淺析造船企業設備監控技術發展趨勢

毛久昌

(揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107)

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淺析造船企業設備監控技術發展趨勢

毛久昌

(揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107)

為了加強對造船企業設備的管理，指出了造船企業設備管理的發展趨勢。首先介紹了造船企業設備管理的現狀，然后分析了設備管理目前存在的問題，最后提出了基于無線通信網絡的造船企業設備遠程實時監控技術。這些技術可實時監測各種設備的工作參數及運行狀態，及時對設備出現的問題進行報警并處理，保障了生產人員的安全，促進了造船企業的信息化建設。

造船企業；船廠設備；監控系統；發展趨勢

0 引言

由于船廠設備種類繁多，經常會發生設備事故，如起重設備倒塌設備的違規操作等，因此對船廠設備進行定期檢查和維修，是船廠安全生產的重要保障。目前船廠設備管理主要采用日點檢、周巡檢和特種設備的定期檢測方法，這種管理模式不能及時地發現設備存在的問題，給生產人員帶來安全隱患，因而迫切需要設計一套完整的設備監控系統，實時地監控各種設備的工作參數及運行狀態，發現問題及時報警提示，以保證生產人員的安全，節省設備故障耗費的時間，提高船廠的生產效率。

設備監控技術在建筑、電力等行業已經大量應用，而船廠的設備監控技術目前應用較少。張逸等[1]研究了電能質量監測系統的整體架構、通信體系及軟件系統的現狀，并分析了監控系統中存在的問題，指出監控系統未來的發展趨勢。趙曉宇[2]綜述了建筑設備監控系統的發展歷史，分析了監控系統目前存在的關鍵問題，指出監控系統技術未來的發展趨勢。谷現良[3]介紹了南寧機場T2航站樓暖通設備監控系統的組成、設計流程和設備監控軟件的編制。吳輝[4]根據地鐵車站的環境控制要求設計了地鐵機電設備監控系統，包括系統的軟硬件設計。吳志東等[5]基于3G無線通信網絡設計了船舶遠程實時監控系統，實現了船舶動態信息的實時監控。劉子晗等[6]設計了基于GSM通信技術與ARM處理器的船用設備遠程監控系統，實時掌握船舶設備的工作參數及故障信息，實現船舶的智能化管理。

1 造船企業設備管理現狀

1.1 生產設備簡介

船廠生產設備主要包括機加工設備(切割機、液壓機、卷板機等)、運輸設備(平板車、叉車、卡車等)、焊機(二氧化碳焊機、埋弧焊機、交直流焊機等)、起重設備(龍門吊、塔機、行車等)、風機類(防爆風機、離心風機等)和塢門設備(塢門、船塢泵等)。船廠生產設備主要由設備科負責，設備科人員按照設備類型及區域進行管理職責劃分，設備由指定的設備科人員進行管理。

1.2 造船企業設備管理現狀

1.2.1 生產設備日常檢查

日常維護保養是船廠設備保養工作的基礎，目前船廠生產設備的管理工作主要是日點檢。船廠生產設備管理流程為：操作工班前對相應設備進行開工前的日常檢查與潤滑；班中要求操作人員嚴格按照設備操作規程操作，出現問題及時進行處理；下班后需要對設備進行清掃擦拭工作，并將設備運行過程中出現的異常情況記錄在設備運行記錄簿上。

在設備日點檢中發現的問題按照以下2種方法進行解決：

①一般的簡單調整由操作人員自行處理解決；

②難度較大的故障隱患及時向維修部門報修，由專門的維修人員進行處理。

船廠的大型設備都附帶有運行記錄表，而像焊機類的小型設備則沒有記錄表。操作人員每天都需要按要求填寫開機臺時間(h)及設備關鍵部位檢查情況，使用部門在月底前將設備運行記錄表統一提交給設備科。廠內機動車有單獨的日點檢表，車輛駕駛員每天按照要求對關鍵部位進行檢查和記錄，并在月底前將機動車日點檢表提交給設備科。

1.2.2 生產設備巡檢

根據船廠的相關規定，設備管理人員與維修工每周對各部門設備進行一次巡檢，重點設備每周至少有一臺數的巡檢。通過每周的巡檢指導操作人員解決在設備使用及保養過程中存在的問題。經常督促設備操作人員遵守操作規程，合理使用設備，嚴格按照相關規定進行保養。對重點設備進行優先巡檢、優先維修，并及時做好設備巡檢記錄，對設備存在的問題進行及時整改。

1.2.3 特種設備定期檢測

船廠特種(生產)設備主要指機動車輛、起重設備等。按照國家要求對特種設備進行定期檢測，定期檢測按照國家規定的檢驗程序進行，其流程圖如圖1所示。由船廠使用部門首先進行特種設備自檢，設備自檢合格后由設備科向特種設備檢驗機構提出定期檢測申請。檢測機構按照特種設備安全技術規范的檢驗要求安排檢驗時間進行設備安全性能檢驗和能效測試，并提前3～5 d將進場檢驗日期通知船廠，由船廠做好檢驗前的準備工作。檢驗機構檢驗后，如果有設備整改意見，設備科按照意見對設備進行整改，整改完畢后申請復檢；如果檢驗合格，則可領取檢驗合格標志。復檢通過后可領取設備檢驗合格標志，不通過則報送特種設備安全監察部門處理。

2 造船企業設備管理存在的問題

2.1 設備管理耗費大量資源

船廠設有專門的設備科對各設備進行管理，由于設備種類繁多，需要配備大量的設備管理人員。設備的日常管理需要操作人員在開工前耗費一定的時間進行設備運行前檢查，無疑降低了生產效率。當發現設備存在問題時，需要耗費大量的人力和聯絡時間來解決問題，并且很難發現所有設備的故障，加大了設備管理的復雜度和難度。

2.2 設備運行存在安全隱患

目前船廠生產設備的管理主要是日點檢和每周的巡檢，很難控制設備在運行過程中的狀態。設備在運行時一旦發生故障，很有可能會引起人員受傷、設備損壞等情況，影響生產。如船廠起重設備中的龍門吊，在運行過程中如果不實時觀察并顯示其運行機構間的距離，有可能會發生龍門吊之間的碰撞事故。

2.3 操作人員違規操作

船廠中的設備事故有很大部分是由于工人的違規操作引起的。如焊機操作時，現場工人為了加快焊接速度，往往會加大焊接電流，導致焊接成型很不美觀，產生了很多的打磨工作量，明顯地降低了生產效率。

2.4 船廠空間布置局限

目前船廠在一些地方安裝攝像頭等小型有線監控系統，監控車間內生產或某些設備的狀態。船廠有線傳輸方式需要單獨布設通信線路，限制了船廠的空間利用，不利于船廠內的安全生產。另外，有線傳輸方式對通信距離也有一定的限制。當傳輸距離很遠時需要布設較長的通信電纜，大大增加了工程成本。

3 造船企業設備監控技術發展趨勢

3.1 無線通信技術的應用

船廠占地面積大，生產環境復雜，鋼板材料堆積等對通信的干擾較大。通過在船廠內鋪設電纜光纖等有線網絡，生產信息的實時傳遞不能完全實現。無線通信網絡具有布置方便靈活、覆蓋范圍廣、實時響應等特點，正是船廠通信技術發展所需要的。無線通信技術具有抗干擾性、安全性高和移動性好的優點，并且成本每年都有所下降，有利于船廠的信息化建設。

電磁波信號在空間中能夠自由傳播，無線通信技術正是利用這種特性進行信息交換。目前使用比較普遍的遠距離無線通信技術主要有CDMA和GPRS技術，近距離無線通信技術主要有ZigBee、近距離無線傳輸(NFC)、Bluetooth(藍牙)、WIFI(無線局域網)和超寬頻(Ultra Wide Band，UWB)技術。

3.2 無線監控系統的應用

進入21世紀后，計算機技術和各種通信技術都在飛速發展，制造業、服務業等都在向著自動化、信息化、智能化的方向發展，造船企業也正在不斷地朝著信息化和智能化方向發展。為了保障船廠安全生產和操作人員的生命安全，生產設備的管理問題顯得尤為重要，國內很多學者已經開始了無線遠程實時監控系統的研究，這也是造船企業設備管理的必然發展趨勢。

通過對設備進行實時監控，操作人員能夠放心地對設備進行操作。如果設備出現故障，維修人員可以在第一時間了解到故障發生的位置和大致的原因，從而做出正確的判斷并及時解決問題。這樣能保障操作人員的安全，并且可以明顯減少設備故障時間，延長設備的使用壽命，降低設備的維修費用，提高生產效率。

3.3 無線監控系統的開發

通過在船廠多處區域架設無線路由，實現了全廠的無線覆蓋。船廠設備無線遠程實時監控系統通常包括信息采集模塊、信息處理模塊、本地監控模塊、遠程傳輸模塊和遠程監控模塊。采用本地監控與遠程監控同時運行，此種監控系統將采集數據全部記錄到本地監控系統上，遠程監控以客戶端形式訪問本地監控設備數據，避免了因網絡中斷而產生數據丟失的情況。

船廠設備無線遠程實時監控系統可以實現設備的實時狀態監控、實時數據記錄、歷史數據查詢、及時報警等功能，大大地提升了設備的安全性。

在信息采集模塊中，通過在監測設備上安裝傳感器，借助傳感器來采集設備參數。傳感器直接與被監控設備相連，檢測被監控設備需要監控的信號，并與采集裝置相連將信息上傳至信息采集模塊。通過數據采集和控制處理器等軟硬件程序，控制和采集傳感器并將數據上傳給本地監控中心。

信息處理模塊將信息采集模塊中采集到的數據進行計算和處理，即將采集到的模擬信號進行A/D轉換并存儲。本地監控模塊包括信息存儲單元、信息顯示單元和控制輸出單元。信息存儲單元保存信息采集模塊中采集到的設備的相關工作參數，保證通過此模塊能夠對設備之前的運行狀況進行歷史查詢，所存儲的數據可以通過信號導出接口導出。信號顯示單元可以在本地實時顯示設備的工作參數，并通過車間攝像頭實時顯示設備的工作狀態畫面。當設備的工作參數達到臨近極限狀態時，控制輸出單元進行預警，達到極限狀態時進行報警并切斷工作電路。

遠程傳輸模塊利用WIFI無線通信技術實現信息采集模塊、本地監控模塊及遠程服務器之間的數據進行高速可靠傳輸。無線網絡系統由多個分布在船廠的無線路由組成。遠程監控系統是利用WIFI無線通信技術實現與多個區域的本地監控系統之間的通信，可以對船廠內所有設備的狀態信息進行統計監測，同時可以實時地發送控制信號，實現遠程統一管理。

船廠設備遠程實時監控系統圖如圖2所示。

4 結語

本文基于船廠設備的管理現狀以及設備管理存在的問題，指出了船廠未來設備監控技術的發展趨勢。通過將無線通信技術運用到船廠設備管理中，實現全廠的設備實時監控管理，是船廠信息化建設的發展趨勢。船廠設備遠程實時監控系統可以實現設備的工作參數及運行狀態的實時顯示、歷史查詢、及時報警、遠程監控等功能，及時發現設備運行過程中存在的問題并解決，保證船廠生產設備及人員的安全，促進船廠的信息化建設。

[1] 張逸，林焱，吳丹岳. 電能質量監測系統研究現狀及發展趨勢[J]. 電力系統保護與控制，2015，43(2)：138-147.

[2] 趙曉宇. 建筑設備監控系統研究及發展趨勢[J]. 現代建筑電氣，2011，2(4)：1-7.

[3] 谷現良. 南寧機場T2航站樓暖通設備監控系統設計[J]. 暖通空調，2016(2)：47-56.

[4] 吳輝. 地鐵機電設備監控系統設計與實現[D]. 廣州：廣東工業大學，2005.

[5] 吳志東，楊士喜. 基于3G無線通信網絡的船舶遠程監控系統研究[J]. 船海工程，2011，40(5)：16-19.

[6] 劉子晗，李維嘉. 基于GSM與ARM的船用設備遠程監控系統[J]. 機械與電子，2016，34(5)：62-65.

2017-01-17

毛久昌(1973—)，男，工程師，從事船廠生產設備管理技術。

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