基于物联网的机电设备综合巡检系统设计

颜海光

[摘    要]现阶段在机电设备巡查和维护的过程中还会存在误检和不全面的问题，对机电设备的稳定运行造成巨大的影响。文章就从煤矿和电力两个方面的综合巡检系统设计的角度出发，对物联网背景下的机电设备综合巡检系统设计进行简单的探讨。

[关键词]物联网;机电设备;综合巡检系统

[中图分类号]TD63 [文献标志码]A [文章编号]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 物联网技术及应用

物联网技术主要指的是通过信息传感设备，比如红外线传感器和激光扫描器，再如射频识别和全球定位系统，通过互联网将任意物品连接起来，通过先进的信息技术和通信技术，进行信息交流和互换，实现智能化的识别定位和跟踪，并进行监控和管理的一种网络概念。物联网技术的基本特征主要有3个方面：①全面感知;②可靠传输;③智能处理。物联网的网际关系基于无线传感网络和泛在网络。物联网技术在工业、农业、物流、交通、电网、环保、医疗、家居等方面有着极大的应用发展空间。物联网技术的运用旨在为人们打造一个全新的智能化的生活环境。

2 基于物联网技术的煤矿机电设备综合巡检系统设计

煤矿机电设备的综合巡检系统在设计上主要可以分为三大模块，①设备的基础属性库;②离线数据巡检;③在线数据检测。如图1所示，设備的基础属性库是整个系统的基础。设备基础属性库对设备的定位有着极大的影响，在建立起在用属性库后（包括设备的运行及使用情况），才能够进行下一步的系统安装。离线数据巡检主要的工作依据是提前设定的巡检内容、步骤、规划等，检查工作人员是否认真地对设备进行了检测;在线数据检测主要是针对设备运行状态的检测，实时动态地对设备运行温度、运行振动情况、运行状态进行检测，判断设备是否正常运行。通过这样的系统设计，不仅能够有效地实现机电设备的精细化管理，而且能够有效延长机电设备的使用寿命。系统整体结构见图1。

2.1 设备基础属性库

设备基础属性库是非常重要的部分，关系着机电设备运行过程中的唯一性。设备基础属性库建立的第一步是编码，对每一个库内的设备都进行独一无二的编码操作，编码的规则遵循顺序号、类别号的特点，确保每一台设备都有独一无二的号码。然后还要在设备出库前，进行RFID设备卡的绑定工作，每一个编码都要和设备编码一一对应。设备基础属性库可以分为静态和动态两个部分。其中，静态部分主要是给用户提供查询功能，查询设备的编号、名称、参数、使用年数、机械和电气参数等，帮助工作人员掌握设备的全部信息;动态部分主要是系统会根据设备的使用，详细地记录设备使用状态参数以及当前的使用数据，除此之外，还会记录设备的周转信息。管理者根据这些数据信息，能够充分了解设备的运行状况，在后续的维修和使用过程中节省大量的时间。在离线巡检方面，设备基础属性库还需要增加额外的功能，如图2所示。

通过图2能够清晰地看到，首先需要确定设备的使用部门和类型，再进行针对性的巡检项目编写，比如发动机、齿轮等项目的巡检，然后再进行设备编号的绑定，并根据设备的情况制定特殊的巡检项目。

2.2 离线数据巡检

设备的离线巡检主要有三个组成部分，RFID设备卡，井下巡检仪和无线基站。其中RFID设备卡主要是为了确定机电设备的唯一性，并在这个基础上，确定设备的巡检项目。井下巡检仪主要采用的技术是射频技术和通讯电路，并搭载有RFID识读器和无线网络模块，拥有数据的记录和拍照储存以及识别和通信功能。无线基站则是提供数据信息通信的基础，能够在井下仍然进行有线和无线传输的技术，并将工作人员检测到的信息及时反馈到地面系统中。具体巡检流程如图3所示。

系统巡检的主要流程：①指定巡检的设备和巡检目标（包括人员、实践、地点、巡检标准、巡检周期、巡检的范围）。②巡检工作人员执行巡检任务，并将巡检的数据传输到地面上生成相应的巡检报告。③设备维护人员根据巡检的结果和实施检测的数据进行分析，判断设备的运行状况。

2.3 在线数据检测

系统的在线数据检测主要分为4个部分：①采集数据;②数据的在线诊断;③数据通信;④信息的集成与分布。其中，在数据的采集上，主要是通过各类传感器获得设备运行的状态信息，通过TCP获得机电设备的电控参数，有的使用IP;数据的在线诊断主要融合了信息技术和嵌入式的技术，利用诊断分析仪器来进行详细的诊断;数据的通信主要是将实时的数据传输给工作人员进行分析;数据的集成与发布主要是根据现有的数据信息，分析设备的运行状况，在这个基础上，设置集中检测和诊断分析以及预警预报等功能，综合性地确保设备的安全性和可靠性。

3 基于物联网技术的电力设备智能化巡检系统设计

3.1 系统方案

电力工程的机电设备会经常出现局部放电的情况，并且还时常伴有超声波或者是物理化学现象。基于物联网技术的巡检系统，主要是以電磁波和超声波为主，作为检测的指标，同时还可以采取多种频段的电磁波和超声波同时进行多项检测，检测后的结果直接上传到云平台，然后传输到后台中，实现对机电设备的实时检测。如果发现问题，管理人员会直接查看系统中的后台数据和分析方案，了解故障的基本情况，然后进行针对性的处理。

3.2 系统的功能

系统的主要功能有五大部分：①工作平台。工作平台主要是显示系统的运行状况和当前系统数据，还有一些可以常规可操作功能;②新增安全隐患的功能。主要的功能是能够通过手机或者电脑上传安全隐患;③安全隐患整理单。主要是一些安全隐患的整改单据和历史单据;④系统报表。主要是各个系统之间的报表统计情况;⑤全部安全隐患政管理单。主要是以往的安全隐患解决内容。

3.3 系统应用优势

系统应用有如下几个方面：①科技化。在互联网的发展背景下，设备巡检系统越来越智能化，不仅拥有了全新的自动智能语音提醒功能，实时地对设备的故障和异常进行播报，而且能够在系统的后台上直接查看设备运行的状况和设备巡检的信息;②实现了设备巡检的规范化。物联网背景下的系统巡检工作，已经精细到能够专项设计巡检方案，实现定人、定点、定期、定方法、定标准地对设备进行检查，不仅有效保证了巡检工作的实效性，而且也能够保障巡检工作的准确性;③实现了数据信息化。在数据处理中，具有物联网功能的设备和巡检系统，能够在巡检的过程中全面电子化，不再需要纸张进行办公，极大地提高了巡检人员和管理人员的工作效率;④数据分析的科学化。通过多种数据分析方法，利用各种智能信息处理系统，进行合理的分析;⑤电力设备辅助决策效益化。基于物联网技术的智能化电力设备巡检系统主要以电力设备巡检为核心，可健全设备巡检管理制度，有效地减少设备的故障发生率，从而降低设备维护费用。

3.4 配网巡检系统主要技术

配网巡检系统主要由两部分组成：①无线通信网络的建立，②后台应用程序开发运用庞大数据库的建立。其中无线通信网络的建立需要两个步骤进行：第一步是进行数据采集，现阶段完成数据采集的手段主要是各类成像仪和摄影机以及监控系统等，还有PDA终端采集的数据等。在GPS终端设备的指引下，工作人员就可以有条理、有顺序地核对线路设备的信息，同时上传巡检的详细信息录入到PDA终端中。第二步是数据传输，物联网的核心课题可以说就是数据传输，无线广域网的2G技术和3G技术以及4G技术就是数据后台传输的保证，后台的系统管理和移动终端之间通过通信技术实现了无缝对接，实现了智能终端和后台数据的互联互通，再加上精准的GPS定位系统，能够在很大程度上保证数据信息传输的安全和高效。事实上，运营商的基站设备能高度集成4G通信系统，将基带和核心网以及射频等设备融合的仪器，并和调度指挥系统和网关系统基于一身，这样一来，设备的体积就能够得到有效的压缩，仅仅是传统设备的1/5，可以满足巡检系统的应急需求。背负式单兵终端同样采用集成化设计理念，集成4G通信传输、宽带接入、中继和多媒体业务功能，在自身4G宽带通信的基础上，还可为周边设备提供中继传输。通过增强的通信模块和大容量电池，保障单兵可以进行远距离、长时间的抢险应急作业。同时终端采用背负式设计，配合头盔式摄像头、耳机、麦克等配件，在解放单兵双手的同时提供语音、视频的实时通信。

4 结语

现阶段只有通过对机电设备的巡检，才能够掌握机电设备的实际运行情况。因此，除了加强管理方面的措施之外，在物联网发展的背景下，不断应用智能化技术和信息互通的特点，实现对机电设备的有效评估，进而采取合适的针对性的检修措施，才能保证机电设备的安全稳定运行。

参考文献

[1] 季成健，王建军.煤炭企业信息化与信息集成[J].电脑知识与技术，2011（6）：1452-1453.