一种基于多传感器融合的联网实时监控方法

技术领域

本发明一般涉及监控技术领域，具体涉及一种基于多传感器融合的联网实时监控方法。

背景技术

对于制造类工厂，再生产制造过程中会产生废气，例如目前常用的刚材、钢板类切割设备、焊接设备等，在生产时都会产生带有大量粉尘的废气，而随着社会的发展，倡导发展绿色工厂，为了保证绿色环保，降低废气的排放量，工厂内对于切割、焊接类设备均会增加除尘设备，通过除尘设备对切割焊接类设备排出的气体进行过滤处理，从而降低废气的排放量，达到绿色环保的目的。

但是，对于除尘设备，多采用设置滤芯对废气进行过滤处理，在过滤设备运行过程中，滤芯为消耗品，需要定期点检，根据使用情况进行更换，这种定期点检的方式需要工作人员定期实施，并且通过人工点检的方式一般是在滤芯过滤效果较差或发生堵塞时才能发现，此时会造成不能有效将切割、焊接设备产生的气体有效排出和不能对废气有效过滤的现象，气体不能有效排出会对设备操作端的工人造成身体伤害，并且目前大部分的绿色工厂的气体为内循环，即经过过滤的气体直接排放在车间内部，在过滤设备不能有效过滤时会导致车间内空气质量差，影响车间工作人员的健康。

发明内容

鉴于上述的问题，本申请提供了一种基于多传感器融合的联网实时监控方法，通过在过滤设备上设置多个传感器，通过多个传感器与分析模块互联构成局部网路,从而协同工作对过滤设备的工作状况进行实时监控，以通过监控信息判断过滤设备的工作状态，根据工作状态对滤芯进行更换，从而科学的对滤芯更换，一方面能够降保证滤芯能够充分使用，降低滤芯的使用成本，另一方面能够避免由于滤芯多度使用而造成对废气过滤的效果。

本发明提供一种基于多传感器融合的联网实时监控方法，包括以下步骤：

步骤一、获取第一微尘传感器对集气罩内空气内微尘含量的检测值，获取第二微尘传感器对出气端空气内微尘含量的检测值，并同时获取压力传感器的检测值；

步骤二、对所述第一微尘检测传感器、所述第二微尘检测传感器及所述压力传感器的检测值分析，根据分析结果对过滤件的工作情况进行预测：

在第二微尘传感器检测值低于第一阈值β1，压力传感器的检测值低于第二阈值P1时，判定当前过滤件对空气的过滤效果符合要求；

当第二微尘检测传感器检测的阈值超过第一阈值，同时压力传感器检测值超过第二阈值P1时，则此时判定过滤件具有故障风险。

进一步地，在步骤二中，还包括：S21、在过滤件具有故障风险时，开始计时，在过滤件具有故障风险的状态持续时间超过预定时长T时，则确定过滤件为故障过滤件，需要对过滤件进行处理，其中预定时长T的取值范围为30秒-90秒。

进一步地，还包括用于获取空气过滤装置振动信息的振动传感器，根据所述振动传感器的检测值能够获取空气过滤装置的振动发生装置的工作状态，在步骤S21之前还包括：S20、在过滤件具有故障风险时，开始计时，在过滤件具有故障风险的状态持续时间达到预定时长T/3时，若空气过滤装置的振动发生装置未工作或工作时产生的振动不符合要求，则判定振动发生装置故障，在将振动发生装置的故障排除之后再进行步骤S21；

在过滤件具有故障风险的状态持续时间达到预定时长T/3时，若空气过滤装置的振动发生装置工作且符合工作要求，则进行步骤S21。

进一步地，步骤二还包括：S23、当所述第二微尘检测传感器的检测值超过第一阈值β1，压力传感器的检测值低于第二阈值P1时，则判定过滤件发生故障。

进一步地，步骤S23中判定过滤件为故障过滤件后，还包括：

S230、对过滤件进行检修，若过滤件出现破损现象，则对过滤件进行更换；

S231、若过滤件完好，则观察过滤件安装情况，是否出现于过滤腔密封不严等状况。

进一步地，本申请提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控方法包括一监控系统，该系统包括：第一微尘传感器、第二微尘传感器、压力传感器及振动传感器，所述第一微尘传感器设置于过滤装置的进气端，所述第二微尘传感器设置于过滤装置的出气端，所述振动传感器设置于过滤装置的壳体上用于检测过滤装置的振动信息，所述压力传感器设置于过滤装置的进气端和出气端之间，用于检测进气端和出气端之间的压力差值 。

进一步地，所述压力传感器包括活塞腔，活动设置于活塞腔内的活塞、设置于活塞和活塞腔两者之间的弹性件、设置于活塞腔上的挤压腔，与挤压腔连通的第二活塞腔、设置于第二活塞腔内的第二活塞杆及用于检测第二活塞杆位移量的位移传感器，所述活塞腔的一端与排气管连通，另一端与连通气道连通，所述弹性件能够向所述活塞提供向所述活塞腔与排气管连通一端的弹力，所述挤压腔设置有与活塞连接的挤压杆。

有益效果

本发明提供一种基于多传感器融合的联网实时监控方法，包括以下步骤：步骤一、获取第一微尘传感器对集气罩内空气内微尘含量的检测值，获取第二微尘传感器对出气端空气内微尘含量的检测值，并同时获取压力传感器的检测值；步骤二、对所述第一微尘检测传感器、所述第二微尘检测传感器及所述压力传感器的检测值分析，根据分析结果对过滤件的工作情况进行预测：在第二微尘传感器检测值低于第一阈值β1，压力传感器的检测值低于第二阈值P1时，判定当前过滤件对空气的过滤效果符合要求；当第二微尘检测传感器检测的阈值超过第一阈值，同时压力传感器检测值超过第二阈值P1时，则此时判定过滤件具有故障风险，通过这种方法，能够通过多个检测传感器对空气过滤装置的各种工作参数进行获取处理，从而获取过滤装置中过滤件当前的工作状态，达到实时监控过滤装置的工作状态的目的，通过多个传感器协同工作对过滤设备的工作状况进行监控，以通过监控信息判断过滤设备的工作状态，根据工作状态对滤芯进行更换，从而科学的对滤芯更换，一方面能够降保证滤芯能够充分使用，降低滤芯的使用成本，另一方面能够避免由于滤芯多度使用而造成对废气过滤的效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控方法的流程示意图。

图2为本发明提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控系统设置于空气过滤装置上的结构示意图。

图3为本发明提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控系统的结构示意图。

图4为2所示本发明提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控系统中A处的局部放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

参考图1，作为一种具体的实施方式，本申请提供一种基于多传感器融合的联网实时监控方法，包括以下步骤：

步骤一、获取第一微尘传感器1对集气罩内空气内微尘含量的检测值，获取第二微尘传感器4对出气端空气内微尘含量的检测值，并同时获取压力传感器5的检测值；

步骤二、对所述第一微尘检测传感器1、所述第二微尘检测传感器4及所述压力传感器5的检测值分析，根据分析结果对过滤件的工作情况进行预测：

在第二微尘传感器检测值低于第一阈值β1，压力传感器5的检测值低于第二阈值P1时，判定当前过滤件对空气的过滤效果符合要求；

当第二微尘检测传感器检测的阈值超过第一阈值，同时压力传感器检测值超过第二阈值P1时，则此时判定过滤件具有故障风险。

具体的，在过滤装置的过滤性能良好时，第二微尘传感器检测值应低于第一阈值β1，并且同时通过压力传感器5检测排气管74和连通气道731两者之间的压力差值，当过滤件的过滤性良好，透气性也较好时，此时排气管74和连通气道731两者之间的压力差值较小，压力传感器5的检测值也较小，低于第二阈值P1，在第二微尘传感器的检测值低于第一阈值β1、压力传感器5的检测值低于第二阈值P1时，则说明过滤件对空气的过滤效果符合要求；随着过滤装置的工作，过滤件上附着的微尘量越来越多，则过滤件的透气性和过滤效果变差，此时经过过滤件的微尘含量增多，因此从出气端72流出的微尘量增多，则第二微尘检测传感器检测的数值超过第一阈值，并且由于过滤件的透气性变差，因此排气管74和连通气道731两者之间的压力差值变大，压力传感器5的检测值也变大，超过第二阈值，因此，当第二微尘检测传感器检测的阈值超过第一阈值，同时压力传感器检测值超过第二阈值P1时，则此时判定过滤装置过滤件具有故障风险，此时开始计时，当过滤件具有故障风险的状态持续预定时长T时，则确定过滤件故障，需要更换，其中第二阈值P1的取值范围为0.4-0.6P0。

具体的，其中第一阈值β1的取值范围为35 mg/m

进一步地，在步骤二中，还包括：S21、在过滤件具有故障风险时，开始计时，在过滤件具有故障风险的状态持续时间超过预定时长T时，则确定过滤件为故障过滤件，需要对过滤件进行处理，其中预定时长T的取值范围为30秒-90秒。具体的，其中在预定时长T内，其中T的取值范围为30秒-90秒，T的计算方式为：T＝60*&2*P1/ P0，其中&2为第二调节系数，取值范围为0.75-2.47，通过振动传感器获取过滤装置的振动信息，以获取振动发生装置工作状况，在预定时长T内，过滤装置中的振动发生装置工作产生振动后，若压力传感器检测值低于第二阈值，则判定过滤件未故障，可以继续使用；若压力传感器检测值持续超过第二阈值，则判定过滤件故障，需要更换，若在预定时长T/3内，过滤装置的振动发生装置未工作，或者工作时产生的振动频率、振幅等较弱，则判定振动发生装置故障；具体的，在过滤件被堵塞过滤效果不佳时，过滤装置自身的控制系统会启动振动发生装置产生振动，以抖落附着于过滤件上的灰尘，因此，在预定时长T/3内，当振动发生装置工作产生振动对过滤件清理后，过滤件能够继续满足过滤效果时，则在振动发生装置工作后第二微尘检测值会在略微升高后降低低于第一阈值，压力传感器的检测值低于第二阈值，此时则判定过滤件无故障，可以继续使用；当过滤件重复使用或者空气湿度大使附着与过滤件上的微尘不能有效清理时，在振动发生装置工作后，仍不能将过滤件上的灰尘有效清理，此时压力传感器的检测值仍高于第二阈值，则判定过滤件故障，需要更换，且故障种类为附着灰尘过多，需要更换新的过滤件。

进一步地，还包括用于获取空气过滤装置振动信息的振动传感器6，根据所述振动传感器6的检测值能够获取空气过滤装置的振动发生装置的工作状态，在步骤S21之前还包括：S20、在过滤件具有故障风险时，开始计时，在过滤件具有故障风险的状态持续时间达到预定时长T/3时，若空气过滤装置的振动发生装置未工作或工作时产生的振动不符合要求，则判定振动发生装置故障，在将振动发生装置的故障排除之后再进行步骤S21；

在过滤件具有故障风险的状态持续时间达到预定时长T/3时，若空气过滤装置的振动发生装置工作且符合工作要求，则进行步骤S21。

进一步地，步骤二还包括：S23、当所述第二微尘检测传感器4的检测值超过第一阈值β1，压力传感器5的检测值低于第二阈值P1时，则判定过滤件发生故障。

进一步地，步骤S23中判定过滤件为故障过滤件后，还包括：

S230、对过滤件进行检修，若过滤件出现破损现象，则对过滤件进行更换；

S231、若过滤件完好，则观察过滤件安装情况，是否出现于过滤腔730密封不严等状况。

进一步地，其中监控系统还包括设置于集气罩的空气参数传感器2，通过空气参数传感器2用于检测集气罩内部的空气湿度值、空气流动系数及空气粘度系数等参数，该监控系统还包括存储模块9，用于存储空气参数传感器2的检测值，压力差值△P、过滤装置的运行时长t等过滤装置的运行信息，其中本申请提供的监控方法还包括，在压力差值△P等于第二阈值时，首先获取空气参数传感器的检测值、过滤装置运行时长t等信息，获取当前过滤件的工作信息，其中在当前的过滤件运行时，空气参数传感器检测空气相对湿度值超过第三阈值的时长超过预定时长T2时，即判定当前过滤件为故障过滤件，且故障原因为过滤件被堵塞，需要更换过滤件，具体的，可以理解的是，在空气湿度过大时，空气经过过滤件被过滤时，则被过滤的微尘与过滤件附着的更紧密，则过滤件在湿度过大的情况下运行的时长越长，附着于过滤件上的微尘越不易被清理，则过滤件需要更换，因此，通过设置空气参数传感器，检测集气罩内空气湿度值，以获取每个过滤件处于不同工作环境的时长，根据工作时长等参数即可判定过滤件的工作状态，不用再参考第二微尘检测传感器的检测值来对过滤件分析，从而提高效率，当当前过滤件在湿度超过第三阈值的环境中工作的时长不足T2时长时，则再通过获取第二微尘传感器、振动传感器的检测值来判定过滤件的工作状态，其中第三阈值的取值范围为大于60％。

进一步地，作为具体的实施方式，其中T2的确定方法为：关系系数α，取值范围为0.76-2.37，其中第三阈值的取值为60％-70％时，关系系数α的取值范围为0.76-1.5，在第三阈值的取值为70％-90％时，关系系数α的取值范围为1.5-2.37；△Ptn为在tn时长内，排气管74和连通气道731两者之间的压力差值的平均值，其中t1＋t2＋…tn＝T2，P0为大气压，空气流动系数为γ，空气粘度系数为μ，V为通气道731内空气流动速度，单位为升/秒，Tt1为集气罩内空气温度，Tt2为由出气端72排出的气体的温度，则T2＝{[P0*V*γ- P0*V(Tt1-Tt2)*μ）]/（△Pt1＋△Pt2＋…△Ptn）}/α。

实施例二

进一步地，本申请提供的一种基于多传感器融合的联网实时监控方法包括一监控系统，参考图2-图4，该系统包括：第一微尘传感器1、第二微尘传感器2、压力传感器3及振动传感器6，所述第一微尘传感器1设置于过滤装置的进气端71，所述第二微尘传感器4设置于过滤装置的出气端72，所述振动传感器6设置于过滤装置的壳体上用于检测过滤装置的振动信息，所述压力传感器5设置于过滤装置的进气端71和出气端72之间，用于检测进气端和出气端之间的压力差值 ,其中监控系统还包括分析模块8，分析模块8与所述第一微尘传感器1、第二微尘传感器4、压力传感器5及振动传感器6均连接，用于获取多个传感器的检测信息并对检测信息进行分析处理，通过对多个传感器检测信息分析从而获取当前过滤装置7的工作状态，其中过滤装置的具体结构包括：集气罩70，设置于集气罩70上的过滤箱体73及连通所述过滤箱体73和所述集气罩70的排气管74，所述出气端72设置于所述过滤箱体73，所述过滤箱体73内设置有过滤腔730，所述过滤腔730和所述出气端72之间设置有连通气道731，所述连通气道731内设置有排风扇720，所述过滤腔730内设置有过滤件75，压力传感器5设置于连通气道731和排气管74之间，其中过滤装置的工作原理为：将集气罩设置于焊接设备或切割设备处，从而通过集气罩收集焊接设备或切割设备工作时产生的废气，在工作时，通过排风扇工作，将过滤腔内部的气体从出气端72排出，从而在过滤腔730内产生一定的负压，然后通过排气管74连通集气罩的进气端71处产生负压，从而对焊接设备或切割设备工作时产生的废气产生抽吸作用，废气被吸入过滤腔730内，然后经过过滤件75过滤后从出气端72排出，废气内的微尘及有害气体被过滤件过滤，其中过滤装置还配置有振动发生装置图中未示出，振动发生装置被过滤装置的控制模块进行控制，在需要时工作产生振动，振动能够将附着与过滤件上的微尘震落，达到清理过滤件的目的，在过滤装置的过滤性能良好时，第二微尘传感器检测值应低于第一阈值β1，并且同时通过压力传感器5检测排气管74和连通气道731两者之间的压力差值，当过滤件的过滤性良好，透气性也较好时，此时排气管74和连通气道731两者之间的压力差值较小，压力传感器5的检测值也较小，低于第二阈值P1，在第二微尘传感器的检测值低于第一阈值β1、压力传感器5的检测值低于第二阈值P1时，则说明过滤件对空气的过滤效果符合要求；随着过滤装置的工作，过滤件上附着的微尘量越来越多，则过滤件的透气性和过滤效果变差，此时经过过滤件的微尘含量增多，因此从出气端72流出的微尘量增多，则第二微尘检测传感器检测的数值超过第一阈值，并且由于过滤件的透气性变差，因此排气管74和连通气道731两者之间的压力差值变大，压力传感器5的检测值也变大，超过第二阈值，因此，当第二微尘检测传感器检测的阈值超过第一阈值，同时压力传感器检测值超过第二阈值P1时，则此时判定过滤装置过滤件具有故障风险，此时开始计时，当过滤件具有故障风险的状态持续预定时长T时，则确定过滤件故障，需要更换。

其中监控系统的监控方法为：在过滤装置工作时，通过第一传微尘传感器1检测集气罩内部气体的微尘含量，并同时通过第二微尘传感器检测出气端空气的微尘含量。

进一步地，当第二微尘检测传感器的检测值超过第一阈值，压力传感器的检测值低于第二阈值时，则判定过滤件发生故障，则故障种类为过滤件过滤效果不佳，需要检查过滤件是否破损或安装不到位，具体的，在过滤件使用时，能够通过振动发生装置对过滤件上附着的灰尘进行清理，在重复清理后，过滤件本身可能会发生破损，过滤件与过滤腔之间也可能发生密封不严等现象，此时部分微尘会经过密封不严或者过滤件上破损的位置通过，此时会出现第二微尘检测传感器检测值超过第一阈值、压力传感器检测值低于第二阈值的现象，当出现这一类现象时，工作人员需要检查过滤件是否破损或者安装不到位密封不严等，在过滤件破损时更换新的过滤件，安装不到位时重新安装。

进一步地，其中监控系统可以根据各个传感器的检测值根据上述内容将各种故障分类，在发生相应的故障时显示对应的显示故障提示，工作人员可以根据故障提示对过滤件进行检修，提高检修效率。

进一步地，所述压力传感器5包括活塞腔51，活动设置于活塞腔51内的活塞52、设置于活塞52和活塞腔51两者之间的弹性件53、设置于活塞腔51上的挤压腔54，与挤压腔连通的第二活塞腔56、设置于第二活塞腔内的第二活塞杆57及用于检测第二活塞杆57位移量的位移传感器58，所述活塞腔51的一端与排气管74连通，另一端与连通气道731连通，所述弹性件53能够向所述活塞52提供向所述活塞腔51与排气管74连通一端的弹力，所述挤压腔设置有与活塞连接的挤压杆55，具体的，参考图3，所述压力传感器5包括活塞腔51，活动设置于活塞腔51内的活塞52、设置于活塞52和活塞腔51两者之间的弹性件53、设置于活塞腔51上的挤压腔54，与挤压腔连通的第二活塞腔56、设置于第二活塞腔内的第二活塞杆57及用于检测第二活塞杆57位移量的位移传感器58，活塞腔51的一端与排气管74连通，另一端与连通气道731连通，弹性件53能够向活塞52提供想活塞腔51与排气管连通一端的弹力，挤压腔设置有与活塞连接的挤压杆55，具体的，参考图3，其中挤压腔54包括轴线与活塞腔51平行的柱状腔体，内部滑动设置有活动板，挤压杆55设置于活动板上且与柱状腔体同轴设置，柱状腔远离挤压杆的一端与第二活塞腔56连通，弹性件53为拉簧，且柱状腔的横截面s1大于第二活塞腔的横截面s2，通过这种设置方式，在过滤装置工作时，能够在活塞52两端产生气压差，从而在气压差的作用下使活塞52两端产生压力差，并且压力差的方向与弹性件53的弹力方向相反，在压力差的作用下能够驱动活塞抵抗弹性件53的弹力发生位移，使弹性件53发生形变，直至活塞受到的压力差与弹性件的弹力相等，活塞受力平衡后停止运动，并通过挤压杆55对挤压腔54挤压，将挤压腔内部的流动介质挤压流动至第二活塞腔内，从而使第二活塞运动，第二活塞带动第二活塞杆运动，通过位移传感器58检测第二活塞杆的位移量从而计算活塞两侧的压力差，从而计算活塞两侧的气压差，通过将柱状腔的横截面s1设置为大于第二活塞腔的横截面s2，在活塞运动较小位移时即可使第二活塞杆具有较大位移，从而提高检测的灵敏度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。