桑成恩

摘要：現(xiàn)代大型機械設(shè)備的使用，一方面提高了作業(yè)生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；另一方面，設(shè)備一旦出現(xiàn)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(shè)備的安全性、可靠性以及作業(yè)效率等，發(fā)展并應(yīng)用先進的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與故障診斷技術(shù)對機械設(shè)備進行檢測與診斷十分必要。本文以大型養(yǎng)路機械搗固車為研究對象，設(shè)計了一種搗固車設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。本監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集搗固車設(shè)備狀態(tài)信息，對設(shè)備狀態(tài)信息進行初步分析及存儲，并利用3G無線通信技術(shù)傳輸至運程監(jiān)控中心，實時顯示設(shè)備運行狀態(tài)，掌握設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，對設(shè)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(yè)質(zhì)量、作業(yè)效率以及設(shè)備維護水平。

關(guān)鍵詞：搗固車；智能化；在線監(jiān)控

1搗固車設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計思想

（1）測點確定

考慮到搗固車作業(yè)狀態(tài)參數(shù)的實用性及本監(jiān)測系統(tǒng)的經(jīng)濟性，不可能對搗固車設(shè)備狀態(tài)進行全面監(jiān)測，以作業(yè)參數(shù)的重要性是否為故障多發(fā)部位、故障造成后果的嚴重性、監(jiān)測后對搗固車工作質(zhì)量以及節(jié)能降耗的實際意義為標準，本監(jiān)測系統(tǒng)主要對搗固車的電源系統(tǒng)和作業(yè)系統(tǒng)等重要參數(shù)進行監(jiān)測。

（2）數(shù)據(jù)處理

為了方便查看搗固車設(shè)備狀、作業(yè)參數(shù)以及現(xiàn)場視頻監(jiān)控錄像，本監(jiān)測系統(tǒng)對處理后的信息進行了實時存儲。在本系統(tǒng)中，遠程監(jiān)控中心擔負實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的存儲，為防止3G無線通信鏈路不暢導致數(shù)據(jù)丟失，車載電腦存儲了設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)參數(shù)和現(xiàn)場視頻監(jiān)控錄像。

（3）狀態(tài)顯示

搗固車的設(shè)備狀態(tài)信息非常多，而其原監(jiān)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(diào)節(jié)相應(yīng)按鈕才能得到需要觀測的參數(shù)狀態(tài)。為了方便現(xiàn)場工作人員和遠程監(jiān)控中心管理人員觀察搗固車設(shè)備工作時各設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，本監(jiān)測系統(tǒng)將采集的設(shè)備狀態(tài)信息以文字或圖形方式并分類顯示于車載電腦和遠程監(jiān)控中心服務(wù)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(xiàn)故障報警時，對于不熟練的工作人員可能需要對應(yīng)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(jiān)控中心管理人員快速準確的撐握，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，本監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)故障的危險級別通過車載電腦或遠程監(jiān)控中心服務(wù)器以文字、聲音、圖像的方式將故障現(xiàn)象、故障原因等很直觀的告知相關(guān)人員，而不需要工作人員對故障進行查表核對。

2搗固車設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)整體概述

本監(jiān)測系統(tǒng)主要包括兩大部分：車載監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控中心。車載監(jiān)控系統(tǒng)由多個多功能混合I/O數(shù)據(jù)采集模塊（CAN數(shù)據(jù)采集模塊）、UPS電源管理模塊、數(shù)據(jù)集中與通信裝置、音視頻裝置以及車載電腦組成。遠程監(jiān)控中心由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器及監(jiān)測工作站組成。圖1為搗固車在線監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架。

3搗固車設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能

3.1車載監(jiān)控系統(tǒng)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(guān)量和脈沖計數(shù)量的功能。

（2）電源管理模塊。在線監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)供電，需要對蓄電池進行管理，防止其過充、過放，可根據(jù)實際需要切斷電能供應(yīng)，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(wǎng)絡(luò)攝像機，可以在光線微弱甚至是黑夜實現(xiàn)實時的監(jiān)控，攝像機可以實現(xiàn)全方位回轉(zhuǎn)采集整個駕駛室的視頻信息，具備自動調(diào)焦功能，能夠在監(jiān)控中心控制下轉(zhuǎn)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(nèi)部通話錄音、無線對講機錄音等。

（4）數(shù)據(jù)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(tǒng)，負責采集所有CAN模塊的數(shù)據(jù)，采集GPS數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)預處理，系統(tǒng)參數(shù)配置中轉(zhuǎn)，同時通過串口向車載電腦傳送實時數(shù)據(jù)，通過3G模塊向遠程監(jiān)控中心傳送數(shù)據(jù)，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(tài)、作業(yè)數(shù)據(jù)曲線、車輛參數(shù)超限報警和作業(yè)質(zhì)量不良告警，方便現(xiàn)場人員有針對性操作。

3.2遠程監(jiān)控中心功能

（1）監(jiān)控中心通信功能。給監(jiān)控中心通信服務(wù)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(wù)器之間建立一條VPN虛擬通道，以實現(xiàn)監(jiān)控中心與車載監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信。

（2）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理通常分為：數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)解析3步。主要用于完成對車載監(jiān)控系統(tǒng)傳輸來的數(shù)據(jù)進行相關(guān)解析與處理等，并依據(jù)處理后得到的信息以指定方式顯示出搗固車的工作狀態(tài)和作業(yè)時的曲線圖，顯示搗固車作業(yè)后的質(zhì)量，對設(shè)備故障進行報警。

（3）數(shù)據(jù)庫的管理維護。數(shù)據(jù)庫作為整個監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)存儲、管理核心，其性能好壞影響著整個監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與交換的性能。為了確保監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)的存儲、分析、讀取等的需求，需要從各方面考慮以設(shè)計出好的數(shù)據(jù)庫。

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