基于物聯網技術的電機遠程智能監測系統的設計

陳健民

摘要：對于設備電機運行中的振動、溫度等參數的檢測，傳統上都采用人工現場巡檢測量記錄的方式，工作效率低勞動強度大，而且現場環境的粉塵、噪音對職業健康也存在一定的危害，本文設計組建的網絡智能化遠程監測系統實現了電機運行關鍵參數的實時遠程在線監測、報警、數據記錄等功能，有效縮短設備點檢耗費時間、進一步提高技術人員對設備運行的掌控能力。

關鍵詞：物聯網;監測;云平臺

1 項目背景

北侖礦石中宅碼頭散貨裝卸作業工藝設備主要由卸船機、流程皮帶機、斗輪機、裝船機等設備構成，各機構驅動主電機運行的穩定性對確保裝卸作業順利完成具有關鍵性的作用，因此加強驅動電機運行的點檢和運行參數的檢測管理，具有十分積極的作用。傳統巡檢監測方式一般都采用人工定期現場利用手持式振動、溫度檢測儀進行測量、記錄，普遍存在勞動強度大、工作效率低、而且現場環境的粉塵、噪音對維護管理人員的職業健康也存在一定影響。本文通過基于物聯網技術上，采用RTU無線數據采集模塊采集現場振動傳感器、熱電阻信號，通過4G網絡信號無線傳送至上位機等設備，設計組態成一個電機遠程智能檢測系統，成本低、操作便利，對于全面推進公司層和集團層網絡化設備智能遠程在線管理系統組建的發展具有十分積極的作用。

2 系統設計與組建

2.1系統框架設計

電機智能遠程在線監測系統硬件主要由數據采集模塊、現場傳感器、網絡服務器組成，數據采集模塊是基于2G/3G/4G網絡的RTU -4017無線數據采集模塊，通過采集現場振動傳感器、熱電阻等反饋的模擬量信號并轉換成數字信號，通過4G網絡傳輸到服務器，服務器運行專用軟件記錄采集的所有信號，上位機利用以太網在本地對現場電機振動、溫度等參數實時在線數據進行檢測和查詢，可利用工業物聯網云平臺的開發云組態功能，實現手機通過查看公眾號在線查詢電機實時數據。

2.2系統結構

本項目智能遠程在線監測系統主要采用四級分層結構：采集層、通信層、數據層、管理層。數據采集、傳輸和分析通過四層實現，系統網絡結構圖如下：

數據采集層：一體化振動變送器（振動傳感器加變送器模塊）其將振動速度值轉化為輸出標準4-20mA電流信號）完成振動信號的采集;Pt100熱電阻完成電機繞組和前軸軸承的溫度檢測，通過智能溫度變送器將阻值變化輸出4-20mA電流信號：變頻器模擬量輸出通道定義為電機負荷運行電流并輸出4-20mA電流信號。

數據通信層由RTU數據采集模塊完成不同信號反饋模擬量的采集輸入，本系統采用的是基于2G/3G/4G網絡的RTU-4017數據采集模塊， 可以同時采樣8路的差分信號，采樣精度高達16位。適用于采集工業現場的各種電壓和電流信號，支持標準的Modbus協議，通過2G/3G/4G網絡連接到服務器，實現數據的采集、存儲、顯示、控制、報警等綜合功能。

數據層和管理層主要由RTU數據采集模塊通過4G無線網絡傳送至Tlin物聯網免費云平臺，然后由平臺專用軟件完成現場至云端最后到終端的實時數據同步。

2.3現場信號采集設備原理圖如下

2.4 TLINK物聯網云平臺進行組態設置：登錄物聯網云平臺網站注冊賬號、密碼（網址：http：//iot.qzghd.com）。

網站登錄后進入云平臺管理中心，設備管理---添加設備設置好設備分組、設備序列號等參數。。

每一個模擬量4-20mA輸入對應單位以及量程范圍設定，每一個觸發器設定報警值、報警信息通過手機短信、微信等方式發送至設備管理人員。

3 系統應用與效果

系統投運后，設備技術管理人員可以通過電腦或者手機登錄物聯網云平臺，實時在線監測皮帶機高壓電機的實時振動值、溫度值，斗輪機振動給料電機、懸臂電機運行電流和卸船機振動給料電機運行電流值，現場運行參數超過設定值時將以微信方式發送給聯系人。

3.1 技改前皮帶機高壓電機振動、溫度現場測量需要2名技術人員才能完成測量和記錄，平均一臺電機耗時10分鐘，現有44臺電機需耗時440分鐘，一般需要二個工作日才能順利完成，系統投運后，技術管理人員可以在辦公室實時遠程查看振動、溫度值，查詢歷史曲線可以了解掌握近期電機運行的狀態變化，工作效率提升近300%。

3.2 可以實時檢測卸船機振動給料電機運行電流狀態，電流超過額定值時，技術管理人員根據手機接收的告警信息，及時跟蹤卸船機斗門開閉度和電機速度及物料密度情況，可以針對存在問題及時響應和處理。

3.3 通過對斗輪機振動給料電機和懸臂皮帶電機的電流檢測和記錄，可以對連鎖失效問題造成的料斗堵料故障，通過對兩臺電機的電流的歷史曲線記錄進行故障的分析和追溯，進一步完善了設備故障排除的手段。

4 總結

本系統對港區主要作業設備卸船機、皮帶機、斗輪機的重點機構的電機運行參數實現了智能遠程監測功能，技術管理人員勞動強度下降，設備點檢維護工作效率大幅提升，為組建港區設備全系統的遠程智能在線監測系統打下了較好的基礎