機(jī)械制造設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)

劉建祥

摘 要：機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門獨(dú)立的跨學(xué)科綜合信息處理技術(shù)。本文簡(jiǎn)要分析了制造設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，闡述了遠(yuǎn)程診斷的工作模式和基本原理。同時(shí)，著重討論了如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：制造設(shè)備 遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷 全新發(fā)展時(shí)期

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)和系統(tǒng)也得到了迅速發(fā)展。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在研究中取得了良好的效果。隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的需求也在不斷增加。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷已逐步發(fā)展成為跨多個(gè)領(lǐng)域的獨(dú)立綜合技術(shù)。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，在設(shè)備診斷技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，發(fā)揮著非常重要的作用。

一、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷的基本原理

（一）遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)診斷子系統(tǒng)一般由軟件系統(tǒng)、PC機(jī)和采集信息系統(tǒng)三部分組成。該子系統(tǒng)的主要功能是以診斷系統(tǒng)為媒介，對(duì)運(yùn)行中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行診斷和監(jiān)控。在監(jiān)控過程中，可以對(duì)機(jī)器進(jìn)行具體的診斷和復(fù)制。同時(shí)，還可以對(duì)機(jī)械運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。通過該子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)信息的采集、處理和存儲(chǔ)。監(jiān)測(cè)信息綜合處理后，以互聯(lián)網(wǎng)為傳輸媒介，將采集到的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求診斷報(bào)告發(fā)回遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器。一般來說，遠(yuǎn)程診斷中心主要有下面幾個(gè)功能：

1在設(shè)備運(yùn)行過程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PLC數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備引起的故障進(jìn)行診斷，找出故障原因。

2負(fù)責(zé)對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)控信息進(jìn)行分析處理，綜合處理設(shè)備管理專家的意見，找出故障原因，討論解決方案。

3當(dāng)設(shè)備因故障不能正常工作時(shí)，應(yīng)提供遠(yuǎn)程設(shè)備診斷指導(dǎo)，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行后，還應(yīng)負(fù)責(zé)設(shè)備的運(yùn)行指導(dǎo)。

4設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)均保存完好，為制定診斷措施提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5在設(shè)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(dāng)條件允許時(shí)，可以驗(yàn)證這些方法和理論，以確定其適用性。經(jīng)過驗(yàn)證，這些新的科學(xué)技術(shù)方法可以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程，有效地提高生產(chǎn)效率。

（二）遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的工作模式。一般來說，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)主要由本地診斷和異地診斷組成。

1本地診斷。當(dāng)子系統(tǒng)或被監(jiān)測(cè)設(shè)備因故障不能正常工作時(shí)，安裝在設(shè)備下的信息收集器將采集和處理設(shè)備傳遞的故障信息，并負(fù)責(zé)將信息傳遞到本地故障診斷專家系統(tǒng)。當(dāng)診斷系統(tǒng)接收到信息時(shí)，負(fù)責(zé)診斷的機(jī)器將輸入該信息。進(jìn)行自動(dòng)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(yuǎn)程診斷。

2異地遠(yuǎn)程診斷。遠(yuǎn)程診斷一般由電子郵件和實(shí)時(shí)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(qū)別在于，在使用實(shí)時(shí)診斷模式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以與現(xiàn)場(chǎng)專家討論，也可以與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員討論設(shè)備故障，在某些情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)控也可以用來得出全面的診斷結(jié)論。在這種模式下，負(fù)責(zé)診斷的專家只能通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)脑O(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和推測(cè)，得出最終診斷結(jié)論，并通過電子郵件將最終診斷結(jié)果發(fā)送回現(xiàn)場(chǎng)。

二、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)壓縮與傳輸技術(shù)。對(duì)于遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要傳輸和存儲(chǔ)大量的圖像、聲音和數(shù)據(jù)。在這些信息的遠(yuǎn)程傳輸中，通常會(huì)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(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)已成為亟待解決的問題。一般來說，遠(yuǎn)程診斷的故障信息主要包括視頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、控制信號(hào)和音頻信號(hào)。由于信號(hào)的不同，對(duì)傳輸有不同的要求。通常情況下，這些信號(hào)的傳輸需要網(wǎng)絡(luò)作為媒介，但由于通信網(wǎng)絡(luò)的多樣性，壓縮后的故障信號(hào)不能通過所有的網(wǎng)絡(luò)通道傳輸。為了實(shí)現(xiàn)故障信息的快速、高清晰度傳輸，數(shù)字化傳輸速率至少達(dá)到384 kbs以上。從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)默F(xiàn)狀來看，只有綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)數(shù)字網(wǎng)和專用線才能滿足這些要求。因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須利用這些網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)故障診斷信息的及時(shí)有效傳輸。

（二）遠(yuǎn)程診斷專業(yè)系統(tǒng)的開放性。一般來說，遠(yuǎn)程診斷和傳統(tǒng)診斷在本質(zhì)上是不同的。對(duì)于傳統(tǒng)的診斷專家系統(tǒng)，知識(shí)庫是半封閉或封閉的，設(shè)計(jì)人員通常負(fù)責(zé)修改和輸入知識(shí)庫的結(jié)構(gòu)和知識(shí)。對(duì)于遠(yuǎn)程診斷專家系統(tǒng)，知識(shí)庫是一個(gè)基于Web數(shù)據(jù)庫的開放式結(jié)構(gòu)。它只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)框架。在知識(shí)庫的建設(shè)和維護(hù)中，設(shè)計(jì)師不僅要對(duì)知識(shí)庫的完成負(fù)責(zé)，還要對(duì)知識(shí)庫的參與者和廣大用戶負(fù)責(zé)。如何設(shè)計(jì)這種開放式遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的關(guān)鍵。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。通常，通過多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，系統(tǒng)的狀態(tài)可以被生動(dòng)地表達(dá)出來。虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)特點(diǎn)是其交互性和沉浸性。通過對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的再現(xiàn)，改變后的實(shí)體對(duì)象的場(chǎng)景可以以三維圖形的形式顯示出來，也可以直接進(jìn)入再現(xiàn)場(chǎng)景發(fā)揮其實(shí)際作用。目前，VRML 2.0已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬現(xiàn)實(shí)語言標(biāo)準(zhǔn)。在虛擬建模工具的支持下，對(duì)需要診斷的對(duì)象建立了虛擬模型，從而真實(shí)地反映出這些故障，進(jìn)一步提高了故障診斷的準(zhǔn)確性。

（四）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全已成為信息技術(shù)發(fā)展的主要障礙。對(duì)于遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)絡(luò)，主要保證其安全性。只有在網(wǎng)絡(luò)診斷處于相對(duì)安全的環(huán)境中，遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)測(cè)才具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)時(shí)，必須充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的安全性，保證網(wǎng)絡(luò)信息的可用性、保密性和完整性。一般來說，可以使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)、密碼系統(tǒng)和防火墻技術(shù)來保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性。

三、結(jié)束語

綜上所述，設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷是集通信技術(shù)、故障診斷、虛擬技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)于一體的新技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)對(duì)提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力起著極其重要的作用?？梢灶A(yù)見，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用將逐步進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。

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