一種基于高壓水射流機器人的物聯網云平臺系統

耿 玲，王 宣

（中信重工機械股份有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引 言

高壓水射流機器人被廣泛應用于船舶除銹、工業清洗和混凝土破碎等領域。高壓水射流機器人系統主要由水射流機器人和高壓泵組成，水射流機器人作為執行機構，與高壓泵通過管路連接，使高壓水能夠在機器人的運動過程中持續噴出，從而實現對船舶表面、混凝土路面等工作平臺的清洗或破碎作業[1]。

由于機器人工作平臺的面積較大，為了提升工作效率，用戶通常會同時使用多個水射流機器人和多套高壓泵。為了實現對所有機器人和高壓泵等設備的維護管理，設備管理人員需要記錄設備的各種運行數據以及故障信息，并且進行統計整理形成表格，以備設備使用者查詢使用。目前設備管理人員記錄數據的方式是現場觀察設備并記錄數據，這種方式效率較低、耗費大量人力，而且必然無法實現數據的實時監控采集，只能定時進行抽樣采集；并且當水射流機器人和高壓泵設備的數量較大時，設備管理人員更難以對大量設備同時進行監控，這樣也無法及時獲知所有設備的工作狀態，造成操作者對生產現場的判斷不力和管理混亂，不僅會降低水射流作業的效率，也容易產生設備損壞或工作平臺損壞等問題[2-3]。

為了解決這個問題，在高壓水射流機器人端配置云平臺智能終端模塊，該模塊可將高壓水射流機器人系統的數據實時上傳到云平臺系統，設備管理者可通過Web隨時隨地訪問，客觀準確地查詢設備狀態以及運行數據，從而達到控制管理多套超高壓泵系統和機器人系統的目的[4]。

1 云平臺系統功能介紹

基于高壓水射流機器人的物聯網云平臺系統是通過機器人端的智能模塊[5]與云平臺遠程控制器建立數據通信，并且將所有設備的數據實時傳遞至云平臺遠程控制器。云平臺遠程控制器利用自身的數據統計分析能力，可以將其接收的數據以統計圖表的形式呈現給操作者，使操作者能夠實時獲知所有設備的工作狀態，并且利用云平臺遠程控制器的數據處理能力相輔助，使操作者能夠對同時工作的所有水射流機器人和高壓泵系統的工作數據情況進行匯總分析，便于操作者對水射流作業的整體情況進行判斷和調整，提升大量設備同時進行水射流作業的效率，減少因操作者對生產現場實際情況的判斷失誤而產生的設備損壞或工作平臺損壞問題，同時節約了原來用于對設備進行監控的大量人員成本[6-8]。

高壓水射流機器人包括機器人和高壓泵。機器人的數據主要有：電機的轉速、電流、故障代碼、機器人的運行狀態以及貼近檢測開關狀態等。高壓泵的數據主要有：柴油機運行狀態、運行轉速、傳感器狀態、高壓壓力值、運行時間、故障代碼等。基于高壓水射流機器人的云平臺系統對高壓水射流機器人的上述數據進行采集分析，具體功能介紹如下。

1.1 實時監控

云平臺系統可以對機器人進行實時監控、獲取機器人系統的位置分布、查看軌跡回放、顯示機器人狀態詳情、警報詳情以及實施遠程控制功能等。

（1）獲取位置分布：云平臺系統可以在高清地圖上實時顯示機器人詳細位置，如圖1 所示。

圖1 機器人位置分布

（2）軌跡回放：云平臺系統可以回放指定時間內的機器人工作軌跡，顯示軌跡地址詳情，統計時間段內的軌跡時間，根據運行軌跡計算運行里程數，如圖2 所示。

圖2 機器人軌跡回放

（3）詳情顯示：云平臺系統可以綜合顯示機器人信息，以選項卡的方式匯總單臺設備基本信息、位置信息、報警信息、軌跡信息、工作時間信息、里程統計信息等，如圖3 所示。

圖3 機器人詳情顯示

（4）遠程控制：設備管理者可在云平臺系統的Web 端遠程下發命令到機器人系統的控制器，以執行對機器人系統的遠程操作。

1.2 統計分析

云平臺系統可以根據采集的數據實現工作時長統計、故障統計以及電機參數統計，并形成報表定時更新[9]。

（1）云平臺系統自動實時采集高壓泵的運行時間并進行統計，建立高壓泵系統的每日運行時間表，并且在Web 顯示界面上定時更新一次，幫助用戶清晰明了地知道高壓泵系統每天的總運行時間以及具體運行時段，如圖4 所示。

圖4 機器人運行時間統計

（2）云平臺系統也可以根據采集的電機速度值、電流值和故障值的變化，歸納出機器人的合理運行數據，判斷電機是在額定運行狀態還是超載狀態，為設計人員進行電機選型提供合理參考。

（3）云平臺系統可以通過高壓泵設備的傳感器數據監測設備的加油時間、加油地點以及加油量并形成統計表。云平臺根據統計表和正常的用油量判斷設備是否有漏油點。若有漏油點，會向設備使用者發送設備漏油提醒消息。

（4）云平臺系統可以統計設備的故障點以及故障時間。設備使用者根據故障記錄可以總結出故障頻發點；而且可以根據設備發生故障時其他變量的值，判斷導致設備故障的原因，進而排除故障，同時可為設備更新迭代提供合理的參考依據。

1.3 租賃管理

機器人設備若是需要出租，云平臺系統可以對出租設備進行租賃管理。云平臺系統可以設置機器人設備只能在合同約定時間和區域內進行工作，超出合同約定時間和區域時，云平臺系統可自動對設備鎖車，這樣可避免設備租賃方不按合同約定使用設備。因設備裝有傳感器，云平臺系統通過傳感器數據可以判斷設備租賃方是否定時對設備進行保養維護，若無保養維護，云平臺系統也可自動對設備進行鎖車，并且自動給設備租賃方發送保養維護提示信息[10]。

1.4 備件管理

把設備的備品備件和易損件名單、使用壽命、數量等參數值輸入到云平臺系統中，云平臺系統可建立備品備件和易損件數據庫。云平臺系統根據設備使用情況，自動判斷哪些易損件需要更換，到期需要更換時，云平臺系統自動給設備使用者發送更換提醒消息，并且自動更新易損件數據庫。若是有些易損件提前損壞，需要更換時，用戶在云平臺系統中可以先查詢備品備件庫中是否有存貨。若有貨，用戶在云平臺系統中填寫備件領用單領用備件即可，領用記錄也可在云平臺系統中查詢。若是備品備件的數量少于正常庫存量時，云平臺系統可向管理者發送補貨通知信息。

1.5 用戶管理

云平臺系統可以設置用戶權限，用戶權限不同，允許訪問的數據范圍以及內容就不同。界面如圖5 所示。

圖5 用戶管理

2 結 語

作業現場通常是多套高壓水射流機器人同時使用，通過基于高壓水射流機器人的物聯網云平臺系統管理設備，用戶不僅可以減少多名設備現場的管理人員，降低人工成本，而且可以更精確、客觀、及時地掌握設備使用情況和設備數據，進而可以更科學合理地管理設備，最終達到創造更多利潤的目的。