本發(fā)明涉及工業(yè)設備管理，具體涉及一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)設備生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

背景技術：

1、在工業(yè)生產(chǎn)領域，工業(yè)設備的穩(wěn)定運行對于生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及企業(yè)的經(jīng)濟效益至關重要。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)設備生產(chǎn)過程的智能化管理成為了必然趨勢。傳統(tǒng)的工業(yè)設備管理往往依賴人工巡檢和簡單的數(shù)據(jù)記錄，這種方式存在諸多弊端。

2、一方面，人工巡檢難以做到實時、全面地監(jiān)測設備運行狀態(tài)，容易遺漏一些潛在的故障隱患。例如，對于設備運行過程中的溫度、壓力、轉速等關鍵參數(shù)的變化，人工檢測可能存在時間間隔較長的問題，無法及時捕捉到參數(shù)的異常波動。另一方面，對于設備運行參數(shù)之間的復雜關聯(lián)關系以及環(huán)境因素對設備運行的影響，人工分析難以深入且準確地進行評估。例如，設備在不同車間環(huán)境溫度、濕度條件下，其運行參數(shù)可能會發(fā)生微妙的變化，而人工難以精確判斷這種變化是否正常以及是否會引發(fā)設備故障。而且，缺乏一種系統(tǒng)的、自動化的管理系統(tǒng)來整合數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和結果展示等環(huán)節(jié)，導致工業(yè)設備管理效率低下、決策依據(jù)不足。

3、因此，需要一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)設備生產(chǎn)管理系統(tǒng)，能夠自動采集工業(yè)設備生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術高效傳輸數(shù)據(jù)，通過科學的數(shù)據(jù)分析方法對設備運行狀態(tài)進行全面評估，并將結果直觀地展示給管理人員，從而提高工業(yè)設備管理的智能化水平和可靠性，保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進行。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)設備生產(chǎn)管理系統(tǒng)，解決了背景技術中所提出的技術問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)設備生產(chǎn)管理系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)采集端，用于負責采集工業(yè)設備生產(chǎn)過程中的目標數(shù)據(jù)；

5、數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，將采集到的目標數(shù)據(jù)進行傳輸；

6、數(shù)據(jù)分析中心，用于對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行運行狀態(tài)評估；

7、結果輸出模塊，用于將數(shù)據(jù)分析中心得到的結果展示給相關管理人員。

8、作為本發(fā)明進一步的方案：其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊采用工業(yè)以太網(wǎng)或無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，將目標數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集端傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心。

9、作為本發(fā)明進一步的方案：目標數(shù)據(jù)包含溫度、壓力、轉速對應的設備運行參數(shù)，以及包含車間溫度、車間濕度對應特征的環(huán)境數(shù)據(jù)；

10、設備運行參數(shù)為在工業(yè)設備上安裝各類傳感器對應采集得到，環(huán)境數(shù)據(jù)為在工業(yè)設備對應的車間內(nèi)安裝各類傳感器對應采集得到。

11、作為本發(fā)明進一步的方案：所述數(shù)據(jù)分析中心的運行狀態(tài)評估方式如下：

12、stepa1、數(shù)據(jù)預處理：

13、stepa1.1、在指定周期內(nèi)，提取各種屬性的設備運行參數(shù)；

14、并將溫度、壓力、轉速依次標記為ti，pi和ni，i=1、2、……n，n表示指定周期內(nèi)時間采集點的數(shù)量；

15、其中，ti表示為在指定周期內(nèi)的第幾個時間采集點對應指定設備部件位置上的溫度值，pi表示為在指定周期內(nèi)的第幾個時間采集點對應指定設備部件位置上的壓力值，ni表示為在指定周期內(nèi)的第幾個時間采集點對應指定設備部件位置上的轉速值；

16、stepa1.2、計算出指定周期內(nèi)對應屬性設備運行參數(shù)的平均值和標準差；

17、stepa1.3、將對應屬性的設備運行參數(shù)減去其對應的平均值，隨之將其結果除以標準差，得到各種屬性標準化后的設備運行參數(shù)；

18、stepa2、數(shù)據(jù)關聯(lián)分析：

19、通過皮爾遜相關系數(shù)公式，計算出標準化后各種屬性對應設備運行參數(shù)各種屬性之間關聯(lián)度，并將溫度與壓力的關聯(lián)度、溫度與轉速之間的關聯(lián)度以及轉速與壓力之間的關聯(lián)度，并將其依次記為rtp、rtn和rnp；

20、stepa3、設備狀態(tài)評估：

21、stepa3.1、參數(shù)評估：

22、stepa3.1.1、提取預設的設備運行參數(shù)上限閾值和下限閾值；其包含分別與溫度、壓力、轉速對應的上限閾值和下限閾值；

23、并將溫度的上限閾值和下限閾值分別標記為tmax和tmin，將壓力的上限閾值和下限閾值分別標記為pmax和pmin，將轉速的上限閾值和下限閾值分別標記為nmax和nmin；

24、stepa3.1.2、將標準化前依據(jù)ti，pi和ni對應得到的平均值pt、pp和pn分別與其對應的上限閾值和下限閾值進行比較，依據(jù)比較結果，確定設備的溫度狀態(tài)、壓力狀態(tài)和轉速狀態(tài)：

25、stepa3.2、綜合評估：

26、stepa3.2.1、提取標準化后的溫度值t1i、壓力值p1i、轉速值n1i分別對應的平均值pt1、pp1、pn1；

27、同時提取依據(jù)溫度、壓力、轉速對應預設的權重系數(shù)，并將其標記為wt、wp、wn；

28、stepa3.2.2、通過：

29、

30、計算出設備的綜合運行狀態(tài)指數(shù)ztpn；

31、stepa3.2.3、將綜合運行狀態(tài)指數(shù)ztpn與預設的綜合狀態(tài)閾值zy進行比較：

32、若ztpn＞zy，則表示設備存在異常運行風險，并生成綜合風險信號；

33、若ztpn≤zy，則表示設備運行正常；

34、stepa3.3、關聯(lián)評估：

35、stepa3.3.1、提取rtp、rtn、rnp分別對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間，并將其依次記為[rtp，min，rtp，max]、[rtn，min，rtn，max]、[rnp，min，rnp，max]；

36、stepa3.3.2、將各個rtp、rtn、rnp分別與對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間進行比較，依據(jù)比較結果，確定出與各種屬性設備運行參數(shù)之間的關聯(lián)問題。

37、作為本發(fā)明進一步的方案：stepa1.2中的結果包括：

38、通過：

39、

40、

41、計算出的所有溫度ti的平均值pt和標準差bt；

42、通過：

43、

44、

45、計算出的所有壓力pi的平均值pp和標準差bp；

46、通過：

47、

48、

49、計算出的所有轉速ni的平均值pn和標準差bn。

50、作為本發(fā)明進一步的方案：stepa1.3中的公式如下：

51、

52、

53、

54、式中，t1i為標準化后的溫度值，p1i為標準化后的壓力值，n1i為標準化后的轉速值。

55、作為本發(fā)明進一步的方案：stepa3.1.2中的比較方式如下：

56、若tmin≤pt≤tmax，則將設備的溫度狀態(tài)標記為正常；

57、若pt＜tmin和pt＞tmax中任意一項成立，則將設備的溫度狀態(tài)標記為異常；

58、若pmin≤pp≤pmax，則將設備的壓力狀態(tài)標記為正常；

59、若pp＜pmin和pp＞pmax中任意一項成立，則將設備的壓力狀態(tài)標記為異常；

60、若nmin≤pn≤nmax，則將設備的轉速狀態(tài)標記為正常；

61、若pn＜nmin和pn＞nmax中任意一項成立，則將設備的轉速狀態(tài)標記為異常。

62、作為本發(fā)明進一步的方案：stepa3.3.2中的比較方式如下：

63、若各個rtp、rtn、rnp分別處于各自對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間內(nèi)，則表示設備運行正常；

64、若rtp＜rtp，min，則表示溫度與壓力之間的關聯(lián)程度低于正常預期；

65、若rtp＞rtp，max，則表示溫度與壓力的關聯(lián)過于緊密且超出正常水平；

66、若rtn＜rtn，min，則表示存在轉速調(diào)節(jié)與熱管理系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)問題；

67、若rtn＞rtn，max，則表明溫度與轉速的關聯(lián)異常緊密且超出正常范圍；

68、若rpn＜rpn，min，則表明存在壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)或轉速控制系統(tǒng)的故障；

69、若rpn＞rpn，max，則表明壓力與轉速的關聯(lián)緊密且超出正常水平。

70、作為本發(fā)明進一步的方案：在stepa2中，選定溫度與壓力進行關聯(lián)度計算，其方式如下：

71、首先提取標準化后的溫度值t1i和標準化后的壓力值p1i；

72、隨之分別計算出所有t1i的平均值和所有p1i的平均值，并將其依次記為pt1和pp1；

73、其中：

74、

75、

76、之后通過：

77、

78、計算出溫度與壓力之間的關聯(lián)度rtp；

79、按照溫度與壓力的關聯(lián)度計算方式類推，并分別得出溫度與轉速之間的關聯(lián)度以及轉速與壓力之間的關聯(lián)度。

80、作為本發(fā)明進一步的方案：所述數(shù)據(jù)分析中心還用于對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行環(huán)境影響評估；

81、作為本發(fā)明進一步的方案：環(huán)境影響評估方式如下：

82、首先提取指定周期內(nèi)的車間溫度和車間濕度，并按照stepa1的方式，計算出標準化后的車間溫度和車間濕度；

83、接著按照stepa1的方式，計算出標準化后的車間溫度分別與標準化后的溫度值、壓力值、轉速值之間的關聯(lián)度，并將其依次記為rwt、rwp、rwn，以及計算出標準化后的車間濕度分別與標準化后的溫度值、壓力值、轉速值之間的關聯(lián)度，并將其依次記為rht、rhp、rhn；

84、隨之提取rwt、rwp、rwn、rht、rhp、rhn分別對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間，并將其依次記為[rwt，min，rwt，max]、[rwp，min，rwp，max]、[rwn，min，rwn，max]、[rht，min，rht，max]、[rhp，min，rhp，max]、[rhn，min，rhn，max]；

85、然后將各個rwt、rwp、rwn、rht、rhp、rhn分別與對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間進行比較，依據(jù)比較結果，確定出車間對應環(huán)境數(shù)據(jù)與設備運行參數(shù)之間的關聯(lián)問題。

86、作為本發(fā)明進一步的方案：環(huán)境影響評估中的比較方式如下：

87、若各個rwt、rwp、rwn、rht、rhp、rhn分別處于各自對應預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間內(nèi)，則表示設備運行正常；

88、若rwt＜rwt，min，則表明車間溫度與設備溫度之間的關聯(lián)較弱；

89、若rwt＞rwt，max，則表明車間溫度與設備溫度的關聯(lián)過強；

90、若rwp＜rwp，min，則表明車間溫度與設備壓力之間出現(xiàn)了不符合常理的負關聯(lián)；

91、若rwp＞rwp，max，則表明車間溫度對設備壓力的影響超出了正常范圍；

92、若rwn＜rwn，min，則表明車間溫度與設備轉速之間出現(xiàn)了異常的負關聯(lián)；

93、若rwn＞rwn，max，則表明車間溫度對設備轉速的影響過大；

94、若rht＜rht，min，則表明車間濕度與設備溫度之間出現(xiàn)了不符合正常物理規(guī)律的負關聯(lián)；

95、若rht＞rht，max，則表明車間濕度對設備溫度的影響過大；

96、若rhp＜rhp，min，則表明車間濕度與設備壓力之間出現(xiàn)了異常的負關聯(lián)；

97、若rhp＞rhp，max，則表明車間濕度對設備壓力的影響超出了正常范圍；

98、若rhn＜rhn，min，則表明車間濕度與設備轉速之間出現(xiàn)異常的負關聯(lián)；

99、若rhn＞rhn，max，則表明車間濕度對設備轉速的影響過大。

100、本發(fā)明的有益效果：

101、本發(fā)明，設置了數(shù)據(jù)采集端，能夠負責采集工業(yè)設備生產(chǎn)過程中的多種目標數(shù)據(jù)，包括設備運行參數(shù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對工業(yè)設備生產(chǎn)相關數(shù)據(jù)的全面收集。

102、本發(fā)明，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊，利用工業(yè)以太網(wǎng)或無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，可將采集到的目標數(shù)據(jù)有效地從數(shù)據(jù)采集端傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心，確保數(shù)據(jù)的及時傳遞，為后續(xù)的分析評估提供了數(shù)據(jù)基礎。

103、本發(fā)明，在數(shù)據(jù)分析中心，通過詳細的運行狀態(tài)評估方式，如數(shù)據(jù)預處理階段，對設備運行參數(shù)進行標準化處理，能更準確地分析數(shù)據(jù)特征。

104、本發(fā)明，借助數(shù)據(jù)關聯(lián)分析，計算出不同屬性設備運行參數(shù)之間的關聯(lián)度，進一步深入了解設備各參數(shù)間的內(nèi)在關系。

105、本發(fā)明，在設備狀態(tài)評估環(huán)節(jié)，通過參數(shù)評估、綜合評估和關聯(lián)評估等多維度評估方式，不僅能確定設備各個運行參數(shù)（溫度、壓力、轉速）的單獨狀態(tài)，還能綜合考量得出設備的整體運行狀態(tài)指數(shù)，并據(jù)此判斷設備是否存在異常運行風險，評估結果更為全面、精準。

106、本發(fā)明，除了運行狀態(tài)評估，數(shù)據(jù)分析中心還能對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行環(huán)境影響評估。通過計算車間溫度、車間濕度與設備運行參數(shù)之間的關聯(lián)度，并與預設的關聯(lián)度閾值區(qū)間進行比較，可準確確定車間環(huán)境數(shù)據(jù)與設備運行參數(shù)之間的關聯(lián)問題，有助于提前發(fā)現(xiàn)因環(huán)境因素可能導致的設備運行異常情況。

107、本發(fā)明，結果輸出模塊可將數(shù)據(jù)分析中心得到的結果展示給相關管理人員，使得管理人員能夠直觀、清晰地了解設備的運行狀態(tài)以及環(huán)境對設備的影響情況，從而為其做出合理的生產(chǎn)管理決策提供有力支持，比如及時采取維護措施預防設備故障、調(diào)整生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)等，保障工業(yè)設備生產(chǎn)的高效、穩(wěn)定進行。