隧道风机温、振监测解决方案
隧道风机温、振监测解决方案
在当今工业生产和智能制造领域，设备的稳定运行对企业的高效生产和经济效益起着决定性作用。设备振动作为反映设备运行状态的关键指标，精准判断其严重程度能助力企业及时察觉潜在问题，预防设备故障，削减维修成本，提升生产效率。本设备振动严重程度判断解决方案，依托先进的振动监测技术，为交通行业精心打造了一套全面、高效且智能的设备温、振监测与分析方案。
一、方案概述
本方案旨在通过对隧道风机设备温、振数据的实时采集、精准分析以及智能判断，为运营单位提供风机设备运行状态的精确评估，迅速发现设备的异常振动状况，并采取相应措施进行预警和处理。方案融合了前沿的传感器技术、强大的边缘计算能力以及先进的数据分析算法、先进的通讯技术，实现了从数据采集、传输到决策支持的一站式服务。
二、项目建设内容和目标
隧道风机温、振监测解决方案遵循设备故障规律，按照设备运维策略金字塔搭建完整的设备资产维修体系，达到规范设备相关业务管理、全面提升设备资产管理工作的水平，实现生产设备全过程管理，保证生产装置稳定运转与优化操作，促进设备使用效益的最大化，为设备安、稳、长、满、优运行提供保障。通常，设备运维策略通常可分为以下几个层级：
•第一级：以设备可靠性为中心的主动性维护（最上层）。
•第二级：预测性运维：不仅基于设备测点的现场反馈，并且利用大数据分析技术，对各测量数据进行分析，发现设备运行的潜在问题，并进行预警，帮助维修人员合理的安排检维修计划，避免非计划停机。
•第三级：以设备状态监测为基础的运维：既包括由SCADA系统依据条件规则自动触发的异常报警，也包括设备在线状态监测情况，例如温、振分析等。
•第四级：预防性运维检修：即定期的大修小修，以及日常的点巡检，按照规定周期进行的其他运维活动等。
•第五级：被动性维修（最底层）：即设备发生明显故障后，才进行相应的维修活动，成本较高，效率较低。一旦设备发生严重故障，除了可能带来停机造成经济损失外，也对现场人员和设备造成重大的安全隐患。
目前大多数交通隧道风机设备的运维策略主要集中在第五级至第三级之间（被动性维修/预防性维护/基于状态监测的维护）。如何利用设备在线状态监测数据，借助先进的大数据分析技术，改善企业的设备运维工作效率，提高设备的可靠性和可用性，消除安全隐患，是交通行业设备资产管理领域的重要目标。
此次项目建设的主要内容包括：
• 隧道风机设备在线状态监测：安装设备数据采集传感器，基于设备传感器实时数据，监控设备当前运行状况，对设备突发紧急工况编制应急预案。
• 隧道风机设备预测性维护管理：基于设备历史运行数据建模，使用机器学习算法发现并辅助诊断设备早期故障。
1、通过设备在线状态监测，对隧道风机设备健康状况进行动态监控，实现对隧道风机等高价值固定资产的运行、维护、保养和状态跟踪等信息的管理和利用，为设备预防性维护、预测性维护等提供及时、准确的信息，减少设备非计划停车，确保设备的长周期运行。
2、以优化企业维修资源为核心，强化设备故障管理和工单管理，通过发现设备早期异常触发维护工单生成，规范设备维修流程，缩短维修时间，合理安排维修计划及相关资源与活动，控制维修成本和优化备品备件库存，保障生产，提高资产利用效率。
本方案拟搭建包含现场边缘数据采集和中心数据处理的数据采集系统，用于隧道风机主要部件检测、运行分析及报警推送。方案包含数据边缘采集、数据传输、中心平台三个部分。
三、核心技术与产品
3.1振动传感器 WISE-2410
WISE-2410 振动传感器功能丰富，可实时采集多种关键数据。例如，它能实时监测电池当前电量，确保传感器在工作期间电力供应稳定；实时获取设备信号强度，保障数据传输可靠。
在设备状况监测方面，该传感器可实时采集被监测设备的表面温度，这对于及时发现设备过热问题极为重要。同时，它还能实时采集自身的电池电压，进一步保障设备稳定运行。
在振动数据采集上，WISE-2410 表现卓越。它能够实时采集轴振动速度、轴振振动加速度、轴加速度峰值等关键数据，这些数据是准确判断设备振动严重程度的核心依据。此外，还能采集 XYZ 轴数据，包括轴峰度系数、轴振幅因数、轴偏斜度、轴标准差等，全面反映设备的振动特征。
3.2出色的性能亮点
低耗能与远距离传输：采用 LoRa 技术，具备低耗能、远距离的显著优势。其视距（Line of sight）覆盖范围可达 5000m；由此可见，WISE-2410 在传输距离上优势明显，能够满足大型工业场地中设备的监测需求，减少传感器部署数量，降低成本。
高精度与宽频率范围：在传感器性能方面，WISE-2410 的加速度计为 3 轴，G-forces 可达 16g，传感器频率范围为～1kHz，线性度为 1%，能够更精准地采集不同类型设备的振动数据。
温度适应性与防护等级：该传感器的工作温度范围为 -20°C ~ 85°C，能够适应大多数工业环境的温度变化。同时，其 IP 等级为 IP66，具备良好的防尘防水性能，可在恶劣的工业生产环境中稳定工作。WISE-2410 在温度适应性和防护等级上达到了行业较高水平，确保了在复杂环境下的可靠运行。
丰富的振动特征值采集：WISE-2410 能够采集 8 种振动特征值，通过对这些特征值的综合分析，能够更全面、准确地判断设备的振动状况，为设备故障诊断提供更丰富的数据支持。
3.3监测分析软件平台
灵活的数据处理与融合能力
监测分析软件平台数据处理能力强大，支持多种数据格式和来源。它能够对上位机数据、文件系统等 IT 数据提供更多支持，实现 IT 数据与 OT 数据的融合。这意味着企业可以将设备运行数据与企业信息化系统中的其他数据进行整合分析，为决策提供更全面的依据。
数据可通过 MQTT 等方式灵活转换，方便与不同的系统和设备对接。平台提供了一个开放且易扩展的通用平台，能够满足企业不断发展和变化的业务需求。无论是新设备的接入，还是新业务场景的拓展，都能轻松实现。
3.4强化的边缘计算能力
该平台具备采集、控制、运维、分析、可视化、智能化的一站式能力。内置了数据分析、场景联动、资产管理和 OEE（设备综合效率）等功能模块，能够在边缘端对数据进行实时处理和分析。例如，通过内置的数据分析算法，能够快速对振动数据进行分析，判断设备的运行状态，及时发现潜在问题。
边缘可以独立自治，也可协同运行，实现原生云边协同。这种灵活的运行模式，使企业可以根据自身需求和网络状况，选择最合适的运行方式。在网络不稳定或对实时性要求极高的场景下，边缘端可以独立完成数据处理和决策；而在网络条件良好时，又可以与云端协同，实现更高级的数据分析和应用。
平台还提供了数据分析与处理算子插件，用户可以根据实际需求选择合适的插件，对数据进行更深入的分析和处理。这些插件化的数据处理算子，大大提高了平台的灵活性和可扩展性，满足了不同行业、不同企业的个性化需求。
4. 实时监测
4.1实时振动监测
内置 API 能够准确对应设备运行详情，并以可视化方式呈现实时振动数据。在实时振动页面中，用户可以直观地看到振动自检、振动设备的各项参数，如电池电压、振动位移健康状态、振动速度健康状态等。同时，还能查看区域总览、超标报警日志、电池电量低事件等信息，如图所示：
页面中还提供了参数标准，方便用户对比设备的实际运行数据与标准值。通过图表形式，展示了 X/Z 轴振动速度总体值、X/Y/Z 轴峰鲜位移、X/Y/Z 轴振动加速度均方根值、X/Y/Z 轴振动加速度峰值等数据随时间的变化情况，用户可以清晰地观察到设备振动的趋势和变化，及时发现异常情况。
4.2.设备剩余使用寿命评估
PRiSM剩余使用寿命评估 (RULE) 功能可根据过去的行为和当前条件预测项目点的未来值。退化分析可以帮助估计设备在达到确定的阈值之前理论上可以运行多长时间。
电流过大、振动异常和其他可靠性问题等异常情况表明设备的预期寿命可能会缩短，并且数据点之间的正常关系可能不再适用。当预测分析警报警告您项目点超过阈值时，您可能首先意识到这些异常。
RULE 可帮助您估计异常后数据信号可能如何演变。 RULE 预计您的设备会持续退化，并将其与对系统稳定性和偶尔异常的预期进行平衡。使用 RULE 预测点值何时可能超过阈值并加剧已经不稳定设备的问题。
随着时间的推移，随着设备继续运行，反复运行 RULE 以更新数据。无论异常是恶化还是稳定，RULE 都会调整其分析以重新分析其行为预测。
4.3设备告警
用户可在 WISE-IoTSuite IoT Edge 平台上快速设置各种告警规则，设置告警等级和响应方式，并可触发联动机制。在设备告警设置页面中，用户可以定义告警的基本信息，如名称、描述、组织、告警类型、告警级别、超时时间等，如图所示：
还可以设置规则，根据模型/设备/属性、条件、值等设置告警触发条件。当告警发生时，系统可以自动触发相应的动作，如振动设备维保、告警确认、告警消除等，实现了设备告警的自动化管理，及时通知相关人员进行处理，降低设备故障带来的损失。
4.4超标报警日志
超标报警与通知联动，能够触发人员点巡检任务，完成问题处理闭环。在超标报警日志页面中，记录了设备编号、设备名称、设备类型、设备位置、健康状态、告警时间等信息，如图所示：
当设备的振动参数超过设定的标准值时，系统会自动记录超标报警信息，并通知相关人员进行点巡检。相关人员接到通知后，可根据日志中的信息快速定位问题设备，进行检查和处理，处理完成后，将处理结果反馈到系统中，实现了问题处理的闭环管理，确保设备的稳定运行。
五、方案价值
设备振动严重程度判断解决方案具有多方面价值。首先，在设备运行保障方面，通过实时准确地监测设备振动情况，及时发现设备异常，预防设备故障的发生，降低设备维修成本，提高设备的可靠性和稳定性，保障企业生产的连续性。
其次，在生产效率提升方面，通过对设备振动数据的分析，优化设备的运行参数和维护计划，减少设备停机时间，提高设备的综合效率，从而提升企业的生产效率和经济效益。
再者，在企业管理决策方面，方案实现了 IT 数据与 OT 数据的融合，为企业管理人员提供了全面、准确的设备运行信息，有助于企业做出更科学的管理决策，提升企业的整体管理水平。
最后，在未来拓展性方面，方案具备良好的扩展性和灵活性，能够适应企业不断发展和变化的业务需求，为企业在智能制造领域的持续发展提供有力支持。
综上所述，本设备振动严重程度判断解决方案，凭借其先进的技术、完善的搭建流程、丰富的应用案例和广阔的未来拓展空间，为各行业提供了一套高效、智能、可靠的设备振动监测与分析方案，具有极高的推广价值和应用前景，能够帮助企业在激烈的市场竞争中占据优势，实现可持续发展。
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