数控机床能效在线监测方法及监测系统

针对数控机床能量效率难以在线监测的问题,提出一种基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效在线监测方法。该方法通过实时测量机床总电源输入功率和主轴输入功率分离出切削功率,从而在线获取机床能量效率,同时基于功率信息在线识别机床状态,获得机床设备利用率等信息。给出了基于ARM(Advanced RISC Machines)Win CE平台的数控机床能效在线监测分析系统软/硬件解决方案,完成了系统的初步开发和实现。通过实验验证了该系统具有较高的准确性和方便的实用性。数控机床能效在线监测对于机械加工过程和车间能效评估、能耗预测、能量管理及节能技术研究均有重要支持作用,具有较广阔的应用前景。     

泵控缸液压系统全局功率动态匹配图示化监测方法

为在线监测液压系统的运行状态及功率匹配信息,识别其在典型工况下的功率匹配关系,以变转速泵控缸液压系统为例,基于多源信息融合思想,提出了李萨如图和功率圆图的动态功率匹配图示化监测方法.基于LabVIEW开发了测控程序进行变工况下的功率软测量,验证并分析了系统的能效特性.结果 表明:恒定转速下,系统总效率随负载增大先升高后...     

CPS系统中刀具加工状态实时监测的新方法

机床是信息物理系统(CPS系统)中主要的执行单元和感知单元,对其加工状态的动态监测和实时感知可以提高产品质量。为了实现加工现场信号采集和刀具加工状态在线监测,设计了主轴功率信号采集系统,同时引入力信号作为对比分析,应用希尔伯特-黄变换和小波变换根据特征频率段的信号特征构造了刀具磨损系数,将刀具磨损状态和磨损系数对应起来,在加工现场实现了刀具状态的在线监测。通过和小波变换的对比,证明了希尔伯特-黄变换在处理功率信号方面可以有效抑制噪声信号,提高监测的准确性。     

基于Niagara的多参数水质远程在线监测系统研究

开发了一套基于Niagara的多参数水质远程在线监测系统,可对水体的p H值、溶解氧、浊度、温度、氨氮含量、电导率和化学需氧量等重要水质参数进行实时监测。利用无线数据传输单元（DTU）对数据网络进行转换,并通过4G网络将水质数据传送到远端服务器。服务器端部基于Niagara的水质监测平台,进行相关信息的采集、统计与分析。实验结果表明,该系统具有数据采集迅速、数据传输安全以及操作简单等优点,可以应用于河流、湖泊的水质远程在线监测作业。     

基于切削功率的数控车削批量加工刀具磨损在线监测

为了实现数控车削批量加工刀具磨损状态的在线监测,在分析切削功率与刀具磨损量关系的基础上,考虑加工参数对切削功率的影响,基于正交实验设计与响应面法,建立了切削功率与刀具磨损量及加工参数之间的回归模型。提出一种实时更新切削功率阈值的刀具磨损状态在线监测方法。该方法首先对功率信号进行滤波处理,结合数控系统判断机床的运行状态,然后实时计算切削功率阈值并与实际加工过程切削功率进行比较来监测刀具的磨损状况。通过实验案例自动在线监测数控车削过程中刀具磨损的情况,验证了该方法的有效性。     

基于嵌入式Linux和DSP的在线电能质量监测系统

为了对电网电能质量进行精确的实时监测和分析,讨论了一个在线电能质量监测系统的设计方案,该系统采用了ARM和DSP的双处理器设计,以运行嵌入式Linux系统的AT91SAM9261为主控单元,TMS320VC5510为核心电能质量算法处理单元,实现了对电网电能质量的在线实时监测,并能够通过与远程主机通信对电网电能质量进行远程监控和历史数据分析。     

船舶动力系统润滑油智能监测系统

针对传统的润滑油监测成本高,操作复杂,无在线实时性,设计了一款通过无线在线实时的对船舶动力系统中润滑油进行智能监控的系统。系统包括上位机与下位机两大部分,下位机中单片机模块把传感器模块监测到的信息通过无线模块传送给数据接收与发送模块,然后利用串口把信息传给上位机进行实时的监控,并且上位机通过对以往的监测信息分析,得出润滑油使用寿命。船厂的应用结果表明,该系统的智能化与在线实时性满足对船舶动力系统中润滑油智能监测。     

基于功率信息的机床稼动率智能监测与评估方法

现有基于PLC的稼动率评估存在成本高、通用性差等问题,同时,对于部分无PLC控制器的设备无法进行在线监测与评估.本论文基于设备功率曲线特征提出一种机床稼动率监控与评估方法,在分析常见加工设备功率曲线与运行状态关系的基础上,采用卷积神经网络算法对实时采集的功率曲线信息进行识别与分析,获取设备运行状态和工件信息,从而确定稼...     

基于AVR的在线水质监测系统设计与开发

针对水质在线监测技术,提出一种基于AVR单片机的在线水质监测系统。系统主要由传感器单元、数据采集和传输模块、GPRS通信模块和上位机数据处理软件构成,可搭载在移动监测船上,便于移动、携带,适应性强,能够对复杂的水域环境进行实时监测,为水环境监测提供新的手段。     

基于LabVIEW的切削力过程监测系统

为保证工件的加工质量,准确地监测加工过程中设备运行的状态信息特征并对实际的加工过程进行在线监测和诊断,开发了一种基于LabVIEW的切削加工在线监测系统。该系统主要完成对切削力实时监测,结合以LabVIEW为平台的软件系统实现切削力的实时显示、信号调理、数据采集、数据存储和数据分析等功能。     

An energy consumption prediction approach of die casting machines driven by product parameters

Die casting machines, which are the core equipment of the machinery manufacturing industry, consume great amounts of energy. The energy consumption prediction of die casting machines can support energy consumption quota, process parameter energy-saving optimization, energy-saving design, and energy efficiency evaluation; thus, it is of great significance for Industry 4.0 and green manufacturing. Nevertheless, due to the uncertainty and complexity of the energy consumption in die casting machines, there is still a lack of an approach for energy consumption prediction that can provide support for process parameter optimization and product design taking energy efficiency into consideration. To fill this gap, this paper proposes an energy consumption prediction approach for die casting machines driven by product parameters. Firstly, the system boundary of energy consumption prediction is defined, and subsequently, based on the energy consumption characteristics analysis, a theoretical energy consumption model is established. Consequently, a systematic energy consumption prediction approach for die casting machines, involving product, die, equipment, and process parameters, is proposed. Finally, the feasibility and reliability of the proposed energy consumption prediction approach are verified with the help of three die casting machines and six types of products. The results show that the prediction accuracy of production time and energy consumption reached 91.64% and 85.55%, respectively. Overall, the proposed approach can be used for the energy consumption prediction of different die casting machines with different products.     

适用于输电线路监测的自供电无线在线监测系统

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将输电线路振动能转换为电能为在线监测系统供电,同时采集输电线路温度、弧垂、微风振动信息,无线发送至终端服务器,实现对电网线路的实时监控预警。系统包括复合能量收集器、电源管理模块、传感监测模块、无线通信模块、数据分析与处理模块等,实现低功耗自供电感知、无线数据收发、电磁屏蔽、数据分析与展示及实时监控预警等多项功能。系统收集环境振动能实现自供电传感,结合无线传输互联网技术形成的无线输电线监测网络实时性强、监测效率高,对提高国家电力系统的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。     

刀具工件双旋转运动机床加工过程的能量效率获取方法

对于刀具工件双旋转运动机床,由于切削力测量仪器难以安装,同时,切削力理论模型和经验公式难以反映加工过程切削力的瞬态变化,这使得刀具工件双旋转运动机床的能量效率至今难于获取。为此,提出一种运用载荷损耗系数计算获取刀具工件双旋转运动机床能量效率的方法,该方法首先建立了刀具工件双旋转运动机床的能量效率模型,然后基于刀具、工件系统的能耗组件参数分别建立了刀具轴和工件轴的载荷损耗系数计算模型,并由此推导出刀具工件双旋转运动机床的载荷损耗能量、有效能量及能量效率的计算分析模型。实际应用时,该方法只需要安装功率传感器测取加工过程中的输入功率和空载功率,便可计算获取能量效率。实验验证表明,该方法具有较好的能量效率获取精度。应用案例表明,所提方法应用方便,可为刀具工件双旋转运动机床的能效预测、监控与管理提供技术支撑,具有较好的应用前景。     

基于SOM-Kmeans的机床能效等级评价方法

机床能效等级评价是提高能源效率的基础。现有机床能效评价方法多运用能量利用率和比能等指标评价特定加工过程能效,未考虑加工能力对机床能效评价的影响,致使无法综合评价机床能效等级。为此,从机床加工能力和能耗特性角度构建机床能效等级评价指标,提出基于自组织映射神经网络-K均值(SOM-Kmeans)的机床能效等级评价方法。首先,分析机床加工能力特性和时段能耗特性,构建机床加工能力指标和多时段能耗特性指标;其次,运用SOM-Kmeans对机床能效信息进行聚类分析,并采用主成分分析法(PCA)对机床能效等级进行综合评价;最后,通过实际案例验证了所提方法的有效性和实用性。     

机床机电主传动系统服役过程能量效率获取方法

制造系统能效评估及其机床能效评价研究正在国际上迅速兴起,生产现场的机床服役过程(Machine tools’ service process,MTSP)能量效率的方便获取是其关键问题之一。为此,对MTSP中机电主传动系统(Electro-mechanical main driving system,EMDS)能量效率获取方法进行研究。在分析机床能量效率内涵的基础上,基于MTSP中EMDS的时段能量模型,建立基于输入功率检测的和基于输出功率获取的两类4种EMDS能量效率模型;提出对应的能量效率模型中基础数据和基础系数特别是机床载荷损耗系数的获取方法;形成MTSP中EMDS能量效率获取方法。应用该方法,只需现场检测EMDS输入功率,就可获得MTSP中EMDS的现场能量效率。应用案例表明,应用本方法不仅能实现MTSP能量效率现场获取,而且误差较小;可用于机床及制造系统的能效评价、能效监控和能效优化研究中,具有较广阔的应用前景。     

新型棘轮止逆波能收集装置建模及数值分析

针对现有波浪能收集装置结构复杂、可靠性低及转化效率低等瓶颈问题,设计出一种新型棘轮止逆波能收集装置,该装置能够全周期可靠高效地利用海浪发电。建立了以海浪特性为外部激励的系统动力学非线性方程,推导了考虑发电机负载作用的能量转换效率公式。对系统参数进行了敏感性分析并结合某海域典型海浪特性,对浮体关键参数及装置转换效率进行了仿真预测。研究结果表明,选取较差波况条件下,发电机仍具有周期性的转矩输入特性及较高的平均发电效率。     

基于光伏充电的高效热电散热系统研究

针对大功率光学器件和设备的热严重影响其稳定性、性能和使用寿命的问题,提出了一种基于能量回馈的智能高效热电散热系统.利用基于改进的增量式比例积分微分(PID)算法快速实现高精度温度控制,通过能量回收机制实现热电制冷器(TEC)制冷效率的提升.采用光伏充电为主、电源充电为辅的电源管理策略,通过上位机监测与控制实现对两组蓄电...     

基于B/S模式的运检业务集约数据高质量识别方法

传统的监控运维方法缺乏有效的信息整合和监视,无法实现集约数据高质量识别。为提高数字电网运检业务集约数据识别和监控能力,结合B/S模式,提出基于B/S模式的运检业务集约数据高质量识别方法。结合一体化安全生产管理系统和GIS平台,采样运检业务集约数据的大数据特征,构建运检业务集约设备在线监测模型。结合雷电定位、覆冰监测、电压监测等子系统完成运检业务集约数据的传感信息采样和融合处理。在B/S体系下融合运检业务集约数据,并对其进行集成处理。结合“云大物移智”等技术实现运检业务集约的多源数据融合、分析以及应用处理,将其通过智能网关传输至物联网平台,完成运检业务集约数据高质量识别。实验结果验证了所提方法具有更高的识别精度,提高了电网设备状态在线监测效率和运检业务信息的分析能力。     

基于气-液相变的等压压缩空气储能方法研究

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。     

基于Petri网的砂型铸造工序能耗计算模型

为了实现对砂型铸造工序活动能量消耗的描述和计算,在活动成本法思想基础上,提出了一种基于Petri网的砂型铸造过程工序活动能量消耗模型。分析了砂型铸造过程能量消耗特点和设备工作时间,建立了砂型铸造工序活动模型。研究了工序活动与设备的关系,应用Petri网建模方法,对工序活动与设备及资源消耗进行了图形化的描述。在此基础上,分析并给出了砂型铸造工序活动能耗计算方法。以砂型铸造造型工艺过程为应用对象进行了能量消耗特性分析和计算,验证了所提方法的可行性。