大

綱

項目必要性

項目實施方案

監測系統功能設計

01

項目必要性

皮帶機流程線運行，主要還是靠巡檢完成的，受到人員素質和技術水平、管理漏洞等因素影響，設備預防性檢修工作效果不佳，隱患不能及時發現，常常導致非計劃停機事故造成重大經濟損失。

皮帶機流程線運行中電機、滾筒、減速箱運行狀態對皮帶機流程線能否正常運轉有非常大的影響，皮帶輸送機常見故障：打滑、撒料、皮帶跑偏、異常噪聲、輸送帶的損壞等。隨著云計算、大數據和物聯網等新興技術的發展，加以溫度、振動傳感器的應用，通過建立相應智能監測系統對皮帶機流程系統中電機、滾筒、減速箱的機械振動、軸承溫度等重要運行信號的采集并進行趨勢變化分析，實現設備的各種運行狀態全方面的實時監測。

通過溫度及振動數據的采集、分析，提前預知設備故障隱患、判斷故障嚴重程度、確定故障位置和備品備件的及時準備，以減緩、減少、避免、大型事故的發生，降低非計劃停機的次數，為合理維護提供決策依據。同時，結合皮帶機流程管理中縱向防撕裂保護裝置、智能潤滑等系統的應用，逐步完善皮帶機流程智能化監測，促進皮帶機流程管理現場少人化乃至無人化。

因此，增設皮帶輸送機設備健康狀態智能監測與預警系統有客觀和現實的必要性。

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項目實施方案

傳統電氣設備在線監測采用有線連接方式，施工復雜，成本高。本方案利用了無線物聯網在設備廠中的優勢，在綜合考慮網絡結構功耗、運行穩定以及組建成本的前提下，采用NB-IOT無線傳感器網絡來進行構建，設計了在線監測系統的軟硬件方案與流程。該設計克服了布線麻煩、維護不方便等困難，提高了系統應用的靈活性。

1.方案框架：

本系統架構主要包括傳感器、NB-IoT技術、人機界面等。利用智能NB-IoT傳感器進行振動和溫度數據采集，通過物聯網卡與公共基站通信，把設備的溫度和振動特性等數據傳送到公共網絡，然后通過廠內4G網絡交換機上傳到廠內服務器，最終數據收集匯聚在監測系統平臺，進行數據管理和分析。此方案采用了無線傳輸，無需布線，無需自建私有基站，不僅節約了布線成本，同時也減少了線路的維護費用。

2、設備硬件選擇：

智能NB-IOT無線溫振復合傳感器

NB-IoT是IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被叫作低功耗廣域網(LPWAN)。本傳感器方面，主要特點如下：

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

（2）時延短——通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，時延可達us級別。

（3）網絡容量大——海量入網，無需網關，覆蓋超強，滿足地廣人稀和地下應用。

（4）通訊指示燈功能——傳感器主動上傳數據，同時具有通訊指示燈閃爍指示功能，便于工程人員調試、檢測和現場部署。

（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上增加了加速度有效值、歪度、歪度指標、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指標、脈沖因子、譜方差、譜均值和譜有效值，總共15維振動特征值（可按照客戶需求拓展）；豐富了設備振動狀態的參數，大大增加了用戶評價在測設備的振動狀態的手段，為更好的進行設備智能運維提供了依據。

（6）NB-IOT網絡參數可設——內置物聯網卡，可直接接入公網，可根據需求設置上傳服務器地址和端口號，使用更加靈活便捷。

（7）NB-IOT 信號強度檢測——數據上傳自帶信號強度檢測功能，方便區分廠區信號強弱位置，方便用戶根據現場的環境調整部署位置，使數據傳輸更加可靠通暢。

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

（9）振動頻率檢測——傳感器可以直接輸出在測設備振動頻率參數，通過振動頻率可以直接換算出旋轉類設備的轉速。一個傳感器多種用途，為用戶節省成本。

（10）傾角測量功能——內置6軸融合傾角算法，傳感器能夠測量自身的安裝角度，不僅適用于靜止狀態，設備在振動狀態同樣精準。用戶可以根據傳感器的安裝角度結合振動數據，綜合分析在測設備的振動狀態。

（11）獨特外觀結構——小體積、低質量、多種安裝方式、內置板載天線高可靠性。外形體積65.5mm*65.5mm*70mm，產品質量約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，都極大方便現場安裝部署，節約部署成本，內置天線，避免設備長期振動而導致天線脫落的風險。

（12）可靠性高——采用了完全確認的數據傳輸模式， 每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息，如果傳輸過程中出現問題可以進行重發。

（13）安全性高—— 提供了基于循環冗余校驗(CRC)的數據包完整性檢查功能, 采用了加密算法,各個應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計，取得本安防爆證書，可以應用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的場所。

總體來講，傳感器內置智能FFT頻譜分析算法，既能采集加速度原始數據，又能計算出頻率等頻域參數；采用低功耗算法，實現電池供電長期工作；采用高能量鋰亞電池供電；外殼采用高強度合金和工程塑料，適應高溫強振的惡劣工業現場。本產品作為物聯網傳感器節點，本產品主要應用于大面積組網，實現長期在線監測。

3、應用場景

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監測系統功能設計

設備廠內智能化故障診斷系統包括設備報警系統，數據管理等模塊，其中主要對設備檢測數據進行基于振動和溫度的多維度、多角度數據分析和故障診斷，包括報警管理、振動和溫度趨勢、基于波形數據的時頻分析、頻域分析等。服務器端接收并解析數據，實現對皮帶機設備各個參數進行監測，并顯示設備的運行狀態，如有異常發生，系統會自動報警，同時具有微信公眾號推送功能。該軟件分為設備管理、數據分析、報警管理、數據報表。

1.數據展示功能：可以查看當前所有監測設備及傳感器的位置及運行情況，顯示月數據量及月報警記錄的統計，滾動顯示傳感器監測數據。

2.數據分析功能：設備運行趨勢圖、頻率-包絡趨勢、波形圖、頻譜圖、倒譜、包絡解調，多時域波形，多時域頻譜，通道溫度，多參量分析等分析方法，并能夠利用分析工具進行故障分析與診斷，需提供電池電量監測。

3.用戶權限管理：具有完善人員角色及權限管理功能，實現不同用戶不同權限管理功能。

4.完善的自檢功能：能對硬件系統的網絡通信狀態、串口通信狀態、傳感網絡狀態及內部硬件信息等進行檢查，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.完善的報警功能：可查看總體設備運行情況，包括設備的報警狀況、傳感器的報警狀況，以及每個設備的情況，可查看設備的運行狀態詳情。進入設備詳情頁，可查看采集數據量、報警量、最近三天的報警情況統計，以及傳感器當前狀態等。報警管理功能記錄了報警位置，當某臺設備出現故障需要檢修時，負責人可以快速確認位置，第一時間到達現場，利用警報和運行狀態的變化趨勢，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據以及歷史記錄折線圖，支持下載數據。可查詢傳感器歷史振動和溫度的數據信息并支持下載數據。

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，即可加載相應的折線圖，振動分析功能可以把數據以時域波形、加速度均方根趨勢、頻域波形方式記錄。

8.狀態監測周評估報告：平臺可根據檢測數據，提供狀態監測周評估報告，報告中需包含設備健康狀態、設備報警記錄和專家指導建議。

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關于我們

蘇州捷杰傳感技術有限公司是一家工業互聯網領域的高新技術企業，自主設計研發、生產和銷售軟硬件一體的智能傳感器，提供數據采集+篩選+傳輸+數據處理+上云成套產品和解決方案。擁有多傳感器融合算法、低功耗設計、端計算、無線通訊、組網、數據分析等關鍵技術，主要產品為工業設備狀態監測和故障診斷用智能傳感器、手持式無線智能點檢儀、數傳網關、戶外基站、工業捷聯APP等產品和解決方案。

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