本發明涉及設備診斷裝置領域，尤其涉及一種基于無線通訊的設備診斷裝置及方法、電路板。

背景技術：

設備運行過程中的狀態監控對于設備的安全使用具有重大意義，現有的設備運行狀態監測和故障預判與診斷手段，大部分是依靠工程師現場“看、聽、摸”的傳統經驗性，具有依賴人、效率低和難度大的缺點。

以下為現有技術中，與解決上述問題有關技術的專利文獻：

如申請號為cn201210178269.x的專利文獻公開的“電動機設備狀態在線監測裝置及其監測方法”，該電動機設備狀態在線監測裝置包括依次連接的數據采集模塊（10）、數據處理模塊（20）、數據分析模塊（30）、數據輸出模塊（40）以及電源模塊（50）。該裝置的監測方法包括：利用數據采集模塊采集電動機的參數；對所采集的數據進行處理，適應數據分析模塊的需要；數據分析模塊對數據進行全面分析，并把分析結果輸出至數據輸出模塊。該監測裝置及方法僅適用于電動機或者類似原理的相關裝置，應用范圍較窄，不適用于其他類型設備，且不能將監測數據及數據分析結果發送至服務器進行統計及進一步的分析。

又如申請號為cn201610411960.6的專利文獻公開的“遠程溫濕度監測與設備運行狀態監測系統”，該發明公開了遠程溫濕度監測與設備運行狀態監測系統，包括智能酒柜、控制終端和云服務器，其特征在于：所述控制終端通過http傳輸數據與云服務器連接，所述云服務器通過udp傳輸數據與智能酒柜連接；所述云服務器連接所述控制器，將接收到控制終端發送的控制命令信息通過云服務器的php處理命令邏輯程序進行處理轉化發送到控制器，所述控制終端隨時可以接收和查看所述智能酒柜內的溫度、濕度、設備運行狀態的信息。該監測系統通過監測端及服務器端，有效地對智能酒柜的運行狀態進行監控，然而，該系統應用范圍窄，局限性較大，并且，該監測系統缺少對狀態數據的分析，不能有效監測出潛在問題，不能有效的做出故障預判和診斷輔助。

技術實現要素：

針對上述現有技術的現狀，本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于無線通訊的設備診斷裝置及方法、一種電路板。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種基于無線通訊的設備診斷裝置，包括：

底座，用于將所述診斷裝置固定至設備；

環壁，設置于所述底座上方；

盒蓋，設置于所述環壁上方；

led指示燈，設置于所述盒蓋上，用于顯示所述診斷裝置的工作狀態；

熱電偶，設置于所述底座內側面表面，用于測量設備溫度；

電路板，設置于所述診斷裝置內部中間位置，用于測量及存儲設備數據；用于檢測所述設備數據是否正常；用于與服務器進行數據通訊。

進一步地，所述電路板包括：

麥克風，用于測量設備環境噪聲；

濕度傳感器，用于測量設備環境濕度；

陀螺儀及加速度計，用于測量設備于x軸、y軸及z軸方向上的姿態和加速度；

數據檢測模塊，用于檢測所述設備數據是否正常；

無線通訊模塊，用于與服務器進行數據通訊。

進一步地，所述電路板還包括：

存儲模塊，用于本地離線存儲測量數據。

進一步地，所述電路板還包括：

電源，用于向所述電路板供電；

電源管理模塊，用于通過電源管理算法，增加所述電源工作時間。

進一步地，所述診斷裝置還包括：外接模擬量輸入接口；

所述外接模擬量輸入接口用于連接外接電子式電能表或電流傳感器，以測量設備運行功率參數、電流參數、電壓參數。

進一步地，所述診斷裝置還包括：蜂鳴器；

當設備測量數據產生異常時，所述蜂鳴器開啟聲音報警；

或者，所述led指示燈開啟燈光報警；

或者，所述蜂鳴器與所述led指示燈同時開啟報警。

進一步地，所述環壁表面設置有多個透氣孔；

所述多個透氣孔上設置有用于防塵以及保持所述診斷裝置透氣性能的金屬粉末燒結塊。

一種基于無線通訊的設備診斷方法，包括步驟：

s1.測量并獲取對象設備的運行數據,所述運行數據包括：溫度、振動、姿態、運行功率參數、電流參數、電壓參數、環境濕度、環境噪聲；

s2.根據服務器下發的故障判斷規則，于本地檢測所述運行數據是否正常，若所述運行數據發生異常，則開啟報警；

s3.將所述運行數據及檢測結果于本地保存，并定期將所述運行數據及檢測結果發送至服務器。

進一步地，還包括：

s4、定期接受服務器反饋的運行數據分析結果和優化后的故障判斷規則，更新本地設備故障判斷規則，且若所述服務器分析結果為運行數據存在異常，則開啟報警。

一種電路板，所述電路板用于設備診斷，該電路板包括：

麥克風，用于測量設備環境噪聲；

濕度傳感器，用于測量設備環境濕度；

陀螺儀及加速度計，用于測量設備于x軸、y軸及z軸方向上的姿態數據和加速度；

數據檢測模塊，用于檢測所述設備數據是否正常；

無線通訊模塊，用于與服務器進行數據通訊；

存儲模塊，用于本地離線存儲測量數據；

電源，用于向所述電路板供電；

電源管理模塊，用于通過電源管理算法，增加所述電源工作時間。

本發明公開一種具有極強通用性和兼容性的無線低功耗智能診斷裝置及方法，該系統能夠實時監測市面上大部分設備的運行狀態，基于采集的數據進行故障預判和診斷，并能通過本地和云端存儲歷史數據，在故障發生時通知軟件平臺并本地聲光報警。

附圖說明

圖1為本發明實施例一中一種基于無線通訊的設備診斷裝置結構圖；

圖2為本發明實施例一中一種基于無線通訊的設備診斷裝置另一視角的結構示意圖；

圖3為本發明實施例一中電路板結構圖；

圖4為本發明實施例一中一種基于無線通訊的設備診斷方法流程圖。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。

本發明要解決的技術問題是提供一種具有極強通用性和兼容性的無線低功耗智能診斷裝置及方法，該系統能夠實時監測市面上大部分設備的運行狀態，基于采集的數據進行故障預判和診斷，并能通過本地和云端存儲歷史數據，在故障發生時通知軟件平臺并本地聲光報警。

以下為本發明具體實施例。

實施例一

圖1為本實施例中一種基于無線通訊的設備診斷裝置100結構圖，圖2為本實施例中該診斷裝置100另一視角的結構示意圖，該診斷裝置100在進行設備數據的測量、檢測及存儲的同時，還與服務器200進行數據通訊（服務器200在圖中未標出）。

如圖1及圖2所示，本實施例中一種基于無線通訊的設備診斷裝置100包括：

底座110，用于將所述診斷裝置100固定至設備；底座110可通過強力膠、或帶磁性材料、或卡扣的方法固定于診斷對象設備或其關鍵部件表面。

環壁120，設置于所述底座110上方；

所述環壁120表面設置有多個透氣孔121；

所述多個透氣孔121上設置有用于防塵以及保持所述診斷裝置透氣性能的金屬粉末燒結塊。金屬粉末燒結，是指利用紅外激光，將各種金屬粉末瞬間加溫至熔融狀態，使之成型。

盒蓋130，設置于所述環壁120上方；

led指示燈140，設置于所述盒蓋130上，用于顯示所述診斷裝置100的工作狀態，具體包括通電、開機、通信和報警等狀態。

熱電偶150，設置于所述底座110內側面表面，用于測量設備溫度；熱電偶150可以是貼片式熱電偶，用于測量被監測設備或其關鍵部件的表面溫度。

電路板160，設置于所述診斷裝置100內部中間位置，用于測量及存儲設備數據；用于檢測所述設備數據是否正常；用于與服務器200進行數據通訊。

圖3為本實施例中電路板160結構示意圖，如圖3所示，本實施例中，所述電路板160包括：

麥克風161，用于測量設備環境噪聲；

濕度傳感器162，用于測量設備環境濕度；

陀螺儀及加速度計163，用于測量設備于x軸、y軸及z軸方向上的姿態數據和加速度；

無線通訊模塊164，用于與服務器200進行數據通訊。

存儲模塊165，所述存儲模塊165用于本地離線存儲測量數據。

電源166，用于向所述電路板供電；

電源管理模塊167，用于通過電源管理算法，增加所述電源166工作時間。

本實施例中，電路板160中的數據檢測模塊168設置于mcu中，數據檢測模塊168用于檢測所述設備數據是否正常。（由于數據檢測模塊168在mcu中，因此圖3中將mcu標號為168）。

所述數據檢測模塊168用于對測量數據進行分析，判斷所述測量數據是否發生異常，并向所述診斷裝置反饋數據分析結果。

本實施例中，所述診斷裝置100還包括：外接模擬量輸入接口170；

所述外接模擬量輸入接口用于連接外接電子式電能表或電流傳感器，以測量設備運行功率參數、電流參數、電壓參數。

本實施例中，所述診斷裝置100還包括：蜂鳴器180；

當設備測量數據產生異常時，所述蜂鳴器180開啟聲音報警；

或者，所述led指示燈140開啟燈光報警；

或者，所述蜂鳴器180與所述led指示燈140同時開啟報警。

本實施例中，數據檢測模塊168工作過程具體為：

（1）當麥克風161測量設備或關鍵部件附近的聲場狀態后，麥克風161將測量數據發送至數據檢測模塊168，數據檢測模塊168通過分析聲譜特征，輔助判斷運行轉臺和異常現象，判斷環境噪聲數據是否異常。本實施例采用麥克風采集設備運行噪聲，分析其聲譜特性和聲場分布狀態，同時針對運行時振動噪聲特別小、辨識度不高的設備，本發明還提出可外接霍爾電流環的解決方案。

（2）當濕度傳感器162測量設備運行環境濕度后，濕度傳感器162將測量數據發送至數據檢測模塊168，數據檢測模塊168通過判斷濕度是否在正常范圍內，來檢測運行環境濕度是否正常。本實施例所配備的濕度傳感器，可以測量設備運行環境的濕度是否存在異常，輔助分析故障原因，或發出運行環境濕度參數超標的報警。

（3）當陀螺儀及加速度計163測量設備x、y、z三軸方向上的姿態數據及振動數據后，陀螺儀及加速度計163將測量數據發送至數據檢測模塊168，數據檢測模塊168通過姿態數據監測設備安裝姿態是否正確；通過振動數據分析設備振動時的時域狀態和頻譜特征。本實施例采用mems六軸陀螺儀+加速度計監測設備xyz三個方向的姿態和振動加速度情況，可判斷：1、設備在運輸、運行過程中是否出現跌倒、摔落等意外；2、運行過程中，設備的振動加速度譜特性是否存在異常；3、可利用麥克風所測量到的聲場特性，輔助分析設備是否存在運行噪聲異常情況。

（4）當熱電偶150測量設備或關鍵部件的溫度后，熱電偶150將測量數據發送至數據檢測模塊168，數據檢測模塊168通過判斷溫度是否在正常范圍內，來監測設備發熱量是否正常。本實施例采用貼片式熱電偶測量設備溫度。對于大部分設備而言，其關鍵部件或位置在正常運行時的溫度分布區間是比較穩定的，但是出現異常或故障時，溫度往往過高或過低。在已知曉設備運行狀態的情況下，通過分析其關鍵部位的發熱量情況，可有效判斷設備運行是否異常或發生故障。

（5）當外接模擬量輸入接口170連接的外接電子式電能表或電流傳感器測量設備運行功率參數、電流參數、電壓參數后，外接模擬量輸入接口170將測量數據發送至數據檢測模塊168，數據檢測模塊168通過判斷運行功率、電流、電壓是否在正常范圍內，來監測供電電壓以及運行電流是否存在異常。本實施例所配備的電子式電能表或電流傳感器，可測量設備或其關鍵部件的供電電壓、運行電流狀態是否存在異常現象，如電壓沖擊、斷電、電流過大或過小等情況，這些異常情況通常都是設備發生故障的重要原因或是故障出現時的重要表征。

本實施例，服務器200內設置有設備運行狀態判斷和故障預警、報警智能算法，采用具有針對性的基本判斷規則設置，結合基于“神經網絡”或“支持向量機”的深度學習算法。基本規則設置一般部署在診斷裝置本地存儲器，深度學習算法部署在云端saas平臺或本地服務器軟件平臺，可有效兼顧低功耗運行需求的同時，提高診斷準確率。

本實施例中，服務器200還能根據診斷裝置100發送的運行數據及本地檢測結果優化設備運行狀態判斷和故障預警、報警智能算法，并將優化后的算法下發至診斷裝置100。

需要說明的是，本診斷裝置在滿足功能和性能的基礎上，所有電子元器件和電路均以低功耗為選型設計要求。

圖4為本實施例中一種基于無線通訊的設備診斷方法流程圖，如圖所示，本實施例中一種基于無線通訊的設備診斷方法包括步驟：

s1.測量并獲取對象設備的運行數據,所述運行數據包括：溫度、運動狀態、運行功率參數、電流參數、電壓參數、環境濕度、環境噪聲；

s2.根據服務器下發的故障判斷規則，于本地檢測所述運行數據是否正常，若所述運行數據發生異常，則開啟報警；

s3.將所述運行數據及檢測結果于本地保存，并定期將所述運行數據及檢測結果發送至服務器；

s4、定期接受服務器反饋的運行數據分析結果和優化后的故障判斷規則，更新本地設備故障判斷規則，且若所述服務器分析結果為運行數據存在異常，則開啟報警。

本步驟中，服務器還能根據診斷裝置發送的運行數據及本地檢測結果故障判斷規則，并將優化后的故障判斷規則下發至診斷裝置。

本實施例提出的基于無線通訊的設備診斷方法可廣泛應用于各類行業的設備運行狀態監測和故障預測及診斷。

以下為現有診斷技術與本實施例中診斷方法的對比分析。

1.現有診斷方法，僅對具體某一品牌甚至型號設備有效。

本實施例提出采用溫度、濕度、振動、噪聲、姿態和電流等多項設備運行特征指標綜合分析的方法，運用配置基本判斷規則結合基于大數據的深度學習算法的技術手段，能夠有效檢測大部分設備的運行狀態，并有效預測和診斷故障，具有良好的通用性和兼容性。

2.用戶現場一般同時使用多個廠家多個型號的設備，存在問題包括：①大部分設備本身沒有故障診斷功能；②無法在同一軟件應用平臺同時監測所有設備的運行狀態并進行故障預警與診斷。

本實施例采用具有通用性的智能診斷方法，并使用同一標準通訊協議與本地軟件平臺或者云端saas平臺進行通訊，可實現同一平臺同時監測不同設備運行狀態的功能。

3.目前的常規解決方法是依靠工程師現場巡檢觀察設備振動、噪聲和外觀是否存在明顯異常，或觀察設備運行參數、歷史曲線是否正確，基于經驗以判斷設備的運行狀態及是否存在故障，效率非常低且嚴重依賴經驗。

本實施例采用多種傳感器集成于一個無線通訊板上的技術方案，能夠實時、高頻次的監測設備運行狀態，并在異常時發出現場聲光報警，以及通知軟件平臺進行短信、郵件、電話等報警的動作，能極大提高設備運維管理效率、降低設備故障率，并實現預防性及預測型維護保養。

4.人工巡檢的方法需要手動記錄運行和故障記錄，存在記錄數據量少、易出錯、易遺漏、可追溯性差的缺陷。

本實施例采用電子數據記錄本地存儲備份和云端數據同步的技術手段，可完整保留歷史運行、故障信息和數據，并提高設備的管理效率、降低數據管理的成本。

實施例二

本實施例提供一種用于設備診斷裝置中的電路板，該電路板可完成對象設備的相關數據測量，并將所述測量數據保存至本地，以及將所述測量數據發送至服務器。

參考圖3，本實施例中一種電路板包括：

麥克風161，用于測量設備環境噪聲；

濕度傳感器162，用于測量設備環境濕度；

陀螺儀及加速度計163，用于測量設備于x軸、y軸及z軸方向上的姿態數據和加速度；

無線通訊模塊164，用于與服務器200進行數據通訊。

本實施例中，無線通訊模塊164為低功耗無線通訊模塊，本實施例中無線通訊模塊采用低功耗廣域網技術，需要說明的是，本發明中通訊芯片并不局限于采用低功耗廣域網技術的通訊芯片，還包括采用wifi，藍牙、zigbee等其他通信技術的通訊芯片。

本實施例中，該電路板還包括：存儲模塊165；所述存儲模塊165用于本地離線存儲測量數據。

本實施例中，存儲模塊為tf卡存儲。

此外，還包括：電源166及電源管理模塊167；

所述電源166用于向所述電路板供電；

所述電源管理模塊167用于通過電源管理算法，增加所述電源166工作時間。

此外，還包括：數據檢測模塊168；電路板160中的數據檢測模塊168設置于mcu中，數據檢測模塊168用于檢測所述設備數據是否正常。（由于數據檢測模塊168在mcu中，因此圖3中將mcu標號為168）。

需要說明的是，本電路板在滿足功能和性能的基礎上，所有電子元器件和電路均以低功耗為選型設計要求。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。