健康状态监测方法、UPS设备及计算机可读存储介质与流程

健康状态监测方法、ups设备及计算机可读存储介质
技术领域
1.本发明涉及不间断电源领域，更具体地说，涉及一种健康状态监测方法、ups设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.不间断电源(uninterruptible power supply，ups)是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备，主要用于实现用电设备的不间断的电力供应。随着电力电子技术的进步以及近几年it产业的飞速发展，ups也在工业、通信、宇航、军工和家庭生活等领域获得了越来越广泛的应用。
3.针对ups的健康度检测是日常维护中的一项重要工作。目前，大多数ups只能在其发生故障后进行告警，无法起到预防提醒的作用。此外，还有采用定时检测特定参数的方式，即根据测量参数结果来判断和预测ups是否存在故障。
4.然而，上述方式不能准确、有效的对ups的健康度进行预测，不能准确直观的预测ups的潜在故障，无法直观有效的获得ups的健康度变化状况和趋势分析结果。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对上述ups无法进行健康度预测的问题，提供一种健康状态监测方法、ups设备及计算机可读存储介质。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种健康状态监测方法，应用于ups设备，所述方法包括：
7.检测ups设备所产生噪声的噪声值以及获取所述ups设备的负载参数；
8.根据所述负载参数生成修正系数，并使用所述噪声值和修正系数生成第一健康状态指数；
9.在所述第一健康状态指数超过第一预设值范围时，输出报警信号。
10.作为本发明的进一步改进，所述修正系数包括负载率修正系数及负载类型修正系数；
11.使用所述噪声值和修正系数生成第一健康状态指数，包括：
12.使用以下计算式生成所述第一健康状态指数k1：
13.k1＝zb0
×
kl
×
kt/z
14.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值，kl为负载率修正系数，kt为负载类型修正系数，z为检测获得的噪声值。
15.作为本发明的进一步改进，所述负载参数包括所述ups设备的输出电压和输出电流，所述修正系数包括负载率修正系数；
16.所述根据所述负载参数生成修正系数包括：
17.根据所述ups设备的输出电压和输出电流计算所述ups设备的负载功率；
18.根据所述负载功率与ups设备的额定功率计算所述ups设备的负载率；
19.根据所述负载率获取所述ups设备的负载率修正系数。
20.作为本发明的进一步改进，根据所述ups设备的负载率获取所述ups设备的负载率修正系数，包括：
21.获取所述负载率所对应的第一噪声参考值zn；
22.使用以下计算式生成所述负载率修正系数kl：
23.kl＝zn/zb0
24.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值。
25.作为本发明的进一步改进，所述负载参数包括所述ups设备的输出电流，所述修正系数包括负载类型修正系数；
26.所述根据所述负载参数生成修正系数包括：
27.根据所述ups设备的输出电流生成所述输出电流的电流峰值比；
28.根据所述电流峰值比获取所述ups设备的负载类型；
29.根据所述负载类型获取所述ups设备的负载类型修正系数。
30.作为本发明的进一步改进，根据所述负载类型获取所述ups设备的负载类型修正系数，包括：
31.获取所述负载类型所对应的第二噪声参考值zm；
32.使用以下计算式生成所述负载类型修正系数kt：
33.kt＝zm/zb0
34.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值。
35.作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：
36.将所述噪声值进行傅里叶分解，并获取所述噪声值中处于所述ups设备的开关频率段的声强；
37.根据所述开关频率段的声强和修正系数生成第二健康状态指数；
38.在所述第二健康状态指数超过第二预设值范围时，输出报警信号。
39.作为本发明的进一步改进，根据所述开关频率段的声强和修正系数生成第二健康状态指数，包括：
40.使用以下计算式生成所述第二健康状态指数k2：
41.k2＝zfsw0
×
kl
×
kt/zfsw
42.其中，zfsw0为ups设备在空载状态下的开关频率段的声强，kl为负载率修正系数，kt为负载类型修正系数，zfsw为分解检测获得的噪声值对应的开关频率段的声强。
43.本发明还提供一种ups设备，包括处理器以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如上所述的健康状态监测方法。
44.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的健康状态监测方法。
45.本发明具有以下有益效果：通过测量ups运行过程中的噪声的方式判断ups的运行状态，可以提前发现ups设备运行过程中是否有潜在的问题，从而可将问题消灭在萌芽中，避免造成损失。
附图说明
46.图1是本发明实施例提供的健康状态监测方法的流程示意图；
47.图2是本发明实施例提供的健康状态监测方法中生成修正系数的流程示意图；
48.图3是本发明实施例提供的健康状态监测方法中另一生成修正系数的流程示意图；
49.图4是本发明另一实施例提供的健康状态监测方法中生成第二健康状态指数的流程示意图；
50.图5是本发明实施例提供的ups设备的示意图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.本发明通过测量ups设备运行过程中的噪声，并根据测量结果生成用于表征ups设备的运行状态的健康参数，可以提前发现ups设备运行过程中潜在的风险，从而将问题消灭在萌芽中，避免造成损失。
53.如图1所示是，是本发明实施例提供的健康状态监测方法的流程示意图，该方法可应用于ups设备，例如集成到ups设备的控制单元或与ups设备通讯连接的上位机等。以下以集成到ups设备的控制单元为例进行说明，即本实施例的方法包括由ups设备的控制单元执行的以下步骤：
54.步骤s11：检测ups设备所产生噪声的噪声值以及获取ups设备的负载参数。上述噪声值和负载参数可在ups设备运行过程中按预设周期实时采样获取。
55.在该步骤中，可通过噪声传感器或噪声检测电路检测ups设备运行过程中噪声，即由噪声传感器或噪声检测电路将噪声转换为对应电信号。该噪声传感器或噪声检测电路可安装于ups设备的箱体内，并与ups设备的控制单元电性连接，控制单元可根据噪声传感器或噪声检测电路输出的电信号获得对应的噪声值。具体地，该噪声值可包括声强等。
56.ups设备的负载参数则可包括ups设备的输出电压、输出电流等，其可通过相应的电压检测电路、电流检测电路等检测获得。
57.步骤s12：根据负载参数生成修正系数，并使用噪声值和修正系数生成第一健康状态指数。
58.由于ups设备的噪声值与ups设备运行状态关系很大，因此可将与负载参数相关的修正系数，结合噪声值生成第一健康状态指数，并通过第一健康状态指数来表征ups设备的健康状态。
59.步骤s13：在第一健康状态指数超过第一预设值范围时，输出报警信号。
60.具体地，当第一健康状态指数≤y1时(该值可以根据ups设备的额定功率、应用场合等进行设定)，ups设备的控制单元可输出第一报警信号，通知维护人员ups设备的噪声偏离正常值，ups设备健康状态较差；当第一健康状态指数≤y2(该值可以根据ups设备的额定功率、应用场合等进行设定，且y2小于y1)时，ups设备的控制单元可输出第二报警信号，通知维护人员ups设备存在安全隐患，需对ups设备进行检修。
61.上述健康状态监测方法，通过测量ups运行过程中的噪声，并根据噪声生成第一健康状态指数，以及由一健康状态指数判断ups的运行状态，可以提前发现ups设备运行过程中是否有潜在的问题，可极大提高ups设备使用的安全性。例如当ups设备的逆变工作异常，逆变变压器电流异常加大，导致ups设备运行噪声增加，步骤s11检测到的噪声值异常，计算获得的第一健康状态指数也异常，从而在步骤s13中可生成报警信号，提醒用户进行检修。
62.由于ups设备的噪声的大小与该ups设备的负载功率以及负载类型关系很大，例如负载功率越高，ups设备的噪声越大；负载类型则包括线性负载、整流性负载等。因此，在本发明的一个实施例中，上述修正系数包括负载率修正系数及负载类型修正系数，其中负载率修正系数与ups设备的负载功率相关，负载功率越高，负载率修正系数越大。负载率修正系数和负载类型修正系数的获取过程，可参考以下图2、图3的实施例。
63.相应地，上述步骤s12中，即使用噪声值和修正系数生成第一健康状态指数，具体可包括：
64.使用以下计算式(1)生成所述第一健康状态指数k1：
65.k1＝zb0
×
kl
×
kt/z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
66.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值，该值可在ups设备出厂时存储在ups设备的存储装置(例如芯片或闪存)中；kl为负载率修正系数，kt为负载类型修正系数，z为检测获得的噪声值，即实时获得的噪声值。当然，上述ups设备在空载状态下的噪声值zb0也可随着ups设备的使用，由用户根据实际工况进行修改。
67.根据上述计算式(1)，在负载率和负载类型相同时，第一健康状态指数越小，ups设备的健康状态越差。
68.在本发明的一个实施例中，负载参数具体包括ups设备的输出电压和输出电流，修正系数则可仅包括负载率修正系数。此时，上述步骤s12中，根据负载参数生成修正系数具体可包括：
69.步骤s121：根据ups设备的输出电压和输出电流计算ups设备的负载功率。
70.例如，ups设备的负载功率可以为输出电压和输出电流的乘积等，其具体计算方式属于本领域的常规技术，在此不再赘述。
71.步骤s122：根据负载功率与ups设备的额定功率计算ups设备的负载率。
72.例如，ups设备的负载率可以为负载功率与额定功率的商。
73.步骤s123：根据负载率获取ups设备的负载率修正系数。
74.具体地，可通过以下方式获取负载率修正系数：先获取负载率所对应的第一噪声参考值zn，再使用以下计算式生成负载率修正系数kl：
75.kl＝zn/zb0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
76.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值，其可在ups设备出厂时存储在ups设备的存储装置中。
77.不同负载率下的第一噪声参考值zn可提前存储在ups设备的存储装置中，例如在ups设备的存储装置中可存储有以下的表1：
78.负载率0％5％.......100％第一噪声参考值zn(0％)zn(5％).......zn(100％)
79.为提高准确性，可通过检测多台ups设备在不同负载率下的噪声值，并取相应负载
率下噪声值的平均值，作为对应负载率下的第一噪声参考值zn。当然，在实际应用中，也可在ups设备的存储装置中直接存储不同负载率下的负载率修正系数kl。
80.在本发明的一个实施例中，负载参数具体包括ups设备的输出电流，修正系数则可仅包括负载类型修正系数。此时，上述步骤s12中，根据负载参数生成修正系数具体可包括：
81.步骤s124：根据ups设备的输出电流生成输出电流的电流峰值比。
82.具体地，输出电流的电流峰值比可以为ups设备的输出电流的峰值与有效值的比值。
83.步骤s125：根据电流峰值比获取ups设备的负载类型。
84.例如当电流峰值比为1.4时，可确认ups设备的负载为线性负载；当电流峰值比为3时，可确认ups设备的负载为整流性负载。
85.步骤s126：根据负载类型获取ups设备的负载类型修正系数。
86.具体地，可通过以下方式获取负载类型修正系数：先获取负载类型所对应的第二噪声参考值zm，再使用以下计算式生成负载类型修正系数kt：
87.kt＝zm/zb0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
88.其中，zb0为ups设备在空载状态下的噪声值，其可在ups设备出厂时存储在ups设备的存储装置中。
89.不同负载类型的第二噪声参考值zm可提前存储在ups设备的存储装置中，例如在ups设备的存储装置中可存储有以下的表2：
90.电流峰值比1.41.5.......3第二噪声参考值zm1zm2.......zmn
91.同样地，为提高准确性，可通过检测多台ups设备在不同类型的负载下的噪声值，并取相应类型的负载下噪声值的平均值，作为对应负载类型下的第二噪声参考值zm。当然，在实际应用中，也可在ups设备的存储装置中直接存储不同负载类型下的负载类型修正系数kt。
92.结合图4所示，在本发明的一个实施例中，健康状态监测方法还可包括由ups设备的控制单元执行的以下步骤：
93.步骤s15：将噪声值进行傅里叶分解(分解后可获得各个不同频率下的声强)，并获取噪声值中处于ups设备的开关频率段的声强。
94.对于ups设备，其主要噪声为功率开关开启和闭合所产生的高频电流纹波引起的噪声，因此通过取开关频率段的声强，可排除其他部分或外部环境的噪声的影响。
95.步骤s16：根据开关频率段的声强和修正系数生成第二健康状态指数，并在第二健康状态指数超过第二预设值范围时，输出报警信号。
96.具体地，可使用以下计算式生成第二健康状态指数k2：
97.k2＝zfsw0
×
kl
×
kt/zfsw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
98.其中，zfsw0为ups设备在空载状态下的开关频率段的声强，kl为负载率修正系数，zfsw为分解检测获得的噪声值对应的开关频率段的声强。
99.当第二健康状指数k2≤y3时(该值可以根据ups设备的额定功率、使用场合等设定)，ups设备的控制单元输出第一报警信号，通知用户ups设备噪声异常，偏离正常值，ups设备健康指数较低；当第二健康状态指数k2≤y4(该值可以根据ups设备的额定功率、使用
场合等设)时，ups设备的控制单元输出第二报警信号，通知用户ups设备存在安全隐患，需要进行检修。
100.第二健康状态指数k2主要用于监控ups设备的高频变换电路的工作状态是否正常，与第一健康状态指数k1的检测互为补充，使检测更为准确。
101.本发明还提供一种ups设备，结合图5所示，该ups设备5包括处理器51以及与所述处理器51通信连接的存储器52；其中，存储器52存储有可被处理器51执行的指令，指令被处理器51执行，以使所述处理器51能够执行如上所述的健康状态监测方法。
102.本实施例中的ups设备5与上述图1-4对应实施例中的健康状态监测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
103.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的健康状态监测方法。
104.本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1-4对应实施例中的健康状态监测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本存储介质实施例中均对应适用，这里不再赘述。
105.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
106.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
107.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
108.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
109.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
110.所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上
述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
111.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。