捷杰傳感NB-IoT溫振復(fù)合傳感器助力皮帶機(jī)智能運(yùn)維

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綱

項(xiàng)目必要性

項(xiàng)目實(shí)施方案

監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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項(xiàng)目必要性

皮帶機(jī)流程線運(yùn)行，主要還是靠巡檢完成的，受到人員素質(zhì)和技術(shù)水平、管理漏洞等因素影響，設(shè)備預(yù)防性檢修工作效果不佳，隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，常常導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

皮帶機(jī)流程線運(yùn)行中電機(jī)、滾筒、減速箱運(yùn)行狀態(tài)對皮帶機(jī)流程線能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)有非常大的影響，皮帶輸送機(jī)常見故障：打滑、撒料、皮帶跑偏、異常噪聲、輸送帶的損壞等。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，加以溫度、振動(dòng)傳感器的應(yīng)用，通過建立相應(yīng)智能監(jiān)測系統(tǒng)對皮帶機(jī)流程系統(tǒng)中電機(jī)、滾筒、減速箱的機(jī)械振動(dòng)、軸承溫度等重要運(yùn)行信號(hào)的采集并進(jìn)行趨勢變化分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)全方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

通過溫度及振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、分析，提前預(yù)知設(shè)備故障隱患、判斷故障嚴(yán)重程度、確定故障位置和備品備件的及時(shí)準(zhǔn)備，以減緩、減少、避免、大型事故的發(fā)生，降低非計(jì)劃停機(jī)的次數(shù)，為合理維護(hù)提供決策依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合皮帶機(jī)流程管理中縱向防撕裂保護(hù)裝置、智能潤滑等系統(tǒng)的應(yīng)用，逐步完善皮帶機(jī)流程智能化監(jiān)測，促進(jìn)皮帶機(jī)流程管理現(xiàn)場少人化乃至無人化。

因此，增設(shè)皮帶輸送機(jī)設(shè)備健康狀態(tài)智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)有客觀和現(xiàn)實(shí)的必要性。

02

項(xiàng)目實(shí)施方案

傳統(tǒng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測采用有線連接方式，施工復(fù)雜，成本高。本方案利用了無線物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備廠中的優(yōu)勢，在綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功耗、運(yùn)行穩(wěn)定以及組建成本的前提下，采用NB-IOT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行構(gòu)建，設(shè)計(jì)了在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件方案與流程。該設(shè)計(jì)克服了布線麻煩、維護(hù)不方便等困難，提高了系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。

1.方案框架：

本系統(tǒng)架構(gòu)主要包括傳感器、NB-IoT技術(shù)、人機(jī)界面等。利用智能NB-IoT傳感器進(jìn)行振動(dòng)和溫度數(shù)據(jù)采集，通過物聯(lián)網(wǎng)卡與公共基站通信，把設(shè)備的溫度和振動(dòng)特性等數(shù)據(jù)傳送到公共網(wǎng)絡(luò)，然后通過廠內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上傳到廠內(nèi)服務(wù)器，最終數(shù)據(jù)收集匯聚在監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析。此方案采用了無線傳輸，無需布線，無需自建私有基站，不僅節(jié)約了布線成本，同時(shí)也減少了線路的維護(hù)費(fèi)用。

2、設(shè)備硬件選擇：

智能NB-IOT無線溫振復(fù)合傳感器

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。本傳感器方面，主要特點(diǎn)如下：

（1）功耗低——內(nèi)置低功耗算法，休眠電流＜10uA，據(jù)估算利用一節(jié)ER26500鋰亞電池，可在特征值傳輸頻率每小時(shí)1次的情況下連續(xù)工作長達(dá)2年以上。

（2）時(shí)延短——通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，時(shí)延可達(dá)us級(jí)別。

（3）網(wǎng)絡(luò)容量大——海量入網(wǎng)，無需網(wǎng)關(guān)，覆蓋超強(qiáng)，滿足地廣人稀和地下應(yīng)用。

（4）通訊指示燈功能——傳感器主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，同時(shí)具有通訊指示燈閃爍指示功能，便于工程人員調(diào)試、檢測和現(xiàn)場部署。

（5）15維特征值——可在原來三軸加速度峰值、三軸速度有效值、三軸位移峰峰值的基礎(chǔ)上增加了加速度有效值、歪度、歪度指標(biāo)、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指標(biāo)、脈沖因子、譜方差、譜均值和譜有效值，總共15維振動(dòng)特征值（可按照客戶需求拓展）；豐富了設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)，大大增加了用戶評價(jià)在測設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)的手段，為更好的進(jìn)行設(shè)備智能運(yùn)維提供了依據(jù)。

（6）NB-IOT網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可設(shè)——內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)卡，可直接接入公網(wǎng)，可根據(jù)需求設(shè)置上傳服務(wù)器地址和端口號(hào)，使用更加靈活便捷。

（7）NB-IOT 信號(hào)強(qiáng)度檢測——數(shù)據(jù)上傳自帶信號(hào)強(qiáng)度檢測功能，方便區(qū)分廠區(qū)信號(hào)強(qiáng)弱位置，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境調(diào)整部署位置，使數(shù)據(jù)傳輸更加可靠通暢。

（8）采樣頻率和波形長度可設(shè)——可根據(jù)需求設(shè)定不同采樣率和波形長度；豐富了傳感器的應(yīng)用場景，既可以用于檢測高達(dá)60000轉(zhuǎn)/分鐘的設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)，也可以用于檢測600轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)。

（9）振動(dòng)頻率檢測——傳感器可以直接輸出在測設(shè)備振動(dòng)頻率參數(shù)，通過振動(dòng)頻率可以直接換算出旋轉(zhuǎn)類設(shè)備的轉(zhuǎn)速。一個(gè)傳感器多種用途，為用戶節(jié)省成本。

（10）傾角測量功能——內(nèi)置6軸融合傾角算法，傳感器能夠測量自身的安裝角度，不僅適用于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)備在振動(dòng)狀態(tài)同樣精準(zhǔn)。用戶可以根據(jù)傳感器的安裝角度結(jié)合振動(dòng)數(shù)據(jù)，綜合分析在測設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)。

（11）獨(dú)特外觀結(jié)構(gòu)——小體積、低質(zhì)量、多種安裝方式、內(nèi)置板載天線高可靠性。外形體積65.5mm*65.5mm*70mm，產(chǎn)品質(zhì)量約280克，可采用磁吸、螺栓、膠粘等多種安裝方式，無論安裝空間還是安裝靈活性上，都極大方便現(xiàn)場安裝部署，節(jié)約部署成本，內(nèi)置天線，避免設(shè)備長期振動(dòng)而導(dǎo)致天線脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

（12）可靠性高——采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式， 每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。

（13）安全性高—— 提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能, 采用了加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

（14）本安防爆——傳感器按照本安防爆的要求修改完善硬件設(shè)計(jì)，取得本安防爆證書，可以應(yīng)用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的場所。

總體來講，傳感器內(nèi)置智能FFT頻譜分析算法，既能采集加速度原始數(shù)據(jù)，又能計(jì)算出頻率等頻域參數(shù)；采用低功耗算法，實(shí)現(xiàn)電池供電長期工作；采用高能量鋰亞電池供電；外殼采用高強(qiáng)度合金和工程塑料，適應(yīng)高溫強(qiáng)振的惡劣工業(yè)現(xiàn)場。本產(chǎn)品作為物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)，本產(chǎn)品主要應(yīng)用于大面積組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)長期在線監(jiān)測。

3、應(yīng)用場景

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監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

設(shè)備廠內(nèi)智能化故障診斷系統(tǒng)包括設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理等模塊，其中主要對設(shè)備檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行基于振動(dòng)和溫度的多維度、多角度數(shù)據(jù)分析和故障診斷，包括報(bào)警管理、振動(dòng)和溫度趨勢、基于波形數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析、頻域分析等。服務(wù)器端接收并解析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對皮帶機(jī)設(shè)備各個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如有異常發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)具有微信公眾號(hào)推送功能。該軟件分為設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)報(bào)表。

1.數(shù)據(jù)展示功能：可以查看當(dāng)前所有監(jiān)測設(shè)備及傳感器的位置及運(yùn)行情況，顯示月數(shù)據(jù)量及月報(bào)警記錄的統(tǒng)計(jì)，滾動(dòng)顯示傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)分析功能：設(shè)備運(yùn)行趨勢圖、頻率-包絡(luò)趨勢、波形圖、頻譜圖、倒譜、包絡(luò)解調(diào)，多時(shí)域波形，多時(shí)域頻譜，通道溫度，多參量分析等分析方法，并能夠利用分析工具進(jìn)行故障分析與診斷，需提供電池電量監(jiān)測。

3.用戶權(quán)限管理：具有完善人員角色及權(quán)限管理功能，實(shí)現(xiàn)不同用戶不同權(quán)限管理功能。

4.完善的自檢功能：能對硬件系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、串口通信狀態(tài)、傳感網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及內(nèi)部硬件信息等進(jìn)行檢查，支持電池電壓和電流趨勢瀏覽，若存在異常，則給出提示信息。

5.完善的報(bào)警功能：可查看總體設(shè)備運(yùn)行情況，包括設(shè)備的報(bào)警狀況、傳感器的報(bào)警狀況，以及每個(gè)設(shè)備的情況，可查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)詳情。進(jìn)入設(shè)備詳情頁，可查看采集數(shù)據(jù)量、報(bào)警量、最近三天的報(bào)警情況統(tǒng)計(jì)，以及傳感器當(dāng)前狀態(tài)等。報(bào)警管理功能記錄了報(bào)警位置，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，負(fù)責(zé)人可以快速確認(rèn)位置，第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場，利用警報(bào)和運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢，盡早診斷分析出具體故障部位和故障原因，繼而提出維修方案。

6.傳感器歷史趨勢查看：可查看最新的特征值數(shù)據(jù)以及歷史記錄折線圖，支持下載數(shù)據(jù)?？刹樵儌鞲衅鳉v史振動(dòng)和溫度的數(shù)據(jù)信息并支持下載數(shù)據(jù)。

7.傳感器“波形記錄”：可查看已采集的波形，選擇要查看的波形，即可加載相應(yīng)的折線圖，振動(dòng)分析功能可以把數(shù)據(jù)以時(shí)域波形、加速度均方根趨勢、頻域波形方式記錄。

8.狀態(tài)監(jiān)測周評估報(bào)告：平臺(tái)可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，提供狀態(tài)監(jiān)測周評估報(bào)告，報(bào)告中需包含設(shè)備健康狀態(tài)、設(shè)備報(bào)警記錄和專家指導(dǎo)建議。

04

關(guān)于我們

蘇州捷杰傳感技術(shù)有限公司是一家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，自主設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售軟硬件一體的智能傳感器，提供數(shù)據(jù)采集+篩選+傳輸+數(shù)據(jù)處理+上云成套產(chǎn)品和解決方案。擁有多傳感器融合算法、低功耗設(shè)計(jì)、端計(jì)算、無線通訊、組網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù)，主要產(chǎn)品為工業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷用智能傳感器、手持式無線智能點(diǎn)檢儀、數(shù)傳網(wǎng)關(guān)、戶外基站、工業(yè)捷聯(lián)APP等產(chǎn)品和解決方案。

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