盧甜甜

（長春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長春 130607）

為了保證機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和使用的質(zhì)量，需要進(jìn)行設(shè)備的故障診斷以及故障分析，以保證機(jī)械設(shè)備在使用時(shí)的高效性和安全性。通過故障分析和診斷能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題，并及時(shí)解決。隨著新興技術(shù)和科技的不斷發(fā)展，目前所使用機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)更為精確并不斷向著智能化發(fā)展，更加準(zhǔn)確高效的模式必然擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這給設(shè)備管理帶來了新的挑戰(zhàn)[1]。使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效提升機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)的可靠性，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，為設(shè)備管理工作帶來便利。

1 研究背景

智能生產(chǎn)、智能制造是“中國制造2025”的核心，為了實(shí)現(xiàn)智能制造，推進(jìn)工業(yè)智能化發(fā)展，需借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用在整個(gè)生產(chǎn)過程中，助力實(shí)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)機(jī)械設(shè)備的安全管理進(jìn)行研究，主要目的是增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的安全系數(shù)，延長設(shè)備的壽命。在制造業(yè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備安全，可提高監(jiān)管效率、降低監(jiān)測(cè)成本、優(yōu)化運(yùn)營流程[2]。保障機(jī)械設(shè)備安全的同時(shí)也可以保障人員安全，避免事故發(fā)生。

如今，隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)制造業(yè)的安全生產(chǎn)、生產(chǎn)效率方面有了越來越高的要求，需不斷發(fā)展智能化、自動(dòng)化生產(chǎn)。對(duì)于機(jī)械設(shè)備智能化、自動(dòng)化管理，不僅有助于保障人們?cè)谏a(chǎn)操作過程中的安全，也能夠提高生產(chǎn)效率，延長機(jī)械設(shè)備的壽命，降低成本。因此，發(fā)展智能化機(jī)械設(shè)備安全管理具有重要的意義。

目前，制造業(yè)設(shè)備管理存在如下幾個(gè)方面的問題：1）工業(yè)中大部分機(jī)械設(shè)備的安全管理并不能做到智能管理，在最初設(shè)計(jì)中缺少智能管理的理念。2）機(jī)械設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)更多是由人工進(jìn)行逐一排查，對(duì)于一些安全隱患不能夠做到及時(shí)監(jiān)測(cè)，應(yīng)縮減響應(yīng)時(shí)間，迅速解決問題。3）沒有做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)一些重要的數(shù)據(jù)處理仍依靠人力，沒有集成化的設(shè)備對(duì)它進(jìn)行統(tǒng)一化管理。

針對(duì)目前制造業(yè)設(shè)備管理存在的問題，筆者設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備安全智能化、信息化管理。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)機(jī)械設(shè)備有效監(jiān)控是機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)的核心，智能設(shè)備管理系統(tǒng)主要是由溫濕度傳感模塊、氣體濃度監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)綜合處理模塊、視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊、機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊等構(gòu)成，如圖1所示，各模塊之間運(yùn)行都是緊密聯(lián)系的。在機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并通過無線射頻通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。除此之外，通過溫濕度傳感模塊監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備所處環(huán)境，確保設(shè)備可在安全環(huán)境下工作。機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，可對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)備的智能化管理，工作人員利用電子移動(dòng)設(shè)備就可以隨時(shí)查到所需要查看的機(jī)械設(shè)備的信息，具有很高的靈活性和便利性[3]。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)功能模塊

2.2 設(shè)備管理系統(tǒng)功能

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)各模塊具有以下功能。

1）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)溫濕度傳感模塊主要包含的功能有：通過溫濕度傳感器對(duì)機(jī)械設(shè)備所在環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)設(shè)備所在環(huán)境溫濕度超出預(yù)先設(shè)定的閾值，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警顯示。主要應(yīng)用的技術(shù)是通過控制芯片獲取溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在系統(tǒng)界面上。

2）氣體濃度監(jiān)測(cè)模塊主要具有對(duì)生產(chǎn)過程中的有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能，通過氣體傳感器對(duì)機(jī)械設(shè)備所處環(huán)境進(jìn)行氣體濃度的監(jiān)測(cè)，如CO、乙醇等易燃、易爆、有毒的氣體。當(dāng)設(shè)備所在環(huán)境氣體濃度超出預(yù)先設(shè)定的閾值，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警顯示，主要應(yīng)用的技術(shù)是通過控制芯片獲取相應(yīng)氣體傳感器采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后可將數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)交互界面上。

3）數(shù)據(jù)綜合處理模塊主要包含的功能有：一是設(shè)備檔案的管理，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)備的各種信息清晰完整儲(chǔ)存下來。例如設(shè)備何時(shí)采購、何時(shí)進(jìn)行過維修、維修具體情況、設(shè)備日常使用的頻次等信息。二是設(shè)備使用的管理，例如機(jī)械設(shè)備的使用、保養(yǎng)、維修等環(huán)節(jié)的具體過程。此項(xiàng)功能需要詳細(xì)記錄維修的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)。三是設(shè)備的采購和庫存管理，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，工作人員能夠在制定采購計(jì)劃時(shí)研究設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)，制定更加科學(xué)合理的計(jì)劃并做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，本模塊主要應(yīng)用的技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的文件讀寫存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)處理功能[4]。四是對(duì)歷史記錄進(jìn)行查找，將歷史數(shù)據(jù)通過圖表的形式反映出來，例如機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的次數(shù)和原因、維修的頻率、折舊率等，便于工作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化的管理。

4）視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊具有對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能，機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行工作時(shí)將會(huì)被視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊完整記錄下來，工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過程中存在怎樣的問題，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，主要應(yīng)用5G技術(shù)以及視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)[5]。

5）機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊主要具備的功能是實(shí)時(shí)反映機(jī)械設(shè)備是否正常運(yùn)行，主要應(yīng)用的技術(shù)為通過CAN總線通信對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果沒有正常工作會(huì)第一時(shí)間提示管理人員[6]。

2.3 傳感器數(shù)據(jù)感知預(yù)警功能設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)需具備數(shù)據(jù)感知以及預(yù)警功能，系統(tǒng)可對(duì)傳感器采集的信息進(jìn)行判斷，通過傳感器采集設(shè)備所在環(huán)境溫濕度、氣體濃度數(shù)據(jù)信息，通過算法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理并且能夠分析數(shù)據(jù)是否達(dá)到安全閾值。機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及預(yù)警的具體步驟如下。

步驟1：傳感器感知溫濕度、氣體濃度數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)對(duì)感知的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析。

步驟2：系統(tǒng)對(duì)解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，將傳感器感知獲取的數(shù)據(jù)信息與三維場(chǎng)景融合。

步驟3：系統(tǒng)將傳感器獲取的數(shù)據(jù)與安全閾值進(jìn)行對(duì)比，如果傳感器獲取的數(shù)據(jù)沒有超過安全閾值，安全管理系統(tǒng)不會(huì)提醒用戶；如果傳感器獲取的數(shù)據(jù)超出安全閾值，安全管理系統(tǒng)將定位傳感器的相關(guān)位置，并且發(fā)出預(yù)警信息，及時(shí)告知機(jī)械設(shè)備管理者應(yīng)盡快采取相關(guān)的安全措施，系統(tǒng)預(yù)警信息可通過聲音、光電信息等方式傳播，以告知機(jī)械設(shè)備管理者。

2.4 設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫是設(shè)備管理系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)據(jù)庫主要作用是存放設(shè)備管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，例如，機(jī)械設(shè)備檔案管理、設(shè)備運(yùn)行記錄、設(shè)備維修記錄、設(shè)備保養(yǎng)記錄等等。根據(jù)主題的不同將機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)的信息劃分為不同的表，不同的表代表不同實(shí)體的數(shù)據(jù)集合。其中包含：1）設(shè)備檔案管理表，用于記錄并儲(chǔ)存企業(yè)機(jī)械設(shè)備的基本信息、重要參數(shù)數(shù)據(jù)。2）機(jī)械設(shè)備運(yùn)行記錄表，用于記錄并儲(chǔ)存與機(jī)械設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，有效體現(xiàn)機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)。3）設(shè)備維修記錄表，用于對(duì)機(jī)械設(shè)備維修狀況進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，便于月度、季度、年度檢查過程中查閱各階段維修情況。4）機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)記錄表，用于記錄機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)計(jì)劃數(shù)據(jù)信息，便于月度、季度、年度檢查過程中查閱機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施情況。

2.5 二維碼在設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

二維碼具有很強(qiáng)的新型應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)，相比較一維碼而言具有更高的信息容量。二維碼以編碼的形式能夠?qū)D片、文字、音頻等形式的信息進(jìn)行處理，功能十分強(qiáng)大。并且二維碼在部分被破壞的情況下仍然能夠被正常識(shí)別。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備安全管理時(shí)可以使用智能手機(jī)來作為移動(dòng)終端，將二維碼貼在需要進(jìn)行管理的機(jī)械設(shè)備上[7]。在工作時(shí)，工作人員通過智能手機(jī)對(duì)二維碼進(jìn)行掃描就可以對(duì)設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行詳細(xì)的了解和系統(tǒng)管理。

基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有效率高、穩(wěn)定性良好、消耗較低、靈活化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)。

3 設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)成

設(shè)備管理系統(tǒng)是由控制芯片、移動(dòng)終端、智能終端構(gòu)成的，機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊包含外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)。設(shè)備管理系統(tǒng)在設(shè)置時(shí)，往往在外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)之間設(shè)置防火墻。移動(dòng)終端主要指的是移動(dòng)電子設(shè)備，例如智能手機(jī)等，主要是用于二維碼的識(shí)別以及錄入和查詢信息。當(dāng)相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題時(shí)，可通過手機(jī)終端上傳問題，并可快速聯(lián)系到設(shè)備負(fù)責(zé)人解決問題，確保設(shè)備盡快恢復(fù)正常工作。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑

基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)對(duì)于制造業(yè)安全運(yùn)行可起到積極重要的作用，如何將設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程中是目前需研究的問題。

1）在機(jī)械設(shè)備安全管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可推進(jìn)制造業(yè)智能化的發(fā)展，需要以智能化管理平臺(tái)為專項(xiàng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，部分?jǐn)?shù)據(jù)可由相關(guān)部門統(tǒng)一進(jìn)行安全管理。相關(guān)部門亦可給予政策支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的融合，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備安全的管理[8]。

2）為了發(fā)展智能化制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，需要培養(yǎng)具有一定專業(yè)素養(yǎng)的高科技人才，不僅需要學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，還需要學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用行業(yè)的相關(guān)知識(shí)，如汽車、船舶、航空、鐵路等領(lǐng)域，做到理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高人才綜合素質(zhì)[9]。

3）可加大科學(xué)技術(shù)研發(fā)支持的力度，對(duì)一些前沿技術(shù)研究的項(xiàng)目上可給予立項(xiàng)支持，如芯片制造、傳感器研發(fā)等方面。

5 結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)中，可改變傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備管理方法。筆者從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出發(fā)，對(duì)機(jī)械設(shè)備安全管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，提升機(jī)械設(shè)備在使用過程中的可靠性，延長設(shè)備使用壽命，保障設(shè)備維護(hù)、使用人員安全，讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中發(fā)揮更大的作用，使得設(shè)備管理工作變得更加便捷、高效。人工智能時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在科技高速發(fā)展的社會(huì)中會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的安全管理系統(tǒng)仍有較大的研究空間，應(yīng)不斷地研究更加安全、高效的設(shè)備管理方法，不斷向著智能化、智慧化方向發(fā)展。