曾 山，劉 孟，袁 斌

（江西省科學(xué)技術(shù)館，江西南昌 330038）

0 引言

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，生產(chǎn)型企業(yè)的傳統(tǒng)設(shè)備管理模式，已跟不上時(shí)代的步伐，為適應(yīng)快速高效的節(jié)奏，必須對(duì)傳統(tǒng)模式進(jìn)行改變。通過(guò)一種智能的點(diǎn)檢方式代替“手工抄表”“隨機(jī)抽查”的常規(guī)管理模式[1]。智能手持點(diǎn)檢儀終端是基于傳感器檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)構(gòu)建而成。通過(guò)手持的振動(dòng)、溫度、噪音一體化傳感器放置在展品的關(guān)鍵位置處采集數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)與云存儲(chǔ)服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。也可在手持移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)查看數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)展品運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)展品的運(yùn)行狀態(tài)、故障位置、劣化趨勢(shì)等判斷。

針對(duì)展品的運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)一種一體式展品監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)展品的振動(dòng)、溫度、噪聲等數(shù)據(jù)，建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)這些展品采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析。分析展品在什么環(huán)境參數(shù)下運(yùn)行最穩(wěn)定，參數(shù)的變化會(huì)引起展品哪方面的故障等。這些數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)可對(duì)以后展品制作的發(fā)展帶來(lái)重大的參考意義。

1 手持點(diǎn)檢儀的管理功能

通過(guò)軟硬件系統(tǒng)的配合使用，巡檢系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下基本功能：

（1）設(shè)備溫度、振動(dòng)、噪聲等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查看，包括設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)，了解設(shè)備劣化趨勢(shì)。并可根據(jù)設(shè)備出廠參數(shù)設(shè)置報(bào)警門限，保證設(shè)備的良好運(yùn)行。

（2）巡檢業(yè)務(wù)包括巡檢路線、巡檢站點(diǎn)、巡檢觀察項(xiàng)描述、巡檢排班、巡檢設(shè)備臺(tái)賬對(duì)應(yīng)信息、巡檢時(shí)間監(jiān)控，查看設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控及設(shè)備控制。

（3）巡檢人員執(zhí)行巡檢任務(wù)時(shí)，顯示當(dāng)前的巡檢任務(wù)路線的任務(wù)信息、巡檢點(diǎn)列表、各個(gè)巡檢點(diǎn)的觀察項(xiàng)，保證巡檢人員按照計(jì)劃好的巡檢方案進(jìn)行巡檢；巡檢過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異?？刹榭丛O(shè)備數(shù)據(jù)并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)做故障分析，同時(shí)可使用手持終端的拍照、語(yǔ)音和視頻功能，記錄巡檢中的發(fā)現(xiàn)的情況；通過(guò)遠(yuǎn)程跟蹤記錄巡檢手持終端的使用，自動(dòng)監(jiān)控巡檢行為，嚴(yán)格按巡檢計(jì)劃執(zhí)行。

（4）具有數(shù)據(jù)報(bào)表功能，完善的數(shù)據(jù)查詢功能：支持精確查詢、定制查詢，可進(jìn)行基本巡檢工作與隱患信息查詢統(tǒng)計(jì)與分析等，查詢結(jié)果可以用Excel 格式輸出，也可以以報(bào)表的形式顯示。

（5）日常巡查情況報(bào)表統(tǒng)計(jì)：對(duì)巡檢人員的巡檢情況、內(nèi)容、漏檢等自動(dòng)分析，并按管理要求生成巡檢明細(xì)表漏檢明細(xì)表、巡檢日?qǐng)?bào)表，可以將查詢結(jié)果輸出到打印機(jī)，生成Excel 文件。

（6）設(shè)備狀態(tài)選擇：巡檢開(kāi)始前，需根據(jù)當(dāng)前被測(cè)設(shè)備的實(shí)際情況選擇設(shè)備狀態(tài)，包括運(yùn)行、停機(jī)、帶病運(yùn)行、檢修、備用5 種狀態(tài)。選擇設(shè)備運(yùn)行、帶病運(yùn)行狀態(tài)后，測(cè)量完成按下“保存”系統(tǒng)將自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到該設(shè)備的下一個(gè)巡檢測(cè)點(diǎn)測(cè)量。若選擇停機(jī)、檢修、備用狀態(tài)，系統(tǒng)將跳過(guò)該設(shè)備進(jìn)入下一設(shè)備測(cè)量。

（7）巡檢進(jìn)度：巡檢時(shí)，在“狀態(tài)”欄中將顯示當(dāng)前巡檢進(jìn)度，如“10/36”表示此路徑總共有36 個(gè)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)前已完成10 個(gè)。

（8）對(duì)展品進(jìn)行開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)和燈光控制。

2 手持點(diǎn)檢儀的功能結(jié)構(gòu)

以全面掌握設(shè)備狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)設(shè)備的具體情況制定巡檢內(nèi)容，放映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，必須列入巡檢點(diǎn)內(nèi)容，點(diǎn)巡檢內(nèi)容足以說(shuō)明狀態(tài)或用于維修決策，點(diǎn)巡檢項(xiàng)目完整，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)可視化[2]。手持點(diǎn)檢儀終端結(jié)構(gòu)如圖1 所示。手持點(diǎn)檢儀具備以下功能：

（1）展品運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集（如溫度、振動(dòng)、噪聲等）。

（2）展品運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄及遠(yuǎn)程傳輸。

（3）展品運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及查看。

3 系統(tǒng)功能目標(biāo)（圖2）

圖2 手持點(diǎn)檢儀目標(biāo)功能

（1）對(duì)展品的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與存儲(chǔ)。

（2）分析展品在什么環(huán)境下，運(yùn)行最穩(wěn)定可靠。

（3）運(yùn)行參數(shù)的變化和展品故障間的相對(duì)關(guān)系。

（4）對(duì)以后展品制作、維修、維護(hù)給出參考依據(jù)。

4 系統(tǒng)功能創(chuàng)新

（1）國(guó)內(nèi)首次將移動(dòng)巡檢設(shè)備運(yùn)用到科普展覽展示領(lǐng)域，對(duì)提升科普?qǐng)鲳^展覽設(shè)施的管理水平具有重要意義。

（2）開(kāi)發(fā)用于存儲(chǔ)、顯示和導(dǎo)出展品溫度、振動(dòng)、噪聲參數(shù)的便攜式手持終端。該設(shè)備可方便、快速地將科普展品的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和導(dǎo)出，在提升現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)效率、分析和預(yù)判現(xiàn)場(chǎng)故障方面有著重要作用。

（3）開(kāi)發(fā)用于采集與傳輸展品溫度、振動(dòng)、噪聲參數(shù)的數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊。該模塊集成溫度、振動(dòng)、噪聲的檢測(cè)裝置，可根據(jù)需要對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，提升檢測(cè)效率。

（4）開(kāi)發(fā)專門用于科普展品現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的軟件，實(shí)現(xiàn)科普?qǐng)鲳^展覽設(shè)施的即時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)一步提高科普設(shè)施的智能化管理水平。

5 手持點(diǎn)檢儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

手持點(diǎn)檢儀系統(tǒng)是以STC12C5A60S2 單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，通過(guò)采集溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、噪聲傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。操作流程如圖3 所示。

圖3 操作流程

5.1 STC12C5A60S2 單片機(jī)特性

STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)干擾的新一代單片機(jī)。指令代碼兼容普通的51 單片機(jī)，但速度快到8～12 倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，針對(duì)強(qiáng)干擾場(chǎng)合。

5.1.1 STC12C5A60S2 單片機(jī)通信接口

STC12C5A60S2 單片機(jī)是一款功能比較強(qiáng)大的單片機(jī)，它擁有兩個(gè)全雙工串行通信接口[3]，串口1 的功能及操作與傳統(tǒng)51 單片機(jī)串行口相同；特殊的是STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)獨(dú)立波特率發(fā)生器，串口1 可以使用定時(shí)器1 作為波特率發(fā)生器，也可以使用獨(dú)立波特率發(fā)生器作為波特率發(fā)生器；而串口2 只能使用獨(dú)立波特率發(fā)生器作為波特率發(fā)生器。

5.1.2 單片機(jī)雙串口的定義

單片機(jī)晶振：11.0592 MHz；波特率：9600 bps；引腳定義：串行口1：發(fā)送—TxD/P3.1；接收—RxD/P3.0；串行口2：發(fā)送—TXD2/P1.3；接收—RxD/P1.2。

5.1.3 單片機(jī)雙串口通信的原理（圖4）

圖4 單片機(jī)雙串口通信原理

5.2 溫度數(shù)據(jù)的采集

打開(kāi)平板選擇展品參數(shù)采集，選擇溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，平板系統(tǒng)軟件會(huì)向一體傳感器設(shè)備發(fā)送溫度數(shù)據(jù)查詢指令OXAA，展品運(yùn)行時(shí)，溫度傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)I2C 采集和換算，形成一個(gè)平均溫度值，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)模塊上傳給手持設(shè)備，再通過(guò)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)上傳上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，進(jìn)行保存，最后通過(guò)數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析判斷。溫度數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 溫度數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)

5.3 振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集

打開(kāi)平板選擇展品參數(shù)采集，選擇振動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，平板系統(tǒng)軟件會(huì)向一體傳感器設(shè)備發(fā)送振動(dòng)數(shù)據(jù)查詢指令OXBB，展品運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)AD 采集器的采樣和換算，形成一個(gè)振動(dòng)幅度的值，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)模塊上傳給手持設(shè)備，再通過(guò)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)上傳上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，進(jìn)行保存，最后通過(guò)數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析判斷。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 振動(dòng)數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)

5.4 噪聲數(shù)據(jù)的采集

打開(kāi)平板選擇展品參數(shù)采集，選擇噪聲數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，平板系統(tǒng)軟件會(huì)向一體傳感器設(shè)備發(fā)送噪聲數(shù)據(jù)查詢指令OXCC,展品運(yùn)行時(shí)，噪聲傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)AD 采集器的采樣和換算，形成一個(gè)噪聲的峰值，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)模塊上傳給手持設(shè)備，再通過(guò)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)上傳上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，進(jìn)行保存，最后通過(guò)數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析判斷。噪聲數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)如圖7 所示。

圖7 噪聲數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)

6 手持點(diǎn)檢儀軟件設(shè)計(jì)

6.1 手持設(shè)備操作界面

手持設(shè)備支持查看展廳、展區(qū)、展品、展品開(kāi)關(guān)機(jī)狀態(tài)、展品運(yùn)行及故障狀態(tài)、展品運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)、電源通斷電狀態(tài)、布展燈光狀態(tài)等信息。并支持展品開(kāi)關(guān)機(jī)控制、通斷電控制、布展燈光的控制等操作。便于工作人員快捷便利的查看信息和對(duì)相關(guān)設(shè)備的控制。

6.2 手持設(shè)備用戶權(quán)限登錄界面

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶賬號(hào)的添加、修改、刪除、啟用和禁用等功能。支持角色的添加、修改、刪除、啟用和禁用等功能?？梢詾榻巧x予一系列的操作權(quán)限，用戶可通過(guò)設(shè)置角色來(lái)獲得操作權(quán)限，也可以為每個(gè)用戶單獨(dú)賦予一些操作權(quán)限，數(shù)據(jù)范圍權(quán)限每個(gè)用戶單獨(dú)設(shè)置。

6.3 手持設(shè)備用戶管理界面

手持設(shè)備系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)展廳、展區(qū)、展品等的添加、修改、刪除。展品支持設(shè)置多種運(yùn)行模式，不同模式可以做不同的設(shè)置（如展品運(yùn)行時(shí)間）。

7 結(jié)語(yǔ)

手持點(diǎn)檢儀的設(shè)計(jì)投入消除了原有點(diǎn)檢儀制度中的漏洞和弊端，使點(diǎn)檢結(jié)果在執(zhí)行過(guò)程中更加真實(shí)有效的反映設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況[4]。手持點(diǎn)檢儀可獲得展品運(yùn)行的大量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)展品運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)展品運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、展品故障類型的統(tǒng)計(jì)、展品故障預(yù)報(bào)警，甚至通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以分析展品的操作熱度，記錄到系統(tǒng)中，將展品熱度分析、展品運(yùn)行及故障分析等內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為多種圖表形式，直觀簡(jiǎn)潔地進(jìn)行展示，便于管理人員隨時(shí)查看。