CN112858751B - 无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无接触式获取加工设备利用率的监测系统及方法，每一加工设备对应一台电量监测设备，其中，该方法包括：电量监测设备通过电流互感器产生互感信号监测目标时间段内加工设备消耗的电量数据；电量监测设备将电量数据发送给服务器；服务器接收电量数据，根据电量数据确定目标时间段内，加工设备消耗的总电量，并确定加工设备加工工件时消耗的单位时长加工电量和处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；基于预设的电量与时长对应关系确定加工设备的加工时长，并根据加工时长和目标时间段时长得到加工设备的设备利用率，以监测加工设备的设备利用率。本发明提高了监测加工设备的设备利用率的准确率。

Description

无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统及方法。

背景技术

对一个企业来说，由于每台加工设备加工工件的批次不同，加工工件的加工时长不同，具体加工设备的设备利用率存在着精确统计上的难度，这是导致国际上加工设备的设备利用率(产能利用率)研究众说纷纭、得不出一致结论的关键问题。加工设备在既定的时间内是否无故障的运行，运行时是否有对工件进行加工操作等是决定设备利用率的重要因素。目前每个加工设备的运行情况，运行时的任务执行情况是很难精细化统计出来的，即无法准确得到加工设备的设备利用率。目前国际上权威机构如美国联邦储备银行定期发布权威的设备利用率，其方法主要为问卷法，即主要是发放问卷给管理加工设备的管理人员，但是对于同一问卷，不同的管理人员在不同的情况下会给出不同的答案，所以最终得到设备利用率准确率比较低，无法真实反映出加工设备的运行情况，也无法真实反映出加工设备在运行时的任务执行情况。

因此，亟需一种能够准确监测加工设备设备利用率的方法。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统及方法，以准确地监测加工设备的设备利用率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统，所述加工设备用于加工工件，所述监测系统包括电量监测设备、电流互感器和服务器，

所述电流互感器与所述电量监测设备相连，并与所述加工设备的电源输入线相连；

所述服务器，用于根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备；

所述电量监测设备，包括处理中心和与其连接的无线或有线通信模块，所述处理中心用于通过电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点消耗的电量数据，并根据所述电量数据获取指令通过所述无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据；

所述服务器还用于接收所述目标时间段内的电量数据，在所接收的电量数据中确定所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备在处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系；根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备在所述目标时间段内的设备利用率；并将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

可选地，所述系统还包括终端设备，

所述终端设备用于当接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，判断所述设备利用率是否在预设范围内；若所述设备利用率在预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；若所述设备利用率大于预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；若所述设备利用率小于预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

一种无接触式获取加工设备设备利用率的监测方法，所述加工设备用于加工工件，每台加工设备对应一台电量监测设备，所述电量监测设备与电流互感器相连，所述电流互感器连接所述加工设备，所述方法包括以下步骤：

S10：所述电量监测设备通过所述电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点所消耗电量数据；

S20：所述服务器根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备；

S30：根据所述电量数据获取指令通过所述无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据；

S40：所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段内所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；

S50：基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，并根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备的在所述目标时间段内的设备利用率，其中，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系；

S60：将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

可选地，在所述步骤S50中，所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁)；

其中，t₁表示加工时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

可选地，在所述服务器接收到所述电量数据后，

所述服务器根据所述电量数据确定所述目标时间段内，所述加工设备处于关机状态的关机时长；

所述步骤S50中的所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁-t₂)；

其中，t₁表示加工时长，t₂表示关机时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

可选地，所述步骤S40包括：

S41：所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内，所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工工件的目标类型；

S42：确定所述加工设备加工所述目标类型工件时所消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

可选地，当所述加工设备可加工至少两种类型的工件时，所述步骤S40包括：

所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工的各个工件对应的目标类型；

确定所述加工设备加工各个目标类型工件对应的单位电量，其中，每一类型工件对应一个单位电量，所述单位电量为所述加工设备在单位时长内，加工工件时消耗的电量，计算所述各目标类型工件的单位电量的平均电量，将所述平均电量确定为所述单位时长加工电量；

确定所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

可选地，所述步骤S10之前，还包括：

所述电量监测设备监测所述加工设备在单位时长内，加工待监测类型工件所消耗的目标电量，并将所监测的目标电量发送给所述服务器；

所述服务器判断待监测类型工件对应的目标电量是否满足预设监测条件；

若确定待监测类型工件对应的目标电量满足预设监测条件，则根据所述目标电量确定在单位时长，所述加工设备加工所述待监测类型工件消耗的单位电量，并存储所述单位电量。

可选地，所述步骤S60之后，还包括：

当所述终端设备接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，所述终端设备判断所述设备利用率是否在预设范围内；

若所述设备利用率在所述预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；

若所述设备利用率大于所述预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；

若所述设备利用率小于所述预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

可选地所述步骤S60之后，还包括：

当计算得到多个加工设备的设备利用率后，获取各个加工设备的设备价值，将各个加工设备的设备价值乘以对应加工设备的设备利用率，得到各个加工设备对应的第一数值；

将各个加工设备对应的第一数值相加，得到第二数值，并计算各个加工设备的设备价值之和，得到加工设备的总价值；

将所述第二数值除以所述总价值，得到加工设备的设备综合设备利用率。

【有益效果】

通过电流互感器建立电量监测设备和加工设备之间的连接，电量监测设备通过电流互感器产生的互感信号来监测加工设备在目标时间段内的电量数据，然后将该电量数据发送给服务器，由服务器根据电量数据确定目标时间段内，加工设备消耗的总电量，以及确定加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量和处于待机状态时消耗的单位时长待机电量，基于预设的电量和时长对应关系确定加工设备实际的加工时长，然后根据实际的加工时长和目标时间段时长以监测得到该加工设备的设备利用率。实现了在监测加工设备的设备利用率过程中，不需要人工的介入，全部由机器自动化实现，从而提高了所监测到的加工设备的设备利用率的准确率，以便后续跟踪设备利用率调整各设备的加工工序，还可以用于判断是否需要增加哪些设备，以使整个厂房的设备达到最优工作状态，进一步地，实现了远程监测加工设备的设备利用率。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对本发明的可选实施方式进行描述。图中：

图1是本发明无接触式获取加工设备利用率的监测方法一种实施例的流程图；

图2是本发明实施例中加工设备、电量监测设备、服务器和终端设备之间交互的一种示意图。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中采用步骤编号(字母或数字编号)来指代某些具体的方法步骤，仅仅是出于描述方便和简洁的目的，而绝不是用字母或数字来限制这些方法步骤的顺序。本领域的技术人员能够明了，相关方法步骤的顺序，应由技术本身决定，不应因步骤编号的存在而被不适当地限制。

参照图1，图1是本发明无接触式获取加工设备利用率的监测方法的第一实施例的流程图，无接触式获取加工设备利用率的监测方法包括如下步骤。

步骤S10，所述电量监测设备通过所述电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点所消耗电量数据。

步骤S20，所述服务器根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备。

步骤S30，根据所述电量数据获取指令通过所述无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据。

在本实施例中，电量监测设备是一种监测电量的设备，如电表，加工设备为对工件进行加工的设备，如对紧固件进行车削的设备、热锻的设备等。电量监测设备与加工设备之间建立了通信连接。电量监测设备可以监测加工设备的运行功率、电流及电压等运行参数，然后根据这些运行参数计算得到目标时间段内加工设备消耗的电量数据。在电量监测设备监测加工设备运行参数过程中，可将电量监测设备的采样周期设置5秒采样一次，或者4秒采样一次等，如此，电量精度可达到设置为0.001度，或者直接根据需要设置电量精度，本实施例不限制采样周期和电量精度的大小，通过设置电量监测设备的采样周期和电量精度，以确保电量监测设备的带宽能跟得上采样的传输信号。

在电量监测设备中，设置有WiFi模块和5G(5th generation mobile networks，第五代移动通信技术)等无线通信模块，也设置有有线通信模块。具体地，电量监测设备集成了测量、数字通讯等功能，能够完成电量测量、采集及传输功能，也能准确测量单相交流电压、电流、功率及电量等电参数，并具备WiFi通讯接口和RS-485通讯接口，且采用MODBUS-RTU规约，其中，WiFi通讯接口用于无线通信，与无线通信模块中WiFi模块对应，RS-485通讯接口用于有线通信，与有线通信模块对应。电量监测设备在数据传输时支持IEEE 802.11协议，从而使电量监测设备具备低功耗、高性能的优点。

在本实施例中，每一台加工设备都对应一台电量监测设备，即每一台加工设备都连接了一台电量监测设备。当服务器需要监测加工设备的设备利用率时，服务器会根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给电量监测设备，其中，服务器根据终端设备的请求即可知道需要获取那个时间段的电量数据，终端设备发送给服务器的请求是用户根据需要在终端设备中触发的。当电量监测设备上电启动后，电量监测设备通过电流互感器产生的互感信号监测各个时间点加工设备所消耗的电量，从而得到加工设备在各个时间点所消耗电量数据。其中，目标时间段是预先设置好的加工设备的工作时长，该目标时间段可以是一天的工作时长，也可以是一个上午的工作时长等，目标时间段的大小可根据具体需要而设置，如可设置为8小时或者10小时等。

本实施例的电流互感器可以为普通电流互感器或者穿心式电流互感器。具体地，以普通电流互感器为例进行说明，电流互感器的一次绕组与加工设备的线路连接，电流互感器的二次绕组与电量监测设备连接，即加工设备通过电流互感器与电量监测设备建立了通信连接。需要说明的是，一次绕组和二次绕组之间有绝缘，使一次绕组和二次绕组之间有电的隔离。因此在测量高压线路上的电流时，尽管原边(即一次侧绕组)电压很高，但是副边(二次侧绕组)电压却很低，操作人员和对应的设备都很安全。电流互感器连接在电量监测设备的线路上，即电流互感器与电量监测设备相连，例如当电量监测设备的通用的电流为5A(安培)时，此时可以通过电流互感器，测量加工设备线路上小至几安和大至几万安的电流。当电量监测设备通过电流互感器产生的互感信号得到加工设备在目标时间段内各个时间点的电流和电压后，电量监测设备根据电量计算公式计算得到加工设备在目标时间段内各个时间点(该时间点实际指的是时长较目标时间段时长小很多的一个时间段，如单位时长)消耗的电量，从而得到电量数据，即电量数据包括加工设备在各个时间点所消耗的电量，电量计算公式为：W＝UIT₀，其中，W表示电量，U表示电压，I表示电流，T₀表示时间点。

电量监测设备可通过无线通信模块和/或有线通信模块与服务器建立通信。当电量监测设备得到电量数据后，电量监测设备根据服务器发送的电量数据获取指令通过无线通信模块和/或有线通信模块，以高频的速率将所监测的电量数据发送给服务器，即电量监测设备可通过WiFi模块，根据MODBUS协议将电量数据通过WiFi链路发送给服务器，和/或通过5G模块将电量数据发送给服务器。具体地，电量监测设备发送给服务器的电量数据中包括目标时间段时长内各个时间点消耗的电量，也还可以包括目标时间段时长内消耗的总电量。在电量监测设备将电量数据发送给服务器时，电量监测设备可以主动将电量数据发送给服务器，电量监测设备也可以在接收到服务器发送获取电量数据的获取指令后，将电量数据发送给服务器。

步骤S40，所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段内所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

服务器接收电量监测设备发送的电量数据，并根据电量数据确定目标时间段时长内，加工设备消耗的总电量。可以理解的是，总电量就是加工设备在目标时间段内消耗的电量总和，即总电量是加工设备在各个时间点所消耗电量的总和。服务器获取加工设备在单位时长内，加工工件时消耗的电量，以及加工设备在单位时长内，处于待机状态时消耗的电量。其中，加工设备在单位时长内，持续加工工件时消耗的电量为单位电量，加工设备在单位时长内，持续处于待机状态时消耗的电量为单位时长待机电量。在本实施例中，不管加工设备在目标时间段内是加工一种类型的工件，还是多种类型的工件，服务器只会获取到一个单位电量，此时，将所获取的单位电量记为单位时长加工电量。单位电量和单位时长待机电量是预先存储在服务器中的，当需要的时候，服务器可在其数据库中获取单位电量和单位时长待机电量，从而确定单位时长加工电话和单位时长待机电量；该单位电量和单位时长待机电量也可以存储在终端设备中，当需要的时候，由终端设备发送给服务器，或者服务器从终端设备中获取。每一加工设备都存在对应的单位时长待机电量，不同加工设备的单位时长待机电量可能相等，也可能不相等。在本实施例中，可将单位时长设置为1分钟，在其他实施例中，也可将单位设置为其他时长。

进一步地，单位电量的获取方式可以包括：

步骤a，所述电量监测设备监测所述加工设备在单位时长内，加工待监测类型工件所消耗的目标电量，并将所监测的目标电量发送给所述服务器。

电量监测设备监测加工设备在单位时长内，加工待监测类型工件所消耗的目标电量。需要说明的是，电量监测设备监测目标电量的过程和电量监测设备通过互感信号监测目标时间段内加工设备消耗的电量数据的过程相同，本实施例不再重复赘述。待监测类型具体是什么类型，可由用户根据具体需要而设置。可以理解的是，确定每种类型工件对应的单位电量的步骤都是相同，因此本实施例只对确定一种类型工件的单位电量的过程进行阐述。当电量监测设备得到目标电量后，将所监测的目标电量发送给服务器。

步骤b，所述服务器判断待监测类型工件对应的目标电量是否满足预设监测条件。

当服务器接收到待监测类型工件对应的目标电量后，服务器判断待监测类型工件对应的目标电量是否满足预设监测条件。其中，预设监测条件可为接收的待监测类型工件的目标电量的数量大于预设数量，或者监测加工设备加工待监测类型工件的时长大于预设监测时长等。在本实施例中，不限制预设数量和预设监测时长的大小，不同类型工件对应的预设数量和预设监测时长可以相等，也可以不相等。可以理解的是，当预设监测条件为所接收的待监测类型工件的目标电量的数量大于预设数量时，若服务器确定所接收的待监测类型工件的目标电量的数量大于预设数量，则表明该待监测类型的目标电量满足预设监测条件；若服务器确定所接收的待监测类型工件的目标电量的数量小于或者等于预设数量，则表明该待监测类型工件的目标电量不满足预设监测条件。

步骤c，若确定待监测类型工件对应的目标电量满足预设监测条件，则根据所述目标电量确定在单位时长所述加工设备加工所述待监测类型工件消耗的单位电量，并存储所述单位电量。

若服务器确定待监测类型工件的目标电量满足预设监测条件，服务器则根据目标电量确定在单位时长内，加工设备加工待监测类型工件消耗的单位电量，并存储该单位电量。可以理解的是，每一类型的工件都存在对应的单位电量，不同类型工件的单位电量可以相等，也可以不相等。具体地，服务器在确定待监测类型工件的目标电量时，服务器可计算待监测类型工件的目标电量的平均值，然后将该目标电量的平均值确定为待监测类型工件的单位电量。或者服务器在得到待监测类型工件的目标电量后，去掉最高目标电量和最低目标电量，得到处理后的目标电量，然后计算处理后的目标电量的平均值，将处理后的目标电量的平均值记为单位电量，或者选取目标电量中的众数作为待监测类型工件的单位电量。在本实施例中，不限制服务器根据某种类型工件的目标电量计算得到该类型工件的单位电量的过程。

进一步地，服务器定期更新所存储的单位电量，以避免加工设备磨损导致设备利用率计算不准确。其中，对于不同的加工设备，如服务器定期更新单位电量的定期时长可以相同，也可以不相同，本实施例对各个加工设备对应的定期时长不做具体限制。

步骤S50，基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，并根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备的在所述目标时间段内的设备利用率，其中，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系。

步骤S60：将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

需要说明的是，此处并不限定电量与时长对应关系仅包括总电量、单位时长加工电量、单位时长待机电量这三者与加工时长的对应关系，也有可能还有其他参数与这三者一起与加工时长的对应关系，如下文所述的还包括关机时长(具体下文详细描述)。

当服务器得到总电量、单位时长加工电量和单位时长待机电量后，服务器基于预先设置好的电量与时长对应关系确定加工设备在目标时间段内，处于加工状态的加工时长，并将加工时长除以目标时间段时长，得到加工设备在目标时间段内的设备利用率。其中，目标时间段时长是目标时间段的时间长度。预设的电量与时长对应关系包括总电量、单位时长加工电量、单位时长待机电量三者与加工时长的对应关系。在本实施例中，不限制时长对应关系的表现形式，如时长对应关系的表现形式可以是表格和曲线模型等。当服务器得到加工设备的设备利用率后，服务器将设备利用率通过无线网络发送给终端设备。

进一步地，若目标时间段内加工设备只存在加工状态和待机状态，则步骤S50中的时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁)；其中，t₁表示加工时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

本实施例通过电流互感器建立电量监测设备和加工设备之间的连接，电量监测设备通过电流互感器产生的互感信号来监测加工设备在目标时间段内的电量数据，然后将该电量数据发送给服务器，由服务器根据电量数据确定目标时间段内，加工设备消耗的总电量，以及确定加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量和处于待机状态时消耗的单位时长待机电量，基于预设的电量和时长对应关系确定加工设备实际的加工时长，然后根据实际的加工时长和目标时间段时长以监测得到该加工设备的设备利用率。实现了在监测加工设备的设备利用率过程中，不需要人工的介入，全部由机器自动化实现，从而提高了所监测到的加工设备的设备利用率的准确率，以便后续跟踪设备利用率调整各设备的加工工序，还可以用于判断是否需要增加哪些设备，以使整个厂房的设备达到最优工作状态，进一步地，实现了远程监测加工设备的设备利用率。

进一步地，本发明还提出无接触式获取加工设备利用率的监测方法的第二实施例，第二实施例与第一实施例的区别在于，在所述服务器接收到所述电量数据后，所述无接触式获取加工设备利用率的监测方法还包括步骤：

步骤p，所述服务器根据所述电量数据确定所述目标时间段内，所述加工设备处于关机状态的关机时长。

当服务器接收到电量数据后，服务器根据电量数据确定目标时间段内，加工设备处于关机状态的关机时长。可以理解的是，在目标时间段内，加工设备所消耗的电量为零的时长就是关机时长。

在本实施例中，加工设备在目标时间段内的状态包括三种，分别为加工状态、待机状态和关机状态。因此，步骤S50中的时长对应关系可表示为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁-t₂)；

其中，t₁表示加工时长，t₂表示关机时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

可以理解的是，加工设备在目标时间段内大部分时间不是处于加工状态，就是处于待机状态，极少时间内是处于关机状态的，但是在某些情况下，加工设备也会处于关机状态，如加工设备故障或者控制加工设备的用户认为在当前时间内不需要加工设备工作而关掉加工设备的电源。

本实施例通过在计算目标时间段内，加工设备的加工时长过程中，考虑加工设备处于关机状态的关机时长，避免因为关机时长导致所计算的加工时长不准确，从而进一步地提高了通过加工时长计算设备利用率的准确率。

进一步地，提出无接触式获取加工设备利用率的监测方法的第三实施例，第三实施例与第一和/或第二实施例的区别在于，所述步骤S40包括：

步骤S41，所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内，所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工工件的目标类型。

服务器接收电量监测设备发送的电量数据，根据电量数据确定目标时间段时长内，加工设备加工工件时消耗的总电量，并确定加工设备当前所加工工件的工件类型，并将加工设备当前所加工工件的工件类型记为目标类型。在本实施例中，在目标时间段时长内，加工设备只加工了一种类型的工件。

具体地，在电量数据中，可以携带加工设备所加工工件的类型标识，如可在加工设备中设置不同类型工件对应的类型按钮，不同的类型按钮对应不同的类型标识，每一种类型的工件都存在对应的类型标识，通过类型标识可以唯一确定工件所属的类型，本实施例不限制类型标识的表现形式。当需要加工某种类型的工件时，加工设备对应的用户按压对应类型按钮，从而加工设备可获知当前所加工工件的类型标识，或者用户在加工设备中输入所加工件的类型标识。加工设备和服务器可以建立通信连接，加工设备在得到所加工工件的类型标识后，将类型标识发送给服务器。进一步地，加工设备也可与电量监测设备建立通信连接，将类型标识发送给电量监测设备，让电量监测设备将类型标识转发给服务器，具体地，电量监测设备可以将类型标识和电量数据一起发送给服务器，也可以先后将电量数据和类型标识发送给服务器。

一种可选的实施例中，在电量监测设备中设置一个摄像装置，在加工设备加工工件时，通过摄像装置拍摄加工设备所加工工件的图像，然后由电量监测设备将所拍摄的工件图像发送给服务器。在服务器中，预先存储有各类型工件的目标图像，每一目标图像都存在对应的类型标识，同一种类型工件的目标图像至少为一幅。当服务器接收到工件图像后，将工件图像与其预先存储的目标图像进行对比，确定目标图像中与工件图像相似度最大的图像，将相似度最大图像对应的类型标识确定为加工设备所加工的工件的类型标识。在其他实施例中，该摄像装置也可以是与电量监测设备连接的一个独立装置。

当服务器确定加工设备加工工件的类型标识后，服务器根据该类型标识确定加工设备所加工的工件的目标类型。

步骤S42，确定所述加工设备加工所述目标类型工件时所消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；

当服务器确定加工设备所加工工件的目标类型后，服务器获取加工设备在单位时长，加工目标类型工件时所消耗的单位时长加工电量，以及获取加工设备处于待机状态时，在单位时长内消耗的单位时长待机电量。

本实施例在加工设备在目标时间段时长只加工一件工件时，先确定加工设备所加工工件的类型，然后获取该类型工件对应的单位时长加工电量，通过设置不同类型工件对应不同的单位时长加工电量，提高了通过单位时长加工电量计算加工时长的准确率，从而提高了设备利用率的计算准确率。

进一步地，提出无接触式获取加工设备利用率的监测方法的第四实施例，第四实施例与第一、第二和/或第三实施例的区别在于，当加工设备可加工至少两种类型的工件时，所述步骤S40包括：

步骤d，所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工的各个工件对应的目标类型。

步骤e，确定所述加工设备加工各个目标类型工件对应的单位电量，其中，每一类型工件对应一个单位电量，所述单位电量为所述加工设备在单位时长内，加工工件时消耗的电量，计算所述各目标类型工件的单位电量的平均电量，将所述平均电量确定为所述单位时长加工电量。

步骤f，确定所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

在本实施例中，每一加工设备可加工至少两种类型的工件。当服务器接收到电量数据后，服务器根据电量数据确定目标时间段时长内，加工设备消耗的总电量，并确定加工设备加工的各个工件对应的目标类型。当服务器确定加工设备加工的各个工件对应的目标类型后，服务器获取加工设备在目标时间段时长内加工的各个目标类型工件对应的单位电量，以确定加工设备加工各个目标类型工件对应的单位电量，单位电量为加工设备加工一件工件时，在单位时长内消耗的电量，每一类型工件对应一个单位电量。

当服务器得到各个目标类型工件对应的单位电量后，服务器计算所有单位电量的平均值，将所有单位电量的平均值记为平均电量，然后将平均电量确定为加工设备每加工一件工件时，在单位时长内消耗的单位时长加工电量，以及获取加工设备处于待机状态时单位时长内消耗的单位时长待机电量，最后根据基于预设的电量与时长对应关系确定加工设备的加工时长。

本实施例通过当一台加工设备可以加工多种类型的工件时，通过计算加工设备加工每种类型工件时，在单位时长内消耗的电量的平均值，将该平均值作为加工设备每加工一件工件单位时长消耗的单位时长加工电量，从而计算出加工设备在目标时间段时长的加工时长，从而实现了计算加工设备在加工多种类型工件时的设备利用率。

进一步地，提出无接触式获取加工设备利用率的监测方法的第五实施例，第五实施例与第一、第二、第三和/或第四实施例的区别在于，所述无接触式获取加工设备利用率的监测方法还包括：

步骤g，当计算得到多个加工设备的设备利用率后，获取各个加工设备的设备价值，将各个加工设备的设备价值乘以对应加工设备的设备利用率，得到各个加工设备对应的第一数值。

进一步地，服务器可以与多个电量监测设备建立无线通信链路，因此服务器可以计算同一条生产线中所有加工设备的设备利用率，然后根据该生产线中各个加工设备的设备利用率计算得到该生产线的设备综合设备利用率；服务器也可以计算一个车间所有加工设备的设备利用率，然后根据该车间中各个加工设备的设备利用率计算得到该车间的设备综合设备利用率；或者计算该车间中某一类型加工设备的设备利用率，然后通过该类型各个加工设备的设备利用率计算得到该类型加工设备的设备综合设备利用率。可以理解的是，不管是计算生产线的设备综合设备利用率，还是计算车间的设备综合设备利用率和某个类型加工设备的设备综合设备利用率，计算方法都是一样。

具体地，当服务器计算得到多个加工设备的设备利用率后，服务器获取各个加工设备的设备价值，其中，该多个加工设备可为同一生产线的加工设备，也可以是同一个车间的加工设备或者是某一类型的加工设备。设备价值可为购买该加工设备时所需金额，也可为加工设备的折旧金额，折旧金额为加工设备当前所值的金额。服务器将各个加工设备的设备价值乘以对应加工设备的设备利用率，得到各个加工设备对应的第一数值，可以理解的是，一个加工设备对应一个第一数值。

步骤h，将各个加工设备对应的第一数值相加，得到第二数值，并计算各个加工设备的设备价值之和，得到加工设备的总价值。

步骤i，将所述第二数值除以所述总价值，得到加工设备的设备综合设备利用率。

当服务器得到各个加工设备对应的第一数值后，服务器将各个加工设备对应的第一数值相加，得到第二数值，该第二数值就是各个第一数值之和，然后将各个加工设备的设备价值相加，得到各个加工设备的设备价值之和，该设备价值之和就是加工设备的总价值。当服务器得到第二数值和加工设备的总价值后，服务器将第二数值除以加工设备的总价值，得到多个加工设备的设备综合设备利用率。

为了便于理解，以计算三台加工设备的设备综合设备利用率举例说明计算设备综合设备利用率的过程。具体地，可采用如下公式计算三个加工设备的设备综合设备利用率：

其中，L表示目标时间段时长T的设备综合设备利用率，t1表示第一台加工设备在T内处于加工状态的加工时长，k1表示第一台加工设备的设备价值，t2表示第二台加工设备在T内处于加工状态的加工时长，k2表示第二台加工设备的设备价值，t3表示第三台加工设备在T内处于加工状态的加工时长，k3表示第三台加工设备的设备价值。

本实施例通过多个设备的设备利用率计算得到设备综合设备利用率，以便于相关用户根据设备综合设备利用率评估多个加工设备整体的工作情况。

进一步地，提出本发明无接触式获取加工设备利用率的监测方法第六实施例，所述第六实施例与第一、第二、第三、第四和/或第五实施例的区别在于，所述无接触式获取加工设备利用率的监测方法还包括：

步骤k，当所述终端设备接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，所述终端设备判断所述设备利用率是否在预设范围内。

当服务器计算得到设备利用率后，服务器将计算所得的设备利用率发送给终端设备。当终端设备接收到服务器发送的设备利用率后，终端设备判断设备利用率是否在预设范围内。其中，不同类型的加工设备对应的预设范围可以相同，也可以不相同。预设范围的上限值和下限值可根据具体需要而设置，本实施例对预设范围的上限值和下限值的大小不做具体限制。

步骤l，若所述设备利用率在所述预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息。

若终端设备确定设备利用率在预设范围内，即设备利用率大于或者等于预设范围的下限值，且小于或者等于预设范围的上限值，终端设备则生成加工设备处于正常工作状态的第一提示信息，并输出该第一提示信息，以根据该第一提示信息提示用户加工设备当前的工作量是符合正常情况的。

步骤m，若所述设备利用率大于所述预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息。

若终端设备确定设备利用率大于预设范围的上限值，终端设备则生成加工设备处于高负荷工作状态的第二提示信息，并输出该第二提示信息，以根据该第二提示信息提示用户加工设备处于高负荷工作状态。可以理解的是，当加工设备处于高负荷工作状态时，容易损坏加工设备，降低加工设备的寿命，因此，可通过第二提示信息提示用户可以适当降低加工设备加工工件的频率，如暂时限制新加工订单或者寻求外部协助，提高加工设备的生产能力，从而降低加工设备的设备利用率。

步骤n，若所述设备利用率小于所述利预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

若终端设备确定设备利用率小于预设范围下限值，终端设备则生成加工设备处于低负荷工作状态的第三提示信息，并输出该第三提示信息，以根据该第三提示信息提示用户加工设备处于低负荷工作状态。可以理解的是，当加工设备处于低负荷工作状态时，表明加工设备工作效率低下，此时可以适当提高加工设备的工作效率，以提高加工设备的设备利用率，以使一台加工设备能产生较大的经济效益。

需要说明的是，在本实施例中，不限制终端设备输出第一提示信息、第二提示信息和第三提示信息的输出方式，如终端设备可通过语音和/或文字等方式输出第一提示信息、第二提示信息和第三提示信息。进一步地，当服务器计算得到设备综合设备利用率后，服务器也可以设备综合设备利用率发送给终端设备。终端设备在接收到设备综合设备利用率后，终端设备将设备综合设备利用率与预先设置的综合预设范围进行对比，以得到设备综合设备利用率对应的多个加工设备是处于正常工作状态、处于高负荷工作状态还是处于低负荷工作状态。

本实施例通过终端设备对比加工设备的设备利用率和预设范围，来判断加工设备是处于正常工作状态、高负荷工作状态还是处于低负荷工作状态，并根据判断结果输出对应的提示信息，以便于用户根据提示信息控制加工设备的加工工件的效率，从而使加工设备的设备利用率维持在一个比较合理的状态，在能保证经济收益的情况下，保证加工设备的使用寿命。

本发明还提供一种无接触式获取加工设备利用率的监测系统，参照图2，所述监测系统包括加工设备、电流互感器、电量监测设备和服务器，每一加工设备通过所述电流互感器与一台电量监测设备连接；

所述电流互感器与所述电量监测设备相连，并与所述加工设备的电源输入线相连；

所述服务器，用于根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备；

所述电量监测设备，包括处理中心和与其连接的无线或有线通信模块，所述处理中心用于通过电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点消耗的电量数据，并根据所述电量数据获取指令通过所述无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据；

所述服务器还用于接收所述目标时间段内的电量数据，在所接收的电量数据中确定所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备在处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系；根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备在所述目标时间段内的设备利用率；并将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

进一步地，所述终端设备用于当接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，判断所述设备利用率是否在预设范围内；若所述设备利用率在预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；若所述设备设备利用率大于预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；若所述设备利用率小于预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

进一步地，所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁)；

其中，t₁表示加工时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

进一步地，所述服务器还用于根据所述电量数据确定所述目标时间段内，所述加工设备处于关机状态的关机时长；

所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁-t₂)；

其中，t₁表示加工时长，t₂表示关机时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

进一步地，所述服务器还用于接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内，所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工工件的目标类型；确定所述加工设备加工所述目标类型工件时所消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

进一步地，当加工设备可加工至少两种类型的工件时，所述服务器还用于接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工的各个工件对应的目标类型；确定所述加工设备加工各个目标类型工件对应的单位电量，其中，每一类型工件对应一个单位电量，所述单位电量为所述加工设备在单位时长内，加工工件时消耗的电量，计算所述各目标类型工件的单位电量的平均电量，将所述平均电量确定为所述单位时长加工电量；确定所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

进一步地，所述电量监测设备还用于监测所述加工设备在单位时长内，加工待监测类型工件所消耗的目标电量，并将所监测的目标电量发送给所述服务器；

所述服务器还用于判断待监测类型工件对应的目标电量是否满足预设监测条件；若确定待监测类型工件对应的目标电量满足预设监测条件，则根据所述目标电量确定在单位时长，所述加工设备加工所述待监测类型工件消耗的单位电量，并存储所述单位电量。

进一步地，所述服务器还用于当计算得到多个加工设备的设备利用率后，获取各个加工设备的设备价值，将各个加工设备的设备价值乘以对应加工设备的设备利用率，得到各个加工设备对应的第一数值；将各个加工设备对应的第一数值相加，得到第二数值，并计算各个加工设备的设备价值之和，得到加工设备的总价值；将所述第二数值除以所述总价值，得到加工设备的设备综合设备利用率。

进一步地，所述服务器还用于将所述设备利用率发送给终端设备；

所述无接触式获取加工设备利用率的监测系统还包括终端设备，所述终端设备，用于当所述终端设备接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，所述终端设备判断所述设备利用率是否在预设范围内；若所述设备利用率在所述预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；若所述设备利用率大于所述预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；若所述设备利用率小于所述利预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

进一步地，无接触式获取加工设备利用率的监测系统还包括摄像头，所述摄像头与所述控制中心连接，所述摄像头用于采集所述加工设备加工的工件类型，并将其发送给所述控制中心；所述电量数据还包括工件类型。

本发明无接触式获取加工设备利用率的监测系统的具体实施方式与上述无接触式获取加工设备利用率的监测方法各实施例基本相同，在此不再重复赘述。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各可选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种无接触式获取加工设备设备利用率的监测系统，所述加工设备用于加工工件，其特征在于，所述监测系统包括电量监测设备、电流互感器和服务器，

所述电流互感器与所述电量监测设备相连，并与所述加工设备的电源输入线相连；

所述服务器，用于根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备；

所述电量监测设备，包括处理中心和与其连接的无线或有线通信模块，所述处理中心用于通过电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点消耗的电量数据，并根据所述电量数据获取指令通过所述无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据；

所述服务器还用于接收所述目标时间段内的电量数据，在所接收的电量数据中确定所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备在处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系；根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备在所述目标时间段内的设备利用率；并将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述系统还包括终端设备，

所述终端设备用于当接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，判断所述设备利用率是否在预设范围内；若所述设备利用率在预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；若所述设备利用率大于预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；若所述设备利用率小于预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

3.一种无接触式获取加工设备设备利用率的方法，所述加工设备用于加工工件，其特征在于，每台加工设备对应一台电量监测设备，所述电量监测设备与电流互感器相连，所述电流互感器连接所述加工设备，所述方法包括以下步骤：

S10：所述电量监测设备通过所述电流互感器产生的互感信号监测所述加工设备在各个时间点所消耗电量数据；

S20：服务器根据终端设备的请求发送电量数据获取指令给所述电量监测设备；

S30：根据所述电量数据获取指令通过无线或有线通信模块向所述服务器发送目标时间段内的电量数据；

S40：所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段内所述加工设备消耗的总电量，确定所述加工设备在加工工件时消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量；

S50：基于预设的电量与时长对应关系确定所述加工设备的加工时长，并根据所述加工时长以及目标时间段时长得到所述加工设备的在所述目标时间段内的设备利用率，其中，所述电量与时长对应关系包括所述总电量、所述单位时长加工电量、所述单位时长待机电量三者与所述加工时长的对应关系；

S60：将所述设备利用率通过无线网络发送给所述终端设备。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S50中，所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁)；

其中，t₁表示加工时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述服务器接收到所述电量数据后，

所述服务器根据所述电量数据确定所述目标时间段内，所述加工设备处于关机状态的关机时长；

所述步骤S50中的所述电量与时长对应关系为：

Q₀＝Q₁t₁+Q₂(T-t₁-t₂)；

其中，t₁表示加工时长，t₂表示关机时长，Q₀表示总电量，Q₁表示单位时长加工电量，Q₂表示单位时长待机电量，T表示目标时间段时长。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S40包括：

S41：所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内，所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工工件的目标类型；

S42：确定所述加工设备加工所述目标类型工件时所消耗的单位时长加工电量，以及所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述加工设备可加工至少两种类型的工件时，所述步骤S40包括：

所述服务器接收所述电量数据，在所述电量数据中确定所述目标时间段时长内所述加工设备消耗的总电量，并确定所述加工设备加工的各个工件对应的目标类型；

确定所述加工设备加工各个目标类型工件对应的单位电量，其中，每一类型工件对应一个单位电量，所述单位电量为所述加工设备在单位时长内，加工工件时消耗的电量，计算所述各目标类型工件的单位电量的平均电量，将所述平均电量确定为所述单位时长加工电量；

确定所述加工设备处于待机状态时消耗的单位时长待机电量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S10之前，还包括：

所述电量监测设备监测所述加工设备在单位时长内，加工待监测类型工件所消耗的目标电量，并将所监测的目标电量发送给所述服务器；

所述服务器判断待监测类型工件对应的目标电量是否满足预设监测条件；

若确定待监测类型工件对应的目标电量满足预设监测条件，则根据所述目标电量确定在单位时长，所述加工设备加工所述待监测类型工件消耗的单位电量，并存储所述单位电量。

9.根据权利要求3至8任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S60之后，还包括：

当所述终端设备接收到所述服务器发送的所述设备利用率后，所述终端设备判断所述设备利用率是否在预设范围内；

若所述设备利用率在所述预设范围内，则输出所述加工设备处于正常工作状态的提示信息；

若所述设备利用率大于所述预设范围的上限值，则输出所述加工设备处于高负荷工作状态的提示信息；

若所述设备利用率小于所述预设范围下限值，则输出所述加工设备处于低负荷工作状态的提示信息。

10.根据权利要求3至8任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S60之后，还包括：

当计算得到多个加工设备的设备利用率后，获取各个加工设备的设备价值，将各个加工设备的设备价值乘以对应加工设备的设备利用率，得到各个加工设备对应的第一数值；

将各个加工设备对应的第一数值相加，得到第二数值，并计算各个加工设备的设备价值之和，得到加工设备的总价值；

将所述第二数值除以所述总价值，得到加工设备的设备综合设备利用率。

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