搗固車設備狀態在線監控系統的研究

桑成恩

摘要：現代大型機械設備的使用，一方面提高了作業生產效率，降低了生產成本；另一方面，設備一旦出現故障，對各方面所造成的損失可能會成倍增加，甚至無法預計。因此，為提高機械設備的安全性、可靠性以及作業效率等，發展并應用先進的設備狀態監測系統與故障診斷技術對機械設備進行檢測與診斷十分必要。本文以大型養路機械搗固車為研究對象，設計了一種搗固車設備狀態監測系統。本監測系統能夠實時采集搗固車設備狀態信息，對設備狀態信息進行初步分析及存儲，并利用3G無線通信技術傳輸至運程監控中心，實時顯示設備運行狀態，掌握設備運轉狀況，對設備故障實時告警、早期診斷并處理，從而提高搗固車線路作業質量、作業效率以及設備維護水平。

關鍵詞：搗固車；智能化；在線監控

1搗固車設備狀態監測系統設計思想

（1）測點確定

考慮到搗固車作業狀態參數的實用性及本監測系統的經濟性，不可能對搗固車設備狀態進行全面監測，以作業參數的重要性是否為故障多發部位、故障造成后果的嚴重性、監測后對搗固車工作質量以及節能降耗的實際意義為標準，本監測系統主要對搗固車的電源系統和作業系統等重要參數進行監測。

（2）數據處理

為了方便查看搗固車設備狀、作業參數以及現場視頻監控錄像，本監測系統對處理后的信息進行了實時存儲。在本系統中，遠程監控中心擔負實時數據及歷史數據的存儲，為防止3G無線通信鏈路不暢導致數據丟失，車載電腦存儲了設備狀態、作業參數和現場視頻監控錄像。

（3）狀態顯示

搗固車的設備狀態信息非常多，而其原監測的信息是多種信號共用一個顯示儀表，為此工作人員每次都要調節相應按鈕才能得到需要觀測的參數狀態。為了方便現場工作人員和遠程監控中心管理人員觀察搗固車設備工作時各設備的狀態參數，本監測系統將采集的設備狀態信息以文字或圖形方式并分類顯示于車載電腦和遠程監控中心服務器上。

（4）故障告警

搗固車原本采用燈光和蜂鳴器方式報警，且報警信息不明確，當出現故障報警時，對于不熟練的工作人員可能需要對應故障信息表查找才能得知具體故障情況。為了方便工作人員和遠程監控中心管理人員快速準確的撐握，當設備出現故障時，本監測系統根據故障的危險級別通過車載電腦或遠程監控中心服務器以文字、聲音、圖像的方式將故障現象、故障原因等很直觀的告知相關人員，而不需要工作人員對故障進行查表核對。

2搗固車設備狀態監測系統整體概述

本監測系統主要包括兩大部分：車載監控系統和遠程監控中心。車載監控系統由多個多功能混合I/O數據采集模塊（CAN數據采集模塊）、UPS電源管理模塊、數據集中與通信裝置、音視頻裝置以及車載電腦組成。遠程監控中心由通信服務器、數據庫服務器、WEB服務器及監測工作站組成。圖1為搗固車在線監測系統構架。

3搗固車設備狀態監測系統功能

3.1車載監控系統功能

（1）多功能混合I/O模塊。該模塊具有同時采集模擬量、開關量和脈沖計數量的功能。

（2）電源管理模塊。在線監控系統采用UPS電源，當搗固車工作時，車載大功率直流電源對在線監測系統供電，同時對蓄電池充電；搗固車不工作時，由蓄電池對在線監控系統供電，需要對蓄電池進行管理，防止其過充、過放，可根據實際需要切斷電能供應，以提高其工作壽命。

（3）音視頻裝置。采用帶音視接口的紅外網絡攝像機，可以在光線微弱甚至是黑夜實現實時的監控，攝像機可以實現全方位回轉采集整個駕駛室的視頻信息，具備自動調焦功能，能夠在監控中心控制下轉動、放大和采集圖像。音頻記錄器具備高清晰度，能夠記錄并清晰辨識內部通話錄音、無線對講機錄音等。

（4）數據集中與通信裝置。采用32位ARM處理器和嵌入式實時操作系統，負責采集所有CAN模塊的數據，采集GPS數據，并進行數據預處理，系統參數配置中轉，同時通過串口向車載電腦傳送實時數據，通過3G模塊向遠程監控中心傳送數據，對3G模塊、車載電腦、視頻裝置電源的控制。

（5）車載電腦。它用于實時顯示車輛狀態、作業數據曲線、車輛參數超限報警和作業質量不良告警，方便現場人員有針對性操作。

3.2遠程監控中心功能

（1）監控中心通信功能。給監控中心通信服務器申請一個固定的對公IP地址或者一個唯一的域名，并在3G無線路由與通信服務器之間建立一條VPN虛擬通道，以實現監控中心與車載監控系統之間的通信。

（2）數據處理。數據處理通常分為：數據提取、數據校驗、數據解析3步。主要用于完成對車載監控系統傳輸來的數據進行相關解析與處理等，并依據處理后得到的信息以指定方式顯示出搗固車的工作狀態和作業時的曲線圖，顯示搗固車作業后的質量，對設備故障進行報警。

（3）數據庫的管理維護。數據庫作為整個監控中心的數據存儲、管理核心，其性能好壞影響著整個監測系統的數據存儲與交換的性能。為了確保監控中心對數據的存儲、分析、讀取等的需求，需要從各方面考慮以設計出好的數據庫。

參考文獻：

[1]石志強.大規模可運營視頻監控網絡系統的安全機制[J].2011，32（1）.

[2]許立學.設備管理中的機械故障診斷技術與狀態監測維修[J].中山大學學報（自然科學版），2015，44（11）：18.

[3]宋磊.視頻監控系統概述[J].測控技術，2013，22.