基于物联网智能传感技术的工业设备健康检测

赵 杰，钟 茗，张 腾，包明杰，李 远

（深圳市海纳微传感器技术有限公司，广东深圳 518000）

近年来，随着信息技术的不断发展和工业物联网技术的不断普及，物联网智能传感技术受到研发人员和工业企业的青睐。在工业的发展过程中，对于设备的健康检测一直是重点。好的检测手段既能够防止资源的浪费，也可以提高生产效率。目前对于工业设备的健康检测，从业者普遍采用人工检测的方法，然而这样容易遗漏细微处，造成安全隐患。而且前后数据可比性差，难以形成可视化数据，在数据的处理方面存在很大不足。而物联网智能传感技术，可以通过诸如红外感应器、激光扫描器等输入输出设备进行数据的获取，并且依照网络协议，实现随时随地万物互联，从而更加方便进行信息交换，这对于信息获取与处理是极其有利的，而对数据进行精细化处理更是物联网的强项。在互联网技术的发展前提下，现代物联网技术可以将任何物品与互联网相连通，这无疑能够对工业设备的健康检测起到较大帮助。

1 物联网传感技术的工业设备检测的应用背景

工业设备是工业生产中必不可少的部分，也是工业生产效率的直接影响因素。当今工业发展速度日益加快，设备也逐渐专业化、高效化，其复杂程度不断增加。而在通常情况下，设备的维修主要形式是通过修理工作使设备恢复正常。这样显然是对于设备的监测力度不够大，若因此出现意外状况，则有可能对工作者的生命造成威胁。当今，设备的维修与处理应当偏向于自动化方向，通过对设备的自动化监测，可以大大减少工作过程中的意外状况，从而使得工作效率和工作开展的安全性得到保障。

而且当今物联网技术在政策的支持以及生产者的需求之下得到了迅猛发展，如何在工业领域进行物联网技术的应用是开发人员的研究重点。物联网智能传感技术是物联网技术在工业领域进行应用的重头戏，其可以通过输入设备与输出设备对外部环境进行监测，并对数据进行输出，从而得到设备或是其他生产要素的具体状态，这恰好与工业生产中的需求相对应。而利用物联网智能传感技术进行工业设备检测，既能够对外部环境进行监测，从而确定各类影响因素的影响情况，也能够对相应影响因素进行指标式分析，从而建立更为精细的检测指标，以对设备进行更加系统精密的分析。图1为物联网行业发展历程。

图1 物联网行业发展历程

2 对物联网智能传感技术元件的简要介绍

物联网技术是近年来才开始发展的新兴技术，而传感器是物联网技术所依赖的重要组件。物联网智能传感技术是通过输入设备中的电路，包括编码器和译码器等，将外界信号转换为能够被电子设备识别的二进制数形式，然后又转化回能够被读懂的形式并进行输出，从而实现敏感地对信息进行获取和采集。物联网技术依赖许多硬件设备的使用，如射频识别装置、扫描仪、激光感应装置，抑或是基于GPS 的全球定位系统等，物联网技术对传感器的要求并不高，只需能够接收信号并进行输出即可。

物联网在自动控制系统中的运用具有广泛实例，如智能化生产车间等。物联网智能传感技术中最常用的是RFID 射频识别传感器，该传感器使用广泛且效果好，这种传感器的基本原理是通过电磁场以及电平信号的改变从而对外部信息进行表述，以实现信息的读取与处理，这种传感器在工业生产领域发挥着巨大作用。该传感器通过对自身优势的充分理解与深入运用，可以大大提升工作效率，在许多行业中发挥着其他设备难以比拟的作用。而且这种物联网智能传感器具有高精度的特点，能够进行敏感识别，从而为使用者提供独一无二的应用体验，并且可以与GPS 系统相结合，从而实现物品位置的确定，这对于各行各业都具有一定的价值。而其他品种的物联网传感器在对应领域也都发挥着各种各样不可替代的积极作用，为工业生产效率的提高起到很好的效果。

3 物联网智能传感技术在工业设备健康检测中的应用

3.1 物联网智能传感技术在工业设备健康检测中的技术铺陈

工业设备健康检测的实质是对工业设备的损坏程度进行检测，其并非是进行“健康检测”，而实质上是在进行“损坏检测”。因此，对工业设备健康检测的过程中，可以先制定好损坏标准，并通过物联网智能检测技术对损坏状况进行检测，并将损坏单位进行精细化处理，尽量确定一个较为精细的检测单位，从而对设备的损坏程度进行深度检测，精准把握其损坏情况。

在此基础上可以通过自动化设备来实现自动化检测。将物联网智能传感装置通过程序进行控制，通过调用物联网技术所依仗的总网络设备的系统时钟，每5min 执行一次程序，从而进行一次检测，并将所得信息传输到控制中心。若有设备的损坏程度低于最大容忍限度，则显示红色数据，其余设备状态显示绿色数据，从而确定损坏程度较大的生产设备并进行适时更换，以保证生产效率和生产安全性。

而对于指标的制定，例如通过物联网技术对轮廓进行检验，从而识别物体的体积。假设原体积应为300个单位，若因使用损耗降至280个单位以下则视为损耗，某设备第一次检测时体积单位为283个，为绿色数据，视为可以正常使用；而第二次检测时体积单位降为278，则显示红色数据，视为异常，应当派遣人员进行更换或维修。

3.2 物联网智能传感器的实际应用方式

3.2.1 检测器智能传感开关的应用

在生产停止或是员工下班时，应当关闭接近开关，从而确保生产效率、防止资源的浪费和延长使用寿命。对于某些复杂危险设备的开关设置目前尚且具有一定难度，而对智能传感器进行逐一打开与关闭是极其浪费时间的。因此，可以通过智能传感器的特性来设计电路连接整个智能传感工业设备检测网络体系，通过对接近开关进行控制，从而实现对所有或是一部分检测器开关的并行控制，以实现检测器的实时运作。而由于智能传感开关的重要性，需要对其进行实时检测。检测智能传感开关时将接近开关按照要求固定安装，并通过指定方式发出控制信号，通过仪器来接收反馈信号从而确定开关的使用情况与是否正常工作。

3.2.2 物联网智能倾角传感器检测的应用

在工业生产中，设备的水平运转是其正常工作的重要原则，一旦设备出现倾斜，极有可能影响生产结构，造成结构混乱或是其他问题。因此，对于设备倾角的检测是设备健康检测的重点工程。针对工业生产中的实际需求，绝大多数倾角检测器组成结构为水平检测台和驱动电机，通过水平测试台进行设备倾角对比，能够突出其倾角变化情况，并被智能传感器接收。而将待测设备通过驱动电机的运作来对顶柱进行控制，以灵活操纵升降台，从而对设备倾角进行检测，并通过传感器进行输入以及自动处理数据后的可视化输出。

3.2.3 对于超声波检验传感器的应用

对于设备的体积测量抑或是磨损测量等表面轮廓描摹工作，可以通过超声波测距的原理来进行检测。超声波的反射性极好，当碰到设备后会反射并被传感器捕捉，通过声波频率的不同以及返回传感器的时间差可以对空间进行描摹，应用于工业设备细致工件的健康检测方面更是能够起到较为深远的作用。而为了提高检验效率，可以放入水中进行检测。设置水泵来对液面位置进行调整，并通过超声波对水面的影响进行深层次信息采集，并通过液位传感器进行水位测量，对两种传感器所得到的信号进行深层次测量，可以更加精确地得出超声波智能传感检测。

3.2.4 基于压力传感器的工业设备健康检测

可以通过气压的方式接通输入输出的管道，并通过传感器检测气压大小。设置气体增压泵，并通过增压泵的开关和增压措施进行气压的增减，根据气压所需测量指标对传感器进行选择，从而选择更符合指标的传感器设备进行检验。在这之后，将压力传感器和所对应得出的信息进行收集，从而进行对反馈信息的处理，将多次检验信号进行对比来通过压力传感器制定气压值从而对设备进行检测。

3.2.5 通过温度传感器的部署进行工业设备健康检测

通过温度传感器进行工业设备健康检测主要由加热电阻、温度传感器、液位温度指示表等设施所支撑。首先应当对装置进行合理调度，然后通过温度传感器对工业设备温度进行测量，从而确定设备是否出现过热或是其他异常情况。若出现异常情况，则应当进行零件维修或替换，以保障生产效率和避免安全事故的发生。

3.2.6 对电路系统的检测

对于物联网智能传感技术运用于检测电路系统可能出现的问题，可以通过检测电路对其中的具体情况进行处理与解决。总智能传感开关与其他各分路开关保持串联关系，然后各分路开关又连通各类型传感器开关，从而形成物联网总闸体系，其每一单独层次的电路中存在并联关系，而各不同层级的电闸之间是串联关系，通过这样串并联结合的方式寻找电路系统，可以从总闸处开始检测，然后一步步确定是哪个开关出了问题，并由大及小地进行排查，从而确定电路出现问题的点。在确定出现问题的点之后，判断具体是那个元件出了问题，进行元件更换，从而进行修复。

4 物联网智能传感技术在工业设备健康检测领域的发展趋势

目前，物联网智能传感技术在工业设备技术检测领域能够发挥极大作用。而且，物联网领域的相关专家和研究人员也在努力将相关技术用于工业生产及其他领域，这无疑推动了物联网智能传感技术在工业设备健康检测领域的发展。

物联网智能传感技术应用在工业设备健康检测能够达到高成效，并且消耗更少人力资源，从而起到事半功倍的作用，而且其各种特点也有利于研究人员进行发掘，从而推动产业发展。高性价比的物联网智能传感技术因其易于操作，在业内取得较好的评价，从而获取更高的普及率。而且目前研究人员正在研发基于仿真程序的微机化物联网传感设备，从而取得更好的检测效果。传感器的适应能力较强，使用寿命也较长，被淘汰的概率也比较小。将来还可以通过更深层次的算法编写更高效的传感器，实现更高实用性以及更为强大的功能，从而增加传感器的使用方式，为传感器在工业设备健康检测领域的普及打下基础。图2为物联网传感技术所适用的领域网络图。

图2 物联网传感技术所适用的领域网络图

5 结束语

当今时代是物联网时代，传感器是基于物联网技术所研发的高新技术产品，它的出现在工业生产中是弥足轻重的。而当下信息技术的发展日新月异，传感器也在不断更新换代，实现更高标准、更高要求。物联网智能传感技术改变着工业生产，为工业生产带来了崭新的升级空间，而研究者也在致力于开发更高层次、更高水平的物联网传感器，并促进工业设备健康检测领域的进一步发展。借助传感器的发展改变着工业生产进程，也开辟出工业发展的崭新道路，为工业设备健康检测的进一步发展提供了新的力量。