一種基于高壓水射流機(jī)器人的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)系統(tǒng)

耿 玲，王 宣

（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引 言

高壓水射流機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于船舶除銹、工業(yè)清洗和混凝土破碎等領(lǐng)域。高壓水射流機(jī)器人系統(tǒng)主要由水射流機(jī)器人和高壓泵組成，水射流機(jī)器人作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與高壓泵通過管路連接，使高壓水能夠在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)噴出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶表面、混凝土路面等工作平臺(tái)的清洗或破碎作業(yè)[1]。

由于機(jī)器人工作平臺(tái)的面積較大，為了提升工作效率，用戶通常會(huì)同時(shí)使用多個(gè)水射流機(jī)器人和多套高壓泵。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所有機(jī)器人和高壓泵等設(shè)備的維護(hù)管理，設(shè)備管理人員需要記錄設(shè)備的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)以及故障信息，并且進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理形成表格，以備設(shè)備使用者查詢使用。目前設(shè)備管理人員記錄數(shù)據(jù)的方式是現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備并記錄數(shù)據(jù)，這種方式效率較低、耗費(fèi)大量人力，而且必然無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控采集，只能定時(shí)進(jìn)行抽樣采集；并且當(dāng)水射流機(jī)器人和高壓泵設(shè)備的數(shù)量較大時(shí)，設(shè)備管理人員更難以對(duì)大量設(shè)備同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，這樣也無法及時(shí)獲知所有設(shè)備的工作狀態(tài)，造成操作者對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的判斷不力和管理混亂，不僅會(huì)降低水射流作業(yè)的效率，也容易產(chǎn)生設(shè)備損壞或工作平臺(tái)損壞等問題[2-3]。

為了解決這個(gè)問題，在高壓水射流機(jī)器人端配置云平臺(tái)智能終端模塊，該模塊可將高壓水射流機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)系統(tǒng)，設(shè)備管理者可通過Web隨時(shí)隨地訪問，客觀準(zhǔn)確地查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而達(dá)到控制管理多套超高壓泵系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)的目的[4]。

1 云平臺(tái)系統(tǒng)功能介紹

基于高壓水射流機(jī)器人的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)系統(tǒng)是通過機(jī)器人端的智能模塊[5]與云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制器建立數(shù)據(jù)通信，并且將所有設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞至云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制器。云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制器利用自身的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析能力，可以將其接收的數(shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)圖表的形式呈現(xiàn)給操作者，使操作者能夠?qū)崟r(shí)獲知所有設(shè)備的工作狀態(tài)，并且利用云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制器的數(shù)據(jù)處理能力相輔助，使操作者能夠?qū)ν瑫r(shí)工作的所有水射流機(jī)器人和高壓泵系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)情況進(jìn)行匯總分析，便于操作者對(duì)水射流作業(yè)的整體情況進(jìn)行判斷和調(diào)整，提升大量設(shè)備同時(shí)進(jìn)行水射流作業(yè)的效率，減少因操作者對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的判斷失誤而產(chǎn)生的設(shè)備損壞或工作平臺(tái)損壞問題，同時(shí)節(jié)約了原來用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的大量人員成本[6-8]。

高壓水射流機(jī)器人包括機(jī)器人和高壓泵。機(jī)器人的數(shù)據(jù)主要有：電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、故障代碼、機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)以及貼近檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)等。高壓泵的數(shù)據(jù)主要有：柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、傳感器狀態(tài)、高壓壓力值、運(yùn)行時(shí)間、故障代碼等?；诟邏核淞鳈C(jī)器人的云平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)高壓水射流機(jī)器人的上述數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，具體功能介紹如下。

1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

云平臺(tái)系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、獲取機(jī)器人系統(tǒng)的位置分布、查看軌跡回放、顯示機(jī)器人狀態(tài)詳情、警報(bào)詳情以及實(shí)施遠(yuǎn)程控制功能等。

（1）獲取位置分布：云平臺(tái)系統(tǒng)可以在高清地圖上實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人詳細(xì)位置，如圖1 所示。

圖1 機(jī)器人位置分布

（2）軌跡回放：云平臺(tái)系統(tǒng)可以回放指定時(shí)間內(nèi)的機(jī)器人工作軌跡，顯示軌跡地址詳情，統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)的軌跡時(shí)間，根據(jù)運(yùn)行軌跡計(jì)算運(yùn)行里程數(shù)，如圖2 所示。

圖2 機(jī)器人軌跡回放

（3）詳情顯示：云平臺(tái)系統(tǒng)可以綜合顯示機(jī)器人信息，以選項(xiàng)卡的方式匯總單臺(tái)設(shè)備基本信息、位置信息、報(bào)警信息、軌跡信息、工作時(shí)間信息、里程統(tǒng)計(jì)信息等，如圖3 所示。

圖3 機(jī)器人詳情顯示

（4）遠(yuǎn)程控制：設(shè)備管理者可在云平臺(tái)系統(tǒng)的Web 端遠(yuǎn)程下發(fā)命令到機(jī)器人系統(tǒng)的控制器，以執(zhí)行對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析

云平臺(tái)系統(tǒng)可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)工作時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)、故障統(tǒng)計(jì)以及電機(jī)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，并形成報(bào)表定時(shí)更新[9]。

（1）云平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)采集高壓泵的運(yùn)行時(shí)間并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立高壓泵系統(tǒng)的每日運(yùn)行時(shí)間表，并且在Web 顯示界面上定時(shí)更新一次，幫助用戶清晰明了地知道高壓泵系統(tǒng)每天的總運(yùn)行時(shí)間以及具體運(yùn)行時(shí)段，如圖4 所示。

圖4 機(jī)器人運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)

（2）云平臺(tái)系統(tǒng)也可以根據(jù)采集的電機(jī)速度值、電流值和故障值的變化，歸納出機(jī)器人的合理運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是在額定運(yùn)行狀態(tài)還是超載狀態(tài)，為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行電機(jī)選型提供合理參考。

（3）云平臺(tái)系統(tǒng)可以通過高壓泵設(shè)備的傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的加油時(shí)間、加油地點(diǎn)以及加油量并形成統(tǒng)計(jì)表。云平臺(tái)根據(jù)統(tǒng)計(jì)表和正常的用油量判斷設(shè)備是否有漏油點(diǎn)。若有漏油點(diǎn)，會(huì)向設(shè)備使用者發(fā)送設(shè)備漏油提醒消息。

（4）云平臺(tái)系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)設(shè)備的故障點(diǎn)以及故障時(shí)間。設(shè)備使用者根據(jù)故障記錄可以總結(jié)出故障頻發(fā)點(diǎn)；而且可以根據(jù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)其他變量的值，判斷導(dǎo)致設(shè)備故障的原因，進(jìn)而排除故障，同時(shí)可為設(shè)備更新迭代提供合理的參考依據(jù)。

1.3 租賃管理

機(jī)器人設(shè)備若是需要出租，云平臺(tái)系統(tǒng)可以對(duì)出租設(shè)備進(jìn)行租賃管理。云平臺(tái)系統(tǒng)可以設(shè)置機(jī)器人設(shè)備只能在合同約定時(shí)間和區(qū)域內(nèi)進(jìn)行工作，超出合同約定時(shí)間和區(qū)域時(shí)，云平臺(tái)系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)設(shè)備鎖車，這樣可避免設(shè)備租賃方不按合同約定使用設(shè)備。因設(shè)備裝有傳感器，云平臺(tái)系統(tǒng)通過傳感器數(shù)據(jù)可以判斷設(shè)備租賃方是否定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，若無保養(yǎng)維護(hù)，云平臺(tái)系統(tǒng)也可自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行鎖車，并且自動(dòng)給設(shè)備租賃方發(fā)送保養(yǎng)維護(hù)提示信息[10]。

1.4 備件管理

把設(shè)備的備品備件和易損件名單、使用壽命、數(shù)量等參數(shù)值輸入到云平臺(tái)系統(tǒng)中，云平臺(tái)系統(tǒng)可建立備品備件和易損件數(shù)據(jù)庫。云平臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備使用情況，自動(dòng)判斷哪些易損件需要更換，到期需要更換時(shí)，云平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)給設(shè)備使用者發(fā)送更換提醒消息，并且自動(dòng)更新易損件數(shù)據(jù)庫。若是有些易損件提前損壞，需要更換時(shí)，用戶在云平臺(tái)系統(tǒng)中可以先查詢備品備件庫中是否有存貨。若有貨，用戶在云平臺(tái)系統(tǒng)中填寫備件領(lǐng)用單領(lǐng)用備件即可，領(lǐng)用記錄也可在云平臺(tái)系統(tǒng)中查詢。若是備品備件的數(shù)量少于正常庫存量時(shí)，云平臺(tái)系統(tǒng)可向管理者發(fā)送補(bǔ)貨通知信息。

1.5 用戶管理

云平臺(tái)系統(tǒng)可以設(shè)置用戶權(quán)限，用戶權(quán)限不同，允許訪問的數(shù)據(jù)范圍以及內(nèi)容就不同。界面如圖5 所示。

圖5 用戶管理

2 結(jié) 語

作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通常是多套高壓水射流機(jī)器人同時(shí)使用，通過基于高壓水射流機(jī)器人的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)系統(tǒng)管理設(shè)備，用戶不僅可以減少多名設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的管理人員，降低人工成本，而且可以更精確、客觀、及時(shí)地掌握設(shè)備使用情況和設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以更科學(xué)合理地管理設(shè)備，最終達(dá)到創(chuàng)造更多利潤(rùn)的目的。