一种低成本的设备联网上云装置及应用方法制造方法及图纸

一种低成本的设备联网上云装置,包括智能电表本体和边缘网关、数据采集单元、数据接收单元、建模单元、判断单元、核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元；核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元是安装在生产管理人员互联网设备内的应用软件，数据采集单元，建模单元、判断单元、数据接收单元是安装在边缘网关内的应用软件；一种低成本的设备联网上云装置的应用方法具有八个流程。本发明专利技术节省了成本和维护成本，提高了管理效率，提升了企业效率，能挖掘降本空间，并提高了产品质量，兼顾了投资和回报的平衡，并能有效了解用电设备的工况，为企业提高生产设备使用效率、生产效益起到了有利技术支持。本发明专利技术具有好的前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本的设备联网上云装置及应用方法


[0001]本专利技术涉及物联网设备及应用方法
，特别是一种低成本的设备联网上云装置及应用方法。

技术介绍

[0002]用电设备作为工业化生产的重要资产，如何利用和管理好用电设备，是企业面临的最头痛的事情；相应的，如何优化评估用电设备的生产效率、生产质量，成为制造企业或行业关心的问题，通过提高设备利用率，能降低设备的采购投资，对增强企业的竞争力非常有价值。在生产线上，存在大量的低价值用电设备，作为生产线的组成部分，这些设备故障和效率影响到整个生产线的质量和生产率等，由此，需要有一种既经济又有效的方案来实现整个生产线的上云能力，把设备连成一张网，形成生产线的高效生产协同和监管，对于提高资产的利用率和管理效率，降低运营管理成本，增强企业的产品竞争力均非常有价值。
[0003]现有技术中，工业互联网主要是面向高价值设施的用电设备，对用电设备的数据采集系统要求很高，数据采集系统需要毫秒级的数据采集，对硬件到软件的性能要求高，同时大量的数据传输到云平台，带宽需求大，并发压力大，存储成本也高，对较低价值的用电设备数据采集造成了不利影响。实际情况下，离散型加工（比如车床）用电设备，最重要的是提高设备的利用率，为了提高产品的质量，就需要把运行状态变成一种可计算分析的数字量；对于如何来评估设备的利用率，传统方式是通过人工进行记录统计，上述方式由于没有数据依据。同时设备需要的定期维护，也是依靠人为管理来完成，而且由于生产的安排随意性，存在过度维护或者欠维护等情况，且设备的生产现场数据靠人工记录、输入，存在很多人为作弊的情况，导致生产数据不准确，现场管理难度大，成本高。
[0004]即使是现有成本高及系统复杂的数据采集系统，仅仅做了智能化方面的设计，虽然其智能化程度高，联网简单方便，也能获得包括开关机状态，设备的运行时长，用电设备对每个零件的加工时长等一系列参数，但是整个工业领域多数用电设备，比如从水泵、小型钻床到大型加工中心，大多是自动程度低、半自动或者手动操作的设备，由于技术条件有限，只能满足某种使用功能，多数没有通讯接口（没有设备联网方面的功能，占了很大比例），就无法获得设备的运行数据，那么也就无法有效对上述设备的各种指标和性能进行分析。而传统增加运行开关状态监测或者扫二维码填报方式来获得设备的开关机状态，获得的数据较为单一，且存在人为造假，只有设备的持续运行的基本特征才是可信的数据，所以同样存在无法有效对半自动或手动设备（低价值用电设备）的各种指标和性能进行分析的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中，由于无一种适用的系统及方法，能使低价值用电设备数据上云，无法有效得出低价值用电设备各种指标和性能的弊端，本专利技术提供了基于电流大小随着负载大小进行变化的特点，具有数据输出端口的智能电表本体，主要面向中低端用电
设备使用，兼顾效益与改造成本，与传统的专用数据采集仪成本相比、成本极低，应用中通过相关硬件及软件共同作用，通过非接触式方式对用电设备进行在线监测（类似给人做心电图一样），通过分析电能表的电流变化特征分析，形成加工过程数据模型，能实时获得用电设备的工作数据以及性能，为企业提高生产设备使用效率及生产效益起到了有利技术支持的一种低成本的设备联网上云装置及应用方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低成本的设备联网上云装置，包括智能电表本体和边缘网关，其特征在于还具有数据采集单元、数据接收单元、建模单元、判断单元、核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元；所述边缘网关的信号输入端和智能电表本体的信号输出端经RS485数据线连接；所述核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元是安装在生产管理人员互联网设备内的应用软件，数据采集单元，建模单元、判断单元、数据接收单元是安装在边缘网关内的应用软件；一种低成本的设备联网上云装置的应用方法如下， A：边缘网关的数据采集单元采集用电设备工作反映在智能电表输出的相电压、电流、相位、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及总和功率数据，并用边缘网关内平均值和二值化等算法过滤掉数据中变化不大的电流值数据，把不规则的高频波动信号形成一个可简单描述的规则方波信号，大大减少了描述的数据量，对异常电流数据特征进行标注到传输数据中，然后再上传到云平台；B；数据采集单元把电流数据并初步处理后数据输出到建模单元，建模单元通过输入的用电设备运行电流数据运算出设备运行的加工过程中电流变化，通过电流变化对加工过程进行画像，形成一个加工过程数据模型，经模型自学习后，相对准确的统计加工参考数量、数据输出到判断单元；C：判断单元基于统计加工参考数量获得的电流数据，对加工电流特征进行提取，获得用电设备关机时、空闲状态下、加工中的功率，进一步评估关机时长、空闲非加工时长、加工时长，上述数据经数据接收单元传递给核算单元； D：通过核算单元获得用电设备电耗、运行时间，结合人工工资，对加工成本能进行核算，实现低成本精益管理的目标，预测未来的加工产能，为生产方投资做决策依据；E:通过订阅单元把所有联网的用电设备的照片和分布位置结合，形成一张图管理，同时若干用电设备联网后，设备与设备之间可以实现订阅模式，传统设备实现智能互联，就能共享云平台的数据算法和策略，提高计算和预测准确性；F：通过接入单元实现更广泛的用电设备接入，具有安全性和开放性，实现新的商业模式升级；G:在电流数据异常时经报警单元为管理人员推送信息，管理人员可远程关停用电设备或到现场进行具体处理，还具有在线提报停机原因和故障维修记录功能，实现设备运维管理，通过后台分析对加工参数进行优化，对设备操作员的操作是否规范进行评估和考核，防止长期不规范操作对设备造成破坏；H；经显示单元获得设备的实时运行电流，通过电流时间曲线，直接反馈启动电流，工作电流，异常电流，动作功率数据，通过电流变化参数可直接反馈出设备的工作状况，通过数据获得设备的零部件的生产节拍，设备运转时间，设备利用率，生产数量数据。
[0007]进一步地，所述A中，数据采集单元对于获取的各种数据进行预处理，形成具有时间标志的数据，对异常电流进行标注记录后，按时间标志方式，把采集参数封装成云平台识别的Json数据包，上传到云平台，云平台对数据进行解析后存入时序数据库，算法引擎每隔一定周期，对新入库的数据进行分析计算，解析后生成与MES系统对接的业务数据。
[0008]进一步地，所述B中，建模单元运算出用电设备运行的加工过程中电流变化基础数
据来源于用电设备的电流最大值、电流最小值、电流平均值，综合平均功率辅助参数。
[0009]进一步地，所述C中，还能获得设备的利用率、加工能耗成本、市政供电质量、有功功率、无功功率，更进一步挖掘用电设备的能耗优化空间。
[0010]进一步地，所述F中，能应用于设备共享、设备租赁、二手设备交易、配件共享、设备置换，第三方专业运维服务、知识共享等新兴业务，提高设备的利用率降低设备维护成本。
[0011]本专利技术有益效果是：本专利技术采用中低端用电设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本的设备联网上云装置，包括智能电表本体和边缘网关，其特征在于还具有数据采集单元、数据接收单元、建模单元、判断单元、核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元；所述边缘网关的信号输入端和智能电表本体的信号输出端经RS485数据线连接；所述核算单元、订阅单元、接入单元、报警单元、显示单元是安装在生产管理人员互联网设备内的应用软件，数据采集单元，建模单元、判断单元、数据接收单元是安装在边缘网关内的应用软件；一种低成本的设备联网上云装置的应用方法如下， A：边缘网关的数据采集单元采集用电设备工作反映在智能电表输出的相电压、电流、相位、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及总和功率数据，并用边缘网关内平均值和二值化等算法过滤掉数据中变化不大的电流值数据，把不规则的高频波动信号形成一个可简单描述的规则方波信号，大大减少了描述的数据量，对异常电流数据特征进行标注到传输数据中，然后再上传到云平台；B；数据采集单元把电流数据并初步处理后数据输出到建模单元，建模单元通过输入的用电设备运行电流数据运算出设备运行的加工过程中电流变化，通过电流变化对加工过程进行画像，形成一个加工过程数据模型，经模型自学习后，相对准确的统计加工参考数量、数据输出到判断单元；C：判断单元基于统计加工参考数量获得的电流数据，对加工电流特征进行提取，获得用电设备关机时、空闲状态下、加工中的功率，进一步评估关机时长、空闲非加工时长、加工时长，上述数据经数据接收单元传递给核算单元； D：通过核算单元获得用电设备电耗、运行时间，结合人工工资，对加工成本能进行核算，实现低成本精益管理的目标，预测未来的加工产能，为生产方投资做决策依据；E:通过订阅单元把所有联网的用电设备的照片和分布位置结合，形成一张图管理，同时若干用电设备联网后，设备与设备之间可以实现订阅模式，传统设备实现智能互联，就能共享云平台的数据算...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛金山，钟培文，邵玥铭，王兴春，
申请(专利权)人：优渥重庆智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：