監控電機運行狀況的系統、移動電話機以及基于服務器的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于電機診斷的系統的領域，尤其涉及用于對電機的運行狀況進行監控的系統。
【背景技術】
[0002]在許多情況下，諸如電動馬達、發電機等的電機由用于運行狀況(包括滑差、關于電子部件的故障等)的各種監控系統進行監控。通常，對這些電機進行監控的監控系統由臨近電機并與其相關聯的一個或多個換能器組成。監控系統還可以包括用于信號處理、報警并進行顯示的部件，這些部件可以結合成一個裝置或位于不同的部件中。
[0003]專利號為8，396，280的美國專利公開了一種便攜式資產檢驗裝置，在對一個或多個資產(例如在處理或其它環境中的資產)進行檢驗時可以使用這種裝置。這種便攜式資產檢驗裝置中的照相機可以用來對正被檢驗的資產拍攝數字照片。這種便攜式資產檢驗裝置中的錄音機可以用來對用戶口頭記錄或與資產檢驗相關聯的其它聲音進行錄音。收集的數據可以實時地或非實時地被傳輸到外部系統。因此，這種便攜式資產檢驗裝置只收集了視覺數據和聲學數據。將這種便攜式資產檢驗裝置應用于電機運行狀況監控的領域時，準確度相對較低。
【發明內容】
[0004]因此，本發明的一個目的是提供一種用于對電機的運行狀況進行監控的系統，包括:便攜單元、空氣傳播聲學傳感器、磁場傳感器、以及處理單元，便攜單元適于在電機附近自由地移動，空氣傳播聲學傳感器適于在自由移動路徑上的第一位置對電機產生的聲學數據進行測量，磁場傳感器適于在自由移動路徑上的第二位置對電機產生的磁場數據進行測量，處理單兀適于基于來自空氣傳播聲學傳感器的聲學數據以及來自磁場傳感器的磁場數據計算電機的運行狀況；其中:空氣傳播聲學傳感器和磁場傳感器與便攜單元集成在一起。通過將處理單元集成在便攜單元中而使它們彼此一起移動，使得監控系統更加緊湊并且對測量位置的選擇更加靈活。
[0005]根據本發明的另一個目的，其提供了一種移動電話機，該移動電話機具有用于對電機的運行狀況進行監控的系統。移動電話機的再使用用來提供診斷信息，為維修技術人員構成了強大的、并且非常易于得到的工具，并且通過銷售服務而非硬件很容易想象許多不同的商業效益。
[0006]根據本發明的另一個目的，其提供了用于對電機的運行狀況進行監控的基于服務器的系統，包括:用于對電機的運行狀況進行監控的系統、識別標記閱讀器、以及服務器；識別標記閱讀器集成在用于對電機的運行狀況進行監控的系統的便攜單元中，適于從電機的識別標記標簽中接收或讀取代表關于電機的識別信息的信號；服務器適于將與關于電機的識別信息相關聯的歷史數據與用于對電機的運行狀況進行監控的系統進行同步；其中:根據權利要求1或2的用于對電機的運行狀況進行監控的系統的處理單元進一步適于基于電機參數以及與關于電機的識別信息相關聯的歷史數據選擇電機運行狀況計算的最佳類型。在該系統中，當數據的處理在服務器上遠程地完成時，電動馬達所有的測量都被執行(利用很多嵌入式傳感器)。這種方案假設用于數據處理的算法對于任何第三方是不可見的(易于復制)。額外地，該方案需要向服務器上傳未被處理的(或被部分處理的)數據，這對于建立具有與馬達有關的信息的數據庫很關鍵。基于這種數據庫，執行使用期預測或任何其它統計分析將是可行的。
【附圖說明】
[0007]下文將參考附圖所示的優選的示例性實施例對本發明的主題進行更詳細地說明，其中，
[0008]圖1是根據本發明實施例的用于對電機的運行狀況進行監控的系統的框圖；
[0009]圖2A和圖2B是示出了針對電機滑差估計對本發明實施例進行實施的方法的流程圖；
[0010]圖3A示出了 HPS算法的原理；
[0011]圖3B示出了由監控系統測量的聲學數據頻譜；
[0012]圖3C示出了 HPS之后聲學數據頻譜的結果；
[0013]圖3D示出了具有主要同步頻率的電機磁場頻譜；
[0014]圖4A和圖4B是示出了針對電機故障檢測對本發明實施例進行實施的方法的流程圖；
[0015]圖5A和圖5B分別呈現了健康電機的情況和有斷條故障的電機的聲譜；
[0016]圖5C和圖f5D分別呈現了對電機旋轉速度的高階頻率諧波中的頻譜而言圖5A和圖5B的放大的視圖；
[0017]圖6A和圖6B分別示出了健康的電機和有轉子斷條故障的電機的軸向磁場頻譜的磁場數據的頻譜；
[0018]圖6C示出了針對轉子斷條情況對磁場頻譜的低頻的放大。在該區域特征頻率(主要諧波以及第三諧波)清晰可見；
[0019]圖7示出了用于對電機的運行狀況進行監控的基于服務器的系統的信號流。
[0020]附圖中使用的附圖標記及其含義以簡要的形式列在附圖標記列表中。原則上，在附圖中相同的部件使用相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0021]圖1是根據本發明實施例的用于對電機的運行狀況進行監控的系統的框圖。如圖1所示，系統I包括便攜單元10、空氣傳播聲學傳感器11、磁場傳感器12以及處理單元13，其中，空氣傳播聲學傳感器11和磁場傳感器12與便攜單元10集成在一起。例如，便攜單元10以及與其集成在一起的空氣傳播聲學傳感器11和磁場傳感器12可以由操作員手持并攜帶，并在電機附近自由地移動，例如，在操作員方便的移動路徑上移動到各個位置(例如臨近電機的軸的位置、臨近電機的定子的位置等)。在電機所在的工廠中，有其它機器相對于電機位于各個位置。在一些情況下，這些機器靠近電機的軸，因而在此處沒有容納監控系統的安裝空間；在其它情況下，這些機器靠近電機的定子，因而在此處沒有容納監控系統的安裝空間。在對各種情景進行處理時，通過將傳感器與便攜單元集成在一起，操作員能夠靈活地將監控系統放在沒有障礙物的地方。這有助于以靈活的方式執行監控過程，該方式適于工廠內的各種機器布置。
[0022]空氣傳播聲學傳感器11是聲到電的換能器，例如麥克風。由于與便攜單元10集成在一起，它能在移動路徑上的第一位置對電機產生的聲學數據進行測量。例如，只要在通向臨近電機的軸或定子所處的位置的路上沒有障礙物，操作員就能將便攜單元10帶到臨近電機的軸或定子的地方。空氣傳播聲學傳感器11被選擇，使得它根據電機發出的聲壓提供一個輸出，該輸出反映了與運行狀況有關的電機特性。例如，空氣傳播聲學傳感器11可以是對電機發出的聲波的能量進行轉換的麥克風。空氣傳播聲學傳感器11產生的輸出或輸出信號通過其任何測量的空氣傳播聲學傳感器11可以是(例如)電壓輸出、電流輸出。磁場傳感器12是磁到電的換能器，例如磁力計。由于與便攜單元10集成在一起，它能在移動路徑上的第二位置對電機產生的磁數據進行測量。例如，只要在通向臨近電機的軸或定子所處的位置的路上沒有障礙物，操作員就能將便攜單元10帶到臨近電機的軸或定子的地方。磁場傳感器12被選擇,使得它根據電機引起的磁場密度提供一個輸出，該輸出反映了與運行狀況有關的電機特性。例如，磁場傳感器12可以是對電機引起的磁場的能量進行轉換的磁力計。磁場傳感器12轉換的輸出或輸出信號通過其任何測量的磁場傳感器12可以是(例如)電壓輸出、電流輸出。技術人員應當理解的是，自由移動路徑上的第一位置與自由移動路徑上的第二位置是相同的，或者它們可以彼此不同。例如，第一位置和第二位置都位于靠近電機的軸/定子的同一個地方，因此，同時在同一個地方進行聲學測量和磁測量。雖然在一個地方同時進行了測量，但是不同的信號類型可以一起進行分析。例如，基于聲學信號以及基于磁信號的線頻率可以對速度進行估計。如果沒有同時進行測量，則根據聲學的速度可能與根據磁場的線頻率不對應。可替換地，第一位置靠近電機的軸，而第二位置靠近電機的定子。
[0023]如下文更加詳細地描述的,處理單兀13基于來自空氣傳播聲學傳感器11的聲學數據以及來自磁場傳感器12的磁場數據可以計算電機的運行狀況。電機的運行狀況包括(例如)滑差、關于電子部件的故障等。通常，通過通信線路14將聲學數據和磁場數據提供給處理單元13。在多種情況下，通信線路14可以是有線的、無線的或者有線和無線的結合。在一個方面，處理單元13是計算機的一部分；可替換地，處理單元13可以集成在便攜單元10中。通過將處理單元13集成在便攜單元10中而使它們彼此一起移動，使得監控系統I更加緊湊并且對測量位置的選擇更加靈活。
[0024]圖2A和圖2B是示出了針對電機滑差估計對本發明實施例進行實施的方法的流程圖。
[0025]在步驟20，操作員可以將監控系統I帶到臨近電機的第一位置。例如，第一位置可以在沒有被其它機器占用的地方靠近電機的軸/定子。
[0