基于信息技術的機電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障預警研究

張澤 郭楨 張曉林

摘要：機電系統(tǒng)的性能、質(zhì)量對安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)、高效生產(chǎn)有著直接的影響，尤其是許多大型、高級、關鍵設備，其甚至還會決定資源的消耗程度。為了提高機電設備運作性能、工作執(zhí)行效率就有必要加強對機電系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測力度。本文將以現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對機電設備的需求為著手點，分析機電設備運行過程中如何利用信息技術保障完成監(jiān)測工作，提高故障預警有效性。

關鍵詞：信息技術；機電系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測；故障預警

前言：伴隨科技工藝、現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，機電系統(tǒng)漸漸開始朝向自動化、微型化、智能化、復雜化的方向發(fā)展。也正因如此機電系統(tǒng)的安全性也出現(xiàn)了越來越多的問題，如果忽視了對機電系統(tǒng)安全性的控制，加強故障預警、系統(tǒng)監(jiān)測研究很有可能會引發(fā)人財損失問題。從某些角度來說機電系統(tǒng)是否可靠在一定程度上影響著環(huán)境、國家資源、社會穩(wěn)定、國民生計，故需要引起社會的高度重視。而傳統(tǒng)定期維修、事后維修雖然能夠在一定程度上解決設備故障，但是卻無法避免事故的發(fā)生且代價相對較大，因此我們必須將信息技術作為現(xiàn)代預知、維修檢修方式。

一、機電系統(tǒng)信息化預警現(xiàn)狀

當前國內(nèi)外對于機電系統(tǒng)預警監(jiān)測的投入很大，機電系統(tǒng)故障預測已經(jīng)成為了世界熱點話題。不容忽視的是故障預警難度非常大，是一門具有極強挑戰(zhàn)性的工作[1]。當前國內(nèi)外對機電系統(tǒng)信息化預警的工作可以被分為三個時期。第一個時期狀態(tài)監(jiān)測，該階段工作目標為檢測機電系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，能否正常運行。第二個時期為故障診斷，也就是當出現(xiàn)故障以后調(diào)查故障起因。第三個時期為故障預警，憑借著信息技術的優(yōu)勢，該階段能夠在故障沒有發(fā)生時就預測與得知故障類型與檢修方式。不論是國內(nèi)還是國外對于預警信息技術的研究大多是面向關鍵、大型、高端設備，重點解決非線性、非平穩(wěn)運行故障問題。

二、機電系統(tǒng)信息化預警監(jiān)測技術

（一）技術路線

機電設備故障大多是由小向大演變的，該過程有著趨勢性特征。也就是說如果可以提前分析與預示漸變故障就能夠找到故障隱患、故障原因、排除故障，避免出現(xiàn)惡性事故發(fā)生。機電設備故障預警、故障研究信息化技術能夠從設備運行規(guī)律、故障帶來的影響特征著手，分析多長時間以后設備將會面臨崩潰、停機、無法接受的運行狀態(tài)，幫助檢修人員掌握最佳的維修時機。對機電設備故障預警信息技術而言，其所發(fā)揮的作用非常突出。目前常見技術包括信號分析、健康監(jiān)測、故障預警、預知維修、工程應用等技術。對于很多大型、高端、關鍵設備來說，信息監(jiān)測系統(tǒng)能夠幫助監(jiān)測人員了解到設備故障反應、特征與趨勢，結(jié)合其當前運行狀態(tài)、過去運行狀態(tài)判斷設備使用壽命發(fā)出故障預警，以便及時制定保障措施。

（二）主要技術

機電系統(tǒng)性能的降低是一個漸進的過程，并非是瞬時的過程[2]。從穩(wěn)定到非穩(wěn)定需要經(jīng)歷漫長的時期。信息技術能夠全方位刻畫與記錄該過程，并將其演變規(guī)律、發(fā)展特點、劣化過程記錄到系統(tǒng)當中，隨后以此為基礎分析故障原理、原因、模式，形成故障發(fā)展與故障原因映射體系，建立故障劣化動態(tài)模型，該階段能夠反應機電設備的磨損與輕微故障狀態(tài)、傳統(tǒng)系統(tǒng)信號狀態(tài)、設備載荷變化與運行參數(shù)狀態(tài)等。

因絕大多數(shù)機電設備都有著非常復雜的運行流程、運作體系，因此信息技術還要結(jié)合當前機電設備形式分析機電設備的運行能力，包括設備長期運行過程中故障趨勢的特征提取。機電系統(tǒng)運行時外界環(huán)境與內(nèi)在因素的變化都會導致信號變化，包括負載、工況等因素。有些時候故障發(fā)展信息會被許多非故障信息所取代、埋沒。以能量為核心的功率譜與振動極值變化有些時候并不能反映故障變化與發(fā)展。傳統(tǒng)能量變化狀態(tài)趨勢存在不穩(wěn)定、無法有效預測的問題[3]。機電系統(tǒng)信息化技術在運行中需要把握好變負載特征、機電設備特征的分離與解耦，消除冗余信息，掌握準確的設備信息，建立預測模型。

三、機電系統(tǒng)信息化技術故障維修方法

如同治病一樣，在得知了系統(tǒng)故障以后，信息技術還能在故障消除中發(fā)揮很大作用。大型、高端、關鍵設備的檢修需要認真、慎重的處理，否則將造成巨大的經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)預測、檢修方法不僅不經(jīng)濟、同時存在無法降低故障發(fā)生幾率的問題。信息技術如今已經(jīng)成為預知維修最重要的技術。為提高預知維修自動化、智能化水平，在使用這項技術檢修時需要提前建立數(shù)據(jù)庫、知識庫，包括檔案庫、圖譜庫、案例庫等，隨后在檢修的過程中就可以利用這些知識庫中的數(shù)據(jù)信息，獲得檢修對策、檢修方案。

預知維修信息單元包括信息決策、信息管理、信息反饋、信息傳輸、信息共享、信息處理、信息獲取、信息融合、信息監(jiān)測等等。

在檢修中為提高故障預警維修實時性與效率，還要建立完整的服務結(jié)構(gòu)，以此保障信息處理速度和存儲空間。將任務發(fā)布在計算機資源池，利用大量的閑置計算機算能提高與保障算力。當前已經(jīng)有很多企業(yè)將該系統(tǒng)、該技術與企業(yè)管理系統(tǒng)相結(jié)合，打造了信息決策、信息管理企業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對于保障生產(chǎn)制造類企業(yè)可持續(xù)發(fā)展而言具有重要意義。

結(jié)語：使用信息技術維護機電系統(tǒng)的過程中需要結(jié)合不同設備的安全需求、技術情況選擇管理模式。本文以機電系統(tǒng)故障的特征、規(guī)律分析了信息技術在故障預測、故障檢修中發(fā)揮的作用得知，信息技術能夠通過信息融合、信息集成等方式提煉機電系統(tǒng)檢修有用信息，能夠得到理性、有效的信息資源，保障故障預警準確性。利用大數(shù)據(jù)與實時動態(tài)信息處理故障、分析故障有著自動化、智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化的特點與優(yōu)勢，可以有效提高故障預警實時性。此外在檔案庫、知識庫等資源庫的支持下，預警系統(tǒng)的實用性也得到了保障。因信息技術能夠提煉關鍵信息，所以信息技術還有針對性的特點。

參考文獻：

[1]陳文娟.計算機信息技術在機電安裝中的應用探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2018，8（13）：62-63+65

[2]高虎.高速公路機電管理系統(tǒng)及信息化問題及解決措施[J/OL].中國建材科技：1-2