用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通风机或水泵技术，旨在提供用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测方法及装置。该装置的中空外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电。本发明专利技术将运行能效分析、振动频谱分析、控制功能集合在一起，可广泛应用于各类通风机或水泵设备，有非常大的适用性。具有本地数据存储功能，可以无需联网就能实现历史数据对比。能够实时采样通风机或水泵进出口管道的参数，进行在线能效计算与分析，由此对通风机或水泵的运行情况进行全面了解，用于工艺控制方面的告警和对设备的输出调整控制，提高通风机或水泵的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测方法及装置
本专利技术是关于工业用通风机或水泵的相关设备领域，具体涉及一种用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测方法及装置。
技术介绍
通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，锅炉和工业窑炉的通风和引风，空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风，其效率是衡量通风机工作能效高低的一项重要指标；水泵及其拖动设备也是我国主要的终端耗电设备，但是水泵的实际运行效率并不高，所以具有很大的节电潜力。通风机或水泵运行效率的高低很大程度上取决于设备的运行工况，如果运行工况偏离高效区间，即使高效的通风机或水泵也达不到经济运行的效果，掌握通风机或水泵的运行状态，对于提高设备的能效和优化工作具有十分重要的意义；另外通风机或水泵因操作不当、运维不善、质量缺陷等原因引起的安全事故非常多，这不仅影响了设备安全平稳运行，还会影响通风机或水泵所在的整个系统的运行，给企业造成重大的损失。因此，通风机或水泵设备的能效安康一体化测量作用重大。其中，能效分析和振动分析是两个重要手段，能效分析是利用皮托管风速风量测量仪采集通风机进出口管道中央均速皮托管的压力和流量等数据、利用电磁流量计采集水泵进口流量数据、利用压力传感器采集设备进出口压力信号和为设备供电的三相多功能电表的电气数据，进行能效计算分析，由此可对通风机或水泵的运行情况进行全面的了解；振动分析是利用振动传感器采集运行设备的振动信号，当设备出现异常情况时，一般会出现振动的加大和变化，比如地脚螺栓松动、轴承不对中等，对振动信号进行采集、处理和分析，特别是频谱分析方法可以完整的反映振动的特征和性质，可以对故障隐患的原因、部位以及劣化程度进行诊断。目前，通常分析通风机的能效数据需要操作人员使用多种仪器人工测量通风机在各种转速下的风量、风压、电流等数据，然后再根据测得的数据计算出通风机的能效数据，这样不仅工作量大，而且效率低；现有技术下检测水泵的能效过程中监测耗能较高，而且稳定性差，容易发生电路损坏的情况，监测难度高，难以持续监测。另外振动数据采集通常采用的测振仪，其实现原理是：由测振仪采集振动数据，事后再通过振动信号导出频谱来判断故障的具体类型。这种事后分析的方法不能发现早期隐患，不能及时干预排除隐患。少数能实时提供频谱分析的测振仪没有报警和控制功能，在对设备保护的时效性和实用性上有所欠缺，不利于工业上广泛应用。因此，目前尚无能够同时进行通风机或水泵能效安康数据监测的简单实用的一体机装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测方法及装置。为了解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至通风机或水泵的运行控制部件；所述数据存储模块中内置通风机或水泵故障诊断和能效标准知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。本专利技术中，所述数据处理模块是处理器CPU；所述数据存储模块是存储SD卡；所述显示模块是液晶显示屏或LED显示屏，与之配套地在外壳表面设有若干个按键；或者，所述显示模块是显示触摸屏。本专利技术中，所述信号输入输出接口包括：(1)RS485串口，用于使用Modbus通讯协议采集振动传感器信号、三相多功能电表数据、皮托管风速风量测量仪或电磁流量计数据；(2)模拟量输入通道AI，用于采集温度传感器信号或压力传感器信号；(3)开关量输入通道DI，用于接收设备启停状态和本地自动状态信号；(4)开关量输出通道DO，用于输出控制设备启停的信号；(5)模拟量输出通道AO，用于输出调整设备运行状态的信号。本专利技术中，所述信号输入输出接口通过信号线连接至下述设备：(1)以RS485串口分别连接三相多功能电表、设于通风机或水泵上的振动传感器；RS485串口还连接至皮托管风速风量测量仪或电磁流量计，皮托管风速风量测量仪与设在通风机进口管道中央的均速皮托管相连，电磁流量计安装在水泵进口管道中；(2)以模拟量输入通道AI连接设于通风机或水泵运行环境周围的温度传感器、设于通风机出口管道中的压力传感器，以及设于水泵进出口管道中的压力传感器；(3)分别以开关量输入通道DI、开关量输出通道DO和模拟量输出通道AO连接通风机或水泵的驱动电机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一体机装置能够将各功能模块集中安置在一个外壳内，体积小、重量轻、低功耗、成本低、安装方便，人机界面操作友好。2、本装置具有人机对话窗口，可以在本地实时查看监测结果和输入控制选择；也能够通过远程的云端管控平台或移动终端实现上述操作。因而能够大大降低使用成本，提高工作效率，实用性非常好。3、本专利技术的一体机装置将运行能效分析、振动频谱分析、控制功能集合在一起，可广泛应用于各类通风机或水泵设备，有非常大的适用性。鉴于通风机和水泵的运行控制原理具有很大相似性，只需在数据处理模块中预先写入通风机和水泵的相应软件功能模块和故障诊断和能效标准知识库，就可以根据现场需要就地安装，无需考虑更换一体机装置型号，通用性极强。因此，无论是生产、修理或维护，都能极大降低成本。4、本装置具有本地数据存储功能，可以无需联网就能实现历史数据对比。也可以通过以太网和无线功能将数据传输至服务器和云平台，实现远程监测，有效实现通风机或水泵设备运行状态的监控和诊断；通过及时跟踪设备运行状态，发现和处理故障问题，提高设备寿命和工业生产效率。5、本专利技术的装置能够实时采样通风机或水泵进出口管道的参数，进行在线能效计算与分析，由此可对通风机或水泵的运行情况进行全面的了解，从而获得通风机或水泵能效的实时数据，更好地用于工艺控制方面的告警和对设备的输出调整控制，提高通风机或水泵的运行效率；通过实时采样振动传感器采集运行设备的振动信号，对相关参数进行振动分析来监测当前设备健康情况以及是否出现异常情况。本专利技术中，可以通过显示模块向操作人员或云端管控平台提供设备运行参数，同时也可以作为通风机或水泵设备输出调整控制时的参考数据。附图说明图1为本专利技术的拓扑图(用于通风机)。图2为本专利技术的拓扑图(用于水泵)。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；其特征在于，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；/n所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；/n所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至通风机或水泵的运行控制部件；/n所述数据存储模块中内置通风机或水泵故障诊断和能效标准知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；/n所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；/n所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于通风机或水泵的能效安康一体化的监测装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；其特征在于，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；
所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；
所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至通风机或水泵的运行控制部件；
所述数据存储模块中内置通风机或水泵故障诊断和能效标准知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；
所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；
所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。


2.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述数据处理模块是处理器CPU；所述数据存储模块是存储SD卡；所述显示模块是液晶显示屏或LED显示屏，与之配套地在外壳表面设有若干个按键；或者，所述显示模块是显示触摸屏。


3.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口包括：
(1)RS485串口，用于使用Modbus通讯协议采集振动传感器信号、三相多功能电表数据、皮托管风速风量测量仪或电磁流量计数据；
(2)模拟量输入通道AI，用于采集温度传感器信号或压力传感器信号；
(3)开关量输入通道DI，用于接收设备启停状态和本地自动状态信号；
(4)开关量输出通道DO，用于输出控制设备启停的信号；
(5)模拟量输出通道AO，用于输出调整设备运行状态的信号。


4.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口通过信号线连接至下述设备：
(1)以RS485串口分别连接三相多功能电表、设于通风机或水泵上的振动传感器；RS485串口还连接至皮托管风速风量测量仪或电磁流量计，皮托管风速风量测量仪与设在通风机进口管道中央的均速皮托管相连，电磁流量计安装在水泵进口管道中；
(2)以模拟量输入通道AI连接设于通风机或水泵运行环境周围的温度传感器、设于通风机出口管道中的压力传感器，以及设于水泵进出口管道中的压力传感器；
(3)分别以开关量输入通道DI、开关量输出通道DO和模拟量输出通道AO连接通风机或水泵的驱动电机。


5.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述通讯模块是以太网通讯模块或无线4G通讯模块。


6.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述数据处理模块是型号为ARMcortex-A7的处理器，运行Linux操作系统。


7.利用权利要求1所述监测装置实现通风机能效安康一体化的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在通风机设备上安装多个振动传感器，获取设备的振动加速度信号，包括三个方向轴的振动有效值和频谱原始数据；采集为通风机设备供电的三相多功能电表的参数，包括电流、电压、功率、功率因数和电能数据；通过皮托管风速风量测量仪，获取设备进口管道中均速皮托管采集的通风机设备进口滞止容积流量、进口滞止压力数据；采集通风机设备出口管道中所接压力传感器的出口滞止压力信号；采集设备周围运行环境温度信号；采集到的信号或数据由信号输入输出模块传送给数据处理模块；
(2)数据处理模块中内置的信号处理模块对振动信号进行快速傅里叶变换运算，在得到频谱数据后通过进一步的计算获得频率、幅值、占比、总振动量、速度、位移数据，并存储于数据存储模块；同时，对取自三相多功能电表的数据和皮托管风速风量测量仪的数据以及出口管道中压力传感器的压力信号整理后，进行通风机能效计算并存储于数据存储模块；并且在进行数据存储的同时，将这些数据以实时数值和趋势图的形式显示在显示模块中；
通风机的效率计算公式为：



pF＝pvsg2-pvsg1(1.2)
Pe＝P·η·ηtr(1.3)



其中公式(1.1)中，ηe为通风机效率，单位为100％；qvsg1为通风机进口滞止容积流量，单位为立方米每秒；k...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绪康，汤中彩，林笑盈，刘唐丁，吕巧玲，龚亦昕，沈念辰，
申请(专利权)人：杭州展德软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33