智能裝備——智能起重機大連理工大學電信學部控制科學與工程學院SchoolofControlScienceandEngineeringDalianUniversityofTechnology王孝良匯報提綱一、智能制造體系中的智能裝備二、智能起重機的智能化功能三、支撐智能起重機智能化的新單元四、BC-2600智能裝備IOT健康監(jiān)測服務平臺智能制造體系中的智能裝備一.智能制造體系中的智能裝備□智能制造是“中國制造2025”的核心；□智能裝備——裝備智能化是智能制造的基礎與保障；

智能裝備：擁有服務于“智能生產(chǎn)”系統(tǒng)（MES系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)）的自動化、智能化能力；擁有全面的狀態(tài)信息、過程信息感知，具備自我健康認知——健康評估、故障預警與故障診斷能力；具備基于物聯(lián)網(wǎng)的“全生命周期”智能運維、智能服務能力；智能制造——企業(yè)將實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“以產(chǎn)品為中心”向“以集

成服務為中心”轉變。智能制造體系中的智能裝備智能裝備制造企業(yè)

智能裝備使用企業(yè)

“全生命周期”數(shù)據(jù)跟蹤，追溯，監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)“智能預警診斷”服務“云端”機器物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)測診斷服務系統(tǒng)銷售智能化產(chǎn)品智能化產(chǎn)品部件測試產(chǎn)品測試部件測試產(chǎn)品測試運行監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)感知端

運行監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)感知端“云端”智能裝備物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)測診斷服務系統(tǒng)智能制造體系中的智能裝備智能裝備——裝備智能化的對象：目的：?

智能、無人化制造能力的支撐—裝備的智能生產(chǎn)、作業(yè)能力；?

裝備自身工作能力的有效性保障—裝備的健康、運維智能保障；離散制造領域復雜對象：工業(yè)機器人、AGV車、數(shù)控加工中心、智能起重機、

智能港口機械、工程機械、大型窯爐等；簡單對象：大型軸承、軋輥、減速機、卷取機、電機等；動力系統(tǒng)：機械傳動系統(tǒng)、電氣配電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系等；流程制造領域復雜對象：水處理系統(tǒng)、化工加工流程、發(fā)酵系統(tǒng)等；簡單對象：壓縮機、鼓風機、離心泵、柱塞泵、屏蔽泵、管線、

大型專業(yè)閥門等;智能起重機的智能功能2.1生產(chǎn)的智能化功能?環(huán)境自辨識；?高精度預設軌跡自動運行；?吊具高精度定位；?物料自動抓取；?閉環(huán)防搖控制；?多車協(xié)同控制；?網(wǎng)絡化綜合能力（調(diào)度、任務下置、調(diào)測、支持、服務）；2.2安全防護功能?限載、限速、限位保護；?環(huán)境風過速保護；

?電氣故障保護；

?機械故障保護；

?

網(wǎng)絡控制的網(wǎng)絡安全防護；

2.3智能感知功能機械系統(tǒng)智能感知與健康監(jiān)測

?

軸承運行狀態(tài)感知與智能預警；

?

減速機運行狀態(tài)感知與智能預警；

?

液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)感知與智能預警；

?

皮帶系統(tǒng)運行狀態(tài)感知與智能預警；

?

鋼絲繩系統(tǒng)運行狀態(tài)感知與智能預警；電氣系統(tǒng)智能感知與健康監(jiān)測

?

主要配電回路健康監(jiān)測（漏電、打火）；

?

電機健康監(jiān)測（定子過熱、絕緣）；智能起重機的智能功能智能起重機的智能功能2.4物聯(lián)網(wǎng)智能服務功能

基于物聯(lián)網(wǎng)的“全生命周期運維服務系統(tǒng)”——以智能感知為基礎、具備裝備的機械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)健康評價、故障預警、故障診斷、“預測性運維”決策以及IOT服務能力。1.智能運維：（智能裝備在“全生命周期”內(nèi)具備的能力）

核心能力：?基于設備運行機理與運行大數(shù)據(jù)的故障預警、報警;?基于機理特征指標及趨勢分析的設備健康評價；?基于健康評價與預警分析的預測性運維決策；?基于報警實時數(shù)據(jù)與設備基礎數(shù)據(jù)的即時維修支持；?應急處置作業(yè)過程記錄與過程數(shù)據(jù)管理；?智能裝備制造企業(yè)IOT遠程支持服務；智能起重機的智能功能2.故障處置與支持?“故障錄波”（故障時刻前、后的關鍵傳感器數(shù)據(jù)）；?基于手機APP設備信息遠程監(jiān)測的故障處置支持服務；?運維支持人員的行為管理；?基于手機APP的故障處置信息遠程交互；?故障處置過程的節(jié)點信息記錄、管理；3.遠程調(diào)測?生產(chǎn)過程中的遠程輔助調(diào)測；?故障處置過程的遠程輔助調(diào)測；?安全監(jiān)測智能化單元?

過載監(jiān)測與保護；?

過速監(jiān)測與保護；?

環(huán)境風速過速與保護；?

主梁形變異常與保護；?

主結構位置異常（傾角、限位）監(jiān)測與保護；?

報警關聯(lián)“故障數(shù)據(jù)錄波”（報警黑匣子）；2.機械系統(tǒng)健康感知單元?

主軸承振動監(jiān)測、健康評價與故障預警；?

吊載減速機狀態(tài)監(jiān)測、健康評價與故障預警；?

皮帶傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷；?

液壓系統(tǒng)健康監(jiān)測、故障預警與診斷；支撐智能起重機智能化的新單元電氣系統(tǒng)健康感知單元?配電回路負荷監(jiān)測與異常感知；?配電回路漏電、電弧監(jiān)測與預警、報警；?電機健康感知與預警、報警（漏電、“馬保功能”）；4.健康評價、預警與運維服務軟件平臺（詳見后文）支撐智能起重機智能化的新單元BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的組成如圖2-1所示BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的功能面向裝備使用企業(yè)的功能：

面向自動控制系統(tǒng)的功能:

?機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)實時監(jiān)測；?綜合數(shù)據(jù)分析；?故障預警與報警診斷；?運行數(shù)據(jù)管理與基礎數(shù)據(jù)查詢；

面向設備運維系統(tǒng)的功能：

?機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測；?基于運行特征的健康趨勢分析；

?基于“損耗統(tǒng)計”規(guī)律和當前特征的預測性

運維決策；

?故障預警與報警診斷；

?故障事件處置過程監(jiān)管；

?易損部件的基礎數(shù)據(jù)檔案管理和備品管理；BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的功能面向裝備制造企業(yè)的功能：（具體功能是基于產(chǎn)品的地區(qū)、分類、型號、時間、事件展開的）?設備運行狀態(tài)遠程監(jiān)測、部件運行時間累計；

?運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及“同類大數(shù)據(jù)”分析；

?基于機理與特征的故障預警與遠程支持；

?基于部件運行“大數(shù)據(jù)”、故障“大數(shù)據(jù)”

的運維支持服務；

?故障處置支持服務；

?數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計分析；

BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.核心技術?智能感知配套技術?故障預警與診斷技術?數(shù)據(jù)分析與事件管理技術?健康評價與運維決策技術?網(wǎng)絡安全防護技術2.1智能感知配套技術包括：智能裝備、系統(tǒng)核心機械單元運行狀態(tài)參數(shù)的智能感知、

電氣單元和配電系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)的智能感知BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.1大型機械裝備機械系統(tǒng)運行狀態(tài)感知1.智能軸承（大型機械設備、風力發(fā)電等主軸承）

智能感知單元：BC-JX/M-108-I2/4/8通道一體化高速同步數(shù)據(jù)采集單元，具備

，振動（3軸加速度）、溫度、轉速數(shù)據(jù)的高速

同步采集功能，支持多方法、本地/遠程報警功

能；

sensor：BC-JX/Sen-100系列振動加速度/溫度一體化傳感器；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.智能軋輥（軋鋼系統(tǒng)主受力軋輥）軋輥智能感知單元：BC-JX/MW-500X\Y\Z3軸電渦流、3軸振動、1路溫度,LAN光線

網(wǎng)絡接口；電池供電低功耗無線軋輥溫度感知單元：BC-JX/MW-500-I卷曲單元電池供電低功耗無線感知單元：BC-JX/MW-500-II

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術3.智能軸減速機（大型機械設備傳動單元）埋入式減速機智能感知單元：BC-JX/M-208-I2/4/8/16通道一體化高速同步振動（3軸加速度）、溫度、

轉速數(shù)據(jù)的同步采集功能，支持齒輪故障本地報警功能；SENSOR：BC-JX/M-208-I系列小型埋入式3軸振動加速度傳感器；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術4.智能壓縮機（流程工藝的主動力環(huán)節(jié)）壓縮機機智能感知單元：

2/4/8/16通道一體化高速同步振動（3軸加速度）、溫度、

轉速數(shù)據(jù)的同步采集功能，支持齒輪故障本地報警功能；SENSOR：BC-JX/M-208-I系列小型埋入式3軸振動加速度傳感器；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術5.智能鼓風機（氣體流程工藝的主動力環(huán)節(jié)）鼓風機機智能感知單元：

2/4/8/16通道一體化高速同步振動（3軸加速度）、溫度、

轉速數(shù)據(jù)的同步采集功能，支持齒輪故障本地報警功能；SENSOR：BC-JX/M-208-I系列小型埋入式3軸振動加速度傳感器；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術6.智能制冷機（流程工藝的主動力環(huán)節(jié)）制冷機智能感知單元：

2/4/8/16通道一體化高速同步振動（3軸加速度）、溫度、

轉速數(shù)據(jù)的同步采集功能，支持齒輪故障本地報警功能；SENSOR：BBC-JX/M-208-I系列小型埋入式3軸振動加速度傳感器；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術7.智能機器人（智慧柔性加工系統(tǒng)）機器人物聯(lián)網(wǎng)感知端：BC-RB/M-100-I物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)安接入單元：BC-RB/WAN-SAF-100-ISENSOR：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.2.2大型工程機械機械、液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)感知（機械轉轉部件、智能化單元同2.2.1）1.智能液壓缸

液壓缸智能感知單元：BC-JX/MC-100-Ⅰ由缸內(nèi)油壓、行程感知單元和缸外感應供電一體化單元組

成，與智能液壓系統(tǒng)主機單元采用CAN-bus現(xiàn)場總線通訊模

式組網(wǎng)通訊。

sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.智能液壓站

智能液壓系統(tǒng)主機單元：BC-JX/MC-200-Ⅰ

感知油箱的油溫、泵工作狀態(tài)、各油路壓力，基于CAN-BUS總

線實時感知液壓缸的之際狀態(tài)。。

sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.3智慧油田1.智慧管線智慧管線RTU：BC-GW/PIPE-100-ⅠGPS授時同步采集壓力、管道噪聲、管線端設備狀態(tài)

（DI）、變頻器頻率；管網(wǎng)噪聲感知sensor：BC-GW/PSen-100-Ⅰ

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.智慧注水柱塞泵智能感知單元：BC-GW/PUMP-100-Ⅰ3通道3軸振動加速度、缸體溫度、2路4-20

毫安信號（泵出口壓力、泄漏微流量）；

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.4智慧土木工程結構體1.智慧碼頭

碼頭基礎智能感知端：BC-TJ/MT-100-Ⅰ

碼頭獨立沉箱體的傾斜、沉降、縫隙參數(shù)采集。具備2

路傾角、4路縫隙、1組沉降（RS-485，多參數(shù)）信息

感知，zigbee數(shù)據(jù)通訊；

碼頭系泊智能感知端：BC-TJ/MT-200-Ⅰ

泊位狀態(tài)、沉箱受力感知。2路應力、2路接近狀態(tài)，

zigbee數(shù)據(jù)通訊；

碼頭分區(qū)物聯(lián)網(wǎng)終端：BC-TJ/MT-W-100-Ⅰ

Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡中繼“碼頭基礎智能感知端”、

“碼頭系泊智能感知端”信息，并具備4路AI和1路RS-

485(32對象、MODBUS)，上行信道：GPRS/4G

Sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.4智慧土木工程結構體2.智慧邊坡智慧山體感知單元：BC-AQ/M-200-Ⅰ

內(nèi)置傾角、微位移監(jiān)測、振弦式錨索力SENSOR，

電池供電、報警觸發(fā)式通訊，支持NB/GPRS/4G;

Sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.4智慧土木工程結構體3.智慧橋梁智慧橋梁專用感知單元：BC-AQ/M-100-Ⅰ

內(nèi)置傾角、微位移監(jiān)測、振弦式錨索力SENSOR，

電池供電、報警觸發(fā)式通訊，支持NB/GPRS/4G;

Sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.4智慧土木工程結構體4.智慧隧道智慧隧道專用感知單元：BC-TJ/AQ-100-Ⅰ

內(nèi)置傾角、微位移監(jiān)測、振弦式錨索力SENSOR，

電池供電、報警觸發(fā)式通訊，支持NB/GPRS/4G;

Sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.1.4智慧土木工程結構體5.智慧路基

智慧高鐵路基專用感知單元：BC-TJ/AQ-100-Ⅰ

內(nèi)置傾角、微位移監(jiān)測、振弦式錨索力SENSOR，

電池供電、報警觸發(fā)式通訊，支持NB/GPRS/4G;

Sensor：

示意圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.2.故障預警與診斷技術

共性數(shù)據(jù)處理技術：FFT頻譜、功率譜、倒譜、包絡譜、EEMD譜、

細化普、P/R比、峭度、帶通濾波、共振解調(diào)

分析等。2.2.1機械裝備基礎設備預警診斷技術⑴

軸承健康評價與故障診斷技術

測量參數(shù)：三軸振動加速度、軸承溫度、軸承轉速；

分析方法：頻段噪聲“參比”特征參數(shù)計算；

內(nèi)環(huán)、外環(huán)缺陷“調(diào)制”噪聲計算；

轉速關聯(lián)特征譜計算；

加權系數(shù)歸一化健康評價；

診斷方法：基于故障特征參數(shù)的黃線/紅線“閾值”判斷；

調(diào)制噪聲頻譜分量突變判斷；

核心特征參數(shù)趨勢突變故障判斷方法；BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術⑵

軋輥健康監(jiān)測與故障預警診斷技術測量參數(shù)：軸承的三軸振動加速度、X、Y、Z三軸偏移軸轉速；分析方法：基于空/滿載狀態(tài)的軸承健康評價(同上)；

基于軸旋轉動態(tài)偏心率、軸向位移的；

軋制質量與軸旋轉振動、位移特征的關聯(lián)分析；診斷方法：軸承異常診斷、軋制品質預警診斷；軟件界面圖：BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術⑶

齒輪箱健康監(jiān)測與故障預警診斷技術測量參數(shù)：重要軸的3軸振動加速度、齒輪箱油溫；分析方法：基于傳動齒比的異常“調(diào)制噪聲”特征的關聯(lián)定位；

基于倒譜分析與“調(diào)制噪聲”特征的齒輪異常分類；診斷方法：調(diào)制噪聲頻譜分量突變判斷；

核心特征參數(shù)趨勢突變故障判斷方法；⑷

往復運動泵故障診斷技術（柱塞泵）測量參數(shù)：缸體的三軸振動加速度、微泄漏流量檢測、剛體溫度、

電機轉速；分析方法：基于包絡譜的無轉速傳感器二維EEMD譜特征異常分析

法；

基于翻斗流量計量的缸體泄漏分析；診斷方法：轉速關聯(lián)EEMD譜異常分量缸體閥異常診斷與微流量測

量密封異常診斷；BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.2.2配電系統(tǒng)的健康感知與早期預警分析技術⑴

配電回路“異變電流”感知與故障分析測量參數(shù)：三相母線電流和三相母線電壓的1024點高速同步采樣；分析方法：基于FFT的諧波電流組分異常分析法；

基于“零肩”波形鑒別的“電弧”檢測方法；診斷方法：“電弧”特征超“閾值”預警/報警；

諧波組分異常越變超閾值預警/報警；⑵

非接觸大電流母線“連接端”異常監(jiān)測技術測量參數(shù)：“連接端”紅外溫度檢測；母線電流檢測診斷方法：溫度越線預警、報警；

溫度趨勢越線報警；BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.3.數(shù)據(jù)分析與“事件”管理技術在設備運維監(jiān)管過程中，BC-2800IOT軟件平臺將設備故障的發(fā)生及處置過程作為一件“全程監(jiān)控”的“事件”來處置。該“事件”的管理內(nèi)容包括：責任人的“事件響應”過程數(shù)據(jù)、處置措施數(shù)據(jù)、“事件分析數(shù)據(jù)”和“事件狀態(tài)數(shù)據(jù)”。2.3.1面向過程監(jiān)測的“事件數(shù)據(jù)分析”

“事件”責任人通過BC-2800IOT軟件平臺的“綜合數(shù)據(jù)分析”功能輔助完成“事件分析數(shù)據(jù)”的生成與歸檔。具體內(nèi)容與過程如下：?

監(jiān)測點“典型工況”數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)）的提取、顯示；?“事件關聯(lián)傳感器”“錄波數(shù)據(jù)”的提取、顯示；?

基于分析工具選擇的“事件錄波數(shù)據(jù)”比對分析、結果提取；?

事件分析結論的錄入（工作站電腦、手機APP操作界面）；BC-2800IOT智能裝備健康監(jiān)測與智能運維系統(tǒng)的核心技術2.3.2面向設備運維的“健康趨勢數(shù)據(jù)分析”

設備運維責任人通過BC-2800IOT軟件平臺的“健康趨勢數(shù)據(jù)分析”功能，獲得設備“監(jiān)管節(jié)點”核心部件單元（機械部件、電氣部件）的預期“保養(yǎng)節(jié)點時間”、“維護節(jié)點時間”、“報廢節(jié)點時間”；“健康趨勢數(shù)據(jù)分析”方法：?基于“壽命大數(shù)據(jù)”統(tǒng)計的壽命閾值設定；?壽命時間約束的“磨損特征趨勢”計算的運維決策；?基于“壽命大數(shù)據(jù)”和“健康特征”趨勢的“部件報廢剩余

時間預估”；可選擇的“分析工具”包括：?

基于FFT和功率譜的特征頻譜提取、比對與記錄；?

基于EEMD的特征分量計算、比對、記錄；?P