基于信息技術(shù)的機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警研究

張澤 郭楨 張曉林

摘要：機(jī)電系統(tǒng)的性能、質(zhì)量對(duì)安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)、高效生產(chǎn)有著直接的影響，尤其是許多大型、高級(jí)、關(guān)鍵設(shè)備，其甚至還會(huì)決定資源的消耗程度。為了提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)作性能、工作執(zhí)行效率就有必要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)力度。本文將以現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)電設(shè)備的需求為著手點(diǎn)，分析機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中如何利用信息技術(shù)保障完成監(jiān)測(cè)工作，提高故障預(yù)警有效性。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；機(jī)電系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障預(yù)警

前言：伴隨科技工藝、現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)漸漸開(kāi)始朝向自動(dòng)化、微型化、智能化、復(fù)雜化的方向發(fā)展。也正因如此機(jī)電系統(tǒng)的安全性也出現(xiàn)了越來(lái)越多的問(wèn)題，如果忽視了對(duì)機(jī)電系統(tǒng)安全性的控制，加強(qiáng)故障預(yù)警、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)研究很有可能會(huì)引發(fā)人財(cái)損失問(wèn)題。從某些角度來(lái)說(shuō)機(jī)電系統(tǒng)是否可靠在一定程度上影響著環(huán)境、國(guó)家資源、社會(huì)穩(wěn)定、國(guó)民生計(jì)，故需要引起社會(huì)的高度重視。而傳統(tǒng)定期維修、事后維修雖然能夠在一定程度上解決設(shè)備故障，但是卻無(wú)法避免事故的發(fā)生且代價(jià)相對(duì)較大，因此我們必須將信息技術(shù)作為現(xiàn)代預(yù)知、維修檢修方式。

一、機(jī)電系統(tǒng)信息化預(yù)警現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)預(yù)警監(jiān)測(cè)的投入很大，機(jī)電系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)已經(jīng)成為了世界熱點(diǎn)話題。不容忽視的是故障預(yù)警難度非常大，是一門(mén)具有極強(qiáng)挑戰(zhàn)性的工作[1]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)電系統(tǒng)信息化預(yù)警的工作可以被分為三個(gè)時(shí)期。第一個(gè)時(shí)期狀態(tài)監(jiān)測(cè)，該階段工作目標(biāo)為檢測(cè)機(jī)電系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，能否正常運(yùn)行。第二個(gè)時(shí)期為故障診斷，也就是當(dāng)出現(xiàn)故障以后調(diào)查故障起因。第三個(gè)時(shí)期為故障預(yù)警，憑借著信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，該階段能夠在故障沒(méi)有發(fā)生時(shí)就預(yù)測(cè)與得知故障類型與檢修方式。不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外對(duì)于預(yù)警信息技術(shù)的研究大多是面向關(guān)鍵、大型、高端設(shè)備，重點(diǎn)解決非線性、非平穩(wěn)運(yùn)行故障問(wèn)題。

二、機(jī)電系統(tǒng)信息化預(yù)警監(jiān)測(cè)技術(shù)

（一）技術(shù)路線

機(jī)電設(shè)備故障大多是由小向大演變的，該過(guò)程有著趨勢(shì)性特征。也就是說(shuō)如果可以提前分析與預(yù)示漸變故障就能夠找到故障隱患、故障原因、排除故障，避免出現(xiàn)惡性事故發(fā)生。機(jī)電設(shè)備故障預(yù)警、故障研究信息化技術(shù)能夠從設(shè)備運(yùn)行規(guī)律、故障帶來(lái)的影響特征著手，分析多長(zhǎng)時(shí)間以后設(shè)備將會(huì)面臨崩潰、停機(jī)、無(wú)法接受的運(yùn)行狀態(tài)，幫助檢修人員掌握最佳的維修時(shí)機(jī)。對(duì)機(jī)電設(shè)備故障預(yù)警信息技術(shù)而言，其所發(fā)揮的作用非常突出。目前常見(jiàn)技術(shù)包括信號(hào)分析、健康監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警、預(yù)知維修、工程應(yīng)用等技術(shù)。對(duì)于很多大型、高端、關(guān)鍵設(shè)備來(lái)說(shuō)，信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠幫助監(jiān)測(cè)人員了解到設(shè)備故障反應(yīng)、特征與趨勢(shì)，結(jié)合其當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)去運(yùn)行狀態(tài)判斷設(shè)備使用壽命發(fā)出故障預(yù)警，以便及時(shí)制定保障措施。

（二）主要技術(shù)

機(jī)電系統(tǒng)性能的降低是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，并非是瞬時(shí)的過(guò)程[2]。從穩(wěn)定到非穩(wěn)定需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)期。信息技術(shù)能夠全方位刻畫(huà)與記錄該過(guò)程，并將其演變規(guī)律、發(fā)展特點(diǎn)、劣化過(guò)程記錄到系統(tǒng)當(dāng)中，隨后以此為基礎(chǔ)分析故障原理、原因、模式，形成故障發(fā)展與故障原因映射體系，建立故障劣化動(dòng)態(tài)模型，該階段能夠反應(yīng)機(jī)電設(shè)備的磨損與輕微故障狀態(tài)、傳統(tǒng)系統(tǒng)信號(hào)狀態(tài)、設(shè)備載荷變化與運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)等。

因絕大多數(shù)機(jī)電設(shè)備都有著非常復(fù)雜的運(yùn)行流程、運(yùn)作體系，因此信息技術(shù)還要結(jié)合當(dāng)前機(jī)電設(shè)備形式分析機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能力，包括設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中故障趨勢(shì)的特征提取。機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)外界環(huán)境與內(nèi)在因素的變化都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)變化，包括負(fù)載、工況等因素。有些時(shí)候故障發(fā)展信息會(huì)被許多非故障信息所取代、埋沒(méi)。以能量為核心的功率譜與振動(dòng)極值變化有些時(shí)候并不能反映故障變化與發(fā)展。傳統(tǒng)能量變化狀態(tài)趨勢(shì)存在不穩(wěn)定、無(wú)法有效預(yù)測(cè)的問(wèn)題[3]。機(jī)電系統(tǒng)信息化技術(shù)在運(yùn)行中需要把握好變負(fù)載特征、機(jī)電設(shè)備特征的分離與解耦，消除冗余信息，掌握準(zhǔn)確的設(shè)備信息，建立預(yù)測(cè)模型。

三、機(jī)電系統(tǒng)信息化技術(shù)故障維修方法

如同治病一樣，在得知了系統(tǒng)故障以后，信息技術(shù)還能在故障消除中發(fā)揮很大作用。大型、高端、關(guān)鍵設(shè)備的檢修需要認(rèn)真、慎重的處理，否則將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)、檢修方法不僅不經(jīng)濟(jì)、同時(shí)存在無(wú)法降低故障發(fā)生幾率的問(wèn)題。信息技術(shù)如今已經(jīng)成為預(yù)知維修最重要的技術(shù)。為提高預(yù)知維修自動(dòng)化、智能化水平，在使用這項(xiàng)技術(shù)檢修時(shí)需要提前建立數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)，包括檔案庫(kù)、圖譜庫(kù)、案例庫(kù)等，隨后在檢修的過(guò)程中就可以利用這些知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息，獲得檢修對(duì)策、檢修方案。

預(yù)知維修信息單元包括信息決策、信息管理、信息反饋、信息傳輸、信息共享、信息處理、信息獲取、信息融合、信息監(jiān)測(cè)等等。

在檢修中為提高故障預(yù)警維修實(shí)時(shí)性與效率，還要建立完整的服務(wù)結(jié)構(gòu)，以此保障信息處理速度和存儲(chǔ)空間。將任務(wù)發(fā)布在計(jì)算機(jī)資源池，利用大量的閑置計(jì)算機(jī)算能提高與保障算力。當(dāng)前已經(jīng)有很多企業(yè)將該系統(tǒng)、該技術(shù)與企業(yè)管理系統(tǒng)相結(jié)合，打造了信息決策、信息管理企業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)于保障生產(chǎn)制造類企業(yè)可持續(xù)發(fā)展而言具有重要意義。

結(jié)語(yǔ)：使用信息技術(shù)維護(hù)機(jī)電系統(tǒng)的過(guò)程中需要結(jié)合不同設(shè)備的安全需求、技術(shù)情況選擇管理模式。本文以機(jī)電系統(tǒng)故障的特征、規(guī)律分析了信息技術(shù)在故障預(yù)測(cè)、故障檢修中發(fā)揮的作用得知，信息技術(shù)能夠通過(guò)信息融合、信息集成等方式提煉機(jī)電系統(tǒng)檢修有用信息，能夠得到理性、有效的信息資源，保障故障預(yù)警準(zhǔn)確性。利用大數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息處理故障、分析故障有著自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，可以有效提高故障預(yù)警實(shí)時(shí)性。此外在檔案庫(kù)、知識(shí)庫(kù)等資源庫(kù)的支持下，預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)用性也得到了保障。因信息技術(shù)能夠提煉關(guān)鍵信息，所以信息技術(shù)還有針對(duì)性的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳文娟.計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在機(jī)電安裝中的應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，8（13）：62-63+65

[2]高虎.高速公路機(jī)電管理系統(tǒng)及信息化問(wèn)題及解決措施[J/OL].中國(guó)建材科技：1-2