機械制造設備遠程監控與故障診斷技術

劉建祥

摘 要：機電設備故障診斷技術已逐步發展成為一門獨立的跨學科綜合信息處理技術。本文簡要分析了制造設備遠程監控診斷系統的網絡結構，闡述了遠程診斷的工作模式和基本原理。同時，著重討論了如何實現遠程監測和診斷的技術問題。

關鍵詞：制造設備 遠程監控與診斷 全新發展時期

隨著科學技術的不斷發展，現代制造技術和系統也得到了迅速發展。設備狀態監測和故障診斷作為關鍵環節之一，在研究中取得了良好的效果。隨著現代社會的不斷發展，機械制造業的需求也在不斷增加。狀態監測與故障診斷已逐步發展成為跨多個領域的獨立綜合技術。隨著相關技術的不斷發展，在設備診斷技術領域，設備的遠程監測與診斷已成為一個研究熱點，發揮著非常重要的作用。

一、遠程監控與診斷的基本原理

（一）遠程監控與診斷系統的總體結構。現場監測診斷子系統一般由軟件系統、PC機和采集信息系統三部分組成。該子系統的主要功能是以診斷系統為媒介，對運行中的機械設備進行診斷和監控。在監控過程中，可以對機器進行具體的診斷和復制。同時，還可以對機械運行過程中產生的所有數據進行分析和統計。通過該子系統可以實現對監測信息的采集、處理和存儲。監測信息綜合處理后，以互聯網為傳輸媒介，將采集到的數據和請求診斷報告發回遠程診斷中心服務器。一般來說，遠程診斷中心主要有下面幾個功能：

1在設備運行過程中，實現了對PLC數據的實時采集，并通過遠程網絡對運行中的設備引起的故障進行診斷，找出故障原因。

2負責對遠程網絡傳輸的實時監控信息進行分析處理，綜合處理設備管理專家的意見，找出故障原因，討論解決方案。

3當設備因故障不能正常工作時，應提供遠程設備診斷指導，設備恢復正常運行后，還應負責設備的運行指導。

4設備運行過程中產生的所有數據均保存完好，為制定診斷措施提供數據依據。

5在設備故障分析中，可以為診斷和分析提供許多新的方法和理論。當條件允許時，可以驗證這些方法和理論，以確定其適用性。經過驗證，這些新的科學技術方法可以應用于實際生產過程，有效地提高生產效率。

（二）遠程監控與診斷系統的工作模式。一般來說，遠程監測和診斷系統主要由本地診斷和異地診斷組成。

1本地診斷。當子系統或被監測設備因故障不能正常工作時，安裝在設備下的信息收集器將采集和處理設備傳遞的故障信息，并負責將信息傳遞到本地故障診斷專家系統。當診斷系統接收到信息時，負責診斷的機器將輸入該信息。進行自動診斷，找出故障的具體原因。如果這種診斷方法找不到故障原因，可以采用遠程診斷。

2異地遠程診斷。遠程診斷一般由電子郵件和實時診斷兩部分組成。兩種診斷模式之間也存在一些差異。主要區別在于，在使用實時診斷模式時，網絡可以與現場專家討論，也可以與現場監控人員討論設備故障，在某些情況下，實時監控也可以用來得出全面的診斷結論。在這種模式下，負責診斷的專家只能通過對現場傳輸的設備數據進行分析和推測，得出最終診斷結論，并通過電子郵件將最終診斷結果發送回現場。

二、遠程監控與診斷實現的關鍵技術

（一）數據壓縮與傳輸技術。對于遠程診斷系統，在實際應用過程中，需要傳輸和存儲大量的圖像、聲音和數據。在這些信息的遠程傳輸中，通常會造成大量的損失，并在一定程度上增加成本。因此，如何在保證圖像和聲音質量的基礎上實現聲音和圖像的傳輸，以及如何通過壓縮來減少圖像和聲音數據已成為亟待解決的問題。一般來說，遠程診斷的故障信息主要包括視頻信號、數據信號、控制信號和音頻信號。由于信號的不同，對傳輸有不同的要求。通常情況下，這些信號的傳輸需要網絡作為媒介，但由于通信網絡的多樣性，壓縮后的故障信號不能通過所有的網絡通道傳輸。為了實現故障信息的快速、高清晰度傳輸，數字化傳輸速率至少達到384 kbs以上。從網絡傳輸的現狀來看，只有綜合業務數字網、數據數字網和專用線才能滿足這些要求。因此，在進行數據傳輸時，必須利用這些網絡實現故障診斷信息的及時有效傳輸。

（二）遠程診斷專業系統的開放性。一般來說，遠程診斷和傳統診斷在本質上是不同的。對于傳統的診斷專家系統，知識庫是半封閉或封閉的，設計人員通常負責修改和輸入知識庫的結構和知識。對于遠程診斷專家系統，知識庫是一個基于Web數據庫的開放式結構。它只需要一個簡單的設計框架。在知識庫的建設和維護中，設計師不僅要對知識庫的完成負責，還要對知識庫的參與者和廣大用戶負責。如何設計這種開放式遠程診斷系統是實現遠程診斷技術的關鍵。

（三）虛擬現實技術。通常，通過多媒體和虛擬現實技術，系統的狀態可以被生動地表達出來。虛擬現實的一個特點是其交互性和沉浸性。通過對真實場景的再現，改變后的實體對象的場景可以以三維圖形的形式顯示出來，也可以直接進入再現場景發揮其實際作用。目前，VRML 2.0已經成為互聯網上的虛擬現實語言標準。在虛擬建模工具的支持下，對需要診斷的對象建立了虛擬模型，從而真實地反映出這些故障，進一步提高了故障診斷的準確性。

（四）網絡系統的安全性設計。隨著現代信息技術的不斷發展，網絡安全已成為信息技術發展的主要障礙。對于遠程診斷網絡，主要保證其安全性。只有在網絡診斷處于相對安全的環境中，遠程診斷和監測才具有現實意義。因此，在設計遠程診斷系統時，必須充分考慮整個系統的安全性，保證網絡信息的可用性、保密性和完整性。一般來說，可以使用數據加密技術、密碼系統和防火墻技術來保證網絡運行的安全性。

三、結束語

綜上所述，設備遠程監測與診斷是集通信技術、故障診斷、虛擬技術和計算機信息技術于一體的新技術領域。該系統對提高企業的競爭力起著極其重要的作用。可以預見，隨著現代科學技術的不斷發展，遠程診斷技術的研究和應用將逐步進入一個新的發展階段。

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