基于Internet的设备远程诊断系统实现技术研究_张晓彤

·网络技术应用·

基于Internet 的设备远程诊断系统实现技术研究

①

张晓彤②

　徐金梧③

　杨德斌　屈蓉

(北京科技大学　100083)

摘要　设备远程诊断是设备故障诊断技术发展的必然趋势,是近几年随着Internet 的发展而兴起的一项综合性新技术。从传统的诊断方式入手,着重介绍了远程诊断技术的主要特点和基本原理,重点讨论了目前有关远程诊断技术新的研究方向,如数据仓库和数据挖掘技术,多网络协议的集成技术,基于分布式系统的CO RBA 技术,为开发新一代远程诊断系统提出了一些设想和实施过程中的经验和体会。

关键词　远程诊断　计算机网络　数据仓库　CO RBA 中图分类号　T P277 文献标识码　A

Study of Remote Machinery Fault Diagnosis System

Application Technologies Based on Internet

Zhang Xiaotong Xu J inw u Yang debin Qu Ro ng

(Univ ersity of Science a nd Tech nolog y Beijing )

ABSTRACT

　The technologies of remo te machinery fa ult diagno sis ar e th e t rend o f the machinery fa ult diag no sis dev elo pm ent ,which a re nov el multi -technolog ies accompany dev elo pme nt o f Inte rnet .T he con-v entio nal methods o f building fault diag no sis system ar e intr oduced first ,and the main futur es and funda-ments of long-dista nce machinery fa ult diagno sis ar e inv estig ated late.Em phasis is fo cused on th e dev elop-ing o rienta tion,such as the tech nique o f Da ta W areho use,Da ta M ining ,M ulti-Pr oto co l Integ ra tio n and CO RBA,which w ould be helpful to dev elop adv anced long-dista nce machinery fault diag nosis system.

KEYWORDS Remo te fa ult diag nosis Computer netw o rk Da ta W a rehouse CO RBA

1　前言

设备故障诊断技术始于60年代初,经过近20年不懈的努力,一些新的技术(如信息论、控制论、计算机和人工智能等)不断地被引入到故障诊断领域,并使故障诊断技术不断地丰富与完善。应用领域从单纯的机械设备诊断,发展到航空航天、海洋船舶、汽车、水利和电力等系统的诊断,以及生产过程的监测与控制。许多大型系统

或关键设备在设计阶段就已经考虑到对故障诊断的要求。故障诊断系统的规模也从原来的单机监测发展到现在的远程分布式监测系统,使计算机的监测范围扩大到整个企业。目前在冶金、石化、电力等领域已有许多企业采用了设备远程在线监测系统,并取得了显著地成效。文中在分析了目前常用的设备故障诊断技术的基础上,提出了实现设备远程诊断系统的模式与方法,并对设

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30—To tal N o .125Februa ry 2001 冶　金　设　备M ET AL L U RG ICA L EQ U I PM EN T

总第125期2001年2月第1期①国家教委“跨世纪优秀人才计划”基金资助项目

②　作者简介:张晓彤,男,博士,1968年5月生,北京科技大学信息工程学院计算机系,主要从事设备故障诊断、神经网络、小波分

析、信号处理和人工智能等方面的研究

③　作者简介:徐金梧,男,博士,博士生导师,北京科技大学机械工程学院教授

备远程诊断技术的应用前景做了展望。

2　设备监测与诊断技术的发展过程

在不同工业生产时期,生产设备的性能、结构和规模大不相同,与之相适应的设备监测与诊断技术的发展主要经历了如下几个阶段:

1)人工离线监测与诊断方式:

有经验的设备维护人员或工程技术人员利用常规监测仪表或者较复杂的分析仪器对设备进行人工巡检,根据自己的经验对设备的状态以及发展趋势等做出判断。这种监测方式,只能对设备作一些简易的诊断。在这种监测方式下,监测仪器只是作为辅助工具,监测人员的经验和责任心对诊断结果的准确性影响很大。

2)单机集中式在线监测与诊断系统:这种形式的监测系统主要由一台计算机来完成数据的采集、信号处理、特征提取和故障识别。这类系统集主要功能于一体,维护方便且投资较少。主要用于重要的主体设备,如:风机,发电机等设备的监测与诊断。由于采用单台微机,因此系统所能监测的测点数目有限,巡检周期长,系统的功能受到诸多限制。

3)分布式在线监测与诊断系统:这类系统综合了单机系统的优点,采用多台微机通过传统的计算机通信手段(如RS-232)形成一个完整的诊断网络。下位机主要用于数据采集和信号的预处理,上位机负责信号的精密分析和数据的管理,上、下位机各司其职,提高了系统的功能。这类系统主要用于大型设备,如现代连轧机组、大型发电机组、大型石化设备等。由于采用分布式技术,系统相对复杂,技术难度大,且投资较高。

4)远程分布式在线监测与诊断系统:这类系统采用Internet和Intra net技术,实施异地远程诊断,能充分利用更多的技术支持和数据共享,大大地提高了系统诊断的命中率。远程诊断将是今后设备在线监测与诊断系统的发展趋势。远程诊断系统是建立在集中式或分布式监测系统的基础之上的,如果没有这种监测系统也就无法实施异地的远程在线监测与故障诊断,同时实现远程在线监测与诊断的技术要求较高,还有很多技术问题尚待解决。

3　远程诊断技术3.1远程诊断系统的特点

设备远程诊断技术是设备诊断技术、计算机网络与通信技术、数据库与决策支持技术相结合的产物。美国密歇根大学是国外较早开展远程诊断研究的学术单位,主要开展针对机械加工的远程诊断和制造系统的研究工作,并在Internet上设立了一个宣传站点。美国的西屋公司在其诊断操作中心可以远程在线监测全美20多个电厂的运行情况。在国内,华中理工大学、西安交通大学、东南大学、北京科技大学等单位也在开展该技术的开发和研究。设备远程诊断系统具有如下主要特点:

1)采用多种网络接入方式形成一个完整的企业级诊断系统,实现对远程设备进行实时监控和管理,能及时准确地掌握和控制设备的状态,为设备的安全运行提供可靠的技术保障,同时也可以形成全国范围内的诊断网络;

2)有利于实施多样化协同服务,实现企业和异地专家对设备故障进行实时会诊,提高诊断的准确性和可靠性;

3)有利于数据的积累和资源共享,远程诊断系统要求数据格式必须规范化和标准化,从而能够形成统一的数据库,实现大范围内的诊断知识与诊断数据的共享;

4)具有良好的可扩展性,借助Internet/In-tranet,远程诊断系统可以灵活的扩展,可以在大到世界范围,小到一个工作间的几台计算机的局域网上实现诊断任务。

3.2远程诊断系统的框架结构

远程诊断系统的基础是集中式在线监测系统和分布式在线监测系统,采用若干台中心计算机作为诊断服务器,在关键设备上建立状态监测点。通过在监测点上永久安装的传感器拾取机械设备的运行信息,经过信号预处理、A/D转换后输入现场监测计算机,然后对信号进行单位变换,实现连续实时地采集设备状态数据,而在技术力量较强的科研院所、大学建立远程分析诊断中心,为企业提供远程技术支持和保障。通过网络将监测点连接成一个复杂的监测网,任何一个监测系统都可以提出请求服务的要求,在异地的诊断服务中心接到请求服务的信息后,可以提供

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张晓彤等:　基于Inter net的设备远程诊断系统实现技术研究 2001年2月第1期