捷杰首发｜自诊断、免维护、免布线振动监测系统在洗煤厂成功应用

01 项目概况

北方某洗煤厂皮带机流水线运维，原来主要靠人工巡检完成，受人员技术水平、环境等因素影响，设备预防性检修工作效果不佳，隐患不能及时发现，时常导致非计划停机事故造成重大经济损失。

皮带机运行中电机、滚筒、减速箱运行状态对皮带机流程线能否正常运转有非常大的影响，皮带输送机常见故障有：打滑、撒料、皮带跑偏、异常噪声、输送带损坏等。随着云计算、大数据和物联网等新兴技术的发展，越来越多的洗煤厂加装了智能运维系统，对皮带机进行在线监测，对避免非计划停机，降低直接经济损失有着十分重大的意义。

02 捷杰方案

捷杰传感作为生产温振智能传感器的原厂，受邀参与项目设计和实施，经过深入调研，制定了软硬件一体的智能监测方案，方案优势：

1、 硬件多功能

温差取电+太阳能取电：让传感器实现真正的免维护和自供电。

捷杰首创的自供电LoRa温振复合传感器，是一款具备温差和太阳能双系统自供电、远距离传输、温振一体、具有边缘计算功能和数字化输出的智能无线温振复合传感器，具备3轴向加速度、速度、位移、倾角和温度监测功能。

当设备表面温度-环境温度≥10℃时，便可启动温差供电，产生的电能也可以存储备用。

独创的倾角功能：及时感知设备的细微变化和传感器被移动状况。

2、 软件更智能

故障自诊断

自带故障模型库，通过AI智能算法，实现故障自诊断。数据库本地部署，无需人工远程介入，既保障了数据安全，又能减少人工分析的疏漏。

自动报表

定期推送日报、周报或月报，减少运维人员做报表的时间，实现自动报表。

设备健康度评估

多维度评估设备，对设备的全生命周期管理有重要指导意义。

通过温度及振动数据的采集、分析，提前预知设备故障隐患、判断故障严重程度、确定故障位置和备品备件的及时准备，以减缓、减少、避免大型事故的发生，降低非计划停机的次数，为合理维护提供决策依据。同时，结合皮带机流程管理中纵向防撕裂保护装置、智能润滑等系统的应用，逐步完善皮带机流程智能化监测，促进皮带机流程管理现场少人化乃至无人化。

传统电气设备在线监测采用有线连接方式，施工复杂，成本高。本方案利用了无线物联网在设备厂中的优势，在综合考虑网络结构功耗、运行稳定以及组建成本的前提下，采用LORA无线传感器网络来进行构建，设计了在线监测系统的软硬件方案与流程。该设计能够克服布线麻烦、维护不方便等困难，有效提高系统应用的灵活性。

1.方案框架

通过传感器采集设备的振动和温度数据，以无线方式将数据传输至LoRa无线基站，基站通过4G通讯方式将数据传输至云端服务器。此架构既能实现本地化部署，又可实现数据远程监测。

2、设备硬件选择

（1）智能LORA无线温振复合传感器

LoRa是物联网领域一个新兴的技术，支持低功耗设备数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。本传感器主要有特点如下：

① 功耗低——内置低功耗算法，休眠电流＜10uA，用温差取电的EVT40供电，可完美实现实时监测。

②时延短——通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，时延可达us级别。

③网络容量大——海量入网，覆盖超强，满足地广人稀和地下应用。

④通讯指示灯功能——传感器主动上传数据，同时具有通讯指示灯闪烁指示功能，便于工程人员调试、检测和现场部署。

⑤15维特征值——可在原来三轴加速度峰值、三轴速度有效值、三轴位移峰峰值的基础上增加了加速度有效值、歪度、歪度指标、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指标、脉冲因子、谱方差、谱均值和谱有效值，总共15维振动特征值（可按照客户需求拓展）；丰富了设备振动状态的参数，大大增加了用户评价在测设备的振动状态的手段，为更好的进行设备智能运维提供了依据。

⑥LORA网络参数可设——内置LORA模块，可根据需求设置上传服务器地址和端口号，使用更加灵活便捷。

⑦电池电压自检测——通过电压自检测，及时告警储电池电量状态。

⑧采样频率和波形长度可设——可根据需求设定不同采样率和波形长度；丰富了传感器的应用场景，既可以用于检测高达60000转/分钟的设备的振动状态，也可以用于检测600转/分钟的低转速设备的振动状态。

⑨振动频率检测——传感器可以直接输出在测设备振动频率参数，通过振动频率可以直接换算出旋转类设备的转速。一个传感器多种用途，为用户节省成本。

⑩倾角测量功能——内置6轴融合倾角算法，传感器能够测量自身的安装角度，不仅适用于静止状态，设备在振动状态同样精准。用户可以根据传感器的安装角度结合振动数据，综合分析在测设备的振动状态。

?独特外观结构——可采用磁吸、螺栓、胶粘等多种安装方式，无论安装空间还是安装灵活性上，都极大方便现场安装部署，节约部署成本，内置天线，避免设备长期振动而导致天线脱落的风险。

?可靠性高——采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发。

?安全性高—— 提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能, 采用了加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

?本安防爆——传感器按照本安防爆的要求修改完善硬件设计，取得本安防爆证书，可以应用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的场所。

总体来讲，传感器内置智能FFT频谱分析算法，既能采集加速度原始数据，又能计算出频率等频域参数；采用低功耗算法，实现电池供电长期工作；采用温差取电装置供电；外壳采用高强度合金和工程塑料，适应高温强振的恶劣工业现场。本产品作为物联网传感器节点，本产品主要应用于大面积组网，实现长期在线监测。

03 监测系统功能设计

由捷杰软件团队自主开发的捷联设备状态监测平台，是集设备数据实时采集、状态实时监测、在线健康监测、故障在线自诊断为一体的多功能、智能化的工业设备监测平台，设备管理者可以远程掌握设备生命周期中的变化，自动诊断设备状态，事前预防代替事后维修，智能决策代替主观经验。