基于信息融合的港機(jī)健康診斷研究

肖慧靈

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

港口機(jī)械簡稱港機(jī)，是指在港口碼頭進(jìn)行裝卸、搬運等工作的大型機(jī)械，例如，岸橋、門機(jī)、卸船機(jī)、重(輕)箱叉車等設(shè)備，這些設(shè)備運行的安全性和可靠性直接影響著整個生產(chǎn)作業(yè)的最終效益。健康診斷是經(jīng)過系統(tǒng)分析得出的有關(guān)港機(jī)運行狀況的結(jié)論，對港機(jī)不健康狀態(tài)的診斷，能夠提醒用戶及時檢修并根據(jù)生產(chǎn)計劃制定相應(yīng)的處理方案，以保證生產(chǎn)運行的安全有序。因此，對港機(jī)進(jìn)行定期的健康診斷對企業(yè)而言是非常重要。港機(jī)健康診斷的結(jié)果可以直觀地反映港機(jī)的狀態(tài)，對提高港機(jī)相關(guān)的生產(chǎn)效益具有重要意義。港機(jī)設(shè)備的運行狀態(tài)主要由振動信號體現(xiàn)，對檢測所得的振動信號進(jìn)行分析是實現(xiàn)港機(jī)健康診斷的主要手段。信息融合技術(shù)能夠避免單一或分散的信息局限，將來自多方面的信息進(jìn)行融合處理，從而形成全面準(zhǔn)確的健康診斷。

1 在港機(jī)健康診斷中應(yīng)用信息融合技術(shù)的重要性

港機(jī)運用單一傳感器進(jìn)行健康診斷，在數(shù)據(jù)采集時受對象和環(huán)境的局限，獲得的信息不夠完整，導(dǎo)致港機(jī)健康診斷的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。因此，在港機(jī)的健康診斷中，應(yīng)用信息融合技術(shù)十分重要，將多傳感器應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，能得到更多、更全面的信息，輔以信息融合技術(shù)的全面分析，最終實現(xiàn)對港機(jī)的健康狀態(tài)的評估。經(jīng)過實踐也證明，當(dāng)港機(jī)出現(xiàn)問題時，基于信息融合健康診斷結(jié)論的可信度更高，不確定性更小。信息融合技術(shù)的應(yīng)用有利于港機(jī)狀態(tài)的準(zhǔn)確診斷，進(jìn)而消除安全隱患，保證港機(jī)安全有效地工作。

港機(jī)基本上都是重型機(jī)械，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)雜，運行機(jī)理多樣，因此設(shè)備的健康評估及診斷是一個非常復(fù)雜的過程。如果只診斷單一系統(tǒng)設(shè)備的運行，收集單一的特征信息是無法達(dá)到診斷效果的，而信息融合采用了數(shù)學(xué)方法與先進(jìn)的技術(shù)工具融合分析了不同來源的信息，能夠幫助健康診斷獲取更準(zhǔn)確全面的有用信息。信息融合技術(shù)就是通過多傳感器獲得多方面的信息，依靠先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)對收集的各類信息進(jìn)行處理及分析，得出最終狀態(tài)的過程。目前，信息融合技術(shù)在港機(jī)健康評估與診斷中，得到了越來越廣泛的運用。

2 港機(jī)健康診斷的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 缺乏健康診斷意識，運維模式傳統(tǒng)

目前我國的港機(jī)操作企業(yè)大都不重視對港機(jī)定期的健康診斷，他們采取的運維模式主要是傳統(tǒng)的“定期保養(yǎng)，事后維修”，長此以往，這種模式必然會導(dǎo)致許多問題。

很多港機(jī)在運維時沒有完善的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，導(dǎo)致統(tǒng)計分析缺乏充分歷史數(shù)據(jù)的支撐；還有很多企業(yè)的港機(jī)健康診斷僅僅依靠周期性的人工巡檢，但港機(jī)械屬于重型設(shè)備，設(shè)備的零部件構(gòu)成數(shù)量繁多，運行機(jī)制復(fù)雜，故障的產(chǎn)生的原因多種多樣，涉及機(jī)械、電氣控制、液壓等不同的技術(shù)范疇，沒有專業(yè)的檢測工具，人工巡檢的準(zhǔn)確度及發(fā)現(xiàn)問題的及時性都不高；一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，在這種運維模式下，很難準(zhǔn)確定位機(jī)械故障的發(fā)生的原因及具體的故障點，排查周期長，難度大，同時，碼頭是7×24小時作業(yè)的行業(yè)，因故障導(dǎo)致的非計劃停機(jī)會嚴(yán)重影響碼頭的服務(wù)質(zhì)量和運營效率。沒有需求就沒有動力，健康診斷意識的缺乏以及落后傳統(tǒng)的運維模式嚴(yán)重阻礙了我國港機(jī)健康診斷的發(fā)展。

2.2 健康診斷的硬件落后

港機(jī)健康診斷的硬件部分主要由振動傳感器以及智能分析儀器組成。以港機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的健康診斷為例，振動傳感器分別在垂直方向和水平方向上與電動機(jī)、滾筒、減速器相連，港機(jī)健康診斷的信號來源于與電動機(jī)、卷筒、減速器相連的傳感器，振動傳感器采集的振動信號直接決定了健康診斷的質(zhì)量和效果。而我國港機(jī)的健康診斷傳感器大都采用單一的振動傳感器，不利于在多時間和多空間的維度收集全面的振動信號。單一傳感器收集的振動信號只能反映某一方面的特征，而港機(jī)是一種結(jié)構(gòu)及性能都很復(fù)雜大型的機(jī)械，僅僅提取一部分的振動信號難以實現(xiàn)其健康診斷的效果。同時單一傳感器所得的振動信號的準(zhǔn)確性也難以保證，硬件的落后嚴(yán)重影響了港機(jī)健康診斷效果的全面客觀程度和準(zhǔn)確有效程度。

2.3 港機(jī)健康診斷的智能化水平有待提高

我國的港機(jī)健康診斷的智能化水平相對落后，一方面，很多碼頭企業(yè)依舊采用傳統(tǒng)的人工周期性巡檢的方式；另一方面，有些碼頭雖然采用了相對智能化的診斷方式，如安裝了監(jiān)測系統(tǒng)對港機(jī)進(jìn)行實時監(jiān)控及診斷，但在使用監(jiān)測數(shù)據(jù)對港機(jī)進(jìn)行健康診斷時，采用的信息單一，沒有融合設(shè)備自身的實際運行工況、使用環(huán)境、維修記錄等綜合信息，缺乏基于大數(shù)據(jù)的自我學(xué)習(xí)，僅以港機(jī)的設(shè)計性能為考核依據(jù)進(jìn)行監(jiān)測診斷，這種診斷對于使用時間不長或使用工況與設(shè)計理論工況類似的設(shè)備相對有效，但由于缺乏對實際使用時間和使用工況等影響港機(jī)性能因素的綜合考量，長此以往，會導(dǎo)致正在使用的港機(jī)設(shè)備健康狀態(tài)與設(shè)備自身的健康診斷結(jié)果差異大，影響港機(jī)健康診斷的準(zhǔn)確程度。

3 在港機(jī)健康診斷中應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)

要提高港機(jī)的健康診斷水平，就要樹立港機(jī)健康診斷意識，充分認(rèn)識港機(jī)健康診斷的重要性。通過定期的健康診斷增加診斷量的積累，需求的擴(kuò)大和經(jīng)驗的豐富在一定程度上能夠刺激港機(jī)健康診斷的發(fā)展。此外，還要在健康診斷中應(yīng)用信息融合技術(shù)、LabVIEW軟件技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，準(zhǔn)確地實現(xiàn)對港機(jī)的健康診斷。

3.1 應(yīng)用信息融合技術(shù)，獲得準(zhǔn)確的狀態(tài)特征值

在對港機(jī)進(jìn)行健康診斷時，應(yīng)用信息融合技術(shù)能夠?qū)@得的特征信息充分融合，從而提高健康診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，要重視構(gòu)該技術(shù)在港機(jī)健康診斷中的應(yīng)用。實施健康診斷時，可以利用多個振動傳感器對港機(jī)進(jìn)行診斷，分別提取港機(jī)多個方向的振動信號特征，利用融合技術(shù)獲得更加全面的特征值，提高診斷的準(zhǔn)確性。

3.2 應(yīng)用LabVIEW軟件，發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能

國內(nèi)港機(jī)的健康診斷硬件落后，LabVIEW軟件可以在硬件不足的情況下通過改變軟件實現(xiàn)機(jī)械功能的正常運轉(zhuǎn)。因此，在對港機(jī)進(jìn)行健康診斷時要采用 LabVIEW軟件，使其輔助信息融合技術(shù)構(gòu)建港機(jī)的健康監(jiān)測及評估系統(tǒng)，能夠充分發(fā)揮信息融合技術(shù)的融合信息的能力，發(fā)揮LabVIEW的功能優(yōu)勢。

LabVIEW軟件可以縮短健康診斷系統(tǒng)的開發(fā)周期，而信息融合技術(shù)受外界環(huán)境的影響小，能夠準(zhǔn)確地對多種信號數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理分析，保證健康診斷結(jié)果的正確性。將LabVIEW與信息融合技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建一個完善的港機(jī)健康診斷系統(tǒng)。充分利用LabVIEW軟件的附件模塊，例如，集成部署硬件和信號處理，結(jié)合信息融合技術(shù)完成港機(jī)設(shè)備各部位的信號數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)特征提取、信號數(shù)據(jù)處理以及信息融合分析，最終實現(xiàn)對港機(jī)的健康診斷。

3.3 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高診斷智能化水平

我國的工業(yè)化水平發(fā)展迅猛，港機(jī)這類大型設(shè)備在進(jìn)行健康診斷時，要摒棄傳統(tǒng)的人工巡檢方式，在港機(jī)的健康診斷工作中要引進(jìn)先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)。在健康診斷的振動信號采集時充分運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將收集的信號通過信息融合實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)換；在港機(jī)監(jiān)控過程中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，彌補(bǔ)人工巡檢漏檢的缺點，實現(xiàn)健康診斷流程智能化；在港機(jī)設(shè)備的健康狀態(tài)評估中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，設(shè)立全面的健康參數(shù)，通過提高港機(jī)健康診斷的水平，實現(xiàn)系統(tǒng)化、智能化的維修方案。在對港機(jī)進(jìn)行健康診斷時，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以實現(xiàn)港機(jī)設(shè)備的自主診斷，降低成本，而且有利于港機(jī)設(shè)備的智能維護(hù)，最終提高相關(guān)企業(yè)的效益。

4 結(jié)語

綜上所述，健康診斷可以及時發(fā)現(xiàn)港機(jī)潛在的安全威脅，及時提醒用戶針對可能發(fā)生的問題及時處理，防患于未然。健康診斷為港機(jī)的可靠運行提供了的保障，有利于安全生產(chǎn)。本文深入分析了健康診斷對于港機(jī)安全運行的重要性，并針對港機(jī)健康診斷的現(xiàn)狀提出了相應(yīng)的應(yīng)對方法。在以后的健康診斷中，可以升級診斷軟件，充分應(yīng)用LabVIEW軟件；使用信息融合技術(shù)，融合多傳感器的信息；應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高診斷智能化水平。LabVIEW技術(shù)、信息融合技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用使得港機(jī)的健康狀態(tài)診斷結(jié)果越來越確切，不確定系數(shù)大大降低。