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摘要：随着我国科技水平的提高，不断经济水平的发展，机电设备在生产生活中应用越来越广泛。在机电设备使用过程中，故障频发，容易造成大量危险事故发生。因此，基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统研应运而生，能够对机电设备所有参数进行实时监控，对故障进行诊断与处理。本文通过对系统构造、硬件设计进行深入探讨，能够对机电设备实时监测与诊断，有效减少事故发生率，降低经济损失，提升企业生产效率。
关键词：物联网；机电设备；实时监测与诊断系统
随着人民生活水平的不断提高，人们在日常生活中对机电设备的需求越来越高，从交通工具到各种家用电器，包括计算机、打印机等已成为人们生活中不可缺少的机电产品。先进的机电设备不仅能大大提高劳动生产率，减轻劳动强度，改善生产环境，完成人力无法完成的工作，而且作为国家工业基础之一，对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的、重要的影响，还是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志。
机电设备在生产行业中的应用具有其他设备不具备的优势，但在生产过程中，一旦机电设备出现故障，牵连生产线也会受到影响，严重者会造成生产停摆，导致灾难发生。所以要对机电设备进行实时监测与诊断，尽早发现事故预警信号，提前做好防范措施，减少故障带来的危害，保证生产安全。
一、物联网定义
物联网就是将互联网与射频识别、红外感应、定位系统、红外扫描等装置进行有机融合而形成的大型互联网。目的就是将所有物质结合起来便于操作与管理。物联网优点显著，能够实现优化体验；实现生产的自动化与可测量性；通过捕捉高分辨率信息提供高效服务；实现产品实时分析。但也存在一定的缺点，难以控制成本；互联网缺乏安全性，容易造成病毒感染等。
二、实时监测与诊断系统优点
机电设备监控系统监控点位一般分为输入点（数字式输入点DI、模拟式输入点AI）输出点（数字式输出点DO、模拟式输出点AO）；部份品牌可将输入点做成通用点，如通用式输入点UI。数字式输入点DI一般是干接点形式即无源触点，模拟量输入点AI又可分为电阻式（一般是0~1600欧，温度感测器常用）电压式（一般是0~10V、电动阀开度感测常用）电流式（一般是0~20mA或4~20mA，压力变送器常用）；数字式输出点DO一般是继电器输出，也可以选择15V电压输出，通常应用于机电设备的开关控制；模拟式输出点一般是0~10V电压输出或0~20mA/4~20mA电流输出，通常应用于电动调节阀控制。
监测与诊断系统不需传统采样探头取样，直接在线测量，简化了测量仪器，降低了设备投资成本；单边安装，结构简单，重量轻，既解决了仪器监测光路准直问题又节省了安装费用，更便于操作人员操作和校准；直接测量法属于“线”测量，测量范围较宽，数据稳定性好，更能客观地反映烟道内的实际情况；运行成本低，本系统每年的运行费用不超过 1万元；具有较强的防污染能力，延长了系统的维护周期；系统集光机电一体化监测技术、数据采集处理技术和计算机通信技术于一体；核心部件采用原装进口设备，性能稳定，可靠性高；系统可自动完成测量数据的分析处理和存储，并自动生成监测数据的时、日、月及年报表，并可定时打印；监测数据可通过网络上传至环保部门，系统可兼容拨号上网、GPRS及局域网连接等多种信号传输方案；设备具有自诊断和自动报警功能。
四、系统设计原则
基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统设计主要包含两个部分，参数监控与参数管理。参数监控主要实现对参数的实时监测任务。由数据采集、数据处理、数据传输、数据控制等模块组成。参数管理主要任务是储存来自参数监控的数据，并对故障信号实现远程管理。参数管理由数据传输、数据处理、PC管理模块组成。
五、系统的硬件设计原理
（一）参数采集原理
机电设备监控核心内容是数据采集，通过ADE7878芯片来实现。AD7878芯片是具有高精度性能的三项电计量芯片。内部具有AD转换器、积分器、参考电路、有功、无功、视在功率因数以及DSP等。
ADE7878芯片除了能够准确测量有功、无功、视在功率，还能对电压、电流、电阻、相位差等参数进行测量。通过接口与处理器进行连接，将有关参数进行传输。
ADE78
78芯片电路原理图
（二）传输数据原理
数据传输一般采用ZigBee模块来实现，ZigBee模块为嵌入式，具备抗干扰性好、输出传输距离远、便于组态、安全可靠等特点。能够实现一对一、一对多、多对多间的数据传输。并根据不同的网络需求，能够实现不同的传输结构，其中包括树形、星型以及蜂窝型。
（三）时钟电路原理
时钟电路是通过ISLI208芯片来实现功能的，ISLI208芯片具备消耗低、安全性高、记录准确等特点。此芯片包含多种功能，例如日期记录、电源失效预警信号、时间报警信号、备用电压切换和备用电池SRAM功能。通过33Hz的振荡器，能够准确实现时间独立、时间跟踪，并且能将日期准确储存在寄存器内。
（四）软件设计原理
机电设备数据监控系统通过对三项参数进行采样、收集、对比、分析、记录，能够准确判断三项参数是否超过额定量程。若三项参数超过额定量程，机电设备数据监控系统就会发出故障预警信号。通过时钟电路对寄存器内的时间信息进行读取，将时间信息通过LED显示屏进行显示，通过ZigBee模块将参数送至参数管理系统。与此同时，参数管理也会发出相应控制信号。
参数监控流程图
结束语
综上所述，本文通过对基于物联网的机电设备实时监测与诊断系统研究，得出其有几大特点：能够实现机电设备感知功能；能够实现机电设备可靠传输功能；通过机电设备参数管理系统，实现参数的存储、远程监控功能。此外，监测与诊断系统还能够准确、可靠感知潜在隐患，将故障进行有效转移，实现智能诊断、智能查找故障原因、智能处理故障的能力。机电设备实时监测与诊断系统为应急预案提供准确依据，从而降低维修费用，节约维修成本，减少人为工作量，避免危害的发生。因此，要加大对于机电设备实时监测与诊断系统的研究，使其更广泛的应用于汽车、飞机、轮船、能源、生物、矿产等企业，向我国机电设备智能化迈出坚定步伐。
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论文作者:周银涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：机电设备论文; 参数论文; 系统论文; 实时论文; 故障论文; 芯片论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第21期论文;