一体化系统设备（精选10篇）
一体化系统设备 篇1
物联网系统所需的仪器、仪表等物联设备种类繁多、数量庞大, 它们的工作状态对物联网系统的正常运行起到非常重要的作用。如果仪器、仪表自身存在故障, 则传回的各种信息就无法保证其及时性和准确性, 给物联网系统的正常运行带来安全隐患。为了避免因物联设备自身故障而影响生产业务, 需要监测物联设备的运行状态, 对故障做出及时的告警和预警, 同时, 为物联设备管理与维护的后勤保障工作提供决策支持。
一、研究内容
物联设备一体化智能管理系统应包含以下研究内容:
1.1物联设备的全面感知和监测。接收汇总物联网中各类物联设备的实时数据和运行状态数据, 对其进行统一的监测, 采用图形界面直观的查看各物联设备的运行状态。
1.2物联设备运行状态的分析和预警。针对自检设备, 监控其自检信号, 及时发现故障。针对非自检设备, 采用阀值预警等方式分析其实时数据, 判断设备是否处于异常工作状态。对于物联设备的异常和故障, 及时发出预警、告警信号, 并通知相关责任人进行维修处理。
1.3与物联设备相关的决策支持。对物联设备的故障记录进行分析, 包括对故障设备的品牌、型号、生产批次、安装责任人等基本信息进行数据挖掘, 为物联设备的管理者提供设备故障率的预测;在故障排除过程中, 对专业人员、交通工具、备品备件等相关信息进行有效配置和调度;同时, 为物联设备和备品备件的采购提供决策支持。
二、系统架构和功能
通过以上三个方面的研究分析并借鉴现有物联网系统的典型架构, 本系统架构可分为三层, 分别是:采集层、传输层、应用层, 并设立四个子系统, 分别是:采集控制层、数据传输层、数据管理与集成子系统和监控与管理子系统。架构如图1所示。
2.1采集控制层。采集控制层为物联网中各环节所使用的物联设备, 如传感器、RFID、RTU、仪器、仪表、嵌入式系统以及现场流程控制系统, 该层处于整个架构的底层, 是本系统的数据来源。
2.2数据传输层。数据传输层为物联设备数据传输到上层的通道, 可选方案较多, 较常使用的wsaz有四种方案, 分别是:全有线组网、有线和无线专网组网、有线和无线公网组网以及有线和无线异构网组网, 可根据实际情况采取最切实可行的传输方案[1]。
以油气田上游生产业务为例, 可选用“有线和无线异构网”组网。计量间、中转站、处理站 (厂) 、联合站、集气站、注水站等站库和距站较近井场数据通过有线方式传输;井场、边远站库数据通过无线方式传输。无线数据传输可根据实际情况选用无线宽带城域网、无线宽带局域网、无线窄带专网以及无线公网解决方案。
2.3数据管理与集成子系统。本子系统负责汇总集成物联网中各环节物联设备产生的数据, 采用高性能的实时数据库处理实时数据, 高性能的关系型数据库和大容量的存储设备处理和存储历史数据。下面对实时数据库做简要说明。
实时数据库主要用于生产过程中实时数据的自动采集、存储和监视, 可在线存储每个工艺过程点的多年数据, 可以提供清晰、精确的操作情况画面, 用户既可浏览当前的生产情况, 也可回顾过去的生产情况。一个实时历史数据库系统是一个实际可运行的, 按照数据方式存储、维护和向应用程序提供数据或信息支持的系统, 它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体, 由数据库、硬件、软件几部分组成[2]。一个实时数据库系统的优劣, 主要体现在它提供的功能是否齐备, 系统性能是否优越, 能否完成有效的数据存取, 各种数据操作、查询处理、存取方法、完整性检查, 保证相关的事务管理, 事务的调度与并发控制、执行管理及存取控制, 安全性检验。
2.4监控与管理子系统。监控与管理子系统为本系统的应用层, 是系统的核心, 实现对生产业务中各个环节涉及到的物联设备进行监控和管理。具体实现以下功能:
2.4.1设备标识生成和写入的功能。系统能根据物联设备的自身属性生成唯一标识 (字母+数字) , 以油气田上游生产业务为例, 这些属性包括:设备类型 (如压力变送器、位移传感器、RFID读写器等) 、所应用的领域 (开采、集输、炼化、销售等) 、所在地点 (如某井站、某管线、某销售网点等) 。
在系统中输入或选取上述信息后, 系统自动生成一个设备的唯一标识 (ID) 。此ID作为物联设备的唯一标识, 须在物联网的各个子系统中保持一致。
系统可连接RFID读写器, 将ID一次性写入RFID标签中, 并将此RFID标签固化到设备中, 便可将设备投产。后续操作人员可使用RFID读写器读取此设备的ID, 从而执行更进一步的操作。
系统同时也提供打印贴纸标签的功能, 除了置入RFID标签, 还可以将系统打印的贴纸标签粘在设备上, 以便操作人员在手头没有RFID读写器的时候, 依然能够得知设备的ID, 并且对于有经验的用户, 在无法访问系统的情况下, 仍可通过此ID得知设备类型、应用领域、所属地区等基本信息。
2.4.2物联设备基本信息维护功能。为了有效地管理物联设备并为下述其他功能提供数据基础, 对于已投产和未来新购置的物联设备, 需要在系统中录入它们的基本信息, 包括:品牌、生产厂商、型号、生产批次、投产日期、设备类型、所应用的领域、所在地点、安装责任人以及维修责任人等。
2.4.3物联设备运行状态监控。综合显示某区域内的物联设备监控信息, 用图形化的方式展现其运行状态, 查看的区域可大可小。以油气田上游生产业务为例, 可以是一个井场、一个站区、一个采油厂、一个石油公司、一条输油管线等。点击“设备”, 即可查看其详细信息, 包括2.4.2中的设备基本信息, 以及实时数据、历史数据、健康度、告警信息等。如图2所示:
2.4.4设备巡检和自检。通过定期对设备发出心跳信号以及监听设备自检信号的方式, 持续地检测系统中管理的物联设备是否处于正常工作状态。
2.4.5故障告警功能。对设备采集的数据进行分析, 可通过阀值比较、故障信号监听等方式, 判断设备是否处于损坏状态。
2.4.6告警信息推送功能。对于发生故障的设备, 将故障信息及时的通过短信、邮件等形式通知到设备维护责任人, 故障信息中附带设备类型、品牌、型号、所在位置、需携带的备品备件等信息, 维护责任人根据此信息的指导, 携带相关材料前往故障地点, 找出故障并进行修复。
2.4.7物联设备故障率预测。根据积累的物联设备故障的历史数据, 以及物联设备本身的属性, 比如品牌、型号、生产批次、安装责任人等, 可进行一定程度的数据挖掘, 进而分析故障的规律, 对各物联设备的故障几率做出预测。设备的预测故障率也可在2.4.3中的图形化界面中直观地显示。
2.4.8趋势分析与决策支持。根据对比分析物联设备的历史运行数据和实时运行数据, 对设备的运行状态做出趋势判断, 从而对设备的巡检频率、巡检范围、设备采购计划、备品备件的采购计划提出指导意见, 为相关管理部门进行决策提供依据。
2.4.9统计报表和数据接口。根据物联设备状态的历史运行记录, 按多种维度生成统计报表。为了支持高层决策系统, 本系统需考虑预留物联设备基础属性和历史数据的接口。
2.4.10高级查询功能。系统支持通过多种查询条件搜索物联设备, 如设备品牌、型号、类型、应用领域、所属地点等, 并可组合查询。查询出的设备, 可点击查看详细信息, 类似2.4.3中所述。
三、故障检测方法
对传感器故障的检测和预警是本系统的核心价值所在, 传感器的故障分两种:一种为脱机故障, 即传感器由于掉电或损毁导致无法传出信号, 这种故障较好检测, 只需持续监控系统中各传感器是否按照预定时间报告数据即可;另一种为在线故障, 即传感器可工作, 但监测到的数据不是真实值, 有较大偏差, 此种故障的检测有一定难度, 下面介绍几种在线故障的检测方法:
3.1硬件冗余法。硬件冗余法是利用多个同类传感器 (3只或3只以上) 对同一目标进行测量, 以多数表决的原则来识别故障传感器的方法。假设有3个传感器, 输出值分别为o1、o2、o3, 输出值方差分别为σ1、σ2、σ3, 则根据支持向量机相关的知识, 可通过如下公式得到i传感器对j传感器的支持度dij:
进而可以得到3个传感器相互的支持度, 如果其中两个传感器相互的支持度比较高, 但是对第三个传感器的支持度都较低, 即可判断出第三个传感器故障或误差过大[1]。
硬件冗余法的优势是精度高、判断准确, 劣势是成本较高, 一般的工程项目在一个被测对象上只配备有一个传感器, 对于单一传感器在线故障的检测, 可采用下述阀值检测方法。
3.2阀值检测法。此种方法简单易懂, 如果被测参数的正常值大于等于D, 小于等于U, 则可设置下门限D和上门限U, 如果传感器的报告数据超出了[D, U]这个区间, 则识别为一个离群点, 如图3所示。
但是, 仅仅数据超限并不能确切的证明传感器出现故障, 因为无法判断导致超限的原因究竟是传感器故障, 还是被测对象出现异常。此时可采取双机互认或多参数互认的方式来判断原因。
双机互认需要在一个被测对象上部署两个同类传感器, 当一个传感器出现超限离群点时, 检查另一个传感器的数值, 如果另一个传感器的数值正常, 则说明此传感器出现故障或较大误差。
多参数互认是指在同一个被测对象上有多个不同类型的传感器, 并且他们的数据存在相关性, 以油气田上游生产业务为例, 在一个抽油井中同时部署有压力传感器和温度传感器, 在油压上升的同时, 油温也会相应上升。如果压力传感器出现超限离群点, 而温度传感器报告数据正常, 则说明被测对象没有出现异常, 而是压力传感器出现了异常。
如果仅仅只有单一传感器, 没有条件进行双机互认或参数互认, 可采用下述时序冗余法初步判断设备是否存在故障趋势。
3.3时序冗余法。时间冗余法是在一段时间内加快数据采集频次, 缩短数据采集的间隔时间, 进而对出现的超限离散离群点进行再次确认的方法。如图4所示:
当报告数据出现超限离群点时, 系统对此设备发出命令, 在接下来的一段时间内发起高频采集, 求出这段时间内采集数据的中值, 如果此中值落在合法区间内, 则被测对象异常的可能性不大。出现这种情况, 说明被测对象正常但设备报告了超出合法值区间的数据, 此设备有产生故障的可能性, 可在系统中相应提高此设备的故障率等级。
四、结语
物联设备一体化智能管理系统可以实现对物联设备全生命周期的管理, 是物联网系统安全运行的有力保障。通过对物联设备系统的在线管理, 在提高设备运行维护能力的同时, 还可以有效减少生产组织层级, 优化劳动组织结构, 降低人员野外巡检的安全风险。从而提高了企业生产管理水平, 增强生产能力, 提升企业发展质量, 创造更多的经济效益。
参考文献
[1]张春红, 等.物联网技术与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2011.
[2]朱近之.智慧的云计算物联网的平台[M].2版.北京:电子工业出版社, 2011.
一体化系统设备 篇2
摘 要：利用电子技术应用在各种设备中的一种控制、动力和处理信息等相应的功能运用成为机电一体化。它可以将一些软件、电子技术和机械装备等进行有效的结合，并对设备所出现的故障进行诊断，其目的在于更好的进行监测运行状态，技术发现在运行期间设备存在的问题，并能够对故障出现位置进行诊断。一般情况下，故障诊断方法的应用能够有效地解决机电设备中存在的故障和隐患，从而对运行中设备发生的危险进行有效的预防，有助于安全环境的构建。
关键词：机电一体化设备;故障诊断技术;分析
在生产过程中，确保生产安全，促使企业及时发现问题并进行有效的故障解决，是机电一体化设备进行技术故障诊断的主要目的。机电一体化设备是指利用信息、机械、电工、机械设备、接口传输、微电子和传感设备、信号交换和计算机技术的结合，并在生产过程中能够有效的实施应用。就目前而言，这是我国一项非常重要的应用技术，因此，随着社会经济的不断前行，该设备在我们的生活应用中融入度越来越大，其技术的发展推动了我国社会经济的发展。
1.机电一体化存在问题
在一般企业的机械应用过程中，虽然机电一体化设备发挥着至关重要的作用，但是设备的购买费用较高，所以，设备的使用时间对企业生产来说有着非常重要的意义，一旦发生了设备应用故障，那么对企业的经济影响会是非常巨大的。但是在部分企业当中，企业领导人过分注重设备的功能，对设备的操作技术容易忽视，所以，一些应用设备会出现经常负荷状态运行，导致设备本身产生不良故障，同时生产也会受到一定程度的影响，所以，对机电设备进行定期维护检修，能够确保机电设备达到理想工作状态，是一项必不可缺的工作。在机电设备的系统应用过程中可能会用到多种技术放啊，因此，我们要根据实际情况进行优化组合，确定最优方案，并对功能设备进行合理配置。设备中主要有机械、执行单元以及动力控制等，在控制设备中，起着重要作用的是计算机，其主体的功能是执行，只有两者共同合作，相互协调，才能保证设备的正常执行操作。一般在设备中常发生故障的主要特性有：一是机械零件磨损;二是自动诊断发面能力的缺乏;三是在报警功能方面缺乏明确提示;四是技术人员工作经验的缺乏。
2.技术诊断方法
2.1检测时应用的技术
在监测机电一体化设备时应用的技术是指一种方法，用来分析故障和进行排查，主要是全面对设备系统进行检测，对它的运行状态进行系统分析，然后找出发生故障的原因并根据它的主要状况，为后期工作提供一个有效的依据。在对机电一体化设备进行检测时，需要对以下几个方面入手：一是必须要确保设备在恢复运行工作过程中不会受到任何因素影响;二是确保机电设备能够发挥出其最大经济效益;三是确保及时对机电设备进行诊断和判定，对存在的隐患及时进行维修处理，预防更大的缺损出现，不仅能够节省设备维护时间，还能够提升设备的运行功能。
2.2分析识别油液磨屑情况
要想对设备运行过程中的油液磨屑情况进行准确的分析识别，就必须对油液的具体成分以及它的主要形态对设备造成的运行方面的影响加以了解，对设备应用检测技术检测，主要是通过在液压系统和润滑系统中的应用，在应用这种诊断技术时，要根据它的颗粒尺寸来分析机械设备出现的磨损情况。一般而言，根据颗粒的形状可以确定磨损类型，还可以对磨损的主要位置进行判断。
2.3故障分类
一般而言，我们主要把故障分为非破坏性和破坏性两类。非破坏性是指故障发生时设备的零件及其功能一般不受影响，破坏性是指发生故障会对设备的机床和应用产生影响，而且，故障如果不能够及时进行处理，将会产生更多的问题，所以，我们必须要通过对设备的全面检测来找出故障具体原因，还可以利用温度检测来判断设备运行状态。此外，这种技术的应用还需要测量仪器的配合，从而达到一个远距离操作的效果，另外，不接触设备的情况下也可以对设备温度进行检测，也拥有较高的准确率。
2.4振动诊断技术
振动诊断技术是指根据对检测设备的主要参数进行设置，同时利用简册信息的要求对机电设备进行故障诊断。这种技术的应用首先要根据设备出现的故障进行有效检测，然后再利用运行过程中产生的受振动影响而检测出有效数据，还要对它的数据要求进行准确判断，并找到准确的测量位置。虽然这种操作技术非常简单，但是得出的结果准确率相当高。
3.检测原则
在诊断机电一体化设备时，进行状态诊断。所谓状态诊断，一方面要对设备的运行状态和具体特性进行进行准确分析，选用与之对应的数据型号;另一方面，要根据设备的具体类型，先用匹配的信号和适合的类型，在数据诊断性好中选用一个最为可靠的信息进行运行，从而对机电设备的运行进一步的分析判断。另外我们也可以根据设备在运行过程中发生的故障和某状态下出现的征兆，对设备进行细致的分析，从而找出故障发生的准确位置和具体的类型特征。当故障以后的发展趋势被确定后，我们可结合分析出的结论，找到最恰当的解决措施。
4.结束语
机电一体化进行技术故障诊断时的主要目的在于保证生产安全，在企业生产过程中及时发现问题并采取有效措施进行解决。还可以对设备的运行状态进行有效的监测，发现设备在运行期间存在的问题，对故障位置进行及时诊断，能够有效的对机电设备中存在的问题和隐患进行有效解决，预防设备在运行过程中发生意外事故。
参考文献：
[1] 周柳奇，施力仁.机电一体化设备的故障诊断技术探析[J].电子世界 ，2013，（22）：195-195.
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[3] 钟国樑.机电一体化设备的故障诊断方法分析[J].科学之友，2012，（3）：49-50.
一体化系统设备 篇3
随着国家电网公司“SG186”工程开发建设的逐步推进[1,2],江苏省电力调度通信中心(以下简称江苏省调)为了响应“纵向到底、横向到边”的信息化建设思路,在统一管理思路的基础上,成功构建了省地县一体化的电网设备检修管理系统,实现了检修运行一体化、检修操作设备化、统计分析精细化。
一体化电网设备检修管理系统对省、地、县的电网设备检修系统进行了统一的规划和要求,有效地解决了系统建设分散、各个系统之间自成体系、管理模式和业务流程不规范、工作效率不高的弊端,有利于各级调度系统之间进行数据交换和信息共享、调度部门和生产技术部门之间的数据交换、全面分析和评价电网设备检修情况,以及加强电网设备检修的专业管理。
1 系统总体思路
1.1 统一平台
电网设备检修管理系统是江苏电网调度运行管理系统(OMS)的重要组成部分。此前,江苏省调基于PI2000平台已实现了江苏电网调度省、地一体化管理系统。县级调度机构作为五级调度中不可或缺的基层调度机构,是保障电网安全生产的基础部门。2008年,江苏省调按照“统一平台、统一管理、统一推广、统一应用”的思路开展了县级调度机构的调度管理系统建设,县调OMS采用PI2000平台的升级版本PI3000平台,实现了省地县“统一平台”。
“统一平台”具有统一的模型设计、统一的工作流引擎、统一的数据交换等,不仅能满足江苏调度机构现有需求,实现“横向集成、纵向贯通”,有效消除信息孤岛,而且能对未来需求提供支撑。
1.2 统一流程
江苏省调实施了省、地、县三级调度机构检修申请单流程标准化建设,规范了地、县级调度部门核心流程,实现核心流程全省统一,如图1所示。
“统一流程”分为2个核心部分:①运方(计划)、继保、调度、中心领导、调度台,调度中心内部检修申请单按流程审核;②公司其他处室(部门)与运方处(计划)之间的检修申请单按流程审核。
核心流程由江苏省调组织进行统一开发和管理;其他相关流程,如:基层单位内部申请流程以及公司其他部门的审核流程由各单位自行开发、维护和管理,其他相关流程的开发按照要求报江苏省调自动化处统一备案管理,在流程相互衔接过程中,江苏省调提供相应的技术支持。这样,通过对核心流程及其他相关流程统一管理,最终实现省、地、县检修系统的统一的流程模式。
1.3 统一管理
业务流程的统一在一定程度上也规范了电网设备检修的管理流程。江苏省调为做好江苏电网设备检修管理,减少重复停电,杜绝一事一停等现象,按照国家电力调度通信中心提出的安评标准,对每月按月度检修计划执行率、月度计划完成率、月度临时检修率、检修单按时完成率进行统计、考核与分析,并按《江苏电网调度系统“同业对标、专业管理”先进性评价办法(试行)》进行评价。
2 系统总体结构
2.1 概念结构
系统的概念结构如图2所示。
省调、地调及县调电网检修系统通过数据交换系统在综合数据网上实现互联,这些系统间的数据交换是基于统一的数据交换平台,采用统一互操作传递方式(如WebService服务)和标准化的E语言、可扩展置标语言(XML)数据文件为信息载体实现的。通过数据交换平台使本身孤立的省、地、县调电网检修系统融为一体。
2.2 物理结构
系统的物理结构如图3所示。
各级调度根据自身具体检修情况选择执行方式。由于各级调度使用的是统一设备库,这样每张检修单中涉及的设备都是对象化设备,为以后各级调度进行查询、统计、分析提供了数据来源;提高了查询、统计、分析的全面性和正确性,也为其他功能模块对检修数据分析提供了可能。
2.2.1 检修单上报
地/县调检修申请人提出检修申请后提交到各自运方专职进行审批,运方专职根据系统提示,该检修所涉及的设备是否属于地调/省调管辖或者许可,再决定是否报送到上级调度,当确定要报上级调度,运方专职只需点击检修单中的上报上级调度的按钮,系统将会通过数据交换直接发送到上级调度机构进行审批、流转。
通过这种方式,在各自的调度系统中就会各自形成一张检修单,这些检修单之间相互不受影响,且各自在自己的系统中进行审批流转。这样去除了县调登录地调检修系统、地调登录省调检修系统进行申请填报的环节,提高了工作效率,减少了人工失误的可能性。同时,各级检修系统中通过相关模块可以调阅本单位检修单在上级单位审批和执行的情况,为本单位检修工作的安排提供帮助。
2.2.2 配合单下发
在OMS统一设备库的基础上,系统会对检修单中的线路设备进行判断,判断该线路是否跨地区,如果该线路属于跨地区联络线,系统将提供手动和自动功能,向对侧调度单位发送配合通知单。对侧调度单位通过上级调度下发的配合通知单来进行配合工作。配合单管理功能改变了以往通过电话或者传真的传统工作方式,实现了自动化,提高了工作效率,降低了出错、漏发的概率。
2.2.3 同级调度互联
如图4所示,根据调度管辖范围,地调与地调之间、县调与县调之间的检修系统也实现相互了关联。
2.2.4 统一月度检修计划
地调、县调运方计划编制人员在编制月度检修计划时,如果该月度检修计划需要上级单位进行审批和安排的话,运方编制人员就可以在规定的时间内通过数据交换把需上报的月度检修计划发送给上级调度的计划编制人员,经上级调度计划编制人员对该月度检修计划进行审批和编制下发给本单位。这样,该月度检修计划将在上下级调度管理系统中形成对应关系,为计划型检修申请单的编制、上报提供了基础,并为各级调度部门月度检修计划、检修申请单的查询、统计、考核和分析提供了数据支撑。
3 系统支撑
3.1 统一设备库
构建电网检修系统的一体化就必须在全省范围内实现调度管理系统设备库的规范、统一。统一的设备库有利于检修数据查询、统计、考核和分析不断地精细化,有利于检修系统综合统计分析功能,同时也有利于其他系统对检修数据进行分析。
县级调度管理系统的设备库采用桥式对称模型(BSM)[3]结构进行设计,所需的设备直接从电网生产管理系统(PMS)导入,省、地级调度根据调度管辖范围维护各自的设备,在设备参数确认无误的情况下,通过数据交换系统上报到上级调度,确保了设备的唯一性。这样,实现了省、地、县设备的对象化与一体化。
3.2 基于多层体系结构的工作流系统
一体化的电网检修采用了基于多层体系结构的工作流系统,该工作流系统能够适应电力企业复杂易变的需求,能够敏捷地构建和维护流程模型,并为个性化应用的二次开发提供完备的基础设施和服务支持,自动或辅助应用系统的生成,从而最大限度地提高了检修系统的实施效率。
多层体系结构较一般的工作流系统具有众多方面的优势[4]:
1)基于模型驱动。在不影响系统控制权的前提下,能使工作流系统具有很好的动态特性和易于实现的管理特性。
2)引擎集中处理实例管理、事务等核心功能。更容易对流程运行进行监控和管理;多引擎不仅可以消除单个工作流引擎集中处理的单点故障问题,而且可以实现流程的分布处理。
3)可以提供多种形式的扩展。业务功能的增强和修改不会影响系统的核心功能,在提高扩展性的同时保证了系统的鲁棒性。
4)外设层可以在不同运行环境中实现和移植,有助于提高系统的复用性。
3.3 数据交换系统
各级电网检修系统通过PX2000数据交换系统在综合数据网上实现互联,是构建省、地、县一体化检修系统的基础。PX2000数据交换系统以运行模式标准化为原则,依托E语言、XML,采用统一互操作传递方式来支持跨平台调用[5]。该系统通过定义和管理交换协议来满足不同的数据交换需求,以及未来的发展要求,具有易用、高可靠性和高扩展性等特点。
4 结语
江苏省调通过构建省、地、县一体化电网设备检修系统,完善电网设备检修分析与评价管理,规范省、地、县三级调度电网设备检修管理模式及业务流程。该系统在实际应用中大大提升了电网设备检修的管理水平,提高了工作效率,有效地减少了重复停电,杜绝一事一停等现象,为电网安全运行提供了有力支撑和技术保障。
摘要：针对目前电网设备检修管理系统建设分散、各个系统之间自成体系的问题,设计并实现了一种先进的省地县一体化电网设备检修管理系统。该系统作为电网调度运行管理系统(OMS)的重要组成部分,在统一基础平台、统一省地县检修流程和统一管理的基础上,以PX2000数据交换系统和基于多层体系结构(N-tier)的工作流系统为支撑,实现了上下级调度、同级调度之间电网设备检修申请和月度电气检修计划的流转审批。该系统已在江苏省、地、县全面投入运行,得到了实际工程应用的验证。
关键词：电网设备检修管理,一体化,运行管理系统,PX2000,工作流系统,月度电气检修计划
参考文献
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一体化系统设备 篇4
关键词：机械电气；一体化设备；安装技术
前言
现在的机电一体化设备由于安装方法十分迥异，安装技巧也会根据设备的不同而大不相同，所以机电一体化设备安装效果也会有很多异处。固应了解机电一体化设备的安装技术常会发生的问题，然后进行改进。
一、机电一体化设备安装技术中出现的状况
（一）振动问题
不均衡的泵的转子、轴承之间的间隔很大、定子与转子之间的相互摩擦、转子与壳体同心度不高等等，此类问题都是机器设备上面的问题。还有就是关于旋转方面的习惯性的力量所致、不均衡的偏心阻扰力，这些都会导致设备部分器件发生强烈的振动，通过器械底部、建筑物相连的部分、管道，产生噪声。将这些以固体声音的形式与气体中的声波对周边范围造成辐射、噪声，严重影响人们的日常工作和生活，还会给学生的学习带来影响。
（二）螺栓、螺母两者之间相连的问题
螺栓与螺母连接为机电一体化设备中一种最为基础的装置搭配，若则两者之间的连接太紧，就会受到多种力的影响产生劳累的金属属性，还有就是产生剪切、螺旋牙出现滑丝这些因为连接太松产生的一系列的问题。严重的会导致各种机器设备中间的装置配备松滑，出现不安全事故。
（三）过度电流问题的出现
轴承损害程度上升，泵里面有异样的东西出现，转子和壳体两者之间出现的摩擦。还有就是在电机方面出现的问题：过低的功率、电流超载、太强的电阻、缺乏电源。还有一个方面是操作问题上，传输中的物质，远远要比原设计高，体现在密度过大、需求量不低。
（四）关于电气设备产生的误差
1、在隔离开关的安装上，动和静这两个接触头间的压力以及面积的接触不足，促使电氧化现象出现在接触面上，从而加大电阻的阻力，接触头会被烧伤、烧化、烧毁导致事故出现。2、断路中的断路器触头装配设置错误，接触上面的压力、分合闸的速度没有符合规定的要求。导致接触头温度过高，拖延熄弧的时间。引发绝缘体被分解、增强压力，促使断路器发生不安全事故中的爆炸发生。3、在安装检查修养中，对于电流互感器没有重视，导致开路要多加一组，产生极高的电压，威胁到设备的安全和人员的生命。4、调节电压的装置中的配置出现失误、装置设备中不小心进去其他东西卡住，出现事故。5、主变压器里面出现线路短路导致保护拒绝动、断路器不会主动跳闸。过大的短路时产生的电流会不断的扩大事故。还有就是增加了主变压器内部的温度，导致变压器内部的油蒸发、汽化、分解，出现了可燃性非常高的可燃物的产生。
二、改进机电一体化设备安装技术的措施
（一）加强对安装设备人员的要求
1、工作人员应该将最基本的工作做全面，也就是安装前的工作准备。在安装设备开始前，一定要重复的对这些设备开展大量的检查工作。看看有没有地方出现缝隙、缺陷、燃料能量的存蓄装备有没有接好管线和头。当然还要检查安装时需要用到的小机械、材料这些情况。
2、在安装时应该注意机电一体化设备设置的管理工作，应不断的对主机设备进行质量检查，当然还有就是各部件也要进行检查。安装时还应该按照一定的步骤来施工，要将各项工作协调统一进行，保障机电一体化设备能够及时的进行调试工作。3、安装结束以后，人员应多加注意调试工作的全面性，对安装调试应该书写报告，还要对相关的证件、资料进行勘察。
（二）严格规定质量
1、机电一体化设备安装时，应该选择在这一方面有经验的员工，来商量该选择怎样质量的机电一体化设备，并且经过科学技术的计算、验算，来选择有真正价值的产品，还要选择能够带来经济效益的设备。不能任意的选择设备，这样会导致工作进度被影响。2、对于现在的机电一体化设备来说，科学的工作顺序非常重要。因为一个机电一体化设备的安装都是按照科学的计划来进行的多方面的考虑，这些具有科学依据的指导性的技术，不能任意的改动，以免造成不必要麻烦的出现。
（三）统一规划安装工作
有很多的机电一体化设备都是具有很大规模的，安装的各种设备极多，而且还有很多的环节需要注意。所以对于各项设备的安装，都要按照一定的程序进行来设定一个全面的布置。对各项工作能够有一个整体的安排，设定一个领导来对各项工作进行负责的管理。对于存在的问题进行分析，对很多问题要知道哪些该去做，哪些不需要做。当然对于准备工作一定要计划好，这样才不会陷入被动的一个局面。
（四）提高机电工作人员的整体素质
安装时会出现很多问题，一个直接而主要的原因就是机电工人自身的技能没有达到要求，在这样一个认为因素的影响下，需要注意的就是加强上崗前的培训。帮助机电工作人员掌握一些安装的技术知识，熟悉具体的安装标准和过程。当然还有一点就是在设备的供电上要按照规范的进程接线路。只有员工的技术水平得到提高，才能提升机电一体化设备安装技术。
（五）严格要求安装设备的过程
1、对于一个设备来说首先是要有电源，然后就是能够发动的能源，还有就是能够提升的装备。如果想在一个很短的时间内完成工作，要按照高工作的主要步骤，有主要的还有次要的这个过程来进行工作。当然还要合理的来要求工作安排，这样才能达到极好的工作效率。2、不论是何种设备都会有一个规定的设备安装程序。在安装时不能因为缩短时间而太着急，将安装的顺序颠倒。一定要遵守一定的顺序。重视一些不正确现象：安的不顺利、对不上位置，导致安装质量低下，不能够符合安装设备的质量规格。
（六）遵守调试工作、正确验收
对于机电一体化设备的安装完成后工作需要注意的就是调试和验收，安装结束以后一定要注意清理现场，详细的检查好、做好后期的准备调试工作。然后就是验收工作的正常进行，验收合格后要求相关单位提出评估报告，来准确的记录.
三、机电一体化技术的发展趋势
（一）智能化
所谓智能化也就是提高机电产品的智能，让机电产品具有类似人的逻辑思考和自主决策能力，增加机电产品的实用性。
（二）数字化
机电一体化技术在接口技术和为控制其中也是具有一定的基础，同时还要不断的发展电子产品的数字技术，比如发展的数控机床和机器人。同时在计算机网络技术的迅速发展中，我机电产品数字化设计奠定了基础，比如虚拟设计和计算机集成制造等。
（三）模块化
对于机电产品的模块化，相对来说这是一项非常重要而又十分艰巨的任务，对于种类繁多的机电一体化技术，对其研究和开发的难度相对较大，所以对于机电一体化产品的单元模块是一项复杂的工作，同时也非常有前途的工作。
（四）网络化
网络技术我们每个人都很熟悉，网络技术也深入到各个行业，同时也带来了巨大的改革，在网络普及的社会中，我们应该全面运用网络技术，也要将机电一体化技术面向网络化发展，对于网络技术中远程控制和监督技术也就机电一体化的体现，对于远程控制我们要不断的开发利用。
（五）人性化
人性化是每一个产品发展的必然趋势，在对产品的发展过程中必须保证人性化的发展，对于机电一体化的产品不但要保证产品的性能之外，还要更好的进行造型和色彩方面的协调，让这些产品达到广大人民群众的认同和喜爱，同时也更加贴近自然，更接近生人们活习惯。
结语
现如今运用到机电一体化设备的行业越来越多，对于机电一体化设备的安装要求也越来越高，因此对于现在在安装机电一体化设备中出现的问题，一定要加强重视程度。要从一开始的注意，在买的时候应多加注意质量问题，然后再是安装时更应多加注意，将一切可能出现的问题抹杀。还应采用科学的解决方案，给机电一体化设备安装技术的改进带来帮助，这样才能促进社会经济的不断进步。
参考文献：
[1]张建波.机电一体化设备安装施工管理探讨[J].科技创新导报，2010年02期.
一体化系统设备 篇5
采油公司经过多年的设备管理信息化建设, 已经形成了以SAP系统为核心, 以海油发展EMIP平台为基础深入开发使用形成采油大型装备管理系统, 以MAXIMO系统为维修管理主线, 部分单位结合实际又单独开发使用信息平台的多系统的管理局面。设备管理系统使用情况如下:
1) SAP系统 (有专门的设备管理模块PM) :设备立项、采办, 固定资产、库存、设备报废、设备维修等全生命周期管理 (普及中海油所有二级单位, 油服, 海工, 炼化, 石化等已经使用PM模块) ;
2) 海油发展EMIP平台:设备综合信息管理 (普及海油发展各个二级单位, 采油下属单位全面启用) ;
3) MAXIMO系统:设备资产与维修工作管理 (应用于海洋石油111, 海洋石油161正在建设) ;
4) 大型装备管理系统:维修、资产管理、设备管理 (结合设备管理实际情况, 采油公司深入开发EMIP平台, 目前还没有使用起来) ;
5) OA系统:能够提高单位内部信息交流、共享、流转处理, 实现办公自动化的各种信息化设备和应用软件。 (现使用于环保公司) ;
6) Q4系统:PM、CM、库存管理、安全管理等 (现使用于海洋石油112) ;
7) 其他。
从以上使用情况可以看出, “相互独立系统多, 管理内容重复交叉、衔接不够和涵盖不全”是采油公司设备管理信息化建设的特点。
二、采油对设备管理信息系统使用的需求分析
根据对公司设备管理和业务需求的分析和梳理, 整理出以下几个方面的管理业务需求:
(1) 支持设备运行、维护、报废等管理, 对公司设备的档案、运行状态、维修计划等进行维护、查询, 为各级管理部门提供所需的设备统计、查询数据;
(2) 支持辅助编制设备维修计划功能;提供记录历次设备维修情况的输入、存储功能;提供反映维修计划、执行情况的相关数据;提供维修分析功能;
(3) 通过有效地进行设备运行状态检查以及各类定检, 保证设备的安全运行, 尽最大可能减少突发性故障次数, 提高设备的运行寿命, 缩短维修周期, 以达到降低成本的目地;
(4) 提供设备完好率、利用率、设备效率、设备事故等统计数据, 以反映设备技术状态和管理水平;
(5) 加强备件管理, 制定合理的备件库存管理计划, 灵活把握库存、采购、存储等多角度的管理, 动态地进行库存跟踪, 在保证维修周期和维修质量的基础上, 合理地保持库存量, 减少库存积压;
(6) 通过有效的数据采集和数据积累, 对设备信息进行趋势分析和判断、更加合理的指导生产和管理;
(7) 设备管理系统应将各个公司联系起来, 达到数据共享, 形成一个完整的设备管理体系, 实现整个采油公司的设备及设备维护业务的统一管理。
三、采油设备管理信息系统使用存在问题
1、相互独立系统多
海油发展EMIP平台;SAP系统, MAXIMO系统, 采油大型装备管理系统, OA系统, Q4系统等;
2、管理内容重复、交叉
1) 海油发展EMIP系统需要录入设备相关数据, 同时采油大型装备管理系统也需要录入设备相关数据。
2) Maximo系统有采办业务流程, 同样SAP系统也有采办业务流程, 两套系统并存;
3、内容衔接不够或涵盖不全
1) Maximo与SAP没有集成, 造成数据同步不及时、备件没有编码或编码不一致;
2) 采油大型装备系统的数据通过手工定期从Maximo系统后台提取, 效率低。
3) OA系统、EMIP平台等功能较为单一, 且与Maximo、大型装备管理系统等功能有所重复
4、系统使用深度不够
1) 海洋石油111大部分业务需求以Maximo系统为主进行管理, 但也有一些管理内容尚未纳入系统管理, 需要逐步完善进来, 如:结构、单点的详细信息和缺陷、隐患尚未纳入系统管理;设备分类和分级管理机制需进一步健全;年度维修工作计划、外委维修工作过程管理尚未纳入系统管理;统计分析报表、关键性能指标KPI尚需继续建立健全。
2) 采油大型装备管理系统使用只是从海洋石油111手工导入一些数据, 基本处于未使用状态。
四、针对采油设备管理信息系统使用现状的建议
采油公司应该结合采油自身设备特点和管理现状, 有针对性的选择合适的信息化工具作为一种手段来辅助设备管理。在进行设备管理信息化系统使用分析时, 必须要从公司全局出发, 综合考虑公司的管理和业务需要, 结合个性单位实际情况统一部署, 实现各尽所能, 各取所需的统一管理平台, 对相关专业系统进行进一步的完善和整合。需要做到:
1、在组织上要成立专门的管理小组和运维小组, 海上、陆地都要有专人管理;
2、针对目前多系统现状, 经过评估, 建议该做接口的做接口, 该取舍的取舍;
3、考虑MAXIMO系统, 在公司使用多年, 形成了较完善的关键数据, 在应用方面已成熟。建议公司以MAXIMO系统为维修管理主线, 适当考虑和SAP系统的接口。
具体建议:
4、建议做好采油大型装备管理系统与EMIP平台的衔接;
5、建议设备管理以MAXIMO系统为主线, 做好与SAP系统的集成, 深化与采油大型装备管理系统的衔接;
6、建议继续使用Q4系统和OA系统, 做好相关专业系统的衔接;
建立公司设备管理信息一体化平台架构如下图所示:
摘要：为了提高效率、减少工作量, 进一步完善和整合采油公司设备管理多系统、多平台的局面, 使设备管理信息系统更好的服务于采油的设备管理, 对公司设备设施管理需求进行归纳和梳理, 通过设备信息系统完善和整合构建公司设备管理信息一体化平台。
一体化系统设备 篇6
关键词：PLC,触摸屏,箱仪一体化,纯化水
0引言
随着公共安全事件和自然灾害的多发以及部队军事任务的执行,应急医疗保障逐渐成为重要的课题[1,2]。
医用纯化水作为医疗保障中不可缺少的原材料,为药物制剂(外用药、口服液)、伤口清洗、术前准备、器械清洗、分析检测、化验等提供用水,并进一步作为注射用水和灭菌注射用水的原料水,用途广泛, 用水量大[3,4,5]。其水质直接影响医疗保障的安全,因此对水质有严格要求,必须符合国家药典规定。
现有的医用纯化水设备控制系统复杂,使用和维护均需专业技术人员进行操作,自动化和智能化程度较低,且运输故障率高,不便于在应急保障现场投送和及时展开。而存储和输送过程会影响纯化水水质[6],不能满足部队野战医院以及机动卫勤力量 “就地制取、就地供给”医用纯化水的需求,严重制约应急医疗保障能力。
本文研制了一种基于可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)和触摸屏的箱仪一体化医用纯化水设备控制系统,具有医用纯化水制取、设备排水和智能报警等功能,保证产水水质符合药典纯化水要求,并可解决设备存水污染和低温防冻的难题。该控制系统通过采集压力、流量、电导率等信号,实现工艺参数的实时监测和在线调整。根据参数的变化,对设备过滤组件性能进行评估,实现智能报警,进一步提高了设备的自动化和智能化程度。
1设备工艺
膜法制取医用纯化水工艺技术成熟,已得到广泛应用[5,6,7,8]。箱仪一体化医用纯化水设备采用“粗滤— 超滤—反渗透—离子交换—紫外线消毒”等工艺制取医用纯化水,工艺流程如图1所示。首先,原水通过一台具有自吸能力的增压泵进入粗滤装置,去除水中的大颗粒杂质。其次,经过粗滤的原水再进入超滤组件,去除水中的微粒、胶体、大分子有机物等杂质。再次,超滤产水通过高压泵进入反渗透膜组件,去除水中绝大部分的可溶性盐类、细菌和大分子有机物,获得初级纯化水。然后,初级纯化水经过离子交换树脂,进一步去除水中的可溶性盐类。最终, 产水经过紫外杀菌装置杀灭水中的残留微生物,制得符合国家药典规定的纯化水。
2控制系统硬件设计
箱仪一体化医用纯化水设备控制系统硬件包括PLC控制器、触摸屏和信号传感器,实现设备工艺的自动运行和手动运行,其硬件结构如图2所示。
PLC可实现医用纯化水制取、设备排水和智能报警等功能以及各功能之间的互斥保护。根据工艺要求,控制系统需要16路继电器输出,控制电磁阀、 水泵、气泵、消毒装置、报警装置运行。本文选用欧姆龙公司CP系列的CP1E-N40控制器实现输出控制, 通过触摸屏和控制面板实现双输入控制;选用欧姆龙公司CP1W-AD041模拟量输入单元,实现传感器信号的输入。
触摸屏用于功能选择输入、参数及状态的实时显示和在线调整、设备运行调试以及智能报警信息的显示。本系统选用Kinco公司的MT4210T型触摸屏作为人机界面。触摸屏与PLC控制器之间通过RS-232C接口进行连接通信。
信号传感器用于采集设备运行过程中的压力、 流量、电导率等模拟量信号,实现参数的在线检测。 本系统选用半导体扩散硅不锈钢膜片压力传感器, 实现压力信号的检测;选用涡轮流量变送器,实现流量信号的检测;选用不同量程的电导率传感器,实现水质电导率信号的检测。各模拟量均为4~20 m A电流信号,传输至模拟量输入单元。
3控制系统软件设计
控制系统的软件设计包括PLC程序设计和触摸屏组态界面设计2个部分。控制系统使用CXProgrammer编程软件和Kinco HMIware组态编辑软件,分别对PLC进行梯形图编程和对触摸屏进行组态界面设计。
3.1PLC程序设计
PLC程序采用模块化结构进行设计,包括医用纯化水制取、设备排水、互斥保护和智能报警等模块,其程序流程图如图3所示。
医用纯化水制取模块根据工艺和时序要求,控制增压泵、电磁阀、高压泵和紫外杀菌装置,实现超滤组件的自动冲洗、反渗透组件的定时冲洗、紫外杀菌装置的启动等操作,完成医用纯化水的制取。
设备排水模块控制气泵、气路电磁阀和排水阀, 完成超滤膜组件排水、反渗透膜组件排水、离子交换树脂组件排水、消毒装置排水和管路及水泵排水,解决设备停用期间管路中的存水污染以及低温环境中管路防冻和膜组件贮存等问题。
互斥保护模块主要由互斥保护标志位组成,通过各模块之间互斥保护标志位的操作,实现医用纯化水制备与排水功能之间的互斥保护、排水功能内部的互斥保护等,增加程序和操作的安全性。
智能报警模块主要由声光报警装置组成,实现无水保护报警、超滤产水不足报警、超滤清洗报警、 高压保护报警、低压保护报警、水质超标报警、膜组件维护报警和膜组件更换报警等,监测设备运行的异常情况,有助于操作人员采取及时有效的措施以防止重大事故的发生。
3.2触摸屏组态界面设计
触摸屏组态界面主要由操作界面、制医用水界面、排水界面、报警界面、工艺界面、状态界面、参数界面、调试界面、报警界面和设置界面组成,组态界面结构与效果如图4、5所示。其中,操作界面可实现多功能选择,进入相应的功能操作界面;制医用纯化水界面实现制取医用纯化水功能,显示制取医用纯化水过程中各装置的运行状态以及制水参数;排水界面实现超滤膜组件排水、反渗透膜组件排水和管路及水泵排水功能以及各排水功能之间的互斥操作; 报警界面显示各智能报警信息,提示操作人员采取有效的措施以防止重大事故的发生;工艺界面动态显示工艺流程以及运行参数;状态界面显示各装置的运行状态;参数界面实现压力、流量、电导率、液位和温度等运行参数的实时显示和在线调整;调试界面用于调试设备的运行,强制各装置的运行与停止;设置界面用于设置设备开机运行时间及微滤膜组件、超滤膜组件、反渗透膜组件累计运行时间等信息。
3.3控制系统性能实验
本文研制的箱仪一体化医用纯化水设备控制系统与现有的医用纯化水设备控制系统相比,界面直观、操作方便、自动化和智能化水平较高,可实现工艺参数在线检测与调整以及设备性能评估,保证产水水质安全。该设备多次用于部队野战医院以及机动卫勤力量演习和演练中,具有机动投送能力强、现场展开与撤收方便等优点,可满足就地制取、就地供给医用纯化水的需求。
控制系统技术参数为:使用电源为AC220 V/ 50 Hz;功率消耗为1.0 k W。
控制系统中医用纯化水制取、排水功能正常运行。当运行参数发生变化时触发智能报警,提示操作人员采取及时有效的措施,如:(1)原水进水压力低于a(设定值)MPa时,触发无水保护报警,停止制取医用纯化水功能,防止增压泵空转;(2)超滤产水压力低于b(设定值)MPa时,触发超滤产水不足报警, 停止制取医用纯化水功能,防止高压泵空转;(3)超滤膜两侧压力差大于c(设定值)Pa时,触发超滤膜清洗报警,及时清洗或更换超滤膜组件;(4)操作压力高于d(设定值)MPa时,触发高压保护报警,防止反渗透膜组件在高压条件下损坏;(5)操作压力低于e(设定值)MPa时,触发低压保护报警,及时更换高压泵;(6)产水电导率高于f(设定值)μS/cm时,触发水质超标报警,停止制取医用纯化水功能,保证用水的安全;(7)当微滤膜组件、超滤膜组件、反渗透膜组件的累计运行时间超过g(设定值)h时,参考各膜组件的使用寿命,触发膜组件更换报警,及时进行更换。
控制系统根据《军用运输包装件试验方法》要求[9]进行了振动和跌落试验,试验后外观无异常,能正常工作。还进行了该系统的可靠性试验,累计运行720 h无故障。采用不同地区的地下水、地表水和自来水对设备产水水质进行检测,均符合《中华人民共和国药典》(2010年版)纯化水的水质规定[10]。
4结论
一体化系统设备 篇7
PSD-BPA(简称BPA)程序[1,2]是国内电力系统分析计算不可或缺的工具之一,在电网规划设计、调度运行和实验研究等各部门得到了 广泛应用[3,4,5]。 近些年,随着中国电网规模扩大和对调度精细化要求的提高,地调所辖的网架也需要纳入电力系统分析过程中来,不能采用简单的等值模拟。由于BPA程序以卡片形式的文本文件管理设备参数,采用固定列宽的格式,要求十分严格,省地之间频繁的文本交互,给系统分析带来诸多问题,已无法满足大电网运行方式下对设备参数更加精细化管理的要求,主要弊端如下。
1)数据量大,参数定位和交互效率低。方式制作时,参数定位困难且不能将同一设备的各类型参数整合统一修改,省地方式文件反复交互,传输效率低且易遗漏。
2)设备参数分析校核机制不完善。BPA程序对参数的敏感性较高,本身又缺乏完整的分析校核机制和日志记录,使参数维护工作繁琐且易出错。
3)多层级协调管理权限控制困难。文本交互本身无法严格控制权限,大量省地共调和地调共调设备更明显增加了权限管理难度。
4)多类型参数转换模型缺乏。设备参数按类型主要包括铭牌参数、实测参数及BPA参数等,各类参数无统一维护,彼此独立,缺乏关联,需人工转换。
以上实际工作中存在的问题已严重影响到电力系统仿真分析的精度和效率,迫切需要开展多层级电网设备参数管理策略及实现方法的研究。文献 [6-7]提出了BPA与PSCAD之间的模型转换方法, 文献[8]实现了开放数据模型(ODM)与BPA的数据转换接口并将其应用于BPA/InterPSS的数据转换,文献[9-11]分析了BPA与PSASP及PSS/E之间的模型比较及数据转换,文献[12]对BPA暂态稳定程序中的新直流输电准稳态模型进行了研究,但均未涉及同一设备的参数属性在不同参数类型之间以及BPA不同计算模型之间的自动转换;文献[13] 开发了一套基于BPA的电网潮流稳定计算分析平台,文献[14]开发程序实现了从Excel中读取数据并自动批量生成和修改卡片,但均没有考虑参数合理性的校核以及省地间的数据交互;文献[15]给出了BPA数据整理的一些建议,但未实现程序自动校核及平台应用。
为解决上述突出问题,本文摒弃了现有文本交互的管理模式,提出了省地一体化的设备参数管理策略。该策略在自动解析文本形式的设备参数并保存至数据库的基础上,建立了基于享元模式思想、预定义和自定义公式、典型参数以及实测参数校核的一整套参数校核机制,建模实现各类参数之间的自动转换并相互校核数据准确性,采用整合界面统一维护参数、向导式界面添加设备并详细记录维护日志,按调度机构划分管理权限并严格控制审核审批流程,快速自定义综合查询和个性化属性显示,实现了设备参数的精细化和智能化管理。与传统模式相比,本文提出的管理策略在参数准确性、工作效率等方面均有明显提高,目前已成功应用于云南电网省调及所辖的17个地调,验证了策略的科学合理性。
1 总体设计
为了满足省地一体化设备参数管理要求,采用模块化的功能设计,主要包括数据解析、参数校核、 基础数据、电网数据、典型参数、模型管理、日志记录七大模块,其关联关系如图1所示,其中PSS表示电力系统稳定器。
在这些功能模块中,数据解析和参数校核模块是核心,通过数据解析实现电网设备参数的输入,参数校核实现合理性校核并贯穿整个参数维护过程, 具体内容在第2节和第3节中详细介绍。基础数据和电网数据模块实现电网参数的维护与交互,日志记录模块详细记录整个操作过程,典型参数模块用于典型参数维护,模型管理模块建模实现不同设备不同参数类型之间的转换,共同为数据解析、参数校核和维护提供辅助支持,详细功能特色在第4节中详细介绍。
2 数据解析
BPA计算文件(dat和swi)积累了大量BPA参数,而铭牌和实测参数主要保存在Excel文件中,编写程序实现数据文件的自动解析,建立设备参数间的关联关系并按调度权限保存至数据库统一管理。
2.1 潮流文件解析
潮流文件dat解析时,按照区域、分区、节点、支路的顺序依次解析,首先提取卡片中元件的特征信息(如节点名、基准电压等),然后根据节点类型、卡片类型、有功出力、无功出力等信息解析得到发电 机、变压器、线路等设备信息。通过建立厂站—节点名对照表,自动智能匹配站点信息。通过适当的人机交互实现再确定和补充,保证了信息的准确性。 解析流程如图2所示。
此外,根据解析得到的区域、分区、所有者等信息,按设备所属区域、分区、电压等级等信息划分调度权限,将管理权限下发至对应省调和地调。
2.2 稳定文件解析
稳定文件swi的解析是在解析dat文件的基础上进行的。一方面,稳定文件中没有电网网架结构信息,只能通过解析dat文件得到;另一方面,dat文件中包含的基准电压、基准容量等信息都是在解析稳定文件时需要使用的参数。
swi文件主要包含与稳定计算相关的信息,如暂态参数、次暂态参数、零序参数、负序参数等设备基本参数信息及所使用负荷模型、故障模型等计算模型信息。对于暂态、次暂态等基本参数信息,通过分析节点信息找到所属设备,然后将其赋值给对应设备;对于负荷、故障模型等信息,作为动态参数存入数据库,仿真分析时可直接调用,如图3所示。
2.3 铭牌和实测参数解析
编写程序读取统一标准格式的Excel表格中的铭牌参数和实测参数,数据格式严格参考目前省地交互上报Excel格式,主要包括线路参数、发电机组参数、发电机组PSS参数、发电机组励磁参数、发电机组调速器参数、发电机组原动机参数、发电厂主变参数、变电站主变参数等。
3 参数分析校核
BPA卡片种类繁多(潮流卡片有40余种,稳定卡片有300余种)又缺乏标准的参数分析校核机制, 很容易造成数据遗漏和错误。在设备卡片参数格式控制与合理性校核的基础上结合典型参数与实测参数校核能有效保证数据的准确性、合理性。
3.1 基于享元模式的格式控制
卡片如此繁多,如果每个都采用特定的处理方法,不仅工作量大、效率低,而且扩展性差,很难适应软件升级要求。因此,必须实现一种统一的既能灵活适应软件升级又高效、准确的卡片处理方法。基于享元模式的卡片格式控制如图4所示。
如图4所示,采用享元模式[16]思想,将每类卡片格式分别抽象定义,内容包括卡片类型、属性描述、起始列、终止列、数据类型、位置顺序、默认值等, 定义完成保存至可扩展置标语言(XML)配置文件, 将格式抽象出来,使其脱离具体的实体卡片实现,实现了卡片格式的统一控制和共享,有利于卡片格式的扩展和软件升级。以B卡类格式包含卡片(如B卡、BQ卡、BE卡、BS卡等)为例,统一抽象共享的属性描述、数据格式等信息如表1所示,参数校核时自动按列读取属性值并校核对应数据格式。
3.2 基于预定义和自定义公式的参数校核
设备参数不仅要满足数据格式要求,更要校核其合理性。主要包含以下两层涵义。
1)单一参数属性的取值不能超出可行域范围。 例如:发电机功率因数必须小于1、变压器T卡固定分接头电压不能超过对应节点电压过大等。
2)多个参数属性之间存在的数学运算关系不能违反原则。例如,对于发电机模型,直轴暂态电抗xd′、交轴暂态电抗xq′和交轴不饱和 同步电抗xq必须满足:对于隐极机,xd′<xq′<xq;对于凸极机, xd′<xq′=xq。
每种类型卡片的各个属性的位置顺序已经在3.1节中定义,唯一且保持不变,那么可以用此位置顺序代表对应属性。通过基于预定义和自定义公式编辑功能,建立位置顺序的可行域及相互间的公式关系,参数校核时首先获得对应位置顺序属性的数值,然后校核数值是否满足公式要求,如此逐一实现单一参数可行域和多个参数关联关系的严格控制。 整体校核参数合理性,若合理则校核通过,提交审核;若不合理则给出相应的提示信息,同时给出建议的合理范围。按违反参数合理性轻重由低到高原则将提示信息分为提醒、警告和错误3个等级。若为提醒或警告,用户可选择是否再修改;若为错误,用户必须重新修改,纠正错误才能提交审核。校核流程如图5所示。
3.3 基于典型参数的逆向校核
根据电网设备的典型参数并结合长期的实际工作经验,建立典型线路参数表、典型变压器参数表、 典型发电机参数表。一方面对于新投产或规划的设备,可能暂时无法获得其实测参数,可根据其型号、 容量等信息选取典型参数,有利于设备参数的快速填写与投运;另一方面,可根据设备型号、容量等信息逆向获得对应典型参数,用以校核与实测参数之间是否存在差异,不能偏差较大。例如根据导线型号可检测每公里的线路电阻R、线路电抗X、线路对地电纳B/2以及线路容量等参数。
校核结果信息等级及处理方法与3.2节中类似,这里不再赘述。
3.4 基于实测参数的一致性校核
采用文献[17]中的经典公式,建立标幺值转换模型,将铭牌和实测参数自动转换为BPA参数,校核其与实际运行方式中的BPA参数是否一致,不一致则给出两者之间的差异,用户审核确认最终值。
4 功能与特色
4.1 多类型参数转换模型建模
在电网设备各类型参数统一管理的基础上,建立铭牌参数、实测参数到BPA参数的转换模型,避免繁杂的人工转换工作,既提高了仿真效率和精度, 又可相互交互校核参数准确性,补齐不全参数,保证数据完整性。同时,同一设备在BPA参数中也可有多种计算模型,建立不同计算模型之间的转换模型, 满足不同仿真分析对不同计算模型的快速转换需求。若计算模型结构相同,则可直接引用原计算模型参数;若不相同,则需要进行结构和参数调整,引用时特别注意计算基值是否相同。部分参数由于本身特点不能实现转化的,给出相应信息提示并提供人工维护功能。
转换模型主要由省调建立,通过数据库统一存储实现省地间的模型共享。地调可完善和添加模型并经由省调审核之后投入使用,保证了模型准确性和及时更新。
4.2 全方位日志记录
日志信息主要包括两方面,一方面是自动记录的日志,如修改者、修改日期、修改设备、具体操作 (增加、删除、修改、合并站点等)、参数所参考的设备等;另一方面是手动输入的备注。修改者记录修改设备的缘由、数据来源以及一些其他需要说明的信息。两者缺一不可,共同构成设备维护的日志信息, 详细记录参数维护的过程和缘由,方便数据回查,为审核决策提供信息支持。
4.3 设备参数分类分级管理
1)分类管理
电网设备类型包括厂站、发电机、变压器、线路等,而发电机又包含励磁、PSS、调速器和原动机等; 参数类型包括铭 牌参数、实测参数、BPA参数等。 不同电网用户对参数的查询、分析、统计和筛选功能不尽相同,优先级亦有差异,采用树状菜单分类管理并结合自定义的多条件综合筛选和属性显示功能, 实现快速查询和信息切换。
2)分级管理
按调度关系分级管理,严格控制多层级协调管理权限。采用基于角色的访问控制(RBAC)[18,19]的4层模式(即用户—角色—模块—权限)的用户权限管理策略,按安全策略需要划分出多种角色,每种角色分配不同的模块,不同模块具有不同的权限,根据用户登录信息确定其角色,通过角色间接地对数据资源进行许可的相应操作。省调用户可维护全网参数,优先显示地调有修改的参数,若不合理可再修改;地调用户仅能维护本地调参数,优先显示省调对本地调参数所做的修改,对于其他地调参数只可共享查看、参考,不能修改。通过管理平台并结合数据库存储实现了省地设备参数的交互维护,提高了数据准确性和工作效率。
5 关键技术
5.1 三级逐次继承建模技术
电网设备种类繁多,同一设备又可能包含多种计算模型,如果都逐个单独实现,其工作量将非常巨大且管理困难,转换效率也大受影响。在深入了解和分析各类模型特点的基础上,采用面向对象思想, 按基本模型、分类设备子模型和实用模型的三级逐次继承方法实现各类电网设备模型的建立。
5.2 向导式设备投产技术
对于新投产的设备,让其正常参与系统仿真分析计算需要完整填写相关联的一整套数据(如设备类型、所在厂站、相关节点和支路等),采用向导式步骤投产技术,同时检测设备关联性和校核参数合理性,若合理则进入下一界面,若不合理则必须返回界面重新修改,灵活控制添加流程,直至最后完成,且对于不同的设备设计不同的操作界面,保证设备参数基础数据连贯性及完整性。以新建变压器为例, 按变电站、变压器、支路的顺序逐步添加参数,过程中可随时返回上一任意合理界面重新填写,流程如图6所示,其中Pk为短路损耗,Ud为短路电压。
5.3 参数整合统一维护技术
将同一设备的所有参数整合在同一界面,不仅维护方便,避免参数遗漏,而且可直观看到各参数之间的关系并可自动转化相互校核,极大提高参数维护效率和合理性。参数维护时,首先选择设备,从数据库提取该设备的所有参数并分类在整合界面展示,同时集成参数参考、参数转化、模型转换、PSS投切等多种功能。参数维护后经自动校核合理则提交至审核,人工再审核通过之后,将维护后最新数据分类更新在对应数据库表中,如此在管理平台实现了数据读取、界面展示、修改校核、人工审核、返回更新整个闭环过程。
5.4 参数差异驱动的审核审批机制
电网参数的细微差异就可能导致BPA计算的结果偏差很大,甚至无法计算,在保证参数格式正确和合理性的前提下,需要人工再校核,审核审批通过之后才能生效,否则返回重新修改。在运行方式反复调整过程中,可能对某一参数多次修改,对于共调设备也可能出现不同用户同时修改的情况。如果每次修改都提交审核,工作量较大,流程混乱,极大影响工作效率,多次修改也可能前后不存在差异使得审核审批毫无意义。本文提出参数差异驱动的审核审批机制,多次修改之后统一分析前后是否存在差异,若存在差异,则自动提交审核;若无差异,则不提交审核。审核审批流程如图7所示。
审核时能详细查看参数修改前后的差异,并用高亮颜色标出,根据设备维护日志能详细查看操作过程和缘由,为审核审批决策提供信息支持。
6 结语
本文提出了省地一体化电力系统设备参数管理策略并建立统一的管理平台,很好地解决了BPA软件在省地设备参数管理中由于采用文本交互而出现的校核机制缺乏、管理权限控制困难、工作繁琐且易出错等问题。在云南电网及17个所辖地调设备参数管理中的良好应用效果证明了其合理性,有效实现了云南电网发输配电35kV及以上电压等级大约210座电厂、550台机组、1 600座变电站、 2 600台变压器、3 500条交流线 路的分类 分级管理,在月方式、年方式、三年方式制作过程中发挥了重要作用,明显提高了工作效率,有利于大幅度提高电力系统仿真分析精度和响应速度,在类似多层级电网仿真分析工作中具有很好的推广价值。
机电一体化设备故障诊断技术研究 篇8
一、机电一体化的设备诊断技术特点
设备故障, 一般是指设备工作过程中其规定的功能降低甚至丧失的现象。对于故障的诊断, 则包括故障部位确定以及对其进行检测, 即通过各种检测办法的利用, 将设备故障所在找出并加以修复的过程。设备使用过程中, 机械零件会不可避免地出现磨损或变形、腐蚀等损伤, 这些情况一旦出现, 会对整个设备的正常工作产生影响, 也可能会带来严重后果。所以, 定期对设备各个零件进行检查, 将故障消灭在萌芽阶段, 可最大程度地避免损失。
机电一体化设备的故障具有其一定的特点, 由于在机电一体化设备中, 零件使用的数量多且技术要求也比较高, 发生故障的概率也比较大。有权威的统计结果表明, 工作中机电一体化设备发生故障的概率是普通机械设备发生故障概率的8倍。因此, 对于这种复杂、比较容易发生故障的设备, 不能仅仅靠人工进行分析和检查。因此, 需要研究出一种专门针对机电一体化设备故障维修的诊断技术。
机电一体化设备主要出现的故障有:设备中机械零件数量比较多, 机械磨损比例较大。自我诊断功能还不够完善;在故障报警方面设置不够全面, 有些故障发生时没有报警显示, 这样会错过最佳维修时机。专业维修人员特别是经验丰富的维修人员缺乏。
二、机电一体化的设备故障诊断的技术目前现状
机电一体化设备诊断技术在一定时期内的发展是相当迅速的, 发展过程历经了3个主要阶段:第一阶段是初级阶段, 在初级阶段内, 机电一体化设备故障诊断主要是靠专业人员的个人工作经验以及对专业知识的掌握程度;第二阶段主要是应用计算机技术, 随着计算机网络信息化技术的不断发展和进步, 机电一体化设备的故障诊断, 也开始利用计算机进行一些信号处理以及信号检测工作, 并逐渐朝着成熟的方向迈进。
我国的机电一体化设备故障诊断技术与其他国家相比起步较晚, 但由于经济增长比较迅猛, 也在一定程度上带动了这一技术的迅速发展。在这方面的研究, 我国获得的成果不容小觑。但客观地说, 我国的机电一体化设备的故障诊断, 还是处于发展中的阶段, 即使在日常的生活中, 这种技术已经得到了一定程度的应用, 但还不成熟, 设备诊断的准确率也不够高。这也是由于机电一体化设备涉及的知识范围广、综合性强所致, 而设备的诊断质量, 往往直接关系到设备能否正常高效运行。这就更加要求人们加深对机电一体化设备的诊断研究, 最大程度上避免设备出现故障, 减少不必要的损失。
三、机电一体化设备的故障诊断技术的具体内容
1.诊断步骤
在机电一体化设备的故障诊断过程中, 包括几个步骤, 一是在进行设备故障诊断工作之前, 要先对诊断的设备进行一定的测试, 再依据设备的自身性质与相关知识理论相结合, 才能更好地确定设备状态, 从而采用最恰当的方式方法进行维修;二是在完全了解设备的状态之后, 要根据多种设备理论, 将该设备特有的特征信号进行准确地辨别和处理, 并将有关数据进行整理和分类;三是在上述两项工作完成之后, 就早期预防诊断来说, 要提前进行分析和判断, 对可能出现故障的部位进行预测, 而对于那些已经出现的故障, 要及时进行诊断, 确定设备的故障原因以及类型, 有针对性地采取有效措施, 从而来保证设备能够更加高效地正常运行。
2.诊断方法
机电一体化设备的故障诊断具有其独特的性质, 设备性质不同, 诊断的方法也一定不同, 这样就会出现很多的设备故障种类, 但其基本分类及诊断方法还是有限的。
第一种分类方式, 依据设备发生故障是偶然还是比较持续, 那些偶然性的可以称为偶然性故障, 持续性可以称作系统性的故障。偶然性故障可以从字面意义上进行理解, 就是在正常的工作状态中意外发生的一些故障和问题, 这样会在一定程度上增加设备的维修难度。所以为了避免这类故障造成的损失, 工作人员就要定期地对设备运行状态进行测试, 以便及时发现故障。系统性的故障, 都是指那些无法避免的故障, 工作人员就更该对这种类型的故障进行行之有效的维修和护理。
第二种分类的方式, 依据是否有故障指示。在比较高级的设备控制系统中, 会有故障指示的相关功能, 可以依据指示来检测设备的运行是否正常, 一旦故障发生时, 工作人员会根据自动显示的故障位置进行更迅速地诊断和修复, 工作效率高。没有故障指示的系统不会自动报警, 如果发生了故障, 也只能靠工作人员在进行检查时才能够发现, 只能靠这些工作人员的自身技术是不是过硬、对专业知识的掌握程度是不是深入。因此说, 初级的机电一体化设备故障诊断技术, 反而对工作人员的技术能力提出了更高的要求。
第三种方法, 依据机械零件发生故障的影响程度进行分类, 可以分为破坏性故障以及非破坏性故障。非破坏性故障本身的破坏性就比较低, 所以其他机械零件也就不会受到故障的影响, 这时只要将故障发生的真正原因找出, 就可以很好地解决问题;而对于破坏性的故障, 因其影响十分严重, 对其他机械零件造成的影响和损害更是不容小觑, 因此, 不但要将故障产生的原因查明, 更要将其斩草除根, 诊断后还要对其进行不断地维护, 才能更好地避免这类故障的再次发生。
四、机电一体化设备的故障诊断技术未来的发展趋势
要使机电一体化设备的故障诊断技术能够发展得更加长远, 就要在传统的方法基础之上有所创新。对于传统的故障诊断方法, 其对象一般都必须是实体的设备, 然后通过实地对设备进行一系列检查和测试, 以专家的经验以及专业知识进行判断, 还要综合运用各种设备模式, 一步步地进行分析及讨论, 这一系列繁琐的过程之后, 还无法准确地保证故障诊断的准确性。机电一体化设备故障诊断技术的不断发展中, 故障的诊断已经采用一次在线的诊断以及一次离线诊断的方式。在线诊断是通过对现有的知识数据进行分析来诊断设备故障, 而且能进行比较简单的处理, 与此同时还会将故障发生的原因和故障性质进行标明, 这样会给工作人员提供很大的便利, 在此基础上可以比较快速和准确地对故障进行深层次的分析, 工作效率也就会得到提高。未来的机电一体化设备的故障诊断技术可以利用计算机技术, 充分结合计算机在线监测出的设备的相关运行信息, 排除故障的速度也就会明显加快, 机电一体化设备的故障诊断系统会更加专业和智能。
摘要：设备故障诊断和维修技术已经得到很大发展, 对于机电一体化设备来讲更是一种保证。讨论机电一体化设备容易发生的故障及问题, 展望机电一体化设备故障诊断发展趋势。
一体化系统设备 篇9
【关键词】 机电一体化；故障诊断；诊断技术
【中图分类号】 G64.27【文献标识码】 A【文章编号】 2095-3089（2016）25-00-01
机电一体化设备是综合了机械技术、微电子技术、电工电子技术、接口技术、计算机技术等多种技术，并能够很好地应用到实际生产中去的设备。机电一体化设备的故障诊断技术也越来越多的得到了社会的广泛关注和研究，机电一体化设备的诊断技术与机电一体化设备的发展是分不开的，先进的故障诊断技术能够保证机电一体化设备的正常运行。
1、机电一体化设备的故障分析
机电一体化系统中综合运用了微电子、机械、计算机和自动控制等技术，可以根据系统的需求进行目标组合与优化，实现对设备功能单元的合理配置。机电一体化设备中包括动力控制部分、机械本体和执行单元等，系统中涉及到电、气、磁和光等。其中计算机起到控制设备动作的作用，而机械本体负责执行动作，只有两者协调合作，才能保障设备正常工作。机电一体化设备的故障特性有：（1）机械零件多并且易被磨损；（2）缺乏自动诊断能力；（3）没有明显的报警提示，部分故障有提示，而一些故障没有提示；（4）缺乏有经验的技术人员。
机电一体化设备在企业机械加工中发挥着十分重要的作用，这种设备价格较高，机床的寿命是十分关键的因素。如果机电一体化设备出现故障，将给企业带来重大的损失。但是很多企业的管理者只看到该设备的效能，对于如何合理操作设备并不关注，部分设备甚至经常处于超负荷运作状态，因此经常发生由于设备故障而停工的情况。因此，要想充分发挥机电一体化设备的效能，合理操作设备并定期进行故障诊断是十分必要的。
2、常见的机电一体化设备故障诊断技术
目前我国机电一体化设备中比较常用的故障诊断技术有以下几种。
2.1振动故障诊断技术
通过设置相关检测设备的振动参数，并根据检测设备的信息特点对机电设备进行故障诊断的技术就是振动故障诊断技术。这种技术主要应用于机械设备的故障检测，由于机械设备在运行过程中会有剧烈的震动，使用振动检测设备可以检测到振动数据，这些数据包括加速度和速度等。在检测过程中要想获取充足的检测数据，并对机械设备的运作状况进行准确判断，就需要对测量点的位置进行正确选择。这种故障诊断技术操作较为简单，检测得出的设备运行状况报告清晰明了，也增加了检测和诊断故障的准确率。
2.2油液磨屑分析故障诊断技术
对设备运行过程中的油液磨屑进行识别分析，通过了解油液的成分以及油液磨屑颗粒的形态来对设备的运行状况进行判断，这种检测技术一般用于机械润滑系统和液压系统中。该故障诊断技术可以根据油液颗粒的尺寸对机械设备的磨损情况进行判断，而磨损的类型可以根据油液颗粒的形状进行判断，也可以根据微粒的成分来判断机械磨损发生的具体位置。
2.3射线扫描故障诊断技术
Y射线扫描诊断技术属于一种新兴的设备故障诊断技术，它一般用于检测工艺设备。该检测技术对设备运行状况进行判断的方法主要是对扫描图谱的特点进行分析。
2.4红外测温故障诊断技术
通过检测设备不同部位的温度来判断设备的运行状况就是红外测温故障诊断技术。这种诊断技术运用了先进的测量仪器，可以实现远距离操作，也可以在不接触设备的情况下探测设备不同部位的温度，同时其测量的准确率也很高。
3、影响机电一体化设备故障诊断可靠性的因素
影响机电一体化设备故障诊断可靠性的因素很多，同时一台设备中的电子元器件多种多样，要想对整台机器的可靠性影响因素进行分析还存在一定的难度，这个时候只能从具体的问题入手，以此提高整个机械设备的可靠性。影响机电一体化设备故障诊断可靠性的因素主要有。
3.1元器件失效
机电一体化设备中的基本构成单元之一就是元器件，而单个元器件的可靠性为整个设备的可靠性打下了基础。根据概率运算的准则，机械设备各组成部分的失效率之和构成了整个机械设备的失效率。因此，应该选择失效率较低的元器件产品，以降低机电一体化设备故障诊断的失效率。
3.2元器件的组装和连接
机电一体化设备中有十分复杂的控制系统，并且元器件纵横交错连接在一起，要想提高整个设备的可靠性，就需要正确进行元器件的组装和连接。设备如果某个插件出现接触不良，可能导致信号传输失灵，这也是设备产生故障的主要原因之一。同时，机电设备中的温度或者湿度有很大的变化，设备运行过程中粉尘的污染或者机械振动等都可能影响到故障检测的可靠性。
3.3电磁影响
机电一体化设备在运行过程中主要依靠电能工作，设备中必然会出现电磁能量的相互转换，这种电磁不仅影响到周围的环境，也影响到设备的制动、电源负载等多个方面。例如，数控机床等就是常见的机电一体化设备，这种自动化系统包含了软件、硬件、电力和机械等多个部分，如何处理电磁环境和电磁干扰就是该设备需要重点解决的问题。
4、机电一体化设备的故障诊断遇到的问题以及措施
4.1缺少设备故障检测的精确度
机电一体化设备的诊断技术在我国的发展已经有很长的时间了，我们已经掌握了机电一体化设备的诊断的相关技术和诊断方法。但是仍然缺少一套完整的机电一体化设备的故障诊断技术的理论体系和方法，我国国内的诊断技术大多是针对设备的某一部分或者是某一具体类型的设备来说的，没有形成科学完整的诊断技术的方法和理论；此外我国的设备故障诊断技术的精确度需要进一步的提高，在诊断的精确性方面需要很大的补充和发展。我们现在的当务之急就是做好诊断的精确度问题，处理好设备故障和检测信息之间的关系，提高诊断技术的精确度和准确性，使机电一体化设备能够正常的运行。
4.2缺少检测的实际经验和方法
我国的机电一体化设备的故障诊断技术在一些领域里仍然处于理论阶段，缺少相关的实践经验。在设备诊断的模糊理论、小波分析、神经网络、智能方法这些领域，没有丰富的实践经验和丰富的操作经验，只有一些相关的理论作为设备故障检验的支撑和研究。我们应该加大设备故障诊断技术的理论研究，在实际的工作生产过程中，积累故障诊断和修复的实际经验，能够使理论和经验完整的结合，形成机电一体化设备的完整理论和方法。
4.3缺少设备故障的专业技术人才
目前我国有很多操作机电一体化设备的专业技术型人才，但是缺乏相应的设备故障检测人员。我们针对这个问题，可以建立专家智力支持系统，形成专业的机电一体化设备故障诊断队伍，专业地维护设备的运行，实时进行设备故障的监督。还要培养设备故障诊断的专业技术人才，可以定期对人员进行培训和教育，提高技术人员的专业技术和水平。
5、结束语
机电一体化设备的故障诊断技术是近些年来发展起来的一门新的学科，这与社会主义市场经济的发展是离不开的。我们要做好设备故障的诊断工作，提高设备故障的诊断技术，积极探索新的更为有效的诊断方法，来提高国内机电一体化设备的诊断技术的精确度，形成一套完整故障诊断理论，丰富实践经验。以此来保证机电一体化设备的维护和正常运行。
参考文献：
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[2]段炳花.机电一体化设备的故障诊断技术研究[J].硅谷，2014，（18）.
水上水下一体化测量设备应用分析 篇10
我国提出建设海洋强国的梦想, 随着“一带一路”发展理念的提出, 海洋在经济建设中的地位显著提升。随着《海洋环境保护法》《海域使用管理法》和《海岛保护法》等一系列法律法规的贯彻实施, 海洋综合管理科学化、精细化、规范化、信息化、透明化的要求越来越高。因此, 全面掌握海岸带基本情况, 分析其现状及变化趋势, 有利于进一步加强科学决策, 提高海洋综合管控能力。
海岸带是指海洋和陆地相互作用的地带, 即由海洋向陆地的过渡地带, 包括受海水潮汐涨落影响的潮间带及其两侧一定范围的陆地和浅海。海岸带处于海洋和陆地的交界地带, 在实现海岸与海洋资源可持续开发和利用中扮演着重要作用。近年来, 海洋开发活动日益增多, 围海、填海、港口等人类开发活动, 造成海岸带变化频繁, 准确、快速监测海岸带的范围及动态, 对加强海岸带综合管理, 实现海岸带可持续开发, 具有非常重要的意义。传统意义上的海岸带测量主要分为水上和水下地形测量两个方面, 水上地形测量主要依托遥感测量的方式进行, 借助GPS, RTK, 进行岸线测量、堤岸测量等, 水下地形测量主要依靠水深测量方式完成, 利用单波束水深测量、多波束水深测量等仪器完成, 这种水上、水下分开的测量方式带来了很多问题, 如基准不统一、效率不高、仪器操作复杂等[1]。因此, 研发水上水下一体化测量系统, 对提高测量效率、统一测量基准、提高测量精度有重要意义。本文对海岸带测量应用方法进行分析比较, 推出水上水下一体化测量设备。
1 海岸带测量现状
目前, 海岸带测量主要有基于遥感影像分析、低空摄影测量、机载激光雷达、水上水下一体化设备监测等。其中各种监测方式具有各自的优劣势, 具体分析如下。
1.1 基于遥感影像的海岸带测量
优点:遥感是一种不直接接触物体, 却能获取物体数据的一种手段, 具有强大的数据获取、分析、处理能力, 由于其观测范围大, 可以在短时间内对同一地区进行探测, 实现海岸带的动态监测[2]。
缺点:由于可见光遥感对光线、云层要求较高, 需要选择特定时间窗口并且需要在卫星经过待测区域上空时才可以实现数据采集, 数据的时效性比较滞后。此外, 由于获取不同时间段的海岸带数据需要频繁采购较高分辨率的卫星影像, 会造成数据采购成本偏高。由于是自上而下获取正射影像, 对于起伏较大的海岛、海岸数据获取效果较差。
1.2 基于低空摄影测量的海岸带测量
优点:低空摄影测量, 采用无人机方式进行拍摄, 拍摄投入成本相对低廉一些, 能快速对目标区域进行反应以及获取高质量数据, 由于低空遥感因为拍摄时处于云层下面, 所以基本不受天气条件限制, 可以快速的获取作业区域的高分辨率影像数据。
缺点:
1) 低空遥感受天气限制较大, 海边多雾、多风, 可作业时间较短。
2) 低空遥感应用的是无人机, 这种飞机保养价格便宜, 但是对操作人员的要求很高, 无人机失事率也相对较高, 受到飞行信号以及航线空中垃圾影响, 很容易在项目实施过程中失去信号或者丢失等。
3) 无人机飞行高度较低, 所以很容易受对流、乱流层或者空中风力影响, 数据质量拍摄不稳定, 会有模糊不清等现象出现, 项目拍摄返工率比较高。
4) 数据处理价格相对较高。因为低空遥感定位精度不足, 多数需要在后期内业处理中采用大量的工作量进行数据处理工作, 工作比较繁琐并且数据必须经过正射才能够进行使用, 不然误差极大。
1.3 基于机载激光雷达的海岸带测量
优点:机载激光雷达也是遥感技术的一种, 它集成了GPS, IMU, 激光扫描仪, 数码相机等光谱成像设备。其中主动传感系统 (激光扫描仪) 利用返回的脉冲可获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息, 而被动光电成像技术可获取探测目标的数字成像信息, 经过地面的信息处理而生成逐个地面采样点的三维坐标, 最后经过综合处理而得到沿一定条带的地面区域三维定位与成像结果。激光雷达技术在各个方面迅速发展, 相对于其他遥感技术, 激光雷达技术是遥感技术领域的一场革命[4]。
缺点:
1) 大型机载激光雷达价格较贵, 一般在千万级别, 由于其重量较大, 作业时一般需要有人机或者大型无人机搭载, 作业成本极高。
2) 由于机载激光雷达作业的特殊性, 机载平台工作时需要提前申请空域, 流程与手续均比较复杂。
3) 由于软件均为进口, 并且多为第三方开发, 售后服务及应用相对难以开展。
2 水上水下一体化测量设备简介
水上水下一体化采集技术是近两年刚开始应用的新型技术, 是目前进行海岸带监测数据来源最广泛、效率最高、精度最高的解决方案。
2.1 系统组成
水上水下一体化系统组成部分包括:三维激光扫描子系统、影像采集子系统、导航定位定姿定向子系统、集成控制与数据采集子系统、数据处理与应用子系统等组成。
1) 三维激光扫描子系统:由1台高精度三维激光扫描测量设备和数据采集系统组成, 可提供高精度、高密度、可量测的点云数据。
2) 全景采集子系统:利用4台高清晰数码相机、采集控制与相应的数据采集软件, 为系统提供360°高清晰全景影像数据。
3) 导航定位定姿定向子系统:由GPS, IMU等设备与相应的数据采集软件组成, 为三维激光扫描系统和全景相机提供精确位置信息与姿态信息。系统组成部分包括:三维激光扫描子系统、影像采集子系统、导航定位定姿定向子系统、集成控制与数据采集子系统、数据处理与应用子系统等组成。
4) 集成控制与数据采集子系统:由计算机、同步控制器与电源组成, 同步控制器为系统提供统一的时间基准, 各数据采集软件安装在嵌入式机上, 电源为各个设备供电。
5) 数据处理与应用子系统:主要由各种软件组成, 为系统提供激光点云数据处理、影像拼接及内外方位参数检校、影像与点云配准融合、集成影像激光点云数据的地形测图、航道街景发布等应用服务。
2.2 工作原理
系统可以同时采集带大地坐标的海岸带、岛礁高密度点云数据、水底地形数据, 以及沿岸地带的全景影像。这些精准的数据可以用于海岛、海岸线、植被、潮间带的监测。随着GIS技术的发展, 实景与高精度、高密度测绘数据相结合, 可以基于GIS平台生产出大比例尺地形图、等高线图、全景影像、水岸线、符号库等多种数据成果, 直接应用。水上水下一体化测量设备可以安装在车、船等载体上, 方便快捷, 采用激光作为主动光源, 设备作业时可以不受外界干扰24 h作业, 成为目前海岸带监测的主流技术。
3 水上水下一体化测量设备优势分析
水上水下一体化测量设备相比其他测量方式有其特有的优势, 主要体现在:
1) 一体化设备集成。
主要是将各个不同采样频率的硬件设备时间坐标统一, 对于GPS、惯导系统、三维激光扫描仪、全景相机等不同采样率的硬件, 需要精准的控制并获取数据, 否则数据精度太差或者无法完成采集。
2) 无需标定。
不同零部件的集成需要精确的标定技术, 中海达的设备将所有的硬件封装于刚性结构中, 经过出厂标定后, 无需使用单位进行现场标定或校准, 大大降低了使用难度。
3) 软硬件一体化。
由于该系统采购的数据量极大, 必须结合专业的后续处理软件才能应用, 中海达提供数据采集、数据处理、点云建模、全景展示、后续开发接口等一系列软件。
4) 后期数据处理成熟。
在海岛、海岸线、植被、潮间带等数据复杂的情况下, 有成熟的数据处理系统, 监测数据可直接应用于生产和管理。
4 岛礁测量应用实例
水上水下一体化测量是最近两年新推出的技术, 由于国内外起步时间相差不多, 目前国内在水上水下一体化测量技术的应用走在了国际前沿。下面以中海达公司生产的水上水下一体化设备HD i Scan应用为例, 对水上水下一体化测量应用进行分析。
4.1 点云与全景数据
全景配准后的i Scan-M工程数据, 可以基于全景影像进行地物量测, 方便直观判读地物要素及地物类别属性识别。
4.2 大比例尺测图成果
通过i Scan-M配套的内业测图软件可以加载浏览海量点云和全景数据, 基于点云和全景加工采集地形要素, 生产地形图成果数据。
5 结语
相对于空天地测量而言, 在水域测量方面比较薄弱, 特别是针对海洋管理和开发、港口的建设、航道疏浚和水库的监测等应用领域。因此, 加强和提升海洋、河道、湖泊等水域测量技术, 为海洋、湖泊、水利等综合管理服务, 提高数字测量技术在海洋、湖泊、河流、水库等区域的应用, 是对传统测量体系的有效补充。本文提出的水上水下一体化测量设备, 是针对目前水体测量缺乏有效采集设备和技术解决方案的现状提出的, 集中利用多传感器集成、同步控制、多源数据处理和水上水下可视化应用等技术[5], 为数字水利、智能航道、全景海洋、三维海岛等提供基础数据、应用系统和管理决策支持。
摘要：为丰富海岸带测量方式, 提升海岸数据获取效率与质量, 解决海岸带测量同步性差、数据精度不高、信息采集困难等问题, 通过分析当前主流测量方式, 对比其优缺点, 推出水上水下一体化测量设备, 并以典型应用为实例, 简述了设备组装、数据采集、数据处理、三维建模等过程的应用策略, 论证了其效果和精度, 对海岸带测量具有重要意义。
关键词：水上水下,一体化,海岸带,测量
参考文献
[1]余建伟, 张攀攀, 翁国康, 等.中海达i Scan-P便携式移动三维激光测量系统概述[J].测绘通报, 2015 (3) :140-141.
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[4]杜国庆, 史照良, 龚越新, 等.LIDAR技术在江苏沿海滩涂测绘中的应用[J].城市勘测, 2007 (10) :67-68.
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