一种基于工业互联网的生产故障预警系统的制作方法

1.本发明属于工业互联网领域，涉及生产故障预警技术，具体是一种基于工业互联网的生产故障预警系统。


背景技术：

2.工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。工业互联网不是互联网在工业的简单应用，而是具有更为丰富的内涵和外延。它以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施，也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式，同时也是一种新业态、新产业，将重塑企业形态、供应链和产业链。
3.在基于工业互联网的相关生产中，生产中的故障预警方式较为笼统，一旦生产警报整个车间或工厂就要进行停工或检修，故障预警没有具体细化到某一区域，现有中虽然存储一些对单个设备进行故障预警的方式，却没有结合实际情况具体设定对应的故障预警力度和措施；
4.为此，我们提出一种基于工业互联网的生产故障预警系统。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于工业互联网的生产故障预警系统。
6.本发明所要解决的技术问题为：
7.如何结合实际情况对划分后的生产区域以及生产区域中相关设备设定相匹配的故障预警力度。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种基于工业互联网的生产故障预警系统，包括区间界定模块、数据采集模块、警报终端、区域分析模块、预警分级模块、设备分析模块、历史监测模块、存储模块、智能预警模块以及服务器，所述区间界定模块用于将生产车间进行区间界定，得到若干个生产区域；
10.所述数据采集模块用于采集生产区域的区域数据和设备数据并发送至服务器，所述服务器将区域数据发送至区域分析模块、设备数据发送至设备分析模块；
11.所述区域分析模块用于对生产区域的区域情况进行分析，分析得到生产区域的区域预警值反馈至服务器；所述设备分析模块用于对生产区域的设备情况进行分析，分析得到生产区域的设备预警值反馈至服务器，所述服务器将区域预警值和设备预警值发送至预警分级模块；
12.所述存储模块用于存储生产区域的历史预警次数和不同预警等级的预警预设数据，并将历史预警次数发送至历史监测模块；
13.历史监测模块依据历史预警次数用于对生产区域的预设预警等级进行预设，得到生产区域的预设预警等级反馈至服务器，所述服务器将预设预警等级发送至预警分级模块；所述预警分级模块用于对生产区域的生产故障进行预警分级，得到生产区域的预警等级反馈至服务器，所述服务器将预警等级发送至存储模块，存储模块依据预警等级将预警预设数据发送至智能预警模块；
14.所述数据采集模块用于采集生产区域的实时数据并发送至服务器，所述服务器将实时数据发送至智能预警模块；所述智能预警模块用于对生产区域进行智能预警，生成区域预警信号、区域正常信号、设备预警信号或设备正常信号。
15.进一步地，区域数据为生产区域的面积、设备数和区域安全等级；
16.设备数据为生产区域内设备的出厂时间、故障次数和维护次数；
17.实时数据为生产区域的实时灰尘值、以及生产区域中设备的实时分贝值和实时振幅值；
18.预设预警等级包含第一预警等级、第二预警等级和第三预警等级，预警预设数据为生产区域的灰尘度阈值、以及生产区域中设备的分贝阈值和振幅阈值；
19.预设第一预警等级的灰尘度阈值小于预设第二预警等级的灰尘度阈值，预设第二预警等级的灰尘度阈值小于预设第三预警等级的灰尘度阈值；
20.预设第一预警等级的分贝阈值小于预设第二预警等级的分贝阈值，预设第二预警等级的分贝阈值小于预设第三预警等级的分贝阈值；
21.预设第一预警等级的振幅阈值小于预设第二预警等级的振幅阈值，预设第二预警等级的振幅阈值小于预设第三预警等级的振幅阈值。
22.进一步地，所述区域分析模块的分析过程具体如下：
23.获取生产区域的区域面积和设备数；
24.而后获取生产区域的区域安全等级，依据区域安全等级得到生产区域的区域安全系数；
25.其中，区域安全系数的取值大于零，区域安全等级包括第一区域安全等级、第二区域安全等级和第三区域安全等级，第一区域安全等级对应第一区域安全系数，第二安全等级对应第二区域安全系数和第三安全等级对应第三区域安全系数，并且第一区域安全系数大于第二区域安全系数、第二区域安全系数大于第三区域安全系数；
26.计算生产区域的区域预警值。
27.进一步地，所述设备分析模块的分析过程具体如下：
28.统计生产区域内的设备数，并获取生产区域内每个设备的出厂时间；
29.而后获取服务器的当前时间，利用服务器的当前时间减去设备的出厂时间得到生产区域中每个设备的出厂时长；
30.遍历每个设备的出厂时长得到生产区域内设备的出厂时长上限值ctsu；
31.同理，获取生产区域内每个设备的故障次数和维护次数，遍历每个设备的故障次数和维护次数，得到生产区域内设备的故障次数上限值和维护次数上限值；
32.计算生产区域的设备预警值。
33.进一步地，所述历史监测模块的预设过程具体如下：
34.若历史预警次数小于第一次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第三预警
等级；
35.若历史预警次数大于等于第一次数阈值且小于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第二预警等级；
36.若历史预警次数大于等于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第一预警等级；其中，第一次数阈值的取值小于第二次数阈值的取值。
37.进一步地，所述预警分级模块的工作过程具体如下：
38.获取生产区域的区预警值和设备预警值；
39.计算生产区域的预警值；
40.预警值比对预警阈值判定生产区域的预设预警等级为预设第三预警等级、预设第二预警等级或预设第一预警等级；
41.而后获取历史监测模块为生产区域设定的预设预警等级；
42.若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级相同，则将预设预警等级确定为生产区域的预警等级；
43.若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级不相同，则以预警分级模块设定的预设预警等级确定为生产区域的预警。
44.进一步地，所述智能预警模块的工作过程具体如下：
45.获取生产区域的实时灰尘值，将实时灰尘值与灰尘度阈值进行比对；
46.若实时灰尘值大于等于灰尘度阈值，则生成区域预警信号；
47.若实时灰尘值小于灰尘度阈值，则生成区域正常信号；
48.同时，获取生产区域中设备的实时分贝值和实时振幅值；
49.若实时分贝值大于等于分贝阈值且实时振幅值大于等于振幅阈值，则生成设备预警信号；
50.若实时分贝值小于分贝阈值或实时振幅值小于振幅阈值，则生成设备正常信号。
51.进一步地，所述智能预警模块将区域预警信号、区域正常信号、设备预警信号或设备正常信号反馈至服务器；
52.若服务器接收到区域预警信号或设备预警信号，则生成警报指令加载至警报终端，所述警报终端接收到警报指令进行警报工作；
53.若服务器接收到区域正常信号或设备正常信号，则不进行任何操作。
54.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
55.本发明通过区间界定模块将生产车间进行区间界定得到若干个生产区域，利用区域分析模块对生产区域的区域情况进行分析，得到生产区域的区域预警值，再通过设备分析模块对生产区域的设备情况进行分析，得到生产区域的设备预警值，区域预警值和设备预警值发送至预警分级模块，同时，历史监测模块依据历史预警次数对生产区域的预设预警等级进行预设，得到预设预警等级发送至预警分级模块，通过预警分级模块对生产区域的生产故障进行预警分级，得到生产区域的预警等级发送至存储模块，存储模块依据预警等级将预警预设数据发送至智能预警模块，最后通过智能预警模块对生产区域进行智能预警，得到区域预警信号、区域正常信号、设备预警信号或设备正常信号，本发明结合实际情况对划分后的生产区域以及生产区域中相关设备设定相匹配的故障预警力度。
附图说明
56.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
57.图1为本发明的整体系统框图。
具体实施方式
58.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
59.在一实施例中，请参阅图1所述，现提出一种基于工业互联网的生产故障预警系统，包括区间界定模块、数据采集模块、警报终端、区域分析模块、预警分级模块、设备分析模块、历史监测模块、存储模块、智能预警模块以及服务器；
60.在本实施例中，系统应用于配备有工业互联网的生产车间，所述区间界定模块用于将生产车间进行区间界定，得到若干个生产区域u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；
61.在具体实施时，区间界定可以按照相同设备进行划分，可以按照固有的边界线进行划分，也可以按照职能/功能进行划分；
62.所述数据采集模块用于采集生产区域的区域数据和设备数据，并将区域数据和设备数据发送至服务器，所述服务器将区域数据发送至区域分析模块，所述服务器将设备数据发送至设备分析模块；
63.需要具体说明的是，区域数据为生产区域的面积、设备数、区域安全等级等；设备数据为生产区域内设备的出厂时间、故障次数、维护次数等；
64.所述区域分析模块用于对生产区域的区域情况进行分析，分析过程具体如下：
65.步骤s1：获取生产区域的区域面积，并将区域面积标记为qmu；
66.步骤s2：获取生产区域的设备数，并将设备数标记为ssu；
67.步骤s3：获取生产区域的区域安全等级，依据区域安全等级得到生产区域的区域安全系数qxu；
68.其中，区域安全系数的取值大于零，区域安全等级包括第一区域安全等级、第二区域安全等级和第三区域安全等级，第一区域安全等级对应第一区域安全系数，第二安全等级对应第二区域安全系数和第三安全等级对应第三区域安全系数，并且第一区域安全系数大于第二区域安全系数、第二区域安全系数大于第三区域安全系数；
69.步骤s4：通过公式qyu＝(qmu
×
a1+ssu
×
a2)
qxu
计算得到生产区域的区域预警值qyu；式中，a1和a2均为固定数值的权重系数，且a1和a2的取值均大于零；
70.所述区域分析模块将生产区域的区域预警值qyu反馈至服务器，所述服务器将区域预警值qyu发送至预警分级模块；
71.所述设备分析模块用于对生产区域的设备情况进行分析，分析过程具体如下：
72.步骤p1：统计生产区域内的设备数；获取生产区域内每个设备的出厂时间；
73.步骤p2：获取服务器的当前时间，利用服务器的当前时间减去设备的出厂时间得到生产区域中每个设备的出厂时长；
74.步骤p3：遍历每个设备的出厂时长得到生产区域内设备的出厂时长上限值ctsu；
75.步骤p4：获取生产区域内每个设备的故障次数和维护次数，遍历每个设备的故障次数和维护次数，得到生产区域内设备的故障次数上限值gcsu和维护次数上限值wcsu；
76.步骤p5：通过公式syu＝ctsu
×
b1+gcsu
×
b2+wcsu
×
b3计算得到生产区域的设备预警值syu；式中，b1、b2和b3均为固定数值的权重系数，且b1、b2和b3的取值均大于零；
77.所述设备分析模块将生产区域的设备预警值syu反馈至服务器，所述服务器将设备预警值syu发送至预警分级模块；
78.所述存储模块分别与智能预警模块、历史监测模块相连接，用于存储生产区域的历史预警次数和不同预警等级的预警预设数据；
79.需要具体说明的是，预警等级包含预设第一预警等级、预设第二预警等级和预设第三预警等级，预警预设数据为生产区域的灰尘度阈值、以及生产区域中设备的分贝阈值和振幅阈值；
80.其中，预设第一预警等级的灰尘度阈值小于预设第二预警等级的灰尘度阈值，预设第二预警等级的灰尘度阈值小于预设第三预警等级的灰尘度阈值；预设第一预警等级的分贝阈值小于预设第二预警等级的分贝阈值，预设第二预警等级的分贝阈值小于预设第三预警等级的分贝阈值；预设第一预警等级的振幅阈值小于预设第二预警等级的振幅阈值，预设第二预警等级的振幅阈值小于第预设三预警等级的振幅阈值；
81.所述存储模块将历史预警次数发送至历史监测模块，所述历史监测模块依据历史预警次数用于对生产区域的预设预警等级进行预设，具体如下：
82.若历史预警次数小于第一次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第三预警等级；
83.若历史预警次数大于等于第一次数阈值且小于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第二预警等级；
84.若历史预警次数大于等于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第一预警等级；其中，第一次数阈值的取值小于第二次数阈值的取值；
85.所述历史监测模块将生产区域的预设预警等级反馈至服务器，所述服务器将预设预警等级发送至预警分级模块；
86.所述预警分级模块用于对生产区域的生产故障进行预警分级，工作过程具体如下：
87.步骤q1：获取上述计算得到的生产区域的区预警值qyu和设备预警值syu；
88.步骤q2：通过公式yju＝qyu
×
α+syu
×
β计算得到生产区域的预警值yju；式中，α和β均为固定数值的权重系数，且α和β的取值均大于零；
89.步骤q3：若yju＜x1，则生产区域的预设预警等级为预设第三预警等级；
90.若x1≤yju＜x2，则生产区域的预设预警等级为预设第二预警等级；
91.若x2≤yju，则生产区域的预设预警等级为预设第一预警等级；其中，x1和x2均为固定数值的预警阈值，且x1＜x2；
92.步骤q4：获取历史监测模块为生产区域设定的预设预警等级；
93.步骤q5：若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级相同，则将预设预警等级确定为生产区域的预警等级；
94.若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级不相
同，则以预警分级模块设定的预设预警等级确定为生产区域的预警等级；
95.所述预警分级模块将生产区域的预警等级反馈至服务器，所述服务器将预警等级发送至存储模块，所述存储模块依据预警等级将预警预设数据发送至智能预警模块；
96.所述数据采集模块用于采集生产区域的实时数据，并将实时数据发送至服务器，所述服务器将实时数据发送至智能预警模块；
97.需要具体说明的是，实时数据为生产区域的实时灰尘值、以及生产区域中设备的实时分贝值和实时振幅值；
98.所述智能预警模块用于对生产区域进行智能预警，工作过程具体如下：
99.获取生产区域的实时灰尘值，将实时灰尘值与灰尘度阈值进行比对；
100.若实时灰尘值大于等于灰尘度阈值，则生成区域预警信号；
101.若实时灰尘值小于灰尘度阈值，则生成区域正常信号；
102.同时，获取生产区域中设备的实时分贝值和实时振幅值；
103.若实时分贝值大于等于分贝阈值且实时振幅值大于等于振幅阈值，则生成设备预警信号；
104.若实时分贝值小于分贝阈值或实时振幅值小于振幅阈值，则生成设备正常信号；
105.所述智能预警模块将区域预警信号、区域正常信号、设备预警信号或设备正常信号反馈至服务器；
106.若服务器接收到区域预警信号或设备预警信号，则生成警报指令加载至警报终端，所述警报终端接收到警报指令进行警报工作；
107.若服务器接收到区域正常信号或设备正常信号，则不进行任何操作。
108.一种基于工业互联网的生产故障预警系统，工作时，区间界定模块将生产车间进行区间界定，得到若干个生产区域u，数据采集模块采集生产区域的区域数据和设备数据，并将区域数据和设备数据发送至服务器，服务器将区域数据发送至区域分析模块，服务器将设备数据发送至设备分析模块；
109.通过区域分析模块对生产区域的区域情况进行分析，获取生产区域的区域面积qmu和设备数ssu，而后获取生产区域的区域安全等级，依据区域安全等级得到生产区域的区域安全系数qxu，通过公式qyu＝(qmu
×
a1+ssu
×
a2)
qxu
计算得到生产区域的区域预警值qyu，区域分析模块将生产区域的区域预警值qyu反馈至服务器，服务器将区域预警值qyu发送至预警分级模块；
110.通过设备分析模块对生产区域的设备情况进行分析，统计生产区域内的设备数，并获取生产区域内每个设备的出厂时间，而后获取服务器的当前时间，利用服务器的当前时间减去设备的出厂时间得到生产区域中每个设备的出厂时长，遍历每个设备的出厂时长得到生产区域内设备的出厂时长上限值ctsu，最后获取生产区域内每个设备的故障次数和维护次数，遍历每个设备的故障次数和维护次数，得到生产区域内设备的故障次数上限值gcsu和维护次数上限值wcsu，通过公式syu＝ctsu
×
b1+gcsu
×
b2+wcsu
×
b3计算得到生产区域的设备预警值syu，设备分析模块将生产区域的设备预警值syu反馈至服务器，服务器将设备预警值syu发送至预警分级模块；
111.历史监测模块依据历史预警次数用于对生产区域的预设预警等级进行预设，若历史预警次数小于第一次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第三预警等级，若历史
预警次数大于等于第一次数阈值且小于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第二预警等级，若历史预警次数大于等于第二次数阈值，则生产区域的预设预警等级为预设第一预警等级，历史监测模块将生产区域的预设预警等级反馈至服务器，服务器将预设预警等级发送至预警分级模块；
112.通过预警分级模块对生产区域的生产故障进行预警分级，获取生产区域的区预警值qyu和设备预警值syu，通过公式yju＝qyu
×
α+syu
×
β计算得到生产区域的预警值yju，若yju＜x1，则生产区域的预设预警等级为预设第三预警等级，若x1≤yju＜x2，则生产区域的预设预警等级为预设第二预警等级，若x2≤yju，则生产区域的预设预警等级为预设第一预警等级，而后获取历史监测模块为生产区域设定的预设预警等级，若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级相同，则将预设预警等级确定为生产区域的预警等级，若历史监测模块设定的预设预警等级与预警分级模块设定的预设预警等级不相同，则以预警分级模块设定的预设预警等级确定为生产区域的预警等级，预警分级模块将生产区域的预警等级反馈至服务器，服务器将预警等级发送至存储模块，存储模块依据预警等级将预警预设数据发送至智能预警模块；
113.数据采集模块用于采集生产区域的实时数据，并将实时数据发送至服务器，服务器将实时数据发送至智能预警模块；
114.通过智能预警模块对生产区域进行智能预警，获取生产区域的实时灰尘值，将实时灰尘值与灰尘度阈值进行比对，若实时灰尘值大于等于灰尘度阈值，则生成区域预警信号，若实时灰尘值小于灰尘度阈值，则生成区域正常信号，同时，获取生产区域中设备的实时分贝值和实时振幅值，若实时分贝值大于等于分贝阈值且实时振幅值大于等于振幅阈值，则生成设备预警信号，若实时分贝值小于分贝阈值或实时振幅值小于振幅阈值，则生成设备正常信号，智能预警模块将区域预警信号、区域正常信号、设备预警信号或设备正常信号反馈至服务器，若服务器接收到区域预警信号或设备预警信号，则生成警报指令加载至警报终端，警报终端接收到警报指令进行警报工作，若服务器接收到区域正常信号或设备正常信号，则不进行任何操作。
115.上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，权重系数和比例系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
116.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。