設備在線監測預警系統的設計與實現

申鵬　楊晨　申鵬程

摘 要：本文結合生產實踐，基于移動互聯網及傳感器技術，開發了一種設備在線監測系統，可實時、全面獲取工業設備運行數據，并以大數據技術為基礎，實現設備的遠程在線監測，并在日照港散糧儲運系統進行了應用。

關鍵詞：遠程監控系統;傳感器;移動互聯網

Abstract： In this paper， combined with production practice， based on mobile Internet and sensor technology， an equipment online monitoring system is developed to obtain real-time and comprehensive operation data of industrial equipment. Based on big data technology， remote online monitoring of equipment is realized， and it is applied in bulk grain storage and transportation system of Rizhao port.

Key words：Remote monitoring system; Sensor; Mobile Internet

中圖分類號：TP277

日照港裕廊股份有限公司主要從事散糧、木片、木薯干等貨種的接卸業務，作為自動化、專業化碼頭，公司針對不同貨種配套建設了散糧、木片、木薯干三大儲運系統，皮帶機、刮板機、斗提機等流程設備130余臺套，綿延近17 km，設備布置點多、面廣。傳統巡檢模式以人工為主，巡視效率低，異溫等隱蔽性故障很難發現;人員處于大功率、旋轉部位多、突出部位多、巡視路線狹窄的機械運轉作業環境，特別是進入夜間，精力易出現不集中狀態，機械傷害、火災、爆炸等風險都非常高。

為實現流程設備無人巡視，降低安全風險，保證設備最佳的運轉狀態，提高設備管理工作效能，裕廊公司從實際需求出發，基于移動互聯網技術和傳感器技術，設計開發了一套流程設備遠程在線監測預警系統，實現安全生產領域系統化智能化管理。

1 系統設計

流程設備在線監測預警系統是基于移動互聯網技術和設備感知技術，設計開發的一套遠程在線監測預警系統，實現了對輸送設備電機、減速機、滾筒等重點部位的運行參數進行實時遠程監測與預警，做到提前知曉、提前計劃、提前處理。

該系統分為采集層、傳輸層、處理層和應用層，如圖1所示。①采集層是該系統的基礎，其核心是各類傳感器以及數據采集轉換器。安裝在被檢測設備上的傳感器將設備運行的參數如溫度、振動、電流等信號接入數據采集轉換器，將模擬量信號轉換成可供遠程傳輸的數字信號。②傳輸層將轉換后的數字信號，通過移動互聯網（4G）將信號實時發送到指定的數據處理服務器。③處理層通過專用應用程序，將接收到的數據進行記錄、分析、處理，并通過互聯網將有效數據推送至展示應用層。④應用層通過移動客戶端、PC客戶端實時查看服務器推送的數據，及時掌握和了解設備的運行情況，發現設備運行中存在的隱患，從而實現遠程監控和早期預警。

2 系統應用技術及實現

2.1 應用技術

本系統基于IE瀏覽器設計開發，采用B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），分3層架構，如圖2所示。

第一層是瀏覽器，即客戶端，只有簡單的輸入輸出功能，處理極少部分的事務邏輯。由于客戶不需要安裝客戶端，只要有瀏覽器即可上網瀏覽，所以它面向的是大范圍的用戶，界面設計得比較簡單、通用。

第二層是WEB服務器，扮演著信息傳送的角色。當用戶想要訪問數據庫時，就會首先向Web服務器發送請求，WEB服務器統一請求后會向數據庫服務器發送訪問數據庫的請求，這個請求以SQL語句實現。

第三層是數據庫服務器，扮演著重要的角色，因為它存放著大量的數據。當數據庫服務器收到了Web服務器的請求后，會對SQL語句進行處理，并將返回的結果發送給Web服務器，接下來，Web服務器將收到的數據結果轉換為HTML文本形式發送給瀏覽器，即打開瀏覽器看到的界面[1]。

B/S架構采取瀏覽器請求，服務器響應的工作模式，如圖3所示。在B/S模式中，用戶通過瀏覽器針對服務器進行請求訪問的，瀏覽器的請求通過服務器進行處理，并將處理結果以及相應的信息返回給瀏覽器[2]。

2.2 系統實現

設備在線監測預警系統自動采集溫度、振動、電流等傳感器將設備的運行參數，通過4G無線網絡實時發送到服務器。由服務器對接收到的數據進行分析處理后，形成報告后采取PC客戶端和移動客戶端兩種方式推送到指定用戶。通過該系統可以及時發現設備運行中存在的隱患，對設備的運行狀況進行實時掌握，從而實現了皮帶機無人巡視和設備故障的早期預警。設備的運行流程如圖4所示。

（1）設備狀態監測傳感器接入數據采集終端，由數據采集終端采集實時數據。安裝在被監測設備上的狀態監測傳感器如壓力傳感器、振動傳感器等，將設備運行的參數由模擬信號轉換成數字信號。數據采集終端連接設備狀態監測傳感器，實時采集設備運行參數。

（2）使用移動互聯網技術，將數據采集終端采集的設備狀態實時數據發送到互聯網服務器。移動互聯網技術基于3G/4G網絡，提供數據傳送通道。數據采集終端按照秒級的傳輸速率將設備狀態通過3G/4G網絡傳送到互聯網服務器。

（3）由互聯網服務器實現數據的轉換、存儲及相關功能配置。該服務器包含通訊服務器、Web服務器、數據庫服務器及報警服務器。通訊服務器實現與數據采集終端通訊，從而實現數據傳送;Web服務器實現客戶端的接入、瀏覽實時設備運行數據及相關查詢;數據庫服務器用于保存采集的數據，以便用戶歷史曲線或歷史記錄查詢;報警服務器用于配置設備運行數據的報警界限值，當實時采集數據超報警界限值時，觸發報警。