基于物聯網技術的設備點檢儀應用系統的開發

魏 麗

(唐山學院 唐山市機電一體化重點實驗室，河北 唐山 063000)

基于物聯網技術的設備點檢儀應用系統的開發

魏 麗

(唐山學院 唐山市機電一體化重點實驗室，河北 唐山 063000)

針對煤礦企業機電設備管理和定修系統現代化發展的需求，開發了基于物聯網的設備管理點檢儀應用系統，設計了點檢儀人機交互的各功能模塊。該系統通過無線連接與同步技術，實現點檢儀與服務器端設備管理系統的數據交互，能有效完成設備點檢工作。

煤礦企業；機電設備；點檢儀；物聯網

0 引言

煤礦企業機電設備的有效管理和運行維護決定了企業的生產效率和生產安全。隨著煤礦企業生產水平的提高，對機電設備的管理和維修提出了更高的要求。煤礦設備具有生產作業環境復雜、設備種類多、分布廣、管理信息量大、價格昂貴等特點[1-2]，所以有效地提高設備的可靠性，降低故障發生率，減少設備維修費用是企業設備管理最重要的內容[3]。筆者基于設備點檢定修管理的基本理論，結合山西司馬煤業有限公司的實際情況，應用物聯網技術開發了一套符合煤礦企業設備管理特點的點檢儀應用系統。

1 點檢儀應用系統的開發平臺

點檢儀應用系統基于B/S架構，在Windows CE操作系統的基礎上開發完成，開發環境采用Visual Studio 2008，選用Microsoft Visual C#語言進行應用程序的編寫和調試，內部數據庫采用SQLCE 3.5嵌入式數據庫，數據庫的整體建模及數據表的詳細設計采用PowerDesigner15完成，采用Win CE6.0仿真器進行系統的調試[4-5]。

2 點檢儀應用系統的功能設計

根據司馬煤礦企業設備管理的需求分析，設計了界面友好、操作方便的點檢儀應用系統，該系統基于物聯網技術，可以實現人員定位，可讀取點檢區域設備的RFID標簽，并根據RFID標簽采集無線傳感器節點數據，顯示設備的溫度、振動等狀態信息，然后將測量結果通過WiFi網絡實時傳輸到B/S系統，由云計算服務器分析統計設備信息，并將設備維護工作指令回復到終端裝置，使現場工作人員能夠正確維護設備，保證設備長期在最優狀態下運行。整個應用系統按功能分為6個模塊：人員登錄模塊、RFID區域卡模塊、點檢工作模塊、系統通信模塊、輔助功能模塊、本機設置模塊，通過圖形界面的方式實現人機交互，如圖1所示。

圖1 點檢應用系統功能模塊

(1)人員登錄模塊：分為賬戶密碼模式和RFID識別模式，點檢人員身份驗證成功后，可下載點檢任務數據和故障體系數據。

(2)RFID區域卡模塊：點檢數據根據點檢區域卡劃分人員點檢任務，每個區域卡規定一個RFID號，通過RFID區域卡模塊讀取RFID卡號，并與點檢數據進行匹配，匹配成功后可進行點檢數據采集。

(3)點檢工作模塊：通過點檢作業標準進行數據采集，對點檢異常數據進行故障表查詢，并按照作業單標準進行檢修作業。

(4)系統通信模塊：實現點檢基礎數據、點檢作業標準、故障體系和檢修作業標準的下載和點檢采集數據的上傳。

(5)輔助功能模塊：實現振動、溫度數據的采集，并可通過輸入法模塊實現Win CE軟鍵盤界面的切換。

(6)本機設置模塊：實現電壓數據的采集并顯示電量信息，通過時間設置模塊校準點檢儀時間，通過參數設置模塊完成數據存儲時間、位置等的設置。

3 系統的測試

點檢儀應用系統開發完成后進行測試，驗證點檢的各項功能是否實現。在測試環境下建立Win CE仿真器平臺用于運行軟件界面，并建立SQLCE代理服務器平臺完成客戶端和服務器的連接和同步。

在數據庫中錄入人員信息登錄成功后進入點檢工作界面。首先測試區域卡讀取是否正常，區域卡的讀取有RFID讀取和軟鍵盤輸入兩種方式。區域卡RFID號讀取后進行驗證，驗證正常則自動回到點檢工作界面，驗證失敗則顯示“驗證失敗”并需要進行重新輸入，如圖2所示。

圖2 區域卡的讀取界面

點檢區域卡讀取成功后即點檢員已經到位，點檢儀界面切換到點檢工作界面。點檢工作界面主要有4種工況：觀察值的讀取、數值數據的讀取、溫度值的測量、振動值的測量，如圖3和圖4所示。

圖3 監測值界面

圖4 溫度值的讀取界面

在點檢儀各項功能測試正常的基礎上，需要對點檢儀與服務器進行通信功能的測試，完成點檢儀從服務器端下載基礎數據、點檢作業標準數據等工作，最后點檢儀將點檢完成數據上傳至服務器端數據庫的點檢交互作業。首先打開點檢儀的WiFi連接進入無線網絡，再打開數據同步頁面連接服務器，輸入服務器IP、端口號、數據庫用戶名和密碼，登錄成功后進入CERP設備管理點檢定修系統，如圖5所示。同時點檢儀端可下載基礎數據和點檢作業標準，圖6顯示了成功下載設備類型、部門信息、人員信息等基礎數據的狀態，圖7顯示了全部崗位點檢工作標準下載完成，數據下載成功的測試狀態。

圖5 服務器端系統界面

圖6 點檢儀端下載基礎數據

圖7 下載點檢作業標準

點檢任務完成后與服務器端連接并進行上傳操作。圖8顯示了主通風機房日檢區域上傳數據完成后，點檢儀顯示“全部上傳成功”。此時登陸后臺ERP系統查看，可清楚地看到該區域點檢數據已經上傳，并顯示了漏檢的數據以及異常的數據。

圖8 點檢數據上傳

4 結論

筆者開發的基于物聯網技術的煤礦設備點檢儀應用系統，它采用Zigbee無線通信技術，在現場布置ZigBee網絡，在關鍵設備上安裝無線傳感節點，實現了對重點設備的實時監測。在系統測試過程中優化了程序結構，修復了程序的缺陷，并已在企業開始應用。該系統的應用大大降低了設備的故障率，減少了停機次數，有效地防止了設備的過維修和欠維修，提高了設備的可靠性，降低了維修費用。

[1] 張迎偉.基于點檢制的煤礦生產設備管理系統研究[J].煤礦機械，2013，34(6)：288-290.

[2] 鄭春榮，宋春雨.變電設備狀態檢修的研究與實施[J].黑龍江科技信息，2011(3)：35-37.

[3] 盧曉芳.基于Windows CE的發電設備點檢儀軟件開發[D].北京：華北電力大學，2009.

[4] 李建.基于Windows CE的嵌入式人機界面實現過程[J].上海船舶運輸科學研究所學報，2010(2)：116-118.

[5] 何鍵宗.Windows CE嵌入式系統[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006：120-180.

(責任編校：夏玉玲)

Development of the Application System for Spot Inspection Instrument Based on IOT Technology

WEI Li

(Tangshan Key Laboratory of Mechatronics， Tangshan College， Tangshan 063000， China)

The author this paper has designed a IOT-based equipment spot inspection system with many human-computer interaction modules， in view of the rapid development of the coal mine electromechanical equipment management and the maintenance system. The system is capable of exchanging data between the inspection instrument and the server’s equipment management system with the help of wireless connection and synchronization technology， and performing equipment inspection work efficiently.

coal mining enterprise； electromechanical equipment； point inspection instrument； IOT

TP23；TD407

A

1672-349X(2015)03-0052-03

10.16160/j.cnki.tsxyxb.2015.03.018