基于OSA-CBM標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械故障診斷系統(tǒng)研究

鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司 姜廣偉

一、OSA-CBM 標(biāo)準(zhǔn)概述

OSA-CBM 繼承了已被全球很多國(guó)家認(rèn)可的ISO-13374 標(biāo)準(zhǔn)，并做出了更大的完善。該標(biāo)準(zhǔn)定義了狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的六大功能模塊，并進(jìn)一步規(guī)范了各個(gè)模塊的輸入和輸出模式、接口方式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。這六個(gè)模塊分別是數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)檢測(cè)模塊、狀態(tài)評(píng)估模塊、預(yù)測(cè)模塊和生成建議模塊，以上順序是由低到高排列的。除了處理數(shù)據(jù)類型、顯示結(jié)果和數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的傳遞模式，OSA-CBM標(biāo)準(zhǔn)還能單獨(dú)開(kāi)發(fā)功能模塊，使各層的功能的實(shí)現(xiàn)算法更加獨(dú)立和保密，開(kāi)發(fā)商也能更大程度的保留精力，專心拓展檢測(cè)維護(hù)的辦法，并提高算法。另一方面，開(kāi)發(fā)行業(yè)的門(mén)檻也可以稍稍降低，讓小型或者新企業(yè)也加入到開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中。因此，于應(yīng)用方而言，使用CBM有了更多的選擇，也不必再擔(dān)心數(shù)據(jù)接口集成的不足，CBM也得到了更廣闊的應(yīng)用空間。

二、煤礦機(jī)械故障診斷內(nèi)容及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

借助一定手段來(lái)采集機(jī)械運(yùn)行和狀態(tài)信號(hào)并進(jìn)行分析，然后判斷是機(jī)械結(jié)構(gòu)自身原因還是運(yùn)行環(huán)境造成了機(jī)械設(shè)備的故障，這就是機(jī)械故障診斷的主要工作。在診斷時(shí)，必須確保機(jī)械狀態(tài)信號(hào)和荷載信號(hào)的存在，且系統(tǒng)的特性要清晰。某些狀況下也存在影響設(shè)備狀態(tài)卻和機(jī)械故障沒(méi)有關(guān)系的因素，這些因素叫做噪聲，噪聲往往會(huì)夾雜在機(jī)械故障信息中，這嚴(yán)重影響了機(jī)械故障診斷的精確度和靈敏性，因此必須要引入可以排除噪聲干擾的信號(hào)。由于煤礦機(jī)械狀態(tài)具備對(duì)應(yīng)的特征信息，使得機(jī)械荷載的檢測(cè)、信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的分析、故障的辨識(shí)以及評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)等項(xiàng)內(nèi)容都不可或缺。機(jī)械故障診斷有很多特性不同、適應(yīng)范圍也不同的手段，這些手段能單用也能合作。本文，筆者重點(diǎn)介紹的方法是根據(jù)待檢測(cè)模式和樣板模式的比較來(lái)采取措施解除故障。實(shí)際診斷煤礦機(jī)械故障的方法和技巧需要在相關(guān)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、齒輪箱、軸承和管板狀部件中操作，這有益于機(jī)械部件故障的診斷技術(shù)的不斷發(fā)展、不斷提高。這些部件對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備而言是非常重要的，它們的運(yùn)行狀態(tài)直接決定了礦井提升機(jī)工作的穩(wěn)定性。此外，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)還研究帶式傳輸機(jī)、排水、通風(fēng)等屬于礦山設(shè)備的故障形式。煤礦業(yè)是一項(xiàng)高危產(chǎn)業(yè)，因此提高安全系數(shù)是勢(shì)在必行的，推廣與使用現(xiàn)代化設(shè)備故障診斷技術(shù)尤為重要。基于OSA-CBM 的煤礦機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中的煤礦機(jī)械故障診斷系統(tǒng)基于局域網(wǎng)和OSA-CBM標(biāo)準(zhǔn)封裝數(shù)據(jù)處理和診斷程序，只要滿足OSA-CBM 標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)就能接受來(lái)自各個(gè)企業(yè)的內(nèi)部系統(tǒng)的請(qǐng)求，并給予相應(yīng)與支持。在煤礦行業(yè)中一般都有比較完善的內(nèi)部故障診斷系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢測(cè)診斷。如果故障比較大或者設(shè)備比較復(fù)雜，內(nèi)部系統(tǒng)無(wú)法解決故障時(shí)，可以請(qǐng)求遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。

圖1 基于O S A-C BM 的煤礦機(jī)械診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三、煤礦機(jī)械診斷體統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

CBM 是由幾個(gè)不同功能的模板構(gòu)成的，它們通過(guò)不同程序來(lái)實(shí)施故障診斷，結(jié)合起來(lái)后就能利用Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械診斷系統(tǒng)了。在某些情況下，Web Service能讓軟件相互操作，且具備交互性質(zhì)，用戶輸入有關(guān)的數(shù)據(jù)就能看到結(jié)果。可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言是一種很有用的描述語(yǔ)言，相較于HTML，它能擴(kuò)展標(biāo)記，還能結(jié)構(gòu)化表示數(shù)據(jù)的類型與內(nèi)容。通過(guò)嚴(yán)格要求語(yǔ)法規(guī)則配對(duì)和樹(shù)形結(jié)構(gòu)等，XML（可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言）的數(shù)據(jù)描述做到了更高程度的清晰化和結(jié)構(gòu)化。

統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成注冊(cè)中心是一套全面的Web 服務(wù)方法，其一般服務(wù)于檢測(cè)和診斷有關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，并以獲得Web 服務(wù)的WSDL 文檔的方法進(jìn)行服務(wù)。本文，筆者介紹的煤礦機(jī)械故障診斷系統(tǒng)是以Visual Studio.NET 為開(kāi)發(fā)工具而設(shè)計(jì)的，并以XML語(yǔ)言為傳遞工具，這大大提高了數(shù)據(jù)表示的精確性，為機(jī)械工程行業(yè)提供了便利，而OSA-CBM標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，使得基于CBM技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)使用起來(lái)更加快捷方便。

四、結(jié)論

在礦山設(shè)備中注入多種現(xiàn)代化的故障診斷技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，使礦山設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性得到了有效的提高，煤礦行業(yè)的安全性也得到了保障。OSA-CBM 標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)，解決了不同的軟件和硬件不能被同時(shí)使用、機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)信息不可以相互交換的問(wèn)題，并且證明了根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)把多種先進(jìn)診斷方法集合起來(lái)構(gòu)建一個(gè)故障診斷系統(tǒng)的可行性。在Web Service 技術(shù)的支持下，該故障診斷系統(tǒng)進(jìn)一步提高了工作性能，使其具備很高的可行性，值得推廣應(yīng)用。