一种智能制造装备能耗监测装置及其优化控制方法与流程

本发明属于智能制造，具体涉及一种智能制造装备能耗监测装置及其优化控制方法。

背景技术：

1、随着智能制造技术的持续发展，制造车间内的数控机床、加工中心、输送设备、辅助动力设备及其他自动化装备的集成应用程度不断提高，生产过程对装备运行状态、能耗水平及协同调度能力的要求也随之提升。在实际生产过程中，为了实现节能降耗、提升能源利用效率以及保障生产组织的有序运行，通常需要对各类智能制造装备在运行过程中的能耗数据进行采集、监测、分析，并在此基础上结合生产任务、工况变化及能源供应情况进行相应的优化调控。

2、现有技术中，针对制造装备能耗管理的实现方式，通常是通过监测终端对各设备能耗信息进行汇集，并结合后台分析或控制策略对设备运行进行管理。该类技术方案在智能制造车间、自动化产线及装备集成管理场景中已经得到一定应用，能够在一定程度上满足制造装备能耗数据获取及运行管理的基本需求。

3、但是，在实际应用过程中，随着监测对象数量增加、设备布设分散以及生产现场工况变化频繁，现有技术在面向多台智能制造装备进行能耗监测与优化控制时，往往难以同时兼顾监测终端的现场使用适应性、多个设备能耗数据的稳定接入以及后续优化控制过程中的整体协同需求，进而影响智能制造场景下能耗监测与优化控制的一体化实施效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种智能制造装备能耗监测装置及其优化控制方法，它可以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种智能制造装备能耗监测装置，包括终端监测仪、显示角度调节机构、线束自动收缩机构和数据线；所述终端监测仪的一侧开设有多个接线孔，所述数据线连接于接线孔内，用于与各智能制造设备的能耗传感器连接，以将各智能制造设备的能耗信号传输至终端监测仪；所述显示角度调节机构设置于终端监测仪背部，用于将终端监测仪安装于墙体并对终端监测仪的显示角度进行调节和固定；所述线束自动收缩机构设置于墙体表面，多个所述数据线贯穿线束自动收缩机构，用于对数据线进行收紧和导向，以适应终端监测仪角度变化时对不同位置数据线的拉扯。

4、进一步的，所述终端监测仪的前表面设置有控制面板和显示屏，所述终端监测仪背离接线孔的一侧固定有把手，所述终端监测仪的背部中心固定有立柱；所述立柱端部开设有球孔，所述球孔内部空间大于半球，所述立柱的表面以轴向为圆心均匀开设有挤压槽。

5、进一步的，所述显示角度调节机构包括安装板、凸台和球头；所述安装板固定于墙体，所述安装板的表面中心固定有所述凸台，所述凸台的端部设置有所述球头；所述球头与所述球孔内部尺寸相适配，所述终端监测仪通过球孔与球头的配合安装于显示角度调节机构上，并能够以球头球心为中心进行角度调节。

6、进一步的，所述显示角度调节机构还包括第一同步轮、固定杆、内螺纹套筒、旋转轮、第二同步轮和同步带；所述第一同步轮旋转设置于立柱根部，且所述第一同步轮能够旋转且不能轴向移动；所述第一同步轮的外表面均匀设置有多个固定杆；所述立柱的表面端部螺纹连接有所述内螺纹套筒，多个所述固定杆均贯穿内螺纹套筒；所述旋转轮旋转设置于终端监测仪背部且与把手位于同侧，所述旋转轮表面固定有所述第二同步轮，所述第二同步轮和第一同步轮表面套设有所述同步带，以使旋转轮转动时带动第一同步轮转动，并带动内螺纹套筒沿立柱轴向移动，以对球孔进行挤压收缩并保持终端监测仪的调节角度。

7、进一步的，所述线束自动收缩机构包括底板、滑槽、滑块和锁紧螺栓；所述底板固定于墙面，所述底板表面开设有多个滑槽，所述滑槽一侧敞开且截面呈十字型；所述滑槽内滑动安装有所述滑块，所述滑块截面呈十字型，以使滑块沿滑槽水平滑动；所述滑块的表面贯穿设置有所述锁紧螺栓，所述滑槽的内部开设有与锁紧螺栓对应的内螺纹孔，以通过锁紧螺栓对安装到位的滑块进行固定。

8、进一步的，所述线束自动收缩机构还包括轨道杆、滑板、随动线轮、限位端板、导向线轮和弹簧；所述滑块的外侧面对称设置有两个轨道杆，所述轨道杆水平设置，两个所述轨道杆表面滑动安装有所述滑板；所述滑板的上表面中心旋转安装有所述随动线轮；两个所述轨道杆的端部固定有所述限位端板，所述限位端板的顶部两端均旋转安装有所述导向线轮，两个所述导向线轮与随动线轮高度一致；所述轨道杆表面套设有所述弹簧，所述弹簧位于滑板和限位端板之间，用于对滑板施加推力。

9、进一步的，所述导向线轮和随动线轮表面均开设有与数据线适配的环形凹槽；所述数据线自接线孔引出后，依次绕过一侧导向线轮和随动线轮，再经另一侧导向线轮拉出并连接于制造设备的传感器上；当终端监测仪发生角度倾斜时，数据线对随动线轮产生拉扯，以使随动线轮带动滑板沿轨道杆移动，从而使不同位置的数据线在保持绷紧状态下实现伸缩。

10、一种智能制造装备能耗监测装置的优化控制方法，其技术要点是：包括如下步骤：

11、s1、对接能耗监测装置，获取装备能耗、工况及环境数据，完成数据预处理与分析；

12、s2、基于历史数据训练工况自适应能耗预测模型和能耗预判模型，并初始化三级控制策略参数；

13、s3、通过lstm-bigru混合模型预判能耗趋势，对超阈值工况提前预警；

14、s4、启动三级自适应协同控制体系，输出动态调控指令并下发至装备，实现自动调控；

15、s5、采集调控后的数据并回传至云端，修正模型与策略参数，实现持续迭代；

16、s6、定期维护设备并更新策略与模型，确保控制方法的适配性与有效性。

17、进一步的，所述三级自适应协同控制体系包括一级单体装备自适应控制、二级产线级协同控制和三级车间级全局优化；

18、所述一级单体装备自适应控制中，基于迁移学习算法构建工况自适应能耗预测模型，并融合改进型pso-ssa算法对装备运行参数进行实时寻优，采用dqn-transformer算法结合生产任务队列对装备空载/待机状态进行智能管控；

19、所述二级产线级协同控制中，采用mip算法根据分时电价、装备能效等级和生产任务优先级实现生产任务协同调度，并采用集群协同控制算法优化产线共用辅助设备的启停与加载策略；

20、所述三级车间级全局优化中，基于车间能源供应能力动态分配各产线和各装备的能源配额，并开展全周期能效评估，且适配可再生能源与电网电力的协同利用。

21、进一步的，所述能耗预判模型用于预判未来10-60分钟的能耗趋势，当预判能耗超过预设阈值时提前发出预警，并触发对应层级的控制策略；所述持续迭代为通过调控后的数据回传和模型参数修正，实现控制策略对装备工况与生产任务动态变化的自适应更新。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明通过设置终端监测仪、显示角度调节机构、线束自动收缩机构和数据线，使多个智能制造设备的能耗传感器能够与终端监测终端形成集中连接关系，并使终端监测终端安装于墙体位置后仍能够根据现场观察和操作需要进行角度调节，从而使能耗监测装置在智能制造车间多设备分散布设的应用场景下，既能够完成多路能耗数据的集中接入，又能够适应现场安装和使用过程中的观察、操作需求，进而改善现有技术在多台智能制造装备能耗监测与优化控制过程中难以兼顾监测终端现场使用适应性和多设备能耗数据稳定接入的问题。

24、本发明通过在终端监测仪与墙体之间设置配合安装的角度调节结构，并结合终端监测仪背部的锁紧配合关系，使终端监测仪在安装后能够围绕连接中心进行方向调整，并在调节完成后保持对应角度位置，从而使终端监测终端能够适应不同安装位置、不同观察方向及不同操作姿态下的使用要求，避免监测终端固定安装后难以根据现场工况变化进行配合调整，有利于提升智能制造场景下能耗监测装置的现场适配能力。

25、本发明通过在线束路径上设置线束自动收缩机构，使各数据线在由终端监测仪向各制造设备传感器延伸的过程中形成导向和收紧配合关系，在终端监测仪发生角度变化时，不同位置的数据线能够在保持绷紧状态下实现对应伸缩，从而使多路数据线在终端调节、能耗监测及后续优化控制过程中保持有序连接状态，并配合优化控制方法中对装备能耗、工况及环境数据的获取、预判、调控和反馈迭代过程，使多设备能耗监测与优化控制能够形成较为连贯的一体化实施基础，进而改善现有技术在多台智能制造装备应用场景下整体协同实施效果不足的问题。