機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)分析

陳惠清

（廣西梧州市山王拖拉機(jī)制造有限公司，廣西 梧州 543100）

機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)分析

陳惠清

（廣西梧州市山王拖拉機(jī)制造有限公司，廣西 梧州 543100）

近年來隨著各種形式的機(jī)械設(shè)備被不斷的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷已經(jīng)發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。其中涉及到遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持，也設(shè)及到相應(yīng)的故障診斷分析，是一門比較綜合的學(xué)科。從實(shí)際的行業(yè)狀況來說，這方面技術(shù)的應(yīng)用還存在許多難題，還需要對基于 Internet的機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究，這樣才能夠提高這方面技術(shù)應(yīng)用的總體穩(wěn)定性。本文根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)對當(dāng)下存在于機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)中的問題進(jìn)行了總結(jié)。

機(jī)械設(shè)備；遠(yuǎn)程監(jiān)控；故障診斷；技術(shù)分析

隨著制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷越來越受到重視。雖然說針對于這方面的技術(shù)研究一直有新的突破，但是隨著機(jī)械制造業(yè)的需求不斷增加，也遇到新的問題。因此如何從技術(shù)角度改變這部分的工作模式，進(jìn)而推動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用就成了要面對的一個(gè)問題。

1 機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的基本原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在常用的機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障針對分析系統(tǒng)大致上可以分為三個(gè)結(jié)構(gòu)：遠(yuǎn)程診斷中心、現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。

首先要說的是遠(yuǎn)程診斷中心，它的決策個(gè)體可以是人，即對某一領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備故障問題有研究的專家，同樣也可以是預(yù)先編寫的決策系統(tǒng)。遠(yuǎn)程診斷中心的工作任務(wù)就是在監(jiān)測信息經(jīng)由現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)以及企業(yè)局域網(wǎng)等部件到達(dá)診斷中心之后，對這些信息進(jìn)行處理。處理之后將診斷結(jié)構(gòu)按照收集信息的路徑逆向傳遞給現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際的需求不同，可以是單點(diǎn)決策，也就是說一個(gè)系統(tǒng)中的監(jiān)測信息由一位專家或者一套決策系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理。也同樣可以是多點(diǎn)決策，即由多位專家或者多套決策系統(tǒng)聯(lián)合對監(jiān)測信息進(jìn)行處理。此外遠(yuǎn)程診斷中心還可以保存特定設(shè)備從當(dāng)前開始到一個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，這能夠方便從縱向的角度來考察機(jī)械設(shè)備的總體性能。借助于診斷中心判斷的故障類型，可以對操作以及維修人員進(jìn)行必要的技術(shù)培訓(xùn)，這能夠減少以后的工作中出現(xiàn)失誤的概率。最后也是最重要的一點(diǎn)，因?yàn)樵\斷系統(tǒng)是從多個(gè)角度對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，能夠保證其診斷結(jié)構(gòu)的客觀性。

其次是現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)，這一部分主要由信息采集系統(tǒng)、工控部件以及相關(guān)的信息采集軟件構(gòu)成，它的工作任務(wù)就是借助于用戶界面診斷系統(tǒng)的作用，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并且最終與監(jiān)測報(bào)表的形式將監(jiān)測結(jié)果呈現(xiàn)給遠(yuǎn)程診斷中心。值得注意的是，它可以對監(jiān)測信息進(jìn)行初步的處理，以便于減少后期遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的工作量。

最后要說的是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，這一部分可以被看做是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的擴(kuò)展，就是說將若干個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)串聯(lián)或者并聯(lián)之后得到的通信網(wǎng)絡(luò)，主要用戶監(jiān)測信息以及診斷結(jié)構(gòu)的上下傳輸。主要由終端、數(shù)據(jù)電路以及計(jì)算機(jī)部件三個(gè)部分構(gòu)成。

1.2 工作模式

機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)主要有兩種工作模式：本地診斷和異地遠(yuǎn)程診斷。

本地診斷是指的在監(jiān)測對象或者現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)發(fā)生故障之后，借助于安裝在監(jiān)測對象底層的信息采集裝置可以對基本的故障信息進(jìn)行采集并且進(jìn)行初步的分析，最后發(fā)送給診斷推理機(jī)。以此來分析出故障原因，當(dāng)然這是最傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷方式，隨著設(shè)備技術(shù)的革新已經(jīng)有很多故障通過這種方式并不是很好的識別。如果出現(xiàn)這種情況，那么就只能借助于異地遠(yuǎn)程診斷來排除故障。

異地遠(yuǎn)程診斷可以分為：實(shí)時(shí)診斷和 Email診斷。實(shí)時(shí)診斷因?yàn)榻o了相關(guān)專家借助于網(wǎng)絡(luò)視頻相互討論的機(jī)會所以更有推廣意義，而且這種診斷方式也可以更直觀的感受設(shè)備的總體狀況。Email診斷能夠參考的也只有信息采集系統(tǒng)收集上來的監(jiān)測信息，實(shí)時(shí)診斷的工作過程：首先現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)會將收集到的故障信息以及申請專家診斷的報(bào)告?zhèn)鬟f至遠(yuǎn)程診斷中心，由系統(tǒng)判定最佳的診斷時(shí)間之后通知相應(yīng)的專家及時(shí)到位。其次由診斷專家對收集上來的信息進(jìn)行綜合分析和評估，并且將評估的結(jié)果發(fā)送到設(shè)備現(xiàn)場。

2 機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)

為了提高機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要從以下關(guān)鍵技術(shù)之中進(jìn)行分析。

2.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

一般情況下遠(yuǎn)程診斷中心所需要的知識和數(shù)據(jù)信息，都會借助于數(shù)據(jù)庫技術(shù)存放于web服務(wù)器中，而用戶在需要這些數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以通過客戶端進(jìn)行 web瀏覽器登陸來調(diào)取這部分?jǐn)?shù)據(jù)。然后在用戶調(diào)取數(shù)據(jù)，也就是在服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行溝通的過程中還會用到一個(gè)叫做“MIDDLEWARE”部件，我們通常將其稱之為“中間件”，這是保證服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫之間連接穩(wěn)定的關(guān)鍵部件。目前這一部件通常有以下幾種方法：首先要說的是基于服務(wù)器描述腳本的方法，這種方法不需要編寫 CGI程序，是利用專門的DBSever來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器之間的連接的。在這個(gè)過程中相關(guān)工作人員扮演的角色就是編寫出相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢腳本，并且將其嵌入 HTML之中，所以說這種方法的操作較為簡單。其次要說的是基于服務(wù)器應(yīng)用程序的方法，這種方法需要事先在 web服務(wù)器之中編寫相應(yīng)的程序，借此來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)溝通常用的有PHP等溝通方式。

2.2 數(shù)據(jù)壓縮與傳輸技術(shù)

從遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷設(shè)備的工作過程我們可以看出，要想對一個(gè)故障做出判斷需要收集大量的數(shù)據(jù)，其中報(bào)告文字、聲音、圖像以及表格等資料。如果需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，又沒有合格的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的話是很容易增加系統(tǒng)運(yùn)行的整體成本的，而且還會增加診斷系統(tǒng)的整體損耗。所以說對數(shù)據(jù)壓縮與傳輸技術(shù)進(jìn)行研究就顯得非常重要了，我們要做到在保證數(shù)據(jù)不失真的前提下對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的傳輸。而要做到這一點(diǎn)就需要數(shù)字信號、視頻信號以及音頻信號等等所規(guī)定的傳輸速率，這樣才能夠保證所有數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。經(jīng)過測算如果數(shù)碼傳輸率在 384kbs以上，就能夠達(dá)到理想的傳輸效果，所以目前主要采取專線以及綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)這兩種形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

2.3 系統(tǒng)的開放性

其實(shí)從技術(shù)的角度來說，現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障判斷技術(shù)分析中所采用的遠(yuǎn)程決策系統(tǒng)與過去的專家決策診斷系統(tǒng)是存在很大的區(qū)別的。過去專家決策診斷系統(tǒng)進(jìn)行決策的參考是封閉或者半封閉的知識庫，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者或者維護(hù)者只需要對數(shù)據(jù)庫中的知識進(jìn)行修改就可以達(dá)到維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。而遠(yuǎn)程決策系統(tǒng)之中，不管決策對象是相關(guān)行業(yè)內(nèi)的專家，還是預(yù)先編制的決策系統(tǒng)，它都具有開放性的特點(diǎn)，其整體是基于 web數(shù)據(jù)庫的開放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在整個(gè)系統(tǒng)中知識庫的構(gòu)造與維護(hù)除了設(shè)計(jì)者，還需要用戶來完成。只有真正保證系統(tǒng)整體的開放性，才能夠真正降低機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用難度。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)化研究

因?yàn)樵O(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的目的就是為了對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督，所以說保證整體系統(tǒng)各個(gè)部件的標(biāo)準(zhǔn)化具有非常重要的意義。這也是實(shí)現(xiàn)故障的診斷以及理論共享的重要基礎(chǔ)，具體來說數(shù)據(jù)傳輸與通信的標(biāo)準(zhǔn)化，故障分析的標(biāo)準(zhǔn)化以及軟件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化等都是我們需要去研究的內(nèi)容。2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過電腦來模擬一個(gè)三維空間，然后將其直接作用于信息接收者的感官，可以讓信息接收者有身臨其境的感覺。就算是人處在其中想要移動(dòng)，那么電腦也會根據(jù)人的運(yùn)動(dòng)軌跡來預(yù)先計(jì)算，將三維空間進(jìn)行調(diào)整。如果能夠在故障診斷系統(tǒng)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，相關(guān)的決策專家就能夠準(zhǔn)確的得知設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。目前互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與完善已經(jīng)取得了階段性的成果，其中也形成了標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)細(xì)則。將這些內(nèi)容融合到機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)之中，讓系統(tǒng)的故障表現(xiàn)能夠更簡潔的表達(dá)出來，這就是完善機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵，從另一方面來說，這其實(shí)也能夠提高系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確度。

3 機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障檢測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在改善我們工作方式的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全的問題也逐漸走入了人們的視野。同樣遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題也是需要我們?nèi)ブ匾暤模驗(yàn)橹挥斜ＷC了網(wǎng)絡(luò)安全，那么數(shù)據(jù)信息的傳遞才能夠高效，這樣我們的監(jiān)測工作才能夠發(fā)揮它該有的作用。目前主要從三個(gè)角度來衡量網(wǎng)絡(luò)的安全性，分別是安全、穩(wěn)定、保密，只有同時(shí)達(dá)到這三個(gè)部分的要求，網(wǎng)絡(luò)安全才能夠真正的得到保證。目前主要通過設(shè)置防火墻以及口令登陸系統(tǒng)來保證信息的安全性，但是其實(shí)從某種角度來說，系統(tǒng)的整體使用者也會對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全性帶來影響。

4 結(jié)語

機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)是保證工業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提，做好這部分細(xì)節(jié)，其實(shí)是能夠更好的推動(dòng)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用的。目前國內(nèi)對于這方面的研究還存在很多問題，這也是影響這部分技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要因素，本文從技術(shù)角度對機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷的問題進(jìn)行了總結(jié)。

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1671-0711（2017）03（下）-0066-02