基于物联网的城轨机电设备智能诊断系统的设计与研究.pdf
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1、现 代 制 造 技 术 与 装 备62023 年第 10 期总第 323 期基于物联网的城轨机电设备智能诊断系统的 设计与研究宗彩乐 岳 强(柳州铁道职业技术学院,柳州 545616)摘 要:随着我国城市轨道交通的不断发展与工业的智能化要求,如何利用科技智能化手段提高城市轨道交通维保工作的效率成为现阶段迫在眉睫的问题。以某地铁车站为例,设计一种智能诊断系统。该系统主要设置了“中心级”运行监控功能、“车站级”运行监控功能和“设备级”运行监控功能,能够检测机电设备主要机械部件的运行状态,实现机电设备主要机械部件的故障趋势预测和机械故障报警及智能诊断,有效提高了城市轨道交通机电设备的运行安全和检修维
2、保效率。关键词:物联网;城轨机电设备;智能诊断系统;监控功能Design and Research of an Intelligent Diagnosis System for Urban Rail Electromechanical Equipment Based on the Internet of ThingsZONG Caile,YUE Qiang(Liuzhou Railway Vocational Technical College,Liuzhou 545616)Abstract:With the continuous development of Chinas urban rai
3、l transit and the intelligent requirements of industrialization,how to use intelligent means of science and technology to improve the maintenance of urban rail transit is an urgent problem at this stage.Taking a subway station as an example,an intelligent diagnosis system is designed.The system main
4、ly sets up the“center level”operation monitoring function,the“station level”operation monitoring function and the“equipment level”operation monitoring function,which can detect the operating status of the main mechanical parts of the mechanical and electrical equipment,and realize the fault trend pr
5、ediction and mechanical fault alarm and intelligent diagnosis of the main mechanical parts of the mechanical and electrical equipment.The operation safety and maintenance efficiency of mechanical and electrical equipment of urban rail transit are effectively improved.Keywords:Internet of Things;urba
6、n rail electromechanical equipment;intelligent diagnosis system;monitoring function目前,我国城轨交通已经运营 60 余年,运营水平得到了较大提高。随着信息技术与集成电路的快速发展,智慧城轨的要求越来越高,尤其对车站机电设备的运维水平提出了更高的要求。在各大城市地铁线路网格化运营后,对车站的机电设备智能化运维要求越来越高,上海地铁、成都地铁等一直在开展智慧化运维探索。如何有效利用云计算、移动互联网和物联网等实现地铁车站设备的智能管理与智慧运维,一直是现阶段急需解决的问题。目前,城轨机电设备主要分为暖通机组、站台门
7、设备和电扶梯设备,而开发设计机电设备智能诊断系统是智慧城轨的重要内容。文章所研究的城轨机电设备主要指扶梯与暖通机组等大型设备,通过设计一款基于物联网的智能诊断系统,可以有效检测车站的主要机电设备,并实现智慧运维,同时起到降本固效的作用。1 硬件系统搭建1.1 系统介绍硬件系统是智能诊断系统的重要组成部分1。结合系统设备的主要功能,诊断系统的硬件设计主要分为 3 个部分:一是数据采集设备,包括机电设备专用数据采集器、加速度振动传感器、红外温度传感器、电流传感器、通信接口设备、数据采集箱、接线箱和安装附件等;二是车站级局域网络设备,主要有交换机、光电转换器、光缆终端盒、光缆尾纤和网络跳线等;三是智
8、能诊断系统设备和应用管理设备,包括车站风机与扶梯智能诊断服务器、诊断软件、服务器设备控制器、磁盘阵列、显示终端、设备机柜和电源设备等2。1.2 平台搭建硬件平台的搭建对于整个诊断系统的整体性能、开发成本、运行稳定性起到了决定性作用,无论是内部的电机控制卡、电源模块还是传感器信号转换模块,都有很多可供选择的成熟产品3。因此,主要采用硬件模块拼装的方式,自主开发各模块的通信连接程序来完成硬件系统的搭建。硬件系统整体搭建如图 1 所示。基金项目:柳州铁道职业技术学院校级立项课题(2022-kJA08)。设 计 与 研 究7 L298N电机驱动 DYP-ME007测距模 无线网卡 Arduino Un
9、o舵机控制板 A/D 触觉传感模块 USB声卡 AV显示器 RP图 1 硬件系统搭建图2 软件系统搭建2.1 系统介绍软件系统是智能诊断系统的“大脑”,对于系统的稳定性起决定性作用。软件系统的设计主要围绕“一网三层”开展,一网即维保网,由无线网络和有线网络两部分组成,其中无线网络主要解决非接触式检测数据的灵活接入,有线网络解决检测数据的长距离回传。2.2 系统设计2.2.1 网络系统网络系统主要通过 Socket 访问正确的网际互连协议(Internet Protocol,IP)地址和端口号与路由器连接,产生 Socket 对象和树莓派实现通信4。上位机Android 安装包(Android
10、Package,APK)程序的开发步骤如下。首先,搭建 Android 开发环境,通过安卓手机进行实时控制。其软件主要由 Java 语言编写,因此需先下载 Java 开发工具包(Java Development Kit,JDK)和开发 Java 软件的开发环境 Eclipse。其次,通信连接。上位机控制程序和下位机程序需要实现通信链路的双向连接。最后,编写程序代码并将其打包成可在 Android 设备上运行的 APK 文件。经过上述 3 个步骤编好上位机程序后,点击客户端图标,软件运行并跳入主界面。在主界面点击“连接登录”和“机器控制”按钮,分别跳入对应界面。在登录界面输入树莓派的用户名、密码
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