捣固车设备状态在线监控系统的研究

桑成恩

摘要：现代大型机械设备的使用，一方面提高了作业生产效率，降低了生产成本；另一方面，设备一旦出现故障，对各方面所造成的损失可能会成倍增加，甚至无法预计。因此，为提高机械设备的安全性、可靠性以及作业效率等，发展并应用先进的设备状态监测系统与故障诊断技术对机械设备进行检测与诊断十分必要。本文以大型养路机械捣固车为研究对象，设计了一种捣固车设备状态监测系统。本监测系统能够实时采集捣固车设备状态信息，对设备状态信息进行初步分析及存储，并利用3G无线通信技术传输至运程监控中心，实时显示设备运行状态，掌握设备运转状况，对设备故障实时告警、早期诊断并处理，从而提高捣固车线路作业质量、作业效率以及设备维护水平。

关键词：捣固车；智能化；在线监控

1捣固车设备状态监测系统设计思想

（1）测点确定

考虑到捣固车作业状态参数的实用性及本监测系统的经济性，不可能对捣固车设备状态进行全面监测，以作业参数的重要性是否为故障多发部位、故障造成后果的严重性、监测后对捣固车工作质量以及节能降耗的实际意义为标准，本监测系统主要对捣固车的电源系统和作业系统等重要参数进行监测。

（2）数据处理

为了方便查看捣固车设备状、作业参数以及现场视频监控录像，本监测系统对处理后的信息进行了实时存储。在本系统中，远程监控中心担负实时数据及历史数据的存储，为防止3G无线通信链路不畅导致数据丢失，车载电脑存储了设备状态、作业参数和现场视频监控录像。

（3）状态显示

捣固车的设备状态信息非常多，而其原监测的信息是多种信号共用一个显示仪表，为此工作人员每次都要调节相应按钮才能得到需要观测的参数状态。为了方便现场工作人员和远程监控中心管理人员观察捣固车设备工作时各设备的状态参数，本监测系统将采集的设备状态信息以文字或图形方式并分类显示于车载电脑和远程监控中心服务器上。

（4）故障告警

捣固车原本采用灯光和蜂鸣器方式报警，且报警信息不明确，当出现故障报警时，对于不熟练的工作人员可能需要对应故障信息表查找才能得知具体故障情况。为了方便工作人员和远程监控中心管理人员快速准确的撑握，当设备出现故障时，本监测系统根据故障的危险级别通过车载电脑或远程监控中心服务器以文字、声音、图像的方式将故障现象、故障原因等很直观的告知相关人员，而不需要工作人员对故障进行查表核对。

2捣固车设备状态监测系统整体概述

本监测系统主要包括两大部分：车载监控系统和远程监控中心。车载监控系统由多个多功能混合I/O数据采集模块（CAN数据采集模块）、UPS电源管理模块、数据集中与通信装置、音视频装置以及车载电脑组成。远程监控中心由通信服务器、数据库服务器、WEB服务器及监测工作站组成。图1为捣固车在线监测系统构架。

3捣固车设备状态监测系统功能

3.1车载监控系统功能

（1）多功能混合I/O模块。该模块具有同时采集模拟量、开关量和脉冲计数量的功能。

（2）电源管理模块。在线监控系统采用UPS电源，当捣固车工作时，车载大功率直流电源对在线监测系统供电，同时对蓄电池充电；捣固车不工作时，由蓄电池对在线监控系统供电，需要对蓄电池进行管理，防止其过充、过放，可根据实际需要切断电能供应，以提高其工作寿命。

（3）音视频装置。采用带音视接口的红外网络摄像机，可以在光线微弱甚至是黑夜实现实时的监控，摄像机可以实现全方位回转采集整个驾驶室的视频信息，具备自动调焦功能，能够在监控中心控制下转动、放大和采集图像。音频记录器具备高清晰度，能够记录并清晰辨识内部通话录音、无线对讲机录音等。

（4）数据集中与通信装置。采用32位ARM处理器和嵌入式实时操作系统，负责采集所有CAN模块的数据，采集GPS数据，并进行数据预处理，系统参数配置中转，同时通过串口向车载电脑传送实时数据，通过3G模块向远程监控中心传送数据，对3G模块、车载电脑、视频装置电源的控制。

（5）车载电脑。它用于实时显示车辆状态、作业数据曲线、车辆参数超限报警和作业质量不良告警，方便现场人员有针对性操作。

3.2远程监控中心功能

（1）监控中心通信功能。给监控中心通信服务器申请一个固定的对公IP地址或者一个唯一的域名，并在3G无线路由与通信服务器之间建立一条VPN虚拟通道，以实现监控中心与车载监控系统之间的通信。

（2）数据处理。数据处理通常分为：数据提取、数据校驗、数据解析3步。主要用于完成对车载监控系统传输来的数据进行相关解析与处理等，并依据处理后得到的信息以指定方式显示出捣固车的工作状态和作业时的曲线图，显示捣固车作业后的质量，对设备故障进行报警。

（3）数据库的管理维护。数据库作为整个监控中心的数据存储、管理核心，其性能好坏影响着整个监测系统的数据存储与交换的性能。为了确保监控中心对数据的存储、分析、读取等的需求，需要从各方面考虑以设计出好的数据库。

参考文献：

[1]石志强.大规模可运营视频监控网络系统的安全机制[J].2011，32（1）.

[2]许立学.设备管理中的机械故障诊断技术与状态监测维修[J].中山大学学报（自然科学版），2015，44（11）：18.

[3]宋磊.视频监控系统概述[J].测控技术，2013，22.