一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统与方法
技术领域
本发明涉及电子巡检技术领域，特别涉及一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统与方法。
背景技术
目前，我国加快建设制造强国,加快发展先进制造业,政府高度重视工业互联网发展,推动互联网与传统产业加速融合,大力发展数字经济，不断推动经济高质量发展。做为先进制造业的工业电机运行维护保障尤为重要，设备现场巡检作为设备保障人员获取设备运行的主要手段，在数控加工、工程装备、航天装备、航空装备，增量制造，生物制造，微纳制造等先进制造和引领性产业中广泛的应用，一般采用电子巡检手段，发现设备存在的异常和缺陷，上报运维部门后组织人员进行维保处理，从而保证生产的正常进行。但采用电子式巡更机进行设备巡检，局限于记录巡检时间、地点及设备显性工参，且异常处置过程中巡检人员无法解放双手，无法集中精力，无法得到后端技术支持，工作效率低下；设备数据分析算力差，无算力实现设备大数据分析，导致设备预测性维修无法实现；此外由于巡检过程工作量大，导致设备漏检和数据管理差错、缺失不可避免。上述因素对工业电机的现场巡检运维影响尤为严重，动力设备的异常现场处置不及时、不专业、不规范，导致高价值生产设备出现硬性宕机、持续过载、供电不稳等情况，严重影响生产效率、生产质量、生产安全。因此，提供一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统与方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统，所述系统包括工业电机、多传感器、工业数据网关、工业互联网云平台、MR无人机、MR眼镜、摄像头、全息雷达以及射频接收器，工业电机外部有工业电机壳体，工业电机内置工业电机数据采集融合端，工业电机外置射频标签，多传感器模块安装在工业电机壳体内外，工业电机数据采集融合端对电信号进行数据同化算法建模，通过工业数据网关汇集多路同化数据，通过数据通过数据传输方式上传至工业互联网云平台，工业互联网云平台通过通讯网络连接MR无人机和MR眼镜进行数据交互，MR无人机采用混合现实MR技术，通过全息雷达获取前方图像数据，通过摄像头获取前方视频数据，通过射频标签接收器获取工业电机标识信息、定位信息，获取到的信息通过MR眼镜呈现。
作为进一步优化的方案，所述多传感器模块包括光纤电流传感器实时测量工业电机输入输出电流，激光转速传感器实时测量工业电机转子转速，光学震动传感器实时测量工业电机工程震动，嗅觉传感器实时测量工业电机周围环境中可燃气体，温湿度传感器实时测量工业电机周围环境中温度和相对湿度，所述多传感器模块连接至工业电机。
作为进一步优化的方案，工业电机数据采集融合端嵌入四维数据同化算法，基于四维数据同化算法耦合工业电机三维模型和遥感数据，能充分考虑到工业电机边缘侧设备运行过程以及周围环境参数变化，增强了工业电机边缘侧设备故障预测性能力。
作为进一步优化的方案，所述工业数据网关内置无线通信模块、有线通信模块，支持4G/5G网络和以太网接入，通过MQTT+SSL/TLS、Https、WebScoket方式连接工业互联网平台，外侧安装RS232/RS485/RJ45通信接口，支持Modbus RTU/Modbus TCP通讯协议接入工业电机数据采集融合端，采用FPGA高性能硬件方案，解决超高并发信息流，提供远程网关数据配置及维护通道，数据上传采用3DES加密方式，实现工业电机实时数据的汇集、解析、加密、转发。
作为进一步优化的方案，所述工业互联网云平台还包括网关认证鉴权模块和标准及私有协议接入权限管理模块，工业电机大数据分析与存储模块，平台对工业电机采集数据进行数据清洗、脱敏、分析、挖掘、存储，提供工业电机预测性维护能力及数据溯源支撑，告警规则引擎，通过规则关联定义，分析工业电机运行状态，进行告警条件预判及告警指令下发，数据可视化渲染，对分析后数据进行数据分类，按数据类型生成可视化图形，形成统计类型可视化图形、文本数据可视化、网络（或图）数据可视化、时空数据可视化和多维数据可视化图形，工业电机三维数据模型库，通过3D Max及SolidWorks构建各类工业电机三维数据模型，形成数据模型库，运维辅助资料，基于工业电机三维数据模型，形成日常维护、应急处置、运行操作等数字化手册，远程技术调度，工业互联网平台后端自动呼叫远程技术保障，提供工业电机远程技术协助处置的调度能力。
作为进一步优化的方案，所述MR无人机左侧安装有射频标签接收器，获取工业电机标识信息、定位信息，MR无人机前端安装有摄像头和全息雷达，摄像头用于获取前方视频数据，全息雷达用于获取前方图像数据，采用混合现实MR技术，获得虚实融合的飞行姿态巡检，通过全息雷达获取前方图像数据，通过摄像头获取前方视频数据，通过射频标签接收器获取工业电机标识信息、定位信息，通过4G或5G网络与工业互联网平台、佩戴MR眼镜的巡检员进行数据交互，实现大范围批量化飞行姿态快速巡检。
一种基于工业互联网平台的工业电机智能巡检方法，包括以下步骤：
1） 开启MR眼镜，MR眼镜通过通讯网络接入工业互联网云平台，接受云端巡检任务工单；
2） 启动MR无人机，并连接MR眼镜， MR无人机获取巡检现场视频数据，定位工业电机信息；
3） MR无人机以飞行姿态对巡检现场进行大范围批量式实时巡检，通过通讯网络与工业互联网平台进行信息交互，实时获取工业电机运行参数及工作状态，并投射至MR眼镜前方成像；
4） 当工业电机出现告警事件时，工业互联网平台按告警等级自动诱导MR无人机快速定位告警工业电机，并将告警信息投射至MR眼镜；
5） 通过MR无人机定位信息快速定位告警工业电机，通过MR眼镜注视前方工业电机，工业互联网平台自动进行模型匹配，将工业电机三维模型及运维辅助资料投射至MR眼镜前方，按操作提示步骤进行工业电机应急处理；
6） 巡检员在完成巡检任务工单后，回收MR无人机，工业互联网平台自动生成巡检日志及报表，投射至MR眼镜前方，巡检员确认无误后发起工作完结请求，平台校验后终结巡检流程。
进一步优化的方案，所述步骤5中，应急处理受阻时，工业互联网平台后端自动接入远程技术调度，结合MR无人机回传应急现场图像数据，远程技术维保人员，通过工业互联网平台下发应急指令，并投射至巡检员MR眼镜前方，巡检员按指令进行应急处理。
本发明的有益效果是：本发明创造通过工业互联网云平台与混合现实技术的融合，提供一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统与方法，实现工业电机数据采集融合处置，大数据分析及预测性维护，工业电机大范围批量式快速巡检及告警定位，虚实结合的应急处置能力。通过在工业电机数据采集融合端嵌入四维数据同化算法，基于四维数据同化算法耦合工业电机三维模型和遥感数据，能充分考虑到工业电机边缘侧设备运行过程以及周围环境参数变化，增强了工业电机边缘侧设备故障预测性能力，通过MR无人机的飞行姿态巡检，实现大范围批量式快速巡检，极大的提高巡检效率，有效避设备漏检和数据管理差错，通过佩戴MR眼镜，可将工业电机三维模型及运维辅助资料进行前方投射，有效保障工业电机应急处置的高效、规范、安全，同时可帮助巡检员在应急处置过程中解放双手，集中精力；通过工业互联网平台，可实现工业电机大数据分析与存储、数据可视化渲染、告警规则引擎的赋能，提供工业电机实时运行数据可视化、预测性维护能力，此外远程技术调度，实现自动接入远程技术维保人员，协助巡检员进行工业电机应急处理。
附图说明
图1为一种基于工业互联网云平台的工业电机智能巡检系统示意图。
图2为工业电机数据采集及数据融合方式示意图。
图3为一种基于工业互联网云平台的工业电机接入方式示意图。
图4为工业互联网云平台运行组成示意图。
图5为一种基于工业互联网云平台的工业电机机智能巡检流程图。
图中：1、工业互联网云平台 2、工业数据网关 3、工业电机数据采集融合端 4、工业电机 5、MR无人机 6、射频标签 7、电流传感器 8、温湿度传感器 9、电机转速传感器 10、振动传感器 11、视觉传感器 12、嗅觉传感器 13、摄像头 14、射频标签接收器 15、全息雷达 16、MR眼镜。
具体实施方式
实施例1：根据图1所示，所述系统包括工业电机4、多传感器模块、工业数据网关2、工业互联网云平台1、MR无人机55、MR眼镜16、摄像头13、全息雷达15以及射频接收器14，工业电机4外部有工业电机壳体，工业电机4内置工业电机数据采集融合端3，工业电机4外置射频标签6，多传感器模块安装在工业电机壳体内外，工业电机数据采集融合端3对电信号进行数据同化算法建模，通过工业数据网关汇集多路同化数据，通过数据传输方式上传至工业互联网云平台1，工业互联网云平台1通过通讯网络连接MR无人机5和MR眼镜16进行数据交互，MR无人机5采用混合现实MR技术，通过全息雷达15获取前方图像数据，通过摄像头13获取前方视频数据，通过射频标签接收器14获取工业电机4标识信息、定位信息，获取到的信息通过MR眼镜16呈现。
实施例2：根据图2-4所示，所述系统包括工业电机4、多传感器模块、工业数据网关2、工业互联网云平台1、MR无人机5、MR眼镜16、摄像头13、全息雷达15以及射频接收器14，工业电机4外部有工业电机壳体，工业电机4内置工业电机4数据采集融合端3，工业电机4外置射频标签6，多传感器模块安装在工业电机壳体内外，所述多传感器模块包括光纤电流传感器7实时测量工业电机输入输出电流，激光转速传感器9实时测量工业电机转子转速，光学震动传感器10实时测量工业电机工程震动，嗅觉传感器12实时测量工业电机周围环境中可燃气体，温湿度传感器8实时测量工业电机周围环境中温度和相对湿度，所述多传感器模块连接至工业电机，工业电机数据采集融合端3嵌入四维数据同化算法，基于四维数据同化算法耦合工业电机三维模型和遥感数据，能充分考虑到工业电机边缘侧设备运行过程以及周围环境参数变化，增强了工业电机边缘侧设备故障预测性能力，所述工业数据网关2内置无线通信模块、有线通信模块，支持4G/5G网络和以太网接入，通过MQTT+SSL/TLS、Https、WebScoket方式连接工业互联网云平台1，外侧安装RS232/RS485/RJ45通信接口，支持Modbus RTU/Modbus TCP通讯协议接入工业电机数据采集融合端3，采用FPGA高性能硬件方案，解决超高并发信息流，提供远程网关数据配置及维护通道，数据上传采用3DES加密方式，实现工业电机4实时数据的汇集、解析、加密、转发，所述工业互联网云平台1还包括网关认证鉴权模块和标准及私有协议接入权限管理模块，工业电机4大数据分析与存储模块，平台对工业电机4采集数据进行数据清洗、脱敏、分析、挖掘、存储，提供工业电机4预测性维护能力及数据溯源支撑，告警规则引擎，通过规则关联定义，分析工业电机4运行状态，进行告警条件预判及告警指令下发，数据可视化渲染，对分析后数据进行数据分类，按数据类型生成可视化图形，形成统计类型可视化图形、文本数据可视化、网络（或图）数据可视化、时空数据可视化和多维数据可视化图形，工业电机三维数据模型库，通过3D Max及SolidWorks构建各类工业电机三维数据模型，形成数据模型库，运维辅助资料，基于工业电机4三维数据模型，形成日常维护、应急处置、运行操作等数字化手册，远程技术调度，工业互联网平台1后端自动呼叫远程技术保障，提供工业电机远程技术协助处置的调度能力。
实施例3，根据图5所示，当巡检员佩戴MR眼镜16进入巡检现场，MR眼镜16通过4G/5G网络接入工业互联网云平台1，接受云端巡检任务工单, 巡检员启动MR无人机5，并连接MR眼镜16，操作MR无人机5飞临巡检现场上空，获取巡检现场视频数据，定位工业电机4信息，MR无人机5以飞行姿态对巡检现场进行大范围批量式实时巡检，通过4G/5G网络与工业互联网云平台1进行信息交互，实时获取工业电机4运行参数及工作状态，并投射至MR眼镜16前方成像，当工业电机4出现告警事件时，工业互联网云平台1按告警等级自动诱导MR无人机5快速定位告警工业电机4，并将告警信息投射至巡检员MR眼镜16，巡检员按MR无人机5诱导路径移至告警工业电机处，通过MR眼镜16注视前方工业电机，工业互联网云平台1自动进行模型匹配，将工业电机4三维模型及运维辅助资料投射至MR眼镜16前方，巡检员按操作步骤进行工业电机4应急处理，巡检员应急处理受阻，工业互联网平台1后端自动接入远程技术调度，结合MR无人机5回传应急现场图像数据，远程技术维保人员，通过工业互联网云平台1下发应急指令，并投射至巡检员MR眼镜16前方，巡检员按指令进行应急处理，巡检员在完成巡检任务工单后，回收MR无人机5，工业互联网云平台1自动生成巡检日志及报表，投射至MR眼镜16前方，巡检员确认无误后发起工作完结请求，平台校验后终结巡检流程。
以上实施列对本发明不构成限定，在本发明的结构上根据需要灵活设置，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围。
