機(jī)電設(shè)備檢測(cè)與控制技術(shù)應(yīng)用研究

曾曲洋，陳經(jīng)文

（三峽電力職業(yè)學(xué)院，湖北宜昌 443000）

0 引言

目前，有各種簡(jiǎn)化機(jī)電設(shè)備維護(hù)的系統(tǒng)——遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備技術(shù)狀況預(yù)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備維修計(jì)劃自適應(yīng)系統(tǒng)等。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是提高電氣設(shè)備維修效率的附加工具之一。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)，它已經(jīng)應(yīng)用于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)維修機(jī)電設(shè)備是一項(xiàng)實(shí)際任務(wù)。將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)集成到服務(wù)工作中，意味著解決以下任務(wù)：確定實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的最有效區(qū)域，開發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)和開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)投入運(yùn)行。“確定最有效區(qū)域”這一任務(wù)的解決方案意味著對(duì)服務(wù)人員執(zhí)行的工作進(jìn)行分析，確定執(zhí)行這些工作所花費(fèi)的時(shí)間及其復(fù)雜程度。在“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)”階段，選擇系統(tǒng)的功能和基本組成，并確定該系統(tǒng)與工廠內(nèi)連續(xù)分配的自動(dòng)化系統(tǒng)的互操作性。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)階段，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了選擇。最后一個(gè)階段是該系統(tǒng)投入運(yùn)行。本文考慮了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)的前兩個(gè)階段的實(shí)現(xiàn)。對(duì)系統(tǒng)功能可能性和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)研究有助于減少在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的嚴(yán)重錯(cuò)誤，這樣的系統(tǒng)可以縮短電氣設(shè)備的維護(hù)時(shí)間，因此總體上降低了維護(hù)成本。本文介紹了有關(guān)機(jī)電設(shè)備維護(hù)和修理服務(wù)操作的信息分析，確定了服務(wù)計(jì)劃，并估計(jì)了執(zhí)行基本服務(wù)操作所需的時(shí)間，提出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與在企業(yè)工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)的交互方式。

1 機(jī)電設(shè)備維修的基本原理

服務(wù)人員被用來維修機(jī)電設(shè)備，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)中需要加強(qiáng)人員的安排和及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這樣才能有效保障機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行。每個(gè)團(tuán)隊(duì)由3人組成，特殊數(shù)據(jù)包含有關(guān)其中一名工作人員的工作信息。作為分析服務(wù)人員工作數(shù)據(jù)的方法，使用了工作時(shí)間攝影方法。根據(jù)這種方法，該機(jī)組的工人在維修機(jī)電設(shè)備期間實(shí)現(xiàn)了28種功能。其中有5個(gè)最適合在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，這些功能包括信息搜索、缺陷診斷、與其他專家的協(xié)作、收集其他信息、添加有關(guān)服務(wù)工作的信息。機(jī)組平均花費(fèi)1～3 h來執(zhí)行這些功能，這大約是一個(gè)區(qū)域的機(jī)組所花費(fèi)時(shí)間的35%。在識(shí)別出可能在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能之后，執(zhí)行僅使用系統(tǒng)執(zhí)行相同操作所花費(fèi)的時(shí)間計(jì)算。

2 機(jī)電設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的可能應(yīng)用領(lǐng)域非常多樣。該系統(tǒng)可以訪問維護(hù)說明，有關(guān)設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，有關(guān)機(jī)器不同部分的預(yù)計(jì)缺陷的信息。當(dāng)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)訪問設(shè)備的維護(hù)說明時(shí)，維護(hù)的詳細(xì)信息以及有關(guān)當(dāng)前步驟、下一步和上一步、維護(hù)說明列表的其他信息將可視化。此外，還會(huì)顯示為當(dāng)前、下一維護(hù)步驟和上一維護(hù)步驟分配的時(shí)間。到下一個(gè)步驟和上一個(gè)步驟的鏈接是必不可少的，因?yàn)閷＜铱梢酝撕笠徊交蛴?jì)劃執(zhí)行機(jī)電設(shè)備維修步驟列表所需的時(shí)間和行動(dòng)。選擇“訪問設(shè)備運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)”模式時(shí)，有關(guān)電氣設(shè)備在不同時(shí)間點(diǎn)的各種參數(shù)值的信息會(huì)出現(xiàn)在維修人員面前。專家可以查看電氣參數(shù)（電流、電壓、功率等），工藝過程的參數(shù)（工藝設(shè)備的容量、壓力、溫度和其他表征過程變化的參數(shù)）以及診斷參數(shù)（振動(dòng)分析的參數(shù)，熱分析等）。數(shù)據(jù)可以獨(dú)立選擇：以彈出值、表格、圖形等形式。如果選擇模式“有關(guān)機(jī)器不同零件上的可預(yù)測(cè)缺陷的信息”，則會(huì)在用戶：確定設(shè)備生命周期的位置，預(yù)測(cè)不同時(shí)段（天、月、年等）的電氣設(shè)備狀態(tài)，用戶可以獨(dú)立更改時(shí)段的長(zhǎng)度。顯示可以延長(zhǎng)設(shè)備壽命的操作；在維護(hù)過程中，不斷向用戶顯示信息和服務(wù)狀態(tài)；狀態(tài)實(shí)時(shí)變化；有關(guān)維修的信息被記錄在系統(tǒng)中；在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中提供語音控制，語音控制有助于加快切換到系統(tǒng)不同模式，搜索必要信息等的過程。如果不將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與工廠中現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)作，則無法實(shí)現(xiàn)所描述的功能。為了使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和相關(guān)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)協(xié)同工作，有必要在工廠級(jí)別組織特殊的私有云數(shù)據(jù)空間。至少在此私有云空間的區(qū)域中，需要放置分析服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。存儲(chǔ)服務(wù)器的功能是收集有關(guān)工廠運(yùn)行的信息。分析服務(wù)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器通信，并執(zhí)行各種分析功能（確定設(shè)備的最佳運(yùn)行模式、預(yù)測(cè)缺陷等）。為了進(jìn)行分析并執(zhí)行確定電氣設(shè)備缺陷的任務(wù)，將工廠的私有云空間與全局云空間相鏈接，在該全局云空間中，會(huì)收集和分析有關(guān)此類型和類似類型的機(jī)電設(shè)備使用的全局信息。在這種情況下，僅從全局云空間中記錄了某些知識(shí)，這些知識(shí)作為信息存儲(chǔ)在工廠的私有云空間中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特殊服務(wù)主要通過分析服務(wù)器通過私有云空間與相鄰的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行交互。這樣的組織機(jī)構(gòu)具有許多優(yōu)勢(shì)，其中最重要的是快速訪問數(shù)據(jù)，將計(jì)算能力重新分配到云平臺(tái)，確保信息安全等。實(shí)施增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)最困難的任務(wù)之一就是正確的選擇特殊標(biāo)記。在這項(xiàng)研究中，選擇了RFID標(biāo)簽和GPS坐標(biāo)作為標(biāo)記。在第一階段，RFID標(biāo)簽允許找到機(jī)電設(shè)備的綜合體。在第二階段，GPS坐標(biāo)將允許人們從綜合體中包括的設(shè)備中選擇必要的設(shè)備。RFID+GPS的使用將允許在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)中靈活識(shí)別現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象。

3 信息處理技術(shù)

信息處理包括Deep Web數(shù)據(jù)識(shí)別與采集技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、基于內(nèi)容信息的數(shù)據(jù)挖掘等。以分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為例，Google提出的GFS技術(shù)是目前最流行的技術(shù)，它可以在最短的時(shí)間內(nèi)加載最多的數(shù)據(jù)，有效提高磁盤的使用效率。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以解決高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息傳輸和處理技術(shù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，用戶數(shù)據(jù)量已經(jīng)達(dá)到了驚人的數(shù)量，并且在不斷更新。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)時(shí)代特點(diǎn)，相應(yīng)地更新信息傳輸和處理技術(shù)，建立相應(yīng)的信息傳輸和處理渠道。例如，借助安全失效算法和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立了具體的分析指標(biāo)。通過采用類似的維護(hù)技術(shù)，提高了通道的保護(hù)水平，有效地避免了許多風(fēng)險(xiǎn)。以云硬盤為例，作為主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，存在著許多無法預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要對(duì)其運(yùn)行模式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行分析，確定具體的安全指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。在這種情況下，可以確定具體的安全問題，提高警惕意識(shí)以及落實(shí)防范措施。此外，建立基于大數(shù)據(jù)的信息通信網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)估系統(tǒng)，全面監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況、自動(dòng)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，應(yīng)用區(qū)塊鏈和身份認(rèn)證技術(shù)來保證信息通信網(wǎng)絡(luò)的安全。區(qū)塊鏈本身具有不可偽造性、不可恢復(fù)性、匿名性等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，通過區(qū)塊鏈?zhǔn)瞻l(fā)的信息在此過程中被加密。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)已不能有效完成獲取和感知功能，而感知獲取是必不可少的。

除了上述的Deep Web數(shù)據(jù)識(shí)別和采集技術(shù)之外，還可以有效地集成信息數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理奠定基礎(chǔ)。然而，深層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中存在著大量的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，具有高度的分布性和特殊性。因此，需要進(jìn)一步創(chuàng)新來提高信息的價(jià)值。在數(shù)據(jù)感知采集技術(shù)的訪問模式中，可以采用使用周期數(shù)作為參數(shù)，以提高數(shù)據(jù)集成的質(zhì)量。主要應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)據(jù)平差和抽樣調(diào)查。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度快，參數(shù)信息量大。為了保證參數(shù)推送的質(zhì)量，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，有必要對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足數(shù)據(jù)處理過程中遇到的問題。數(shù)據(jù)挖掘也是信息處理中的重點(diǎn)，通過信息預(yù)處理，清除和篩選以及人工智能評(píng)估，最終將找到最有價(jià)值的信息。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，它將被包含在故障數(shù)據(jù)庫中，并且將選擇最佳解決方案以使處理工作更好地發(fā)展。作為基本的鏈接，已經(jīng)有許多實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)過濾技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息源的動(dòng)態(tài)控制。為了對(duì)大容量信息進(jìn)行后處理，新時(shí)期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分類處理是必需的。同時(shí)，還需要具有收集、編輯和分類信息的能力，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)跟蹤管理，并為后續(xù)的信息搜索奠定基礎(chǔ)。但是，數(shù)據(jù)量迅速增加并動(dòng)態(tài)變化。因此，應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分類系統(tǒng)以縮短搜索時(shí)間?？梢酝ㄟ^使用新的運(yùn)算符來創(chuàng)建不同的對(duì)象實(shí)例，這些實(shí)例將被放置在不同的存儲(chǔ)空間中，如果進(jìn)行任何更改，則不會(huì)影響其他對(duì)象的狀態(tài)。

4 結(jié)束語

通常，有關(guān)設(shè)備狀況及其剩余壽命預(yù)測(cè)的信息不在維修人員的視野范圍內(nèi)，特別是在與維修公司簽訂合同對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的集成通常包括提供對(duì)文檔數(shù)據(jù)庫的交互式訪問以及逐步的指導(dǎo)和監(jiān)控系統(tǒng)。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合，將使基于“大數(shù)據(jù)”技術(shù)的預(yù)測(cè)服務(wù)、多因素診斷系統(tǒng)和直接在工作場(chǎng)所對(duì)專家進(jìn)行的專家評(píng)估相結(jié)合。提高確定設(shè)備狀態(tài)及其維修的效率和能力的基礎(chǔ)是提供及時(shí)、全面和準(zhǔn)確的信息和預(yù)測(cè)結(jié)果。數(shù)據(jù)的即時(shí)分析和可視化不需要額外的工具，就可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率，并降低執(zhí)行搜索和分析信息操作的成本。基于系統(tǒng)和邏輯概率評(píng)估的合理和經(jīng)濟(jì)證明的集中式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，作為科學(xué)研究的一部分獲得的，具有高可靠性和穩(wěn)定性的自治和組合供電系統(tǒng)，使用替代和可再生電源，為具有連續(xù)技術(shù)周期的企業(yè)提供不間斷供電。