基于物聯網智能傳感技術的工業設備健康檢測

趙 杰，鐘 茗，張 騰，包明杰，李 遠

（深圳市海納微傳感器技術有限公司，廣東深圳 518000）

近年來，隨著信息技術的不斷發展和工業物聯網技術的不斷普及，物聯網智能傳感技術受到研發人員和工業企業的青睞。在工業的發展過程中，對于設備的健康檢測一直是重點。好的檢測手段既能夠防止資源的浪費，也可以提高生產效率。目前對于工業設備的健康檢測，從業者普遍采用人工檢測的方法，然而這樣容易遺漏細微處，造成安全隱患。而且前后數據可比性差，難以形成可視化數據，在數據的處理方面存在很大不足。而物聯網智能傳感技術，可以通過諸如紅外感應器、激光掃描器等輸入輸出設備進行數據的獲取，并且依照網絡協議，實現隨時隨地萬物互聯，從而更加方便進行信息交換，這對于信息獲取與處理是極其有利的，而對數據進行精細化處理更是物聯網的強項。在互聯網技術的發展前提下，現代物聯網技術可以將任何物品與互聯網相連通，這無疑能夠對工業設備的健康檢測起到較大幫助。

1 物聯網傳感技術的工業設備檢測的應用背景

工業設備是工業生產中必不可少的部分，也是工業生產效率的直接影響因素。當今工業發展速度日益加快，設備也逐漸專業化、高效化，其復雜程度不斷增加。而在通常情況下，設備的維修主要形式是通過修理工作使設備恢復正常。這樣顯然是對于設備的監測力度不夠大，若因此出現意外狀況，則有可能對工作者的生命造成威脅。當今，設備的維修與處理應當偏向于自動化方向，通過對設備的自動化監測，可以大大減少工作過程中的意外狀況，從而使得工作效率和工作開展的安全性得到保障。

而且當今物聯網技術在政策的支持以及生產者的需求之下得到了迅猛發展，如何在工業領域進行物聯網技術的應用是開發人員的研究重點。物聯網智能傳感技術是物聯網技術在工業領域進行應用的重頭戲，其可以通過輸入設備與輸出設備對外部環境進行監測，并對數據進行輸出，從而得到設備或是其他生產要素的具體狀態，這恰好與工業生產中的需求相對應。而利用物聯網智能傳感技術進行工業設備檢測，既能夠對外部環境進行監測，從而確定各類影響因素的影響情況，也能夠對相應影響因素進行指標式分析，從而建立更為精細的檢測指標，以對設備進行更加系統精密的分析。圖1為物聯網行業發展歷程。

圖1 物聯網行業發展歷程

2 對物聯網智能傳感技術元件的簡要介紹

物聯網技術是近年來才開始發展的新興技術，而傳感器是物聯網技術所依賴的重要組件。物聯網智能傳感技術是通過輸入設備中的電路，包括編碼器和譯碼器等，將外界信號轉換為能夠被電子設備識別的二進制數形式，然后又轉化回能夠被讀懂的形式并進行輸出，從而實現敏感地對信息進行獲取和采集。物聯網技術依賴許多硬件設備的使用，如射頻識別裝置、掃描儀、激光感應裝置，抑或是基于GPS 的全球定位系統等，物聯網技術對傳感器的要求并不高，只需能夠接收信號并進行輸出即可。

物聯網在自動控制系統中的運用具有廣泛實例，如智能化生產車間等。物聯網智能傳感技術中最常用的是RFID 射頻識別傳感器，該傳感器使用廣泛且效果好，這種傳感器的基本原理是通過電磁場以及電平信號的改變從而對外部信息進行表述，以實現信息的讀取與處理，這種傳感器在工業生產領域發揮著巨大作用。該傳感器通過對自身優勢的充分理解與深入運用，可以大大提升工作效率，在許多行業中發揮著其他設備難以比擬的作用。而且這種物聯網智能傳感器具有高精度的特點，能夠進行敏感識別，從而為使用者提供獨一無二的應用體驗，并且可以與GPS 系統相結合，從而實現物品位置的確定，這對于各行各業都具有一定的價值。而其他品種的物聯網傳感器在對應領域也都發揮著各種各樣不可替代的積極作用，為工業生產效率的提高起到很好的效果。

3 物聯網智能傳感技術在工業設備健康檢測中的應用

3.1 物聯網智能傳感技術在工業設備健康檢測中的技術鋪陳

工業設備健康檢測的實質是對工業設備的損壞程度進行檢測，其并非是進行“健康檢測”，而實質上是在進行“損壞檢測”。因此，對工業設備健康檢測的過程中，可以先制定好損壞標準，并通過物聯網智能檢測技術對損壞狀況進行檢測，并將損壞單位進行精細化處理，盡量確定一個較為精細的檢測單位，從而對設備的損壞程度進行深度檢測，精準把握其損壞情況。

在此基礎上可以通過自動化設備來實現自動化檢測。將物聯網智能傳感裝置通過程序進行控制，通過調用物聯網技術所依仗的總網絡設備的系統時鐘，每5min 執行一次程序，從而進行一次檢測，并將所得信息傳輸到控制中心。若有設備的損壞程度低于最大容忍限度，則顯示紅色數據，其余設備狀態顯示綠色數據，從而確定損壞程度較大的生產設備并進行適時更換，以保證生產效率和生產安全性。

而對于指標的制定，例如通過物聯網技術對輪廓進行檢驗，從而識別物體的體積。假設原體積應為300個單位，若因使用損耗降至280個單位以下則視為損耗，某設備第一次檢測時體積單位為283個，為綠色數據，視為可以正常使用；而第二次檢測時體積單位降為278，則顯示紅色數據，視為異常，應當派遣人員進行更換或維修。

3.2 物聯網智能傳感器的實際應用方式

3.2.1 檢測器智能傳感開關的應用

在生產停止或是員工下班時，應當關閉接近開關，從而確保生產效率、防止資源的浪費和延長使用壽命。對于某些復雜危險設備的開關設置目前尚且具有一定難度，而對智能傳感器進行逐一打開與關閉是極其浪費時間的。因此，可以通過智能傳感器的特性來設計電路連接整個智能傳感工業設備檢測網絡體系，通過對接近開關進行控制，從而實現對所有或是一部分檢測器開關的并行控制，以實現檢測器的實時運作。而由于智能傳感開關的重要性，需要對其進行實時檢測。檢測智能傳感開關時將接近開關按照要求固定安裝，并通過指定方式發出控制信號，通過儀器來接收反饋信號從而確定開關的使用情況與是否正常工作。

3.2.2 物聯網智能傾角傳感器檢測的應用

在工業生產中，設備的水平運轉是其正常工作的重要原則，一旦設備出現傾斜，極有可能影響生產結構，造成結構混亂或是其他問題。因此，對于設備傾角的檢測是設備健康檢測的重點工程。針對工業生產中的實際需求，絕大多數傾角檢測器組成結構為水平檢測臺和驅動電機，通過水平測試臺進行設備傾角對比，能夠突出其傾角變化情況，并被智能傳感器接收。而將待測設備通過驅動電機的運作來對頂柱進行控制，以靈活操縱升降臺，從而對設備傾角進行檢測，并通過傳感器進行輸入以及自動處理數據后的可視化輸出。

3.2.3 對于超聲波檢驗傳感器的應用

對于設備的體積測量抑或是磨損測量等表面輪廓描摹工作，可以通過超聲波測距的原理來進行檢測。超聲波的反射性極好，當碰到設備后會反射并被傳感器捕捉，通過聲波頻率的不同以及返回傳感器的時間差可以對空間進行描摹，應用于工業設備細致工件的健康檢測方面更是能夠起到較為深遠的作用。而為了提高檢驗效率，可以放入水中進行檢測。設置水泵來對液面位置進行調整，并通過超聲波對水面的影響進行深層次信息采集，并通過液位傳感器進行水位測量，對兩種傳感器所得到的信號進行深層次測量，可以更加精確地得出超聲波智能傳感檢測。

3.2.4 基于壓力傳感器的工業設備健康檢測

可以通過氣壓的方式接通輸入輸出的管道，并通過傳感器檢測氣壓大小。設置氣體增壓泵，并通過增壓泵的開關和增壓措施進行氣壓的增減，根據氣壓所需測量指標對傳感器進行選擇，從而選擇更符合指標的傳感器設備進行檢驗。在這之后，將壓力傳感器和所對應得出的信息進行收集，從而進行對反饋信息的處理，將多次檢驗信號進行對比來通過壓力傳感器制定氣壓值從而對設備進行檢測。

3.2.5 通過溫度傳感器的部署進行工業設備健康檢測

通過溫度傳感器進行工業設備健康檢測主要由加熱電阻、溫度傳感器、液位溫度指示表等設施所支撐。首先應當對裝置進行合理調度，然后通過溫度傳感器對工業設備溫度進行測量，從而確定設備是否出現過熱或是其他異常情況。若出現異常情況，則應當進行零件維修或替換，以保障生產效率和避免安全事故的發生。

3.2.6 對電路系統的檢測

對于物聯網智能傳感技術運用于檢測電路系統可能出現的問題，可以通過檢測電路對其中的具體情況進行處理與解決。總智能傳感開關與其他各分路開關保持串聯關系，然后各分路開關又連通各類型傳感器開關，從而形成物聯網總閘體系，其每一單獨層次的電路中存在并聯關系，而各不同層級的電閘之間是串聯關系，通過這樣串并聯結合的方式尋找電路系統，可以從總閘處開始檢測，然后一步步確定是哪個開關出了問題，并由大及小地進行排查，從而確定電路出現問題的點。在確定出現問題的點之后，判斷具體是那個元件出了問題，進行元件更換，從而進行修復。

4 物聯網智能傳感技術在工業設備健康檢測領域的發展趨勢

目前，物聯網智能傳感技術在工業設備技術檢測領域能夠發揮極大作用。而且，物聯網領域的相關專家和研究人員也在努力將相關技術用于工業生產及其他領域，這無疑推動了物聯網智能傳感技術在工業設備健康檢測領域的發展。

物聯網智能傳感技術應用在工業設備健康檢測能夠達到高成效，并且消耗更少人力資源，從而起到事半功倍的作用，而且其各種特點也有利于研究人員進行發掘，從而推動產業發展。高性價比的物聯網智能傳感技術因其易于操作，在業內取得較好的評價，從而獲取更高的普及率。而且目前研究人員正在研發基于仿真程序的微機化物聯網傳感設備，從而取得更好的檢測效果。傳感器的適應能力較強，使用壽命也較長，被淘汰的概率也比較小。將來還可以通過更深層次的算法編寫更高效的傳感器，實現更高實用性以及更為強大的功能，從而增加傳感器的使用方式，為傳感器在工業設備健康檢測領域的普及打下基礎。圖2為物聯網傳感技術所適用的領域網絡圖。

圖2 物聯網傳感技術所適用的領域網絡圖

5 結束語

當今時代是物聯網時代，傳感器是基于物聯網技術所研發的高新技術產品，它的出現在工業生產中是彌足輕重的。而當下信息技術的發展日新月異，傳感器也在不斷更新換代，實現更高標準、更高要求。物聯網智能傳感技術改變著工業生產，為工業生產帶來了嶄新的升級空間，而研究者也在致力于開發更高層次、更高水平的物聯網傳感器，并促進工業設備健康檢測領域的進一步發展。借助傳感器的發展改變著工業生產進程，也開辟出工業發展的嶄新道路，為工業設備健康檢測的進一步發展提供了新的力量。