CN121069178A - 电机运行监控系统、方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机数字监控技术领域，公开了电机运行监控系统、方法、装置、计算机设备及存储介质，该系统中：上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和查询指令；控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和查询指令发送给电机控制器，以使电机按照控制指令进行预设工况运行，并按照查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器，通过服务器针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。本发明解决了电机监控中出现的参数不可配置以及运行参数获取难以适配不同场景的问题。

Description

电机运行监控系统、方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电机数字监控技术领域，具体涉及电机运行监控系统、方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

现有电机监控系统往往依赖额外部署的检测传感器(如转速传感器、电压传感器等)来获取运行参数，这不仅增加了硬件成本和设备体积，还需复杂的布线安装工序，尤其在移动场景或小型电机设备中难以适配。同时，不同类型的电机控制器采用差异化的通信协议和信号链路，导致通用监控方案难以兼容多类型设备，需针对特定控制器开发定制化接口，对现场要求高，在应用现场不具备所需的传感器或传感器安装条件，适配性差且开发成本高，使该类监控方案应用受限。

在指令交互方面，传统系统中控制指令与查询指令常因发送时机冲突出现占线问题，导致电机响应延迟或参数采集丢失，影响监控的实时性和可靠性。数据传输环节中，由于工业环境存在电磁干扰等因素，数据在链路传输时易受污染，而传统校验机制多采用单一校验码方式，难以全面保障数据完整性，可能导致服务器接收错误数据，影响后续分析结果。

因此，亟需一种参数可配置、利用与电机控制器信号线方式获取电机运行参数的方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电机运行监控系统、方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决传统电机监控中出现的参数不可配置以及电机运行参数获取难以适配不同场景的问题。

第一方面，本发明提供了一种电机运行监控系统，该系统包括：

上位机、至少一个电机控制器、至少一个控制与监测器和数据接收处理终端；控制与监测器与电机控制器通讯连接，数据接收处理终端与控制与监测器连接；

上位机用于对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

控制与监测器用于通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器；

电机控制器用于按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器；

数据接收处理终端用于基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

本发明提供的一种电机运行监控系统，系统无需额外部署检测传感器，控制与监测器直接与电机控制器通讯连接，实现参数获取与控制，大幅减少硬件采购成本。同时，省去传感器布线与安装工序，简化了系统部署流程，尤其适用于移动场景或小型电机设备，降低了现场施工复杂度和时间成本。针对不同电机控制器的协议差异，上位机可通过参数初始化配置功能灵活设定核心参数，控制与监测器基于配置指令实现跨协议兼容，无需为特定电机控制器开发定制化接口，显著降低了系统适配多类型设备的开发成本，扩大了系统的适用范围。控制与监测器通过执行上位机下发的周期性指令，创新采用控制指令与查询指令的有序发送机制，避免了传统系统中指令占线冲突问题，确保电机控制器对控制指令的实时响应和运行参数的精准采集。数据接收处理终端能够满足无线远程监控需求，以及支持本地有线高效分析，提升了多设备集中管理的灵活性和数据处理效率，解决了传统电机监控中出现的参数不可配置以及电机运行参数获取难以适配不同场景的问题。

在一种可选的实施方式中，上位机还用于通过局域地址或独立唯一ID方式访问目标控制与监测器的目标地址，并基于目标地址对目标控制与监测器进行参数初始化配置。

本发明提供的一种电机运行监控系统，独立唯一ID为每个控制与监测器赋予了全局唯一的身份标识，即使在多设备密集部署的场景中(如多条生产线、多类型电机并行监控)，也能精准定位目标设备，避免因局域地址重复或冲突导致的误操作。而局域地址则适用于小范围局域网内的快速识别，两种方式结合形成了多维度的设备定位体系，确保初始化配置指令准确送达目标设备。

在一种可选的实施方式中，上位机还用于采用交叉发送形式下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

本发明提供的一种电机运行监控系统，交叉发送机制通过严格的时序规划，使两类指令在时间轴上交替执行(如先发送控制指令并等待响应完成后，再发送查询指令)，从根本上杜绝同一时刻的链路占用冲突，确保电机控制器对转速、力矩等控制指令的精准响应，以及运行参数查询的实时性，提升通信链路的稳定性。

在一种可选的实施方式中，电机运行参数包括输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数和累计运行时间；初始化配置参数包括待监控电机类型、上下行通讯配置参数以及清除设备历史数据得到的校验码；

控制与监测器还用于将输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数、累计运行时间、待监控电机类型、上下行通讯配置参数、校验码、局域地址以及独立唯一ID按照预设数据结构进行数据打包。

本发明提供的一种电机运行监控系统，打包数据涵盖了电机运行的核心直接参数(输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令)、关键间接数据(累计启停次数、累计运行时间)、配置基础信息(待监控电机类型、上下行通讯配置参数)及身份标识(局域地址、独立唯一ID)，这种多维度数据的整合，避免了传统单一参数传输导致的信息碎片化问题，为服务器后续分析电机运行状态、评估寿命及故障诊断提供了完整的数据基础，确保分析结果更全面、准确。

在一种可选的实施方式中，数据接收处理终端包括云端服务器和本地服务器，云端服务器通过无线方式与控制与监测器连接，本地服务器通过无线方式或有线方式与控制与监测器连接。

本发明提供的一种电机运行监控系统，云端服务器通过无线方式与控制与监测器连接，摆脱了地理距离和布线的限制，即使控制与监测器处于移动场景(如户外试验)或分散部署状态，也能实现数据的实时上传，满足远程监控、跨区域数据汇总等需求。本地服务器支持无线或有线(如网线)连接，在固定厂区、实验室等场景中，可根据网络环境灵活选择：有线连接保障高带宽、低延迟的数据传输，无线连接则简化本地组网布线，两种方式结合使系统能适配复杂多样的工业环境。

在一种可选的实施方式中，该系统还包括：至少两个电机控制器、一个主控制与监测器以及至少两个从控制与监测器；主控制与监测器包括无线路由模块；

每个电机控制器均与一个控制与监测器通讯连接；

至少两个从控制与监测器通过并联方式挂载至无线路由模块；

主控制与监测器用于转发自身数据以及每个从控制与监测器的数据至云端服务器和/或本地服务器。

本发明提供的一种电机运行监控系统，至少两个从控制与监测器通过并联方式挂载至主控制与监测器的无线路由模块，无需为每个从设备单独部署无线传输模块或有线链路，大幅减少了多电机监控场景中的硬件布线成本和施工难度。主从架构的集中式组网设计，使系统在部署多台电机控制器时无需复杂的网络拓扑配置，仅通过主控制与监测器的无线路由模块即可实现数据汇总与转发，显著提升了多设备组网的便捷性和效率，此架构能够扩展至针对同一区域距离相近的多台电机监控场景。

第二方面，本发明提供了一种电机运行监控方法，应用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的电机运行监控系统，该方法包括：

采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器；

采用电机控制器按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器；

采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

本发明提供的一种电机运行监控方法，无需额外部署检测传感器，控制与监测器直接与电机控制器通讯连接，实现参数获取与控制，大幅减少硬件采购成本。同时，省去传感器布线与安装工序，简化了系统部署流程，尤其适用于移动场景或小型电机设备，降低了现场施工复杂度和时间成本。针对不同电机控制器的协议差异，上位机可通过参数初始化配置功能灵活设定核心参数，控制与监测器基于配置指令实现跨协议兼容，无需为特定电机控制器开发定制化接口，显著降低了系统适配多类型设备的开发成本，扩大了系统的适用范围。控制与监测器通过执行上位机下发的周期性指令，创新采用控制指令与查询指令的有序发送机制，避免了传统技术中指令占线冲突问题，确保电机控制器对控制指令的实时响应和运行参数的精准采集。云端服务器与本地服务器的双选项设计，既满足无线远程监控需求，又支持本地有线高效分析，提升了多设备集中管理的灵活性和数据处理效率，解决了传统电机监控中出现的参数不可配置以及电机运行参数获取难以适配不同场景的问题。

第三方面，本发明提供了一种电机运行监控装置，应用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的电机运行监控系统，该装置包括：

初始化配置及指令下发模块，用于采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

数据打包及指令发送模块，用于采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器；

电机控制模块，用于采用电机控制器按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器；

差异化处理模块，用于采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

第四方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第二方面的电机运行监控方法。

第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面的电机运行监控方法。

第六方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面的电机运行监控方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的电机运行监控的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的另一电机运行监控系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的电机运行监控方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的上位机对控制与监测器进行参数初始化配置的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的电机运行控制指令及电机运行查询指令交叉序列示意图；

图6是根据本发明实施例的Json数据结构网络包组成的示意图；

图7是根据本发明实施例的再一电机运行监控系统的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的另一电机运行监控方法的流程示意图；

图9是根据本发明实施例的电机运行监控装置的结构框图；

图10是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。目前常用方案是通过外部各类传感器采集电机运行中各类参数，利用集线器转发至终端。

具体实施过程包括：利用转速仪检测电机转速、力矩仪检测电机输出转矩、功率表检测电机控制器输入电压、输入电流、输入功率，通过集线器为中转，将数据传至PC端进行数据处理及分析。通过外部各类传感器采集电机运行中各类参数，利用采集模块转发至终端。

上述方案仍存在的问题或缺陷：对现场要求高，在应用现场往往不具备所需的传感器或传感器安装条件，接线复杂且成本高，使该类监控方案应用受限。

少数厂家利用通讯方式监控电机运行状态：此方案针对不同协议类型的电机控制器需单独调试，适配工作剧增，灵活性差。

本发明实施例提供一种电机运行监控系统，系统针对电机控制器不同信号进行分析监控，无需额外部署检测传感器，控制与监测器直接与电机控制器通讯连接，实现参数获取与控制，大幅减少硬件采购成本。针对不同电机控制器的协议差异，上位机可通过参数初始化配置功能灵活设定核心参数，控制与监测器基于配置指令实现跨协议兼容，无需为特定电机控制器开发定制化接口，显著降低了系统适配多类型设备的开发成本，扩大了系统的适用范围。

在本实施例中提供了一种电机运行监控系统，图1是根据本发明实施例的电机运行监控的结构示意图，如图1所示，该系统包括：

上位机、至少一个电机控制器、至少一个控制与监测器、数据接收处理终端；控制与监测器与电机控制器通讯连接，数据接收处理终端与控制与监测器连接。

具体地，如图2所示，电机控制器连接电机本体，将电机控制器的信号线或通信线连接至控制与监测器，控制与监测器通过无线4G方式或有线方式连接至数据接收处理终端。数据接收处理终端包括云端服务器和本地服务器，云端服务器通过无线方式与控制与监测器连接，本地服务器通过无线方式或有线方式与控制与监测器连接。该控制与监测器为数字化控制与监测器。

需要说明的是，数字控制与监测器与电机控制器通讯连接可以是目前任何主流通讯，包括不限于Rs422、CAN通信等工业通信方式；控制与监测器与数据接收终端连接可通过无线方式连接至云端服务器或通过无线/有线方式连接至本地服务器，无线方式包括但不限于4G、WIFI等，有线方式为通过网线实现通讯连接。

电机控制器包括：1、带RS-485(Recommended Standard 485，工业通讯接口标准)工业通讯电路；2、RT通讯电路(Real-Time，实时通讯电路)；3、FG(Frequency Generator，频率发生器)电路。前两者以串口通讯线为基础作为电机控制器与外部进行交互、后者以FG信号线电路反馈电机运行信息。

针对以上电机控制器的不同类型，在进行长期可靠性试验监控时，需周期性调节电机运行转速，使之运行在不同工况，并监控记录该工况下运行转速、母线电压、输出功率、输出相电压，故障信息等各项参数。因此，采用图1提供的电机运行监控系统实现不同类型电机控制器的分析监控。

其中，上位机用于对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。控制与监测器用于通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器。电机控制器用于按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器。数据接收处理终端用于基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

上述数字与检测器是通过数字化的指令控制，即通讯控制指令，由控制与检测器通过通讯与电机控制器进行交互，从而实现精确控制电机转速、输出力矩等。

具体地，电机运行监控方法的流程示意图如图3所示，其具体流程包括：

步骤S301，控制与监测器通讯线束连接至电机控制器，即电机控制器通过信号线或通讯线连接至控制与监测器。

步骤S302，控制与监测器配置初始化：上位机对控制与监测器进行参数初始化配置。

步骤S303，周期性指令控制及指令查询：上位机向控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

步骤S304，特定Json数据结构实时打包上传服务器：控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至云端服务器和/或本地服务器。

步骤S305，系统调度数据接收处理终端数据并进行电机运行状态分析。

在一种可选的实施方式中，上位机还用于通过局域地址或独立唯一ID方式访问目标控制与监测器的目标地址，并基于目标地址对目标控制与监测器进行参数初始化配置。

上位机对控制与监测器进行参数初始化配置方法的流程示意图如图4所示，具体流程包括：

步骤S401，上位机获取控制与监测器目标地址。

步骤S402，上位机通过局域地址或24位独立唯一ID任一种方式访问控制与监测器目标地址。

步骤S403，上位机为控制与监测器配置其上、下行串口参数、待监控电机类型、是否清除历史数据等信息，在是否清除历史数据时需判断是否需要电机运行控制指令。

在一种可选的实施方式中，步骤S403包括：

步骤a1，当需要电机运行控制指令时，依次获取电机运行控制指令序列和电机运行查询指令，并判断是否清除设备历史数据，若是，则清除设备历史数据并得到校验码；若否，直接得到校验码。

步骤a2，当不需要电机运行控制指令时，获取电机运行查询指令，并判断是否清除设备历史数据，若是，则清除设备历史数据并得到校验码；若否，直接得到校验码。

需要说明的是，上述校验码是控制与监测器在处理历史数据清除操作或完成初始化配置后生成的一串用于数据完整性验证的特征值，通常通过特定算法(如CRC循环冗余校验等)对设备当前状态数据或配置信息进行计算得到。校验码的作用如下：

1.数据完整性验证：校验码与电机运行数据、配置参数等一同打包传输至服务器，服务器通过重新计算数据的校验值并与接收的校验码比对，可快速判断数据在传输过程中是否因链路干扰、设备故障等原因发生篡改或丢失，确保接收数据的准确性。例如，当清除历史数据后，校验码会基于已清除历史数据这一状态生成，云端服务器或本地服务器通过校验码可确认历史数据清除操作已有效执行。

2.状态一致性确认：校验码可作为控制与监测器配置状态的数字指纹。在上位机下发清除历史数据指令后，控制与监测器执行操作并生成新的校验码，上位机或服务器通过校验码变化可确认设备是否已完成历史数据清除，避免因指令传输延迟或设备未响应导致的配置不一致问题。

3.链路可靠性保障：结合数据总长度双向校验机制，校验码进一步增强了数据传输的抗干扰能力。即使传输过程中出现部分数据污染，校验码的mismatch(不匹配)也能及时触发数据重传或异常报警，保障长期可靠性试验中数据链的稳定性。

在配置控制与监测器时设置是否清除历史数据的选项，核心目的是确保初始化配置的准确性、避免历史数据干扰，并保障数据监测的连续性与有效性。

步骤a3，按电机运行控制指令中的预定工况设置电机运行转速序列，及所需获取的电机运行数据的查询序列，一并将以上数据发送至控制与监测器实现配置初始化。

控制与监测器完成初始化配置后，即可向控制与监测器下发周期性电机运行控制指令及查询指令，并将体现电机实时运行的状态数据按特有Json数据结构打包后通过有线或无线方式上传至数据接收处理终端(云端服务器和/或本地服务器)，再由系统调用服务器数据进行AI数据分析，从而得到电机整个运行周期状态。

在一种可选的实施方式中，上位机还用于采用交叉发送形式下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

具体地，如图5所示，电机运行控制指令及电机运行查询指令交叉序列示意图，周期性电机运行控制指令及查询指令采取交叉发送进行优化，确保同一时刻下，控制指令及查询指令不会发生占线冲突。电机控制器接收到控制指令后，将驱动电机按照控制指令进行预定转速、力矩工况运行，并响应查询指令。

在一种可选的实施方式中，电机运行参数包括输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数和累计运行时间；初始化配置参数包括待监控电机类型、上下行通讯配置参数以及清除设备历史数据得到的校验码；控制与监测器还用于将输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数、累计运行时间、待监控电机类型、上下行通讯配置参数、校验码、局域地址以及独立唯一ID按照预设数据结构进行数据打包。

具体地，本实施例的预设数据结构为Json数据结构。

控制与监测器利用通讯线或信号线方式不断获取电机实时运行工况数据，如输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令，运行转速指令、及利用反馈运行转速信息推测累计启停次数、累计运行时间等间接数据。待服务器进行数据访问时，控制与监测器将以上电机数据及待监控电机类型、上下行通讯配置参数、校验值数据等，连同上位机访问控制与监测器目标地址时采用的局域地址和24位独立唯一ID等数据组合为特定Json数据结构网络包。Json数据结构网络包组成的示意图如图6所示。

示例性地，以公司主流产品BD、DM3、485系列电机为例，说明上位机为控制与监测器进行参数初始化配置得到的配置帧，其中BD电机以FG信号作为电机控制器输出，BD电机以RT通信电路作为电机控制器输出(单工)，485电机以Rs-485标准电路作为电机控制器输出。上位机将配置帧以Json数据结构下发给控制与监测器，配置帧代码如下：{“operate”:“01”,“address”:“03”,“id”:“2033365839315005008A00A2”,“motortype”:“03”,“usart”:“9o1”,“baud”:“009600”,“poll28”:[“81040C0300001C9A”,“81040C010000BD5A”],“frequency”:“07”,“set08”:[],“interval”:“20”,“clear”:“00”,“crc”:“9A4E”}。

上述配置帧各字段解析：

operate：操作指令标识，"01"代表某种预设的操作类型(比如控制指令、查询指令等，需结合系统协议确定具体功能)。

address：地址信息，"03"是设备地址等，用于在多设备组网中识别特定设备(控制与监测器目标地址)。

id：设备唯一标识编码，"2033365839315005008A00A2"是控制与监测器的唯一ID，用于区分不同设备。

motortype：电机类型，"0"是编码值，需对照系统字典表，可能代表如异步电机、同步电机等具体电机类型。

usart：串口参数相关，"901"是串口配置的简化编码(比如包含波特率、数据位、停止位、校验位等信息的组合编码)。

baud：波特率，"009600"表示串口通信波特率为9600。

poll28：包含多个子数据的数组，即[“81040C0300001C9A”,“81040C010000BD5A”]，这两个长字符串是电机运行参数帧、配置帧。

frequency是频率相关，07为频率数值或编码。

set08是设定值，"1"是目标频率、转速等设定参数。

clear清除指令，"1"可能表示执行“历史数据清除”操作。

当上位机对控制与监测器参数初始化配置完毕后，控制与监测器获取到上述配置帧，并获取电机运行参数，将电机运行参数和初始化配置参数Json数据结构进行数据打包后得到Json数据结构网络包，并上传至数据接收处理终端，Json数据结构网络包以上传帧的形式表示，上传帧如下所示：

{“address”:“03”,“device_id”:“2033365839315005008A00A2”,“motortype”:“03”,“485_zl”:[“81040C030741DE”,“81040C010BB4BA”],“485_qdcs”:“0000097E”,“485_tzcs”:“0000097A”,“485_yxsj”:“0000328F”,“crc”:“6AD5”}。

上述上传帧各字段解析：

address："03"设备地址：多设备组网中用于定位目标设备的标识(控制与监测器目标地址)。

device_id："2033365839315005008A00A2"设备唯一ID：控制与监测器的唯一标识。

motortype"03"电机类型编码："03"是系统预定义的编码值(需对照系统字典表，对应“带RS-485通讯的三相异步电机”等具体类型，用于服务器差异化分析)。

485_zl["81040C030741DE","81040C010BB4BA"]RS-485指令/状态帧："485"代表基于RS-485通讯，"zl"是“指令”或“状态量”的缩写；两个长字符串是RS-485总线上传输的原始数据帧(包含电机实时运行参数如电压、电流，或控制器响应指令的状态码)，需通过RS-485协议解析具体内容。

485_qdcs"0000097E"为RS-485累计启动次数："qdcs"为“启动次数”，字段值为十六进制数，转换为十进制是2430，代表通过RS-485获取的电机累计启动次数。

485_tzcs"0000097A"为RS-485累计停止次数，十六进制0000097A转换为十进制是2426，代表电机累计停止次数，代表通过RS-485获取的电机累计停止次数。

485_yxsj"0000328F"为RS-485累计运行时间，十六进制0000328F转换为十进制是12943，代表通过RS-485获取的电机累计运行时间。

crc"6AD5"为CRC校验码，即循环冗余校验值，用于验证整个JSON数据在传输过程中的完整性。服务器接收数据后会重新计算CRC值，若与该字段一致，则确认数据未被篡改或因干扰损坏。

上述的待监控电机类型由上位机设置，控制与监测器反馈，以便云端服务器或本地服务器接收Json数据结构网络包后根据电机类型进行差异化数据处理。

而为解决数据在链路传输中受到干扰问题，采取所传输数据总长度与服务器进行双向校验，确保服务器收到的数据无数据污染。

Json数据结构网络包通过无线4G传输至云端或以有线方式传至本地服务器进行二次分析，勾勒出整个长期可靠性实验或短期观测阶段电机运行状态，方便设计员实时掌握并分析电机运行情况及寿命信息。

在一种可选的实施方式中，本实施例针对同一区域距离相近的多台电机监控场景，还提供了一种电机运行监控系统，结构示意图如图7所示，该系统还包括：至少两个电机控制器、一个主控制与监测器以及至少两个从控制与监测器；主控制与监测器包括无线路由模块；每个电机控制器均与一个控制与监测器通讯连接；至少两个从控制与监测器通过并联方式挂载至无线路由模块；主控制与监测器用于转发自身数据以及每个从控制与监测器的数据至云端服务器和/或本地服务器。

具体地，该电机运行监控系统由一个主控制与监测器和多个从控制与监测器组成，从控制与监测器通过并联方式挂载至主控制与监测器的无线路由模块。其中主控制与监测器的上行无线路由负责转发主、从控制与监测器数据至服务器。

由上述可知，该电机运行监控系统采用一主多从的分布式组网架构，主控制与监测器作为核心节点，集成了具备数据转发功能的无线路由模块(支持4G、WIFI等无线传输协议)，多个从控制与监测器通过标准化接口(如无线射频接口或以太网接口)以并联方式挂载至该无线路由模块，形成星型数据传输网络。此结构无需为每个从控制与监测器单独配置服务器连接模块，降低硬件成本和布线复杂度，尤其适用于电机分散部署的场景；云端服务器和本地服务器通过单一链路即可接收所有设备数据，减少服务器接口占用，便于数据统一存储、分析和追溯；主设备与服务器(云端服务器和本地服务器)的多链路连接设计，降低了因单点故障导致的数据传输中断风险，保障长期可靠性试验的数据完整性。

本实施例提供的一种电机运行监控系统，可作为电机及点击控制器整体面向可靠性监控或应用现场监控的一种解决方案。该监控方案实时性强、不依赖各类复杂且成本高昂的光电传感器、易实施、并能兼容不同通讯协议做可配置操作，通用型强。该系统将电机运行数据信息透传至服务器，服务器只需完成大算力的数据处理、数据分析、数据存储等操作，对单个控制与监测器运算性能要求不高，可大幅度降低服务器资源压力。该系统能够将高重复性、高实时性等访问操作移交至控制与监测器完成，可有效降低大批量应用时服务器资源开销。

在本实施例中提供了一种电机运行监控方法，可用于上述的电机运行监控系统，图8是根据本发明实施例的电机运行监控方法的流程图，如图8所示，该流程包括如下步骤：

步骤S801，采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

步骤S802，采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器。

步骤S803，采用电机控制器按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器。

步骤S804，采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

上述各个步骤更进一步的细节描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

在本实施例中还提供了一种电机运行监控装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种电机运行监控装置，应用于电机运行监控系统，如图9所示，包括：

初始化配置及指令下发模块901，用于采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

数据打包及指令发送模块902，用于采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给电机控制器。

电机控制模块903，用于采用电机控制器按照电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照电机运行查询指令反馈相应查询参数至控制与监测器。

差异化处理模块904，用于采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的电机运行监控装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图9所示的电机运行监控装置。

请参阅图10，图10是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图10所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图10中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括输入装置30和输出装置40。处理器10、存储器20、输入装置30和输出装置40可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。

输入装置30可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置40可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。本领域技术人员应能理解，计算机程序指令在计算机可读介质中的存在形式包括但不限于源文件、可执行文件、安装包文件等，相应地，计算机程序指令被计算机执行的方式包括但不限于：该计算机直接执行该指令，或者该计算机编译该指令后再执行对应的编译后程序，或者该计算机读取并执行该指令，或者该计算机读取并安装该指令后再执行对应的安装后程序。在此，计算机可读介质可以是可供计算机访问的任意可用的计算机可读存储介质或通信介质。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电机运行监控系统，其特征在于，所述系统包括：

上位机、至少一个电机控制器、至少一个控制与监测器和数据接收处理终端；所述控制与监测器与电机控制器通讯连接，所述数据接收处理终端与所述控制与监测器连接；

所述上位机用于对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

所述控制与监测器用于通过电机控制器获取电机运行参数，并将所述电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给所述电机控制器；

所述电机控制器用于按照所述电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照所述电机运行查询指令反馈相应查询参数至所述控制与监测器；

所述数据接收处理终端用于基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机还用于通过局域地址或独立唯一ID方式访问目标控制与监测器的目标地址，并基于目标地址对目标控制与监测器进行参数初始化配置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机还用于采用交叉发送形式下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电机运行参数包括输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数和累计运行时间；所述初始化配置参数包括待监控电机类型、上下行通讯配置参数以及清除设备历史数据得到的校验码；

所述控制与监测器还用于将所述输入电压指令、输出功率指令、输出力矩指令、运行转速指令、累计启停次数、累计运行时间、待监控电机类型、上下行通讯配置参数、校验码、局域地址以及独立唯一ID按照预设数据结构进行数据打包。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据接收处理终端包括云端服务器和本地服务器，所述云端服务器通过无线方式与所述控制与监测器连接，所述本地服务器通过无线方式或有线方式与所述控制与监测器连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：至少两个电机控制器、一个主控制与监测器以及至少两个从控制与监测器；所述主控制与监测器包括无线路由模块；

每个电机控制器均与一个控制与监测器通讯连接；

至少两个从控制与监测器通过并联方式挂载至所述无线路由模块；

所述主控制与监测器用于转发自身数据以及每个从控制与监测器的数据至云端服务器和/或本地服务器。

7.一种电机运行监控方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的电机运行监控系统，所述方法包括：

采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将所述电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给所述电机控制器；

采用电机控制器按照所述电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照所述电机运行查询指令反馈相应查询参数至所述控制与监测器；

采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

8.一种电机运行监控装置，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的电机运行监控系统，所述装置包括：

初始化配置及指令下发模块，用于采用上位机对目标控制与监测器进行参数初始化配置，并向初始化配置完成后的目标控制与监测器下发周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令；

数据打包及指令发送模块，用于采用控制与监测器通过电机控制器获取电机运行参数，并将所述电机运行参数和初始化配置参数按预设数据结构进行数据打包后上传至数据接收处理终端，以及将上位机下发的周期性电机运行控制指令和电机运行查询指令发送给所述电机控制器；

电机控制模块，用于采用电机控制器按照所述电机运行控制指令控制电机本体进行预设工况运行，并按照所述电机运行查询指令反馈相应查询参数至所述控制与监测器；

差异化处理模块，用于采用数据接收处理终端基于控制与监测器进行数据打包的数据包，针对不同电机类型对电机进行差异化分析处理。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求7所述的电机运行监控方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求7所述的电机运行监控方法。