基于物联网的工业机械电气系统远程监控与故障诊断

基于物联网的工业机械电气系统远程监控与故障诊断

杨全友 戚秀美 李龙坤

山东陆通建设工程有限公司

摘要：本文探讨了基于物联网技术的工业机械电气系统远程监控与故障诊断方法。物联网技术通过传感器实时采集工业机械电气系统的运行数据，并利用通信技术将这些数据传输至远程监控中心，实现了对设备的实时监控和运行状态分析。在故障诊断方面，文章详细描述了故障检测、故障定位和故障分析三个步骤，通过数据分析和专家系统提高了故障诊断的准确性和效率。这种基于物联网的远程监控与故障诊断方法不仅提升了工业机械电气系统的运行安全性和可靠性，也为工业智能化和自动化发展提供了重要支持。

关键词：物联网；工业机械电气系统；远程监控；故障诊断

随着工业技术的迅猛发展，工业机械电气系统的监控与故障诊断面临新的挑战。物联网技术的崛起为解决这些问题提供了新思路。通过物联网技术，可以实时采集工业机械电气系统的运行数据，并传输至远程监控中心进行分析，实现高效、准确的监控与诊断。这种方法不仅提高了设备运行的安全性和可靠性，还降低了企业的运维成本。

一、基于物联网工业机械电气系统远程监控

（一）传感器在远程监控中的应用

在基于物联网的工业机械电气系统远程监控中，传感器发挥着至关重要的作用。物联网技术的核心原理在于通过设备间的信息交换和互联，实现智能管理和控制。在工业机械电气系统中，为了实现远程监控，各种传感器被精心部署在关键部位，以实时监测设备的运行状态。这些传感器具备高精度、高可靠性的特性，能够实时捕获设备的温度、压力、电流、电压等关键参数。一旦传感器捕捉到这些数据，它们会立即启动工作，通过预先设定的通信协议，将数据准确、快速地发送给远程监控中心。这些传输的数据不仅包括了设备的实时运行参数，还可能包括异常情况的报警信息。远程监控中心接收到这些数据后，能够实时掌握工业机械电气系统的整体运行状况。通过对这些数据的分析，可以及时发现设备的潜在问题，并采取相应的措施进行预防或处理[1]。这种方式极大地提高了工业机械电气系统的稳定性和安全性，为企业的生产运营提供了有力的保障。

（二）通信技术在远程监控系统中的作用

在基于物联网的工业机械电气系统远程监控中，通信技术发挥着至关重要的作用，它如同桥梁一般连接着分散在各地的传感器与中央监控中心。其中，以太网技术和无线传输技术是两种常用的通信技术。以太网技术以其卓越的传输速度和稳定性在监控系统中占据了一席之地。它不仅能够确保数据的实时传输，还能够在大量数据同时传输时保持网络的稳定性。这使得以太网技术在那些对数据传输速度和质量要求极高的工业场景中显得尤为适用。另一方面，无线传输技术以其独特的灵活性和便携性赢得了市场的青睐。在有线网络覆盖不到的偏远地区或是需要快速部署的临时监控点，无线传输技术能够迅速建立起通信链路，实现数据的实时传输和监控。无线传输技术的安装和维护也相对简单，大大降低了系统的运维成本[2]。在实际应用中，选择合适的通信技术需要根据具体场景进行权衡。例如，在数据传输量巨大且对稳定性要求极高的场景中，以太网技术可能是首选；而在需要快速部署和灵活调整的场景中，无线传输技术则可能更具优势。

（三）数据处理技术在远程监控系统中的应用

数据处理技术是远程监控系统的另一个关键组成部分。它包括对接收到的数据进行存储、压缩、加密和解析等操作。数据存储技术能够将接收到的数据保存在服务器上，以便后续的分析和处理。压缩技术能够减小数据的体积，降低存储成本并提高传输效率。加密技术则能够确保数据在传输过程中的安全性，防止数据被非法获取或篡改。解析技术则是将接收到的数据转换为可读的格式，以便远程监控中心能够直观地了解设备的运行状态和参数。通过对数据的解析和分析，远程监控中心能够生成设备的运行状态报告和预警信息，为设备的维护和保养提供有力支持[3]。

二、基于物联网的工业机械电气系统故障诊断

（一）故障检测

在基于物联网的工业机械电气系统故障诊断流程中，故障检测扮演着至关重要的角色。物联网技术的应用使得这一过程更加精准和高效。通过精心布置的传感器网络，系统能够实时捕捉工业机械电气设备的运行状态、温度、压力、电流等关键参数。这些参数的变化反映了设备的健康状况和潜在问题。传感器收集到的数据会被迅速传输至远程监控中心，经过数据分析软件的精细处理，形成设备运行的实时数据图表和趋势分析。这些图表和分析结果直观地展示了设备的工作状态，使得监控人员能够迅速了解设备的整体运行情况。当某个参数出现异常波动或超出预设的安全阈值时，数据分析软件会立即启动预警机制，发出清晰的警报信号。这意味着设备可能存在某种故障或隐患。紧接着，故障诊断系统会利用预设的故障模式识别算法，对异常数据进行深入分析，初步判断故障的类型和可能的原因。这种自动化的故障检测流程大大提高了故障诊断的效率和准确性，为后续的故障处理提供了有力的支持。

（二）故障定位

在基于物联网的工业机械电气系统故障诊断中，故障定位是确保及时维修和恢复生产的关键环节。一旦故障检测发出预警，系统就会立即进入故障定位阶段。物联网技术通过实时收集和分析设备内部的各项数据，为故障定位提供了有力支持。根据异常数据的来源和变化趋势，结合设备的结构和工作原理，故障诊断系统能够逐步缩小故障的范围，直至精确到具体的组件或模块。现代物联网技术，如无线传感器网络（WSN）和射频识别（RFID），为故障定位提供了更为先进的技术支持。WSN通过在网络中部署大量传感器节点，实现对设备内部各个区域的实时监控，确保故障定位的准确性。而RFID技术则通过为每个组件或模块配备唯一的识别码，实现对其的精确定位和跟踪，进一步提高故障定位的效率和准确性。

（三）故障分析

在基于物联网的工业机械电气系统故障诊断中，故障分析是不可或缺的环节。当系统检测到故障并定位其具体位置后，会进一步对故障进行深入分析。此阶段会结合设备的运行历史、维护记录以及专家经验库等信息，对故障的原因、影响范围及潜在后果进行全面评估。故障分析系统利用先进的数据处理技术，对故障数据进行细致的研究，确保对故障本质的准确理解。根据分析结果，系统能够自动生成相应的维修建议和解决方案。这些建议不仅针对当前的故障修复，还涵盖了设备的日常维护和保养指导，旨在提高设备的可靠性和延长其使用寿命。通过这种方式，故障分析不仅为维修人员提供了明确的指导，还促进了工业机械电气系统的持续优化和改进。

三、结语

物联网技术在工业机械电气系统远程监控与故障诊断中的应用，为工业领域带来了革命性的变化。该技术不仅实现了设备的实时监控和运行状态分析，提升了系统的安全性和可靠性，还在故障诊断方面展现出卓越的性能。通过故障检测、定位和分析，显著提高了诊断的准确性和效率，为企业节约了大量成本。展望未来，随着物联网技术的不断发展和应用场景的拓展，其在工业机械电气系统远程监控与故障诊断领域将发挥更加重要的作用，推动工业智能化和自动化的深入发展，开启工业新篇章。

参考文献

[1]王成,刘先锋.基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断[J].信息记录材料,2023,24(09):103-105+108.

[2]梁月放.基于物联网嵌入式单片机的电气设备运行状态远程监控[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2023,23(01):39-44.

[3]胡聪,徐敏,宫政,齐慧.基于大数据与物联网的电气设备智能监测装置研究[J].电气自动化,2020,42(05):109-111+118.