基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)電設(shè)備綜合巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

顏海光

[摘? ? 要]現(xiàn)階段在機(jī)電設(shè)備巡查和維護(hù)的過程中還會(huì)存在誤檢和不全面的問題，對機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大的影響。文章就從煤礦和電力兩個(gè)方面的綜合巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)背景下的機(jī)電設(shè)備綜合巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單的探討。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);機(jī)電設(shè)備;綜合巡檢系統(tǒng)

[中圖分類號]TD63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–03

Design of Electromechanical Equipment Comprehensive

Inspection System Based on Internet of Things

Yan Hai-guang

[Abstract]At the present stage， there are still some problems in the process of inspection and maintenance of mechanical and electrical equipment， which have a huge impact on the stable operation of mechanical and electrical equipment. In this paper， from the perspective of the design of the comprehensive inspection system of coal mine and electric power， the design of the comprehensive inspection system of mechanical and electrical equipment under the background of the Internet of things is discussed.

[Keywords]internet of things; mechanical and electrical equipment; integrated inspection system

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要指的是通過信息傳感設(shè)備，比如紅外線傳感器和激光掃描器，再如射頻識(shí)別和全球定位系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)將任意物品連接起來，通過先進(jìn)的信息技術(shù)和通信技術(shù)，進(jìn)行信息交流和互換，實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別定位和跟蹤，并進(jìn)行監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本特征主要有3個(gè)方面：①全面感知;②可靠傳輸;③智能處理。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)際關(guān)系基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、交通、電網(wǎng)、環(huán)保、醫(yī)療、家居等方面有著極大的應(yīng)用發(fā)展空間。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用旨在為人們打造一個(gè)全新的智能化的生活環(huán)境。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦機(jī)電設(shè)備綜合巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦機(jī)電設(shè)備的綜合巡檢系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上主要可以分為三大模塊，①設(shè)備的基礎(chǔ)屬性庫;②離線數(shù)據(jù)巡檢;③在線數(shù)據(jù)檢測。如圖1所示，設(shè)備的基礎(chǔ)屬性庫是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫對設(shè)備的定位有著極大的影響，在建立起在用屬性庫后（包括設(shè)備的運(yùn)行及使用情況），才能夠進(jìn)行下一步的系統(tǒng)安裝。離線數(shù)據(jù)巡檢主要的工作依據(jù)是提前設(shè)定的巡檢內(nèi)容、步驟、規(guī)劃等，檢查工作人員是否認(rèn)真地對設(shè)備進(jìn)行了檢測;在線數(shù)據(jù)檢測主要是針對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對設(shè)備運(yùn)行溫度、運(yùn)行振動(dòng)情況、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行。通過這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的精細(xì)化管理，而且能夠有效延長機(jī)電設(shè)備的使用壽命。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫

設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫是非常重要的部分，關(guān)系著機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中的唯一性。設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫建立的第一步是編碼，對每一個(gè)庫內(nèi)的設(shè)備都進(jìn)行獨(dú)一無二的編碼操作，編碼的規(guī)則遵循順序號、類別號的特點(diǎn)，確保每一臺(tái)設(shè)備都有獨(dú)一無二的號碼。然后還要在設(shè)備出庫前，進(jìn)行RFID設(shè)備卡的綁定工作，每一個(gè)編碼都要和設(shè)備編碼一一對應(yīng)。設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)部分。其中，靜態(tài)部分主要是給用戶提供查詢功能，查詢設(shè)備的編號、名稱、參數(shù)、使用年數(shù)、機(jī)械和電氣參數(shù)等，幫助工作人員掌握設(shè)備的全部信息;動(dòng)態(tài)部分主要是系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)備的使用，詳細(xì)地記錄設(shè)備使用狀態(tài)參數(shù)以及當(dāng)前的使用數(shù)據(jù)，除此之外，還會(huì)記錄設(shè)備的周轉(zhuǎn)信息。管理者根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息，能夠充分了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，在后續(xù)的維修和使用過程中節(jié)省大量的時(shí)間。在離線巡檢方面，設(shè)備基礎(chǔ)屬性庫還需要增加額外的功能，如圖2所示。

通過圖2能夠清晰地看到，首先需要確定設(shè)備的使用部門和類型，再進(jìn)行針對性的巡檢項(xiàng)目編寫，比如發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪等項(xiàng)目的巡檢，然后再進(jìn)行設(shè)備編號的綁定，并根據(jù)設(shè)備的情況制定特殊的巡檢項(xiàng)目。

2.2 離線數(shù)據(jù)巡檢

設(shè)備的離線巡檢主要有三個(gè)組成部分，RFID設(shè)備卡，井下巡檢儀和無線基站。其中RFID設(shè)備卡主要是為了確定機(jī)電設(shè)備的唯一性，并在這個(gè)基礎(chǔ)上，確定設(shè)備的巡檢項(xiàng)目。井下巡檢儀主要采用的技術(shù)是射頻技術(shù)和通訊電路，并搭載有RFID識(shí)讀器和無線網(wǎng)絡(luò)模塊，擁有數(shù)據(jù)的記錄和拍照儲(chǔ)存以及識(shí)別和通信功能。無線基站則是提供數(shù)據(jù)信息通信的基礎(chǔ)，能夠在井下仍然進(jìn)行有線和無線傳輸?shù)募夹g(shù)，并將工作人員檢測到的信息及時(shí)反饋到地面系統(tǒng)中。具體巡檢流程如圖3所示。

系統(tǒng)巡檢的主要流程：①指定巡檢的設(shè)備和巡檢目標(biāo)（包括人員、實(shí)踐、地點(diǎn)、巡檢標(biāo)準(zhǔn)、巡檢周期、巡檢的范圍）。②巡檢工作人員執(zhí)行巡檢任務(wù)，并將巡檢的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔仙上鄳?yīng)的巡檢報(bào)告。③設(shè)備維護(hù)人員根據(jù)巡檢的結(jié)果和實(shí)施檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。

2.3 在線數(shù)據(jù)檢測

系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)檢測主要分為4個(gè)部分：①采集數(shù)據(jù);②數(shù)據(jù)的在線診斷;③數(shù)據(jù)通信;④信息的集成與分布。其中，在數(shù)據(jù)的采集上，主要是通過各類傳感器獲得設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息，通過TCP獲得機(jī)電設(shè)備的電控參數(shù)，有的使用IP;數(shù)據(jù)的在線診斷主要融合了信息技術(shù)和嵌入式的技術(shù)，利用診斷分析儀器來進(jìn)行詳細(xì)的診斷;數(shù)據(jù)的通信主要是將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸給工作人員進(jìn)行分析;數(shù)據(jù)的集成與發(fā)布主要是根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息，分析設(shè)備的運(yùn)行狀況，在這個(gè)基礎(chǔ)上，設(shè)置集中檢測和診斷分析以及預(yù)警預(yù)報(bào)等功能，綜合性地確保設(shè)備的安全性和可靠性。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設(shè)備智能化巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)方案

電力工程的機(jī)電設(shè)備會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)局部放電的情況，并且還時(shí)常伴有超聲波或者是物理化學(xué)現(xiàn)象?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的巡檢系統(tǒng)，主要是以電磁波和超聲波為主，作為檢測的指標(biāo)，同時(shí)還可以采取多種頻段的電磁波和超聲波同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)檢測，檢測后的結(jié)果直接上傳到云平臺(tái)，然后傳輸?shù)胶笈_(tái)中，實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測。如果發(fā)現(xiàn)問題，管理人員會(huì)直接查看系統(tǒng)中的后臺(tái)數(shù)據(jù)和分析方案，了解故障的基本情況，然后進(jìn)行針對性的處理。

3.2 系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)的主要功能有五大部分：①工作平臺(tái)。工作平臺(tái)主要是顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和當(dāng)前系統(tǒng)數(shù)據(jù)，還有一些可以常規(guī)可操作功能;②新增安全隱患的功能。主要的功能是能夠通過手機(jī)或者電腦上傳安全隱患;③安全隱患整理單。主要是一些安全隱患的整改單據(jù)和歷史單據(jù);④系統(tǒng)報(bào)表。主要是各個(gè)系統(tǒng)之間的報(bào)表統(tǒng)計(jì)情況;⑤全部安全隱患政管理單。主要是以往的安全隱患解決內(nèi)容。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

系統(tǒng)應(yīng)用有如下幾個(gè)方面：①科技化。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景下，設(shè)備巡檢系統(tǒng)越來越智能化，不僅擁有了全新的自動(dòng)智能語音提醒功能，實(shí)時(shí)地對設(shè)備的故障和異常進(jìn)行播報(bào)，而且能夠在系統(tǒng)的后臺(tái)上直接查看設(shè)備運(yùn)行的狀況和設(shè)備巡檢的信息;②實(shí)現(xiàn)了設(shè)備巡檢的規(guī)范化。物聯(lián)網(wǎng)背景下的系統(tǒng)巡檢工作，已經(jīng)精細(xì)到能夠?qū)ｍ?xiàng)設(shè)計(jì)巡檢方案，實(shí)現(xiàn)定人、定點(diǎn)、定期、定方法、定標(biāo)準(zhǔn)地對設(shè)備進(jìn)行檢查，不僅有效保證了巡檢工作的實(shí)效性，而且也能夠保障巡檢工作的準(zhǔn)確性;③實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息化。在數(shù)據(jù)處理中，具有物聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備和巡檢系統(tǒng)，能夠在巡檢的過程中全面電子化，不再需要紙張進(jìn)行辦公，極大地提高了巡檢人員和管理人員的工作效率;④數(shù)據(jù)分析的科學(xué)化。通過多種數(shù)據(jù)分析方法，利用各種智能信息處理系統(tǒng)，進(jìn)行合理的分析;⑤電力設(shè)備輔助決策效益化?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化電力設(shè)備巡檢系統(tǒng)主要以電力設(shè)備巡檢為核心，可健全設(shè)備巡檢管理制度，有效地減少設(shè)備的故障發(fā)生率，從而降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

3.4 配網(wǎng)巡檢系統(tǒng)主要技術(shù)

配網(wǎng)巡檢系統(tǒng)主要由兩部分組成：①無線通信網(wǎng)絡(luò)的建立，②后臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)運(yùn)用龐大數(shù)據(jù)庫的建立。其中無線通信網(wǎng)絡(luò)的建立需要兩個(gè)步驟進(jìn)行：第一步是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)階段完成數(shù)據(jù)采集的手段主要是各類成像儀和攝影機(jī)以及監(jiān)控系統(tǒng)等，還有PDA終端采集的數(shù)據(jù)等。在GPS終端設(shè)備的指引下，工作人員就可以有條理、有順序地核對線路設(shè)備的信息，同時(shí)上傳巡檢的詳細(xì)信息錄入到PDA終端中。第二步是數(shù)據(jù)傳輸，物聯(lián)網(wǎng)的核心課題可以說就是數(shù)據(jù)傳輸，無線廣域網(wǎng)的2G技術(shù)和3G技術(shù)以及4G技術(shù)就是數(shù)據(jù)后臺(tái)傳輸?shù)谋ＷC，后臺(tái)的系統(tǒng)管理和移動(dòng)終端之間通過通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無縫對接，實(shí)現(xiàn)了智能終端和后臺(tái)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，再加上精準(zhǔn)的GPS定位系統(tǒng)，能夠在很大程度上保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩透咝?。事?shí)上，運(yùn)營商的基站設(shè)備能高度集成4G通信系統(tǒng)，將基帶和核心網(wǎng)以及射頻等設(shè)備融合的儀器，并和調(diào)度指揮系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)基于一身，這樣一來，設(shè)備的體積就能夠得到有效的壓縮，僅僅是傳統(tǒng)設(shè)備的1/5，可以滿足巡檢系統(tǒng)的應(yīng)急需求。背負(fù)式單兵終端同樣采用集成化設(shè)計(jì)理念，集成4G通信傳輸、寬帶接入、中繼和多媒體業(yè)務(wù)功能，在自身4G寬帶通信的基礎(chǔ)上，還可為周邊設(shè)備提供中繼傳輸。通過增強(qiáng)的通信模塊和大容量電池，保障單兵可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、長時(shí)間的搶險(xiǎn)應(yīng)急作業(yè)。同時(shí)終端采用背負(fù)式設(shè)計(jì)，配合頭盔式攝像頭、耳機(jī)、麥克等配件，在解放單兵雙手的同時(shí)提供語音、視頻的實(shí)時(shí)通信。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段只有通過對機(jī)電設(shè)備的巡檢，才能夠掌握機(jī)電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。因此，除了加強(qiáng)管理方面的措施之外，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景下，不斷應(yīng)用智能化技術(shù)和信息互通的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的有效評估，進(jìn)而采取合適的針對性的檢修措施，才能保證機(jī)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 季成健，王建軍.煤炭企業(yè)信息化與信息集成[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（6）：1452-1453.