同时，振动传感单元11还设置为用于检测目标电机的X、Y及Z轴的振动信息，以提高使用效果。

前级处理模块2包括以MCU为主芯片的集成电路结构，其连接于振动传感单元11、温湿度传感单元12以及噪声传感单元13的输出端，用于接收三个单元采集的运行信息，并做分析和处理。

网关模块3连接于前级处理模块2，用于获取前级处理模块2输出的设备运行信息，与预设的服务器进行信息交互并进行信息存储。

交互终端4，其可选择OT、CT和IT三端设备，交互终端4连接于网关模块3和/或服务器，用于进行信息交互，并通过UI界面展示设备运行信息；为提高信息展示效果，交互终端4可设置为对设备运行信息图像化处理，如：通过图形界面软件Node-red做显示。

以振动信息为例：建立以X轴为时间，Y轴为频率/幅度的坐标系，将电机在三维上的振动在上述坐标系中标示出，对同一维的坐标点做连线，并用不同颜色的线条表示三维的坐标点连线。通过上述图像化处理方式，可有效提高对电机的振动的监测效果。

本申请所述系统可根据场内与场外做不同设置，场内：上述交互终端4包括警报器、专用手机或平板电脑，其通过IntrNet内部网络做信息交互；而场外，交互终端4包括手机，可通过移动/电信网络做通信。

根据上述内容，工作人员可通过交互终端4远程对电机等设备做运行状态监测；又因为监测为随时、持续进行，且可读取图像化的信息即可获知，所以监管更为及时，甚至能够提前预知设备故障，同时本系统还有助于减小人力成本。

为降低本系统的能耗和使用寿命，前级处理模块2还设置为用于获取传感器空闲任务指令，并根据指令控制振动传感单元11、温湿度传感单元12以及噪声传感单元13中的任意一个或多个进入休眠；上述传感器空闲任务指令可为工作人员通过交互终端4发送至前级处理模块2，也可以是根据服务器中预设的传感器休眠规则激活。

进一步的，前级处理模块2、网关模块3和服务器中任意一个或多个被配置为：对设备运行信息进行预警分析处理，如果符合预警执行条件，则输出报警执行指令；其中，报警执行指令包括发送报警信息至交互终端4、控制若干个指定的声/光报警器开启以及UI界面做警示信息弹窗。

预警处理包括判断设备运行信息是否超出预设的振动频率/幅度阈值、噪声阈值、温度阈值、湿度阈值中任意一个或多个，如果是，则符合预警执行条件。

如果上述判断为网关模块 3执行，则判断产生特征值后，发送特征值至前级处理模块2，特征值用于配合前级处理模块2改善传感器端的AI性能。

前级处理模块2、网关模块3做上述设置，均为边缘计算需求，旨在实现低耗，提高维护的便捷性，降低对服务器等的要求，使本系统的价格更有竞争力。

为提高传感器端的AI能力，本申请关于边缘计算还做以下设置：为前级处理模块2预设备用机启用条件，前级处理模块2根据预设的备用机启用条件输出备用机开启控制指令至预确定的备用机；其中，预设的备用机启用条件包括设备运行信息超出预设的振动频率/幅度阈值、噪声阈值、温度阈值、湿度阈值中任意一个或多个。上述阈值和前述预警的阈值不同，若有需求，也可相同。

为方便边缘计算设置，本系统还于服务器设置数据库汇总分析本系统运行过程中的信息，并根据分析结果更新边缘计算设置；例如：数据库分析后发现温度大于50摄氏度之后目标设备毁坏，则，其将上述逻辑关系写入传感器；当传感器检测到温度大于50摄氏度时，前级处理模块2对应做出响应。

当感测模块1反馈的设备运行信息超出上述备用机启用条件，则前级处理模块2输出备用机开启控制指令至预确定的备用机；备用机为目标设备的同类备用机构，其连接于前级处理模块2；上述设置可进一步减小设备故障带来的安全隐患等，进而使用效果相对更佳。

本申请实施例还公开一种设备预警装置。设备预警装置为上述系统的前级，其包括上述感测模块1和前级处理模块2。

其中，前级处理模块2包括作为MCU主芯片的NRF52840芯片及与主芯片连接的通讯单元（如：蓝牙5.0+mesh）；NRF52840主芯片围绕32位ARM®Cortex™-M4 CPU构建，浮点单元以64 MHz运行；具有完全的多协议功能和完整的协议并发性；具有对蓝牙5.0，蓝牙网状网络，线程，Zigbee，802.15.4，ANT和2.4 GHz专有堆栈的协议支持；其可通过蓝牙等连接于网关模块3，以连接于服务器；同时，其满足了需要协议并发以及丰富多样的外围设备和功能的需求；通讯单元用于连接网关模块3。

参照图2，感测模块1的振动传感单元11包括ADXL343振动传感器，ADXL343振动传感器是一款完整的3轴加速度测量系统，可选择的测量范围有±2 g、±4 g、±8 g或±16g，具有10至13位分辨率，可通过SPI(3和4线)和I2C访问数字输出内置运动检测功能使得单击、双击、活动、静止和自由落体，因此其可满足上述系统的三维振动检测需求。

ADXL343振动传感器的CS口接到NRF52840主芯片的P0.30接口；且，其SCL接到NRF52840主芯片的SPI CLK接口；其SDA接到NRF52840主芯片的SPI MISO接口；其SDO接口接到NRF52840主芯片的SPI MOSI接口；其中断引脚INT1接到NRF52840主芯片的P0.29接口；其INT2接到NRF52840主芯片的P0.28接口；其VDD和GND接口分别接到电源和地。

参照图3，感测模块1的温湿度传感单元12包括SHT30温湿度传感器，SHT30温湿度传感器建立在新的CMOSens®传感器芯片上，该芯片是Sensirion新型湿度和温度平台的核心；与之前的产品相比，SHT3x-DIS具有更高的智能性，可靠性和更高的精度指标。

SHT30温湿度传感器的数据接口SDA接到NRF52840主芯片的P1.11；且，其SCL脚接到NRF52840主芯片的P1.10；其ADDR接地；其ALERT接到NRF52840主芯片的P1.13接口；其VDD和nRESER上电，且其他接口接地。

参照图4，感测模块1的噪声传感单元13包括MP34DT01传感器，MP34DT01传感器是一款超小型3mm*4mm*1mm，低功耗，全面的数字MEMS麦克风，内置有电容式感应元件和IC接口，能够检测声波的传感元件是使用专门用于生产音频传感器的专用硅微机械加工工艺制造。

MP34DT01传感器的VDD和GND分别接电源和地，且其DOUT接到NRF52840主芯片的P0.06，其CLK接到NRF52840主芯片的P0.31，其LR接到NRF52840主芯片的P0.26。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。