[發明專利]一種智能生產設備中能耗監控裝置及其運行方法

有效

• 申請號: 202011640533.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112859769B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王美林;呂逸夫;劉金剛;彭希靈;曾俊杰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種智能生產設備中能耗監控裝置，其特征在于，包括數據采集模塊(1)、數據預處理模塊(2)、設備電流分組模塊(3)、設備運行狀態模塊(4)和在線監控模塊(5)；其中：

所述數據采集模塊(1)設置于智能生產設備上，采集智能生產設備能耗數據，并將能耗數據傳輸至所述數據預處理模塊(2)；所述數據采集模塊(1)包括若干個傳感器和數據解析器；其中：所述傳感器內置或外接在智能生產設備上，用于采集智能生產設備能耗數據，并將能耗數據傳輸至所述數據解析器；所述數據解析器用于對能耗數據進行解析處理，并將解析后的數據傳入流式消息隊列，等待所述數據預處理模塊(2)調用處理；

所述能耗數據包括每臺智能生產設備各采集節點的開關量、溫度、電流、轉速和壓力；

所述數據預處理模塊(2)對能耗數據進行預處理，得到設備的節點分組狀態和運行狀態；所述預處理過程包括：所述數據預處理模塊(2)從流式數據中，獲取每臺設備電流采集節點的電流數據，根據電流節點相關性分析進行分組；根據相關性分析結果，構建設備的節點分組狀態；所述數據預處理模塊(2)從流式消息隊列采集設備運行狀態；

所述設備電流分組模塊(3)用于構建設備電流分組模型，并根據設備的節點分組狀態判斷分組內設備之間能耗的關聯異常，輸出能耗異常；在所述設備電流分組模塊(3)中，使用設備的節點分組狀態的歷史數據，采用BP神經網絡算法，并進行訓練，得到設備電流分組模型；將所述數據預處理模塊(2)構建的節點分組狀態作為所述設備電流分組模型輸出，判斷分組內設備之間能耗的關聯異常，輸出能耗異常；

所述設備運行狀態模塊(4)用于構建設備運行狀態模型，根據設備的運行狀態及能耗異常，判斷單個設備的能耗異常；在所述設備運行狀態模塊(4)中，使用每個設備運行狀態的歷史數據，采用BP神經網絡算法，并進行訓練，得到設備運行狀態模型；將所述數據預處理模塊(2)構建的設備運行狀態及所述設備電流分組模塊(3)生成的能耗異常作為輸入，判斷單個設備的能耗異常；

所述在線監控模塊(5)根據所述設備電流分組模塊(3)、設備運行狀態模塊(4)的輸出結果，對能耗異常設備進行顯示和報警提示；所述在線監控模塊(5)包括微處理器(51)、顯示模塊(52)、輸入模塊(53)和報警模塊(54)；其中：所述輸入模塊(53)用于輸入操作指令，其輸出端與所述微處理器(51)輸入端電性連接；所述微處理器(51)輸出端與所述顯示模塊(52)信號輸入端電性連接；所述微處理器(51)與所述報警模塊(54)控制端電性連接；所述微處理器(51)輸入端與所述設備運行狀態模塊(4)輸出端電性連接。

2.根據權利要求1所述的一種智能生產設備中能耗監控裝置的一種智能生產設備中能耗監控裝置的運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在智能生產設備上布設數據采集模塊(1)，采集智能生產設備能耗數據；即通過在智能生產設備上內置或外接傳感器，采集智能生產設備能耗數據；并將能耗數據進行解析處理，將解析后的數據傳入流式消息隊列，等待數據預處理模塊(2)調用處理；

S2：通過數據預處理模塊(2)對能耗數據進行預處理，得到設備的節點分組狀態和運行狀態；

S3：通過設備電流分組模塊(3)訓練設備電流分組模型，將設備的節點分組狀態作為設備電流分組模型的輸入，判斷分組內設備之間能耗的關聯異常，輸出能耗異常；即將設備的節點分組狀態的歷史數據作為訓練集，訓練BP神經網絡，得到設備電流分組模型；將數據預處理模塊(2)構建的節點分組狀態作為設備電流分組模型輸出，判斷分組內設備之間能耗的關聯異常，輸出能耗異常；

S4：通過設備運行狀態模塊(4)訓練設備運行狀態模型，將設備的運行狀態及能耗異常作為設備運行狀態模型的輸入，判斷單個設備的能耗異常；即將每個設備運行狀態的歷史數據作為訓練集，訓練BP神經網絡，得到設備運行狀態模型；將數據預處理模塊(2)構建的設備運行狀態及設備電流分組模塊(3)生成的能耗異常作為輸入，判斷單個設備的能耗異常；

S5：根據設備電流分組模塊(3)、設備運行狀態模塊(4)的輸出結果，在在線監控模塊(5)上對能耗異常設備進行顯示和報警提示。