基于物聯網的機電設備綜合巡檢系統設計

顏海光

[摘? ? 要]現階段在機電設備巡查和維護的過程中還會存在誤檢和不全面的問題，對機電設備的穩定運行造成巨大的影響。文章就從煤礦和電力兩個方面的綜合巡檢系統設計的角度出發，對物聯網背景下的機電設備綜合巡檢系統設計進行簡單的探討。

[關鍵詞]物聯網;機電設備;綜合巡檢系統

[中圖分類號]TD63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–03

Design of Electromechanical Equipment Comprehensive

Inspection System Based on Internet of Things

Yan Hai-guang

[Abstract]At the present stage， there are still some problems in the process of inspection and maintenance of mechanical and electrical equipment， which have a huge impact on the stable operation of mechanical and electrical equipment. In this paper， from the perspective of the design of the comprehensive inspection system of coal mine and electric power， the design of the comprehensive inspection system of mechanical and electrical equipment under the background of the Internet of things is discussed.

[Keywords]internet of things; mechanical and electrical equipment; integrated inspection system

1 物聯網技術及應用

物聯網技術主要指的是通過信息傳感設備，比如紅外線傳感器和激光掃描器，再如射頻識別和全球定位系統，通過互聯網將任意物品連接起來，通過先進的信息技術和通信技術，進行信息交流和互換，實現智能化的識別定位和跟蹤，并進行監控和管理的一種網絡概念。物聯網技術的基本特征主要有3個方面：①全面感知;②可靠傳輸;③智能處理。物聯網的網際關系基于無線傳感網絡和泛在網絡。物聯網技術在工業、農業、物流、交通、電網、環保、醫療、家居等方面有著極大的應用發展空間。物聯網技術的運用旨在為人們打造一個全新的智能化的生活環境。

2 基于物聯網技術的煤礦機電設備綜合巡檢系統設計

煤礦機電設備的綜合巡檢系統在設計上主要可以分為三大模塊，①設備的基礎屬性庫;②離線數據巡檢;③在線數據檢測。如圖1所示，設備的基礎屬性庫是整個系統的基礎。設備基礎屬性庫對設備的定位有著極大的影響，在建立起在用屬性庫后（包括設備的運行及使用情況），才能夠進行下一步的系統安裝。離線數據巡檢主要的工作依據是提前設定的巡檢內容、步驟、規劃等，檢查工作人員是否認真地對設備進行了檢測;在線數據檢測主要是針對設備運行狀態的檢測，實時動態地對設備運行溫度、運行振動情況、運行狀態進行檢測，判斷設備是否正常運行。通過這樣的系統設計，不僅能夠有效地實現機電設備的精細化管理，而且能夠有效延長機電設備的使用壽命。系統整體結構見圖1。

2.1 設備基礎屬性庫

設備基礎屬性庫是非常重要的部分，關系著機電設備運行過程中的唯一性。設備基礎屬性庫建立的第一步是編碼，對每一個庫內的設備都進行獨一無二的編碼操作，編碼的規則遵循順序號、類別號的特點，確保每一臺設備都有獨一無二的號碼。然后還要在設備出庫前，進行RFID設備卡的綁定工作，每一個編碼都要和設備編碼一一對應。設備基礎屬性庫可以分為靜態和動態兩個部分。其中，靜態部分主要是給用戶提供查詢功能，查詢設備的編號、名稱、參數、使用年數、機械和電氣參數等，幫助工作人員掌握設備的全部信息;動態部分主要是系統會根據設備的使用，詳細地記錄設備使用狀態參數以及當前的使用數據，除此之外，還會記錄設備的周轉信息。管理者根據這些數據信息，能夠充分了解設備的運行狀況，在后續的維修和使用過程中節省大量的時間。在離線巡檢方面，設備基礎屬性庫還需要增加額外的功能，如圖2所示。

通過圖2能夠清晰地看到，首先需要確定設備的使用部門和類型，再進行針對性的巡檢項目編寫，比如發動機、齒輪等項目的巡檢，然后再進行設備編號的綁定，并根據設備的情況制定特殊的巡檢項目。

2.2 離線數據巡檢

設備的離線巡檢主要有三個組成部分，RFID設備卡，井下巡檢儀和無線基站。其中RFID設備卡主要是為了確定機電設備的唯一性，并在這個基礎上，確定設備的巡檢項目。井下巡檢儀主要采用的技術是射頻技術和通訊電路，并搭載有RFID識讀器和無線網絡模塊，擁有數據的記錄和拍照儲存以及識別和通信功能。無線基站則是提供數據信息通信的基礎，能夠在井下仍然進行有線和無線傳輸的技術，并將工作人員檢測到的信息及時反饋到地面系統中。具體巡檢流程如圖3所示。

系統巡檢的主要流程：①指定巡檢的設備和巡檢目標（包括人員、實踐、地點、巡檢標準、巡檢周期、巡檢的范圍）。②巡檢工作人員執行巡檢任務，并將巡檢的數據傳輸到地面上生成相應的巡檢報告。③設備維護人員根據巡檢的結果和實施檢測的數據進行分析，判斷設備的運行狀況。

2.3 在線數據檢測

系統的在線數據檢測主要分為4個部分：①采集數據;②數據的在線診斷;③數據通信;④信息的集成與分布。其中，在數據的采集上，主要是通過各類傳感器獲得設備運行的狀態信息，通過TCP獲得機電設備的電控參數，有的使用IP;數據的在線診斷主要融合了信息技術和嵌入式的技術，利用診斷分析儀器來進行詳細的診斷;數據的通信主要是將實時的數據傳輸給工作人員進行分析;數據的集成與發布主要是根據現有的數據信息，分析設備的運行狀況，在這個基礎上，設置集中檢測和診斷分析以及預警預報等功能，綜合性地確保設備的安全性和可靠性。

3 基于物聯網技術的電力設備智能化巡檢系統設計

3.1 系統方案

電力工程的機電設備會經常出現局部放電的情況，并且還時常伴有超聲波或者是物理化學現象。基于物聯網技術的巡檢系統，主要是以電磁波和超聲波為主，作為檢測的指標，同時還可以采取多種頻段的電磁波和超聲波同時進行多項檢測，檢測后的結果直接上傳到云平臺，然后傳輸到后臺中，實現對機電設備的實時檢測。如果發現問題，管理人員會直接查看系統中的后臺數據和分析方案，了解故障的基本情況，然后進行針對性的處理。

3.2 系統的功能

系統的主要功能有五大部分：①工作平臺。工作平臺主要是顯示系統的運行狀況和當前系統數據，還有一些可以常規可操作功能;②新增安全隱患的功能。主要的功能是能夠通過手機或者電腦上傳安全隱患;③安全隱患整理單。主要是一些安全隱患的整改單據和歷史單據;④系統報表。主要是各個系統之間的報表統計情況;⑤全部安全隱患政管理單。主要是以往的安全隱患解決內容。

3.3 系統應用優勢

系統應用有如下幾個方面：①科技化。在互聯網的發展背景下，設備巡檢系統越來越智能化，不僅擁有了全新的自動智能語音提醒功能，實時地對設備的故障和異常進行播報，而且能夠在系統的后臺上直接查看設備運行的狀況和設備巡檢的信息;②實現了設備巡檢的規范化。物聯網背景下的系統巡檢工作，已經精細到能夠專項設計巡檢方案，實現定人、定點、定期、定方法、定標準地對設備進行檢查，不僅有效保證了巡檢工作的實效性，而且也能夠保障巡檢工作的準確性;③實現了數據信息化。在數據處理中，具有物聯網功能的設備和巡檢系統，能夠在巡檢的過程中全面電子化，不再需要紙張進行辦公，極大地提高了巡檢人員和管理人員的工作效率;④數據分析的科學化。通過多種數據分析方法，利用各種智能信息處理系統，進行合理的分析;⑤電力設備輔助決策效益化。基于物聯網技術的智能化電力設備巡檢系統主要以電力設備巡檢為核心，可健全設備巡檢管理制度，有效地減少設備的故障發生率，從而降低設備維護費用。

3.4 配網巡檢系統主要技術

配網巡檢系統主要由兩部分組成：①無線通信網絡的建立，②后臺應用程序開發運用龐大數據庫的建立。其中無線通信網絡的建立需要兩個步驟進行：第一步是進行數據采集，現階段完成數據采集的手段主要是各類成像儀和攝影機以及監控系統等，還有PDA終端采集的數據等。在GPS終端設備的指引下，工作人員就可以有條理、有順序地核對線路設備的信息，同時上傳巡檢的詳細信息錄入到PDA終端中。第二步是數據傳輸，物聯網的核心課題可以說就是數據傳輸，無線廣域網的2G技術和3G技術以及4G技術就是數據后臺傳輸的保證，后臺的系統管理和移動終端之間通過通信技術實現了無縫對接，實現了智能終端和后臺數據的互聯互通，再加上精準的GPS定位系統，能夠在很大程度上保證數據信息傳輸的安全和高效。事實上，運營商的基站設備能高度集成4G通信系統，將基帶和核心網以及射頻等設備融合的儀器，并和調度指揮系統和網關系統基于一身，這樣一來，設備的體積就能夠得到有效的壓縮，僅僅是傳統設備的1/5，可以滿足巡檢系統的應急需求。背負式單兵終端同樣采用集成化設計理念，集成4G通信傳輸、寬帶接入、中繼和多媒體業務功能，在自身4G寬帶通信的基礎上，還可為周邊設備提供中繼傳輸。通過增強的通信模塊和大容量電池，保障單兵可以進行遠距離、長時間的搶險應急作業。同時終端采用背負式設計，配合頭盔式攝像頭、耳機、麥克等配件，在解放單兵雙手的同時提供語音、視頻的實時通信。

4 結語

現階段只有通過對機電設備的巡檢，才能夠掌握機電設備的實際運行情況。因此，除了加強管理方面的措施之外，在物聯網發展的背景下，不斷應用智能化技術和信息互通的特點，實現對機電設備的有效評估，進而采取合適的針對性的檢修措施，才能保證機電設備的安全穩定運行。

參考文獻

[1] 季成健，王建軍.煤炭企業信息化與信息集成[J].電腦知識與技術，2011（6）：1452-1453.