【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能制造与工业物联网，特别是涉及一种基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统。
技术介绍
1、设备运行状态监控与异常反馈是智能制造与工业物联网的一个重要方面，其中，设备振动参数是反映设备运行状态的重要参数。在设备运行初期，主要由专家凭借感官或简单仪表获得信息，并根据经验进行故障判断；随着传感器技术发展，与故障相关的信号采集逐步规范化、精确化，使得在线诊断和智能诊断得以模拟专家思维过程，提高了诊断效率和准确度。特别是现代制造设备复杂化，对所采集信号实现可信的正确分析成为智能制造的核心内容之一。其中，振动信号是综合反映制造设备运行健康状态的重要载体之一，在低烈度振动(不影响设备结构安全)的情况下，结合设备本身特征，研究基于设备振动信号的诊断分析算法和模块，集合设备本身的结构和运动特征，开发应用模块应用于生产制造过程中。在电子产品制造与智能装配工艺中，设备的振动也可能影响环境，例如通过地面结构传递影响其他对振动敏感设备(如图像识别、器件贴片、精密定位等设备)的正常运行。因此，针对这类一体化智能制造车间设计时，需要有振动监测和管控的设计思路规范。
2、传统的工业制造领域中，振动监控系统通过抓取某几个确定的振动信号，实现远程振动监控功能，其远程数据分析基于终端提取的特征参数，无法实现更深度的设备诊断和预测性维护功能。另外，现有的远程监控和诊断系统中，一般要求采集端具有确定的ip地址来实现远程信号的巡查，在采用动态ip地址配置时，每次巡检均需要人工获取ip地址，操作难度大，使得动态ip地址在在线巡检中受到限制。p>
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述不足，提供一种基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统，其基于振动监控平台下的例行设备诊断模块，实现在线的远程深度诊断和预测性维护功能；并实现了终端主动发送信息和例行被动巡检的联动功能，解决了生产设备动态ip地址限制在线巡检的问题。
2、一种基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统，包括振动传感器模块、采集终端模块、通讯模块以及客户端；
3、所述振动传感器模块固定于待监控和预测设备的表面，用于检测设备振动情况；
4、所述采集终端模块用于采集振动信号，并对高频振动信号进行预处理，缓存振动原始数据；
5、所述通讯模块基于mqtt协议和tcp/ip通讯协议，用于将所述振动信号发送至客户端；
6、所述客户端对采集终端模块发送并经通讯模块传输的数据进行处理分析以实现数据可视化；客户端接收经采集终端模块处理的监控特征数据以监控振动信号，并定时触发轮询振动传感器模块获取诊断和预测模型高频数据，以诊断设备异常；
7、振动信号的监控和预测诊断联动控制；采集终端模块发送监控特征数据与客户端轮询诊断和预测模型高频数据联动控制。
8、在其中一个实施例中，所述振动传感器模块为分布式安装在待监控和预测设备上的三轴mems振动加速度传感器。
9、在其中一个实施例中，所述采集终端模块按照预设的采样频率抓取振动传感器模块的数字时间序列，计算时序特征参数，将高频时序信号转化为低频的特征参数序列，并按照存储规则，将特征参数序列和振动时序信号分别存储。
10、在其中一个实施例中，所述客户端包括监控模块、例行诊断分析与预测性维护模块、用于分析诊断的数据信号抓取通用模块、以及诊断分析子程序模块。
11、在其中一个实施例中，所述采集终端模块通过mqtt协议方式，完成与客户端的订阅和推送双向功能；采集终端模块按照预设规则，将设备信息和特征信号上传发布到虚拟服务器中；客户端的监控模块通过mqtt协议主动抓取虚拟服务器中需要监控的特征参数序列，并通过预设算法和显示方式，进行设备振动的实施监控显示、序列保存及特征参数后处理。
12、在其中一个实施例中，所述客户端的监控模块抓取设备动态ip地址，并将设备动态ip地址和设备信息存储在本地目录。
13、在其中一个实施例中，所述例行诊断分析与预测性维护模块按照触发启动设置和实时ip地址表，通过tcp/ip通讯协议分时自动从采集终端模块采集、传输并保存设备振动加速度信号；所述数据信号抓取通用模块根据预设ip地址设备识别字节，自动将高采样率的振动加速度信号按照时间和设备标识，分别存入不同设备的诊断信号数据库。
14、在其中一个实施例中，所述诊断分析子程序模块用于接收并处理数据信号抓取通用模块发送的振动信号数据，通过时、频分析获取振动信号的时域特征参数，从特征参数中提取对故障敏感的特征向量，保存数据并将监测结果反映在labview的波形图上。
15、在其中一个实施例中，经采集终端模块预处理后的低频率设备振动特征参数时序信号和对应终端ip地址，由采集终端模块通过mqtt协议主动寻找域内客户端传输，以完成实时振动监控功能；当设备振动的监控特征参数异常时，监控报警信息传送到客户端的多个终端。
16、在其中一个实施例中，客户端定时对所述振动传感器模块轮询通讯，抓取设备的振动高频原始信号并保存，通过计算和预测性分析，实现设备的远程智能诊断分析和预测性维护功能。
17、实施本专利技术的基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统，具有以下有益效果：
18、1)通过采集终端模块主动发送监控特征数据与采集终端模块在客户端定时轮询下的例行被动巡检联动控制，解决了生产设备动态ip地址限制在线巡检的问题；
19、2)通过采集终端模块主动寻找域内客户端并传输经其预处理后的低频率设备振动特征参数时序信号和对应终端ip地址，实现对设备振动的实时监控；通过客户端对振动传感器模块的定时轮询，以及对振动高频原始信号的处理分析，实现设备的远程智能诊断分析和预测性维护功能，解决了监控实时性要求和深度诊断数据完整性的矛盾，以及域内设备终端动态ip地址配置的问题。
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1.一种基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统，其特征在于，包括振动传感器模块、采集终端模块、通讯模块以及客户端；
2.根据权利要求1所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述振动传感器模块为分布式安装在待监控和预测设备上的三轴MEMS振动加速度传感器。
3.根据权利要求2所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述采集终端模块按照预设的采样频率抓取振动传感器模块的数字时间序列，计算时序特征参数，将高频时序信号转化为低频的特征参数序列，并按照存储规则，将特征参数序列和振动时序信号分别存储。
4.根据权利要求3所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述客户端包括监控模块、例行诊断分析与预测性维护模块、用于分析诊断的数据信号抓取通用模块、以及诊断分析子程序模块。
5.根据权利要求4所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述采集终端模块通过MQTT协议方式，完成与客户端的订阅和推送双向功能；采集终端模块按照预设规则，将设备信息和特征信号上传发布到虚拟服务器中；客户端的监控模块通过MQTT协议主动抓取虚拟服务器中需要监控的特征参数序列，并通
6.根据权利要求5所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述客户端的监控模块抓取设备动态IP地址，并将设备动态IP地址和设备信息存储在本地目录。
7.根据权利要求6所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述例行诊断分析与预测性维护模块按照触发启动设置和实时IP地址表，通过TCP/IP通讯协议分时自动从采集终端模块采集、传输并保存设备振动加速度信号；所述数据信号抓取通用模块根据预设IP地址设备识别字节，自动将高采样率的振动加速度信号按照时间和设备标识，分别存入不同设备的诊断信号数据库。
8.根据权利要求7所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述诊断分析子程序模块用于接收并处理数据信号抓取通用模块发送的振动信号数据，通过时、频分析获取振动信号的时域特征参数，从特征参数中提取对故障敏感的特征向量，保存数据并将监测结果反映在LabVIEW的波形图上。
9.根据权利要求8所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，经采集终端模块预处理后的低频率设备振动特征参数时序信号和对应终端IP地址，由采集终端模块通过MQTT协议主动寻找域内客户端传输，以完成实时振动监控功能；当设备振动的监控特征参数异常时，监控报警信息传送到客户端的多个终端。
10.根据权利要求9所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，客户端定时对所述振动传感器模块轮询通讯，抓取设备的振动高频原始信号并保存，通过计算和预测性分析，实现设备的远程智能诊断分析和预测性维护功能。
...【技术特征摘要】
1.一种基于设备振动实时信号的监控与预测诊断系统，其特征在于，包括振动传感器模块、采集终端模块、通讯模块以及客户端；
2.根据权利要求1所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述振动传感器模块为分布式安装在待监控和预测设备上的三轴mems振动加速度传感器。
3.根据权利要求2所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述采集终端模块按照预设的采样频率抓取振动传感器模块的数字时间序列，计算时序特征参数，将高频时序信号转化为低频的特征参数序列，并按照存储规则，将特征参数序列和振动时序信号分别存储。
4.根据权利要求3所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述客户端包括监控模块、例行诊断分析与预测性维护模块、用于分析诊断的数据信号抓取通用模块、以及诊断分析子程序模块。
5.根据权利要求4所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述采集终端模块通过mqtt协议方式，完成与客户端的订阅和推送双向功能；采集终端模块按照预设规则，将设备信息和特征信号上传发布到虚拟服务器中；客户端的监控模块通过mqtt协议主动抓取虚拟服务器中需要监控的特征参数序列，并通过预设算法和显示方式，进行设备振动的实施监控显示、序列保存及特征参数后处理。
6.根据权利要求5所述的监控与预测诊断系统，其特征在于，所述客户端的监控模块抓取设备动态ip地址，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆锋，邵鹏程，王义华，张新虎，
申请(专利权)人：深圳长城开发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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