設(shè)備在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

申鵬　楊晨　申鵬程

摘 要：本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)、全面獲取工業(yè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，并在日照港散糧儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);傳感器;移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

Abstract： In this paper， combined with production practice， based on mobile Internet and sensor technology， an equipment online monitoring system is developed to obtain real-time and comprehensive operation data of industrial equipment. Based on big data technology， remote online monitoring of equipment is realized， and it is applied in bulk grain storage and transportation system of Rizhao port.

Key words：Remote monitoring system; Sensor; Mobile Internet

中圖分類號(hào)：TP277

日照港裕廊股份有限公司主要從事散糧、木片、木薯干等貨種的接卸業(yè)務(wù)，作為自動(dòng)化、專業(yè)化碼頭，公司針對(duì)不同貨種配套建設(shè)了散糧、木片、木薯干三大儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，皮帶機(jī)、刮板機(jī)、斗提機(jī)等流程設(shè)備130余臺(tái)套，綿延近17 km，設(shè)備布置點(diǎn)多、面廣。傳統(tǒng)巡檢模式以人工為主，巡視效率低，異溫等隱蔽性故障很難發(fā)現(xiàn);人員處于大功率、旋轉(zhuǎn)部位多、突出部位多、巡視路線狹窄的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)環(huán)境，特別是進(jìn)入夜間，精力易出現(xiàn)不集中狀態(tài)，機(jī)械傷害、火災(zāi)、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)都非常高。

為實(shí)現(xiàn)流程設(shè)備無(wú)人巡視，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，保證設(shè)備最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，提高設(shè)備管理工作效能，裕廊公司從實(shí)際需求出發(fā)，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套流程設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域系統(tǒng)化智能化管理。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

流程設(shè)備在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備感知技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一套遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送設(shè)備電機(jī)、減速機(jī)、滾筒等重點(diǎn)部位的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與預(yù)警，做到提前知曉、提前計(jì)劃、提前處理。

該系統(tǒng)分為采集層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層，如圖1所示。①采集層是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其核心是各類傳感器以及數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器。安裝在被檢測(cè)設(shè)備上的傳感器將設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)如溫度、振動(dòng)、電流等信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供遠(yuǎn)程傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。②傳輸層將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（4G）將信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。③處理層通過(guò)專用應(yīng)用程序，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析、處理，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將有效數(shù)據(jù)推送至展示應(yīng)用層。④應(yīng)用層通過(guò)移動(dòng)客戶端、PC客戶端實(shí)時(shí)查看服務(wù)器推送的數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握和了解設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的隱患，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和早期預(yù)警。

2 系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

2.1 應(yīng)用技術(shù)

本系統(tǒng)基于IE瀏覽器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），分3層架構(gòu)，如圖2所示。

第一層是瀏覽器，即客戶端，只有簡(jiǎn)單的輸入輸出功能，處理極少部分的事務(wù)邏輯。由于客戶不需要安裝客戶端，只要有瀏覽器即可上網(wǎng)瀏覽，所以它面向的是大范圍的用戶，界面設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)單、通用。

第二層是WEB服務(wù)器，扮演著信息傳送的角色。當(dāng)用戶想要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，就會(huì)首先向Web服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，WEB服務(wù)器統(tǒng)一請(qǐng)求后會(huì)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)送訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求，這個(gè)請(qǐng)求以SQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。

第三層是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，扮演著重要的角色，因?yàn)樗娣胖罅康臄?shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器收到了Web服務(wù)器的請(qǐng)求后，會(huì)對(duì)SQL語(yǔ)句進(jìn)行處理，并將返回的結(jié)果發(fā)送給Web服務(wù)器，接下來(lái)，Web服務(wù)器將收到的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為HTML文本形式發(fā)送給瀏覽器，即打開(kāi)瀏覽器看到的界面[1]。

B/S架構(gòu)采取瀏覽器請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)的工作模式，如圖3所示。在B/S模式中，用戶通過(guò)瀏覽器針對(duì)服務(wù)器進(jìn)行請(qǐng)求訪問(wèn)的，瀏覽器的請(qǐng)求通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果以及相應(yīng)的信息返回給瀏覽器[2]。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

設(shè)備在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)采集溫度、振動(dòng)、電流等傳感器將設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器。由服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，形成報(bào)告后采取PC客戶端和移動(dòng)客戶端兩種方式推送到指定用戶。通過(guò)該系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的隱患，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，從而實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)無(wú)人巡視和設(shè)備故障的早期預(yù)警。設(shè)備的運(yùn)行流程如圖4所示。

（1）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器接入數(shù)據(jù)采集終端，由數(shù)據(jù)采集終端采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。安裝在被監(jiān)測(cè)設(shè)備上的狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器如壓力傳感器、振動(dòng)傳感器等，將設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)采集終端連接設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

（2）使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集終端采集的設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基于3G/4G網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)據(jù)傳送通道。數(shù)據(jù)采集終端按照秒級(jí)的傳輸速率將設(shè)備狀態(tài)通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。

（3）由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)及相關(guān)功能配置。該服務(wù)器包含通訊服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及報(bào)警服務(wù)器。通訊服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集終端通訊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送;Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)客戶端的接入、瀏覽實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及相關(guān)查詢;數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于保存采集的數(shù)據(jù)，以便用戶歷史曲線或歷史記錄查詢;報(bào)警服務(wù)器用于配置設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的報(bào)警界限值，當(dāng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)超報(bào)警界限值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警。