大数据背景下工程机械远程监控技术研究

吴道祥

摘要：随着远程监控技术的成熟和设备信息化、智能化的发展要求，开发适用于工业设备的远程监控终端来对设备进行数据交互、定位与传感具有重要意义。基于矿山和工程机械设备的远程监控终端应支持多种通信接口、兼容设备各类控制器协议，终端可智能切换工作模式，支持远程固件升级、数据保存等各种功能，具有较好防拆性，可靠性高，功耗低。终端还可与对应信息系统结合后实时对设备动态信息进行监控和分析，进一步支撑设备的产、储、销和售后服务管理。

关键词：大数据；工程机械；远程监控

1引言

随着智能化和信息化的不断发展，远程监控的技术日益成熟，在很多行业体系中已得到广泛应用，但在工业领域中尚处于不断发展壮大的过程。为对工业设备数据进行远程采集和监控，我们以工程机械设备为依托，开发设计了一款远程监控终端，为两个专业设备的远程监控提供服务，实现工程机械设备的定位、传感与通信。该终端不仅可以采集压力、温度、速度、负载、报警信息、电气参数、GPS位置等设备的关键数据，而且可以根据采集的数据对工程机械设备进行远程诊断和运维服务，同时兼顾考虑到这两个专业设备地域分布广、安全性要求高等特点，并可进一步推广应用于起重、轧钢等其他行业，为工业设备的远程监控提供可靠服务。

2工程机械设备中应用远程监控技术的优势

2.1有利于及时掌握机械制造设备的运行状况

自动化生产已经成为工业领域未来的发展方向，实现对机械制造设备的远程监控有利于进一步加强自动化程度。在自动化生产中，最担心的问题就是机械制造设备出现故障，在流水线式的生产作业模式中，一旦有1台机械制造设备出现故障，就会让整个流水线中断，进而使生产停止，这不仅会影响生产效率，还会打来巨大的经济损失。在这个自动化、高效率的生产环境中，想要保证机械制造设备的良好工况，减少故障的发生几率，首先就要保证对机械制造设备状态信息获取的及时性。使用远程监控技术可以及时的掌握每个机械制造设备的具体情况，通过监测装置和报警装置采集机械制造设备的相关数据，并实时的向中控平台进行数据的传输，可以让监控人员及时发现生产中的故障隐患，进而及时做好解决措施，避免故障造成的经济损失。

2.2延长机械制造设备的使用寿命

机械制造设备在运行中，会随着运转时间的推移出现零件的老化、磨损，一些设备还可能因为受潮而产生氧化腐蚀，还有线路老化也会造成短路等问题，这些问题都会影响着机械制造设备的运行状态，当问题过于严重时就会出现故障，导致机械制造设备终止运行。另外这些影响机械制造设备工况的因素不能及时得到关注，不仅会让设备出现故障，还会减少机械制造设备的使用寿命。使用远程监控技术及时的掌握机械制造设备的运作状态，可以保证第一时间发现故障隐患，进而进行相应的维修和保养，不仅可以排除故障隐患，还有利于保护机械制造设备，提升设备的使用寿命。机械制造设备往往需要投入大量资金来采购，所以如果检修、保养工作质量无法得到保证，就会让设备迅速的老化、磨损，进而随着老化磨损程度的加深，故障率越来越高，进而影响生产。加速老化的机械制造设备也降低了生产资源的利用率，进而提升了企业的生产成本，通过远程监控技术保证对机械制造设备的实时监控，可以提高设备的使用寿命，是对生产资源的高效利用，有利于企业的稳定发展。

3大数据背景下工程机械远程监控技术的应用与发展

3.1硬件结构模块设计

通过对工程机械专业的需求分析，确定了终端的基本功能结构，设计了包含电源模块、通信模块、定位模块、信号检测模块、主CPU模块、CAN通信模块、调试模块、充电模块和辅助CPU模块等九个硬件模块。电源模块用于终端进行过压保护、欠压保护和PIC及ARM的断电保护，为终端的供电安全提供支持。通信接口模块通过标准串口通信协议RS232和RS585等进行数据的传送和接收，实现终端和设备的数据传输。定位模块用于对设备的定位，及时采集和反馈设备位置数据，为机械设备的管理和使用提供位置支持。信号检测模块用于对少量外接开关量和模拟量进行数据采集。主CPU模块用于提供终端所需的数据读写、定位、SD卡、总线传输等各种服务的控制功能，其内部写入工作模式程序、数据采集程序、通信程序等程序代码功能来实现终端的数据采集。CAN通信模块用于有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。调试接口模块用于对终端进行故障诊断和远程调试升级，也可在近端连接调试模块对终端进行现场调试。充电模块用于在车载电源断电后维持终端休眠所需电量，主要用于终端的休眠工作模式。辅助CPU模块等功能模块用于在主CPU休眠后监控主机，保证终端基本的时钟功能、专用ID、核心数据等信息不受影响。

3.2传感器及功能模块

远程多控智能机械臂系统中的传感器主要由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，试验调试优化了各传感模块功能。首先根据目标要求选择了更高灵敏度的模块传感器，使多传感器融合集成，提高系统感知特征的准确性，其次系统整体构架设计时加入后推法以及定向技术，保证系统指令发出不会造成各部件间的数据冲突，提高了系统的效率和稳定性，第三增加了机械臂与人的交互能力，使系统更加人性化，比如在系统中添加了可操作的触摸面板和语音交流程序，同时通过加速传感器的进一步开发实现与人共舞，可以进一步满足使用者娱乐、交流等方面的需要，最后添加目标识别模块增强了系统的智能性，使得机械臂能够更加准确的确定目标，从而实现真正的智能。

3.3工作模式设计

在确定了终端的硬件组成后，我们需要对终端的工作模式进行合理的规划和设计。无论是设备还是工程机械设备，都会有正常运行、检修、停机等多种状态，因此我们规划设计了标准工作模式和休眠工作模式用于终端的工作过程。在正常运行过程中，设备正常工作，需要终端持续在线提供数据采集和传输服务，因为我们规划设计了终端的标准工作模式。标准工作模式主要用于数据采集和服务，设备使用频率高，设备上电即可激活，为终端最常用的工作模式。如果设备处于检修或者停机状态，设备就处于无有效数据产生的状态，此时，我们设计出休眠模式，用于设备无工作时终端对设备的监控，终端在设置允许休眠情况下，判断达到休眠条件后，将自动关闭GPS模块等非必须的用电器元件，并断开通信网络的链接，进入休眠状态，此时只传输设备位置和是否有故障等关键信息。

4结束语

综上所述，机械制造设备远程监控技术具有很大的应用价值，也具备很高的研究价值。利用远程监控系统可以有效的保证机械制造设备的良好运行，保证设备状态信息的及时性，进而可以将生产中故障发生几率降到最低，更是有利于延长机械制造设备的使用寿命。提高机械制造设备远程监控的技术水平，对促进我国工业生产有着至关重要的作用。

参考文献：

[1]杨夏锋，郑荣杰，任毅，崔峰斌.工程机械远程智能服务平台及其在摊铺机上的应用[J].工程机械与维修，2018（03）：84-85.

[2]岳彭建.浅析路桥工程机械设备远程监控故障诊断系统的设计与实现[J].江西建材，2017（23）：162-163.

[3]崔志成.工程机械远程监控与诊断技术在大型工程中的应用[J].建筑机械化，2017，38（06）：59-62.

[4]和艺博.基于STM32的混合动力推土机远程监控系统的研发[D].山东大学，2017.