基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统

姜永建

（上海高诚智能科技有限公司，上海201101）

随着我国社会的飞速发展，科学技术水平得到了极大提高，机电设备在不断改变着人们的生活方式和工作方式，机电设备的应用领域已经遍布社会发展的各个行业，为人们的生活和社会的进步发挥着重要推动作用。因此，机电设备的稳定运营也与人们的生活和生产有了更加紧密联系，一旦机电设备运行出现故障得不到及时处理，就会给人们的生活带来极大不便，对生产造成严重损失。机电设备可以说已经遍布了人们生活、工作、娱乐等各个领域，对其进行技术创新研究可以更好地提升机电行业的服务质量，同时加强机电设备的监控技术研究以及故障诊断技术的提升，对于机电设备的稳定运行有着极为重要的现实作用，因此通过不断分析研究，提高机电设备运行稳定性是现代社会的迫切需求。物联网技术是随着科技进步而产生的先进技术，将物联网技术的先进作用应用于机电设备之中，可以更好地提升机电设备的运行质量，实现物联网与机电设备实施监测与诊断系统的有效结合，对于提高机电设备监测与诊断系统的工作水平有极大促进作用，可以提升机电设备运行稳定性。

1 物联网概念及相关技术分析

随着现代信息科学技术的发展，网络技术的不断提升，物联网技术在社会各行各业的应用范围越来越广。物联网技术的发展和应用使得每个物品具有了自身独有的编码，实现了人和物、物与物之间的信息交换和信息共享，为人们的现代智能化生活起到了推动作用。物联网是随着互联网信息技术的发展在近年来产生的新型技术，是组成信息技术的重要部分。物联网技术按其技术特点可以分为三层：感知层、信息网络层以及应用层。感知层是该技术的基础，主要由无线通信技术即RFID技术、传感器技术、二维码等构成，主要是完成相关信息的全面感知作用。信息网络层则是物联网技术的应用平台以及技术支撑，其通过以太网、无线通信网络、移动网络等进行相关信息数据的实时性、可靠性传送。应用层的目的是通过应用系统等信息交互平台，实现对设备的智能化监测及管控，以此来完成人和物、物和物相互间的智能化沟通。

物联网所采用的关键性技术主要包括RFID、传感器技术、网络节点技术、承载网技术。RFID即射频识别技术，是自动识别技术的一种，其读卡器在通电之后可以将射频信号进行调制然后转变成无线电频率形式的电磁场。在标签内部设有接收该电磁场的相关电路，可以从该电磁场获取能量进而转变成电能，驱动标签则会将其所含的信息通过内部设置的天线进行信息发送，阅读器在接收到标签卡所发出的载波信号之后，将对其进行解码然后再将解码后的信息发送至系统服务器，由系统服务器再进行处理。传感器技术是使物联网和现实世界发生接触的直接关键性技术，该技术是使现实世界的相关信息转换成电信号，再将电信号进行传输、记录、处理、显示以及控制等一系列的操作。该技术是物联网技术中的基础性技术，该技术自身的发展对于物联网技术的发展起着重要的推动作用。智能化的传感网络节点可实现相关数据的采集、处理和传输，并将这些过程结合成一个微型化整体，属于嵌入式系统，支撑着物联网技术中的感知技术。承载网技术，是一种通信技术，在物联网系统中起到核心承载网络的作用。

2 基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计要求分析

物联网技术在机电设备实时监测与诊断系统方面的应用，可以更好地实现机电系统的优化，有效提高机电设备实时监测与故障诊断水平。因此，基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计要求，必须要将设计与实际机电系统的应用需求进行紧密结合，以确保两者结合的适用性。系统设计的具体要求还要结合现场数据的实际采集情况，以更好地为相关工作人员对现有数据库中的相关设备信号进行信息读取和分析，为设备故障的判断和处理提供便利。在处理完故障缺陷之后还需要将数据结果在数据库中进行保存，以此为基础，进行及时有效地系统调整。具体设计要求有以下三方面注意事项：

2.1 开放性以及跨平台使用

基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统设计需要从其开放性以及跨平台使用方面的要求进行实施，对于各端口设计必须符合现代工业设计标准及相应的国际实施标准，其系统具有更好的兼容特性，在各零部件的选择方面也要进行相应标准方面的选择和使用，以确保机电设备实时监测与诊断系统所需的跨平台使用要求。

2.2 稳定性以及创新性提升

基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统设计中，还需要注重系统设计层面的有关设计使其实现优化目标，以确保日后系统运行稳定。在体系构架方面采用更加先进的技术，应用成熟的科技手段，确保设计各部的连接以及兼容，同时还要使系统具备创新特性，为系统升级做好铺垫。

2.3 牢固的安全性

基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统设计还应从其安全性方面进行考虑，系统应用需具备较强的安全特性，对不同层级用户需要进行身份认证以及权限设定，通过多层加密方式进行相关数据的安全保护。同时，系统的设计还要充分考虑到用户使用的简捷，通过更加简单易懂的界面设计提升操作的稳定可靠性，促进机电系统的运用稳定性方面的提高。

3 基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的具体设计研究

物联网系统中所使用到的相关技术种类较多，如按类型来进行分类，仅传感技术就包含了条形码技术以及各种智能传感器的相关技术等。在远程监控技术方面还要分为地理位置类型的信息技术、全球范围内的定位技术等。网络传输方面的技术，涉及到的有多跳网络的相关技术、通用分组式的无线服务相关技术。数据处理方面的技术又包含了信息融合类技术、云计算等。鉴于物联网系统所需的技术种类繁多，在进行基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的具体设计方面就必须要考虑到其开放性、多平台间的融合性、系统稳定性、创新发展性以及安全性等要求。基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的具体设计方面的研究，既要考虑系统总体性能还要进行相应的环节细化，主要设计研究从以下几方面进行：

3.1 系统设计总体思路

基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统设计中，应当以机电设备相关电气参数的监测以及故障诊断为设计中心和管理核心。机电设备相关电气参数的监测以及故障诊断是通过系统设计实现对相关电气设备的参数实施监测以及相应控制，由相应的数据采集模块、时钟模块、微处理器、无线信息传输模块等共同组成。而管理核心则是通过接收相关的机电存储设备传送过来的监控数据，实现远程操控，并通过信息无线传输模块等进行相应数据处理。

3.2 系统环节细化设计

（1）机电设备实时监测系统结构方面的设计。在系统结构设计方面要求相关硬件具有与网络通用的特性，即配备有关网络接口设备，使用信息数据服务器，来进行远程监测终端的验证，并实现保存相关机电设备参数的功能。远程终端的监测用户在工作过程中，可以通过其终端相关设备的浏览功能进行监测中心数据网站的登陆，通过相应的身份验证之后则可进入到相应的设备管理或者操作界面，进行相关数据的查看和下载。远程监测相关设备绩效配套设计的模块较多，主要包括：数据服务器、通信模块、现场监测模块以及软件等等，在运行系统方面也要尽量选择匹配性较高的软件系统，以确保现场相关监测系统的结构完整性。

（2）电气各参数以及电气回路设计。机电设备实时监测诊断系统的设计中最重要的是，电气有关参数的设计以及相应信息数据采集电路设计。作为该环节的核心设计，需要选用ADE7878芯片作为电能芯片，因其具有可以适用于三相三线以及三相四线制电路，可以更加精准地进行各相以及合相的有功功率、视在功率等相应能量的测算。MCU电气回路的设计也具有一定的重要性，该电气回路需要具有结构兼容特性，具有较高的指令读写速度，以满足高效的机电设备实时监测与诊断系统的需求。

（3）实时时钟相关回路设计。基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计中，实时时钟相关回路的设计也是其重要组成部分，该部分电气回路的设计过程中需要选用ISL1208型芯片，该类型芯片具有较低的功率消耗特点，其具有时钟、日历、周期特性，还具有电源失效的相关指示器，可以实现实时时钟所必须具有的跟踪时间记录功能，存储相应数据时可以在其日历寄存器中进行相应年月日以及星期的记录和保存。

（4）无线信息数据传输回路设计。基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计中，对于无线信息数据传输回路的设计同样是其重要内容之一，无线信息数据传输电气回路主要通过ZigBee模块SZ05实现。该模块的主要应用优势在于其是嵌入式无线信息传输通信模块，集成该模块射频收发器与微处理器等符合ZigBee相关协议标准，同时具有较远的通信距离、灵活的组网结构和可靠性能等各方面的优势。无线信息数据传输回路可以实现信息的一点对多点或点对点间的信息传输，还可实现各设备间的信息数据透明传输目标，同时可以与实际情况相结合，实现网络结构的星型以及树型结构。

（5）系统软件优化设计。基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计中，对于系统软件在其应用层面以及优化设计方面的设计研究具有一定的现实性意义。机电设备进行实时数据监测与诊断需要通过相应的应用界面来进行信息传输和表现，进而实现相应的动作控制。因此，应实现界面简洁、清楚、明了，使操作人员可以尽快获取相应数据表述的含义进行下一步操作或者是故障信息的判断。机电设备相关电气参数的监控数据采集也要实现实时监测功能，通过与标准参数的比照，对所采集数据进行相应的判断，从而对超出标准数据范围的情况及时实现报警功能，并记录相应的时间和日期等信息，最后形成信息报告在应用系统界面进行信息发布，进而传输至管理中心，接受中心再进行相应的操控管理或者信息传递。

4 结束语

物联网是基于网络技术的发展产生的新型技术手段，其具有先进的科学技术特点，得到社会各界的不断关注和重视，应用领域也越来越广泛。在这样的时代背景下，本文进行了物联网技术与机电设备实时监测与诊断系统相结合运用方面的分析和研究。通过分析物联网概念及相关技术分析，可以看到物联网技术的先进性，对于该技术在机电设备实时监测与诊断系统中的应用有了初步认识和前景展望。通过对基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统的设计要求方面的分析，可见系统设计中需满足开放性、跨平台使用稳定性、创新性提升以及系统牢固的安全性。通过具体设计环节的研究，可以看到在物联网技术的结合运用下机电设备在实时监测与诊断系统实现自身系统的优化技术以及带来的先进成果。