左汉勇
山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东 莱州 261422
摘要：随着智能化和信息技术的不断发展，远程监控技术日趋成熟。它已广泛应用于医疗、城市服务等诸多行业系统，但在工业领域仍处于不断发展的过程中。为了对工业设备的数据进行远程采集和监控，我们开发设计了一款基于工矿机械设备的远程监控终端，为两台专业设备的远程监控提供服务，并实现了定位，矿山和工程机械设备的传感与通信。该终端不仅可以采集压力、温度、速度、负荷、报警信息、电气参数、GPS位置等关键数据，还可以根据采集到的数据，对矿山、工程机械设备进行远程诊断和运维服务。同时，考虑到这两种专业设备地理分布广、安全要求高，可为矿山和工程机械设备提供远程诊断和维护服务，可进一步应用于提升、轧制等其他行业，为工业设备的远程监控提供可靠的服务。
关键词：矿山和工程；机械设备；远程监控；终端
导言：随着我国公路、铁路等公共设施基础设施建设规模的不断扩大，机械化程度越来越高，工程机械在建筑领域的作用越来越重要。然而，由于工程建设项目工期长、分布广、地域跨度大，管理维护人员不足，工程机械的远程监控已成为制造、租赁和使用单位不得不考虑的问题。随着网络通信技术的发展，工程机械远程监控成为可能。最终实现了对施工机械的远程监测、远程监测、故障定位、远程监测等功能。
1工程机械远程监控系统
系统采用计算机检测技术、无线通信技术和卫星定位技术，对运行中的机械设备的位置和施工进度进行全面检测，并将检测数据实时传送至调度室进一步分析；如果设备运行过程中出现问题，设备操作人员也可以利用施工机械远程监控系统将故障信息传送到调度室，由控制室远程指导维修措施。施工机械远程监控系统在施工现场的应用，有利于优化机械化施工组织设计，大大提高机械设备管理水平，在保证工程质量的前提下缩短工期，从而提高经济效益。该系统由机械工作状态检测系统、卫星定位信号接收装置、无线数据通信系统和远程监控中心组成。设备运行状态检测系统需要安装传感器，传感器通过转换器将设备运行参数传送给计算机。远程监控重心还可以实时接收设备操作人员传送的设备故障等相关问题。设备上安装卫星定位信号接收装置，接收信号后自动计算机器经纬度。远程监控中心负责整个监控系统的管理。管理者可以通过远程指令实时监控和评估机械设备的位置和运行状态，并提出扩大经济效益的建议。同时，通过对施工机械运行状况的检测分析，优化大型施工机械及其配套机械，提高机械化施工组织水平和生产效率。
2工程机械设备中应用远程监控技术的优势
2.1数据信息的实时共享和传递
远程监控技术可以将采集到的机械设备运行信息和视频资料实时传输到计算机监控中心，实现对机械设备的监控，为后续机械操作和故障诊断提供信息保障和重要参考。工程机械运行过程复杂，在运行过程中很难对数据进行监控和保存，但同时机械设备的运行数据可以为机械设备性能的提高提供重要的参考。因此，有必要采用可靠的监测技术对施工机械的运行数据进行监测和保存。远程监控技术正好可以满足这一需求。远程监控技术可以实现对机械设备运行数据和数据的统一监控和管理，可以集成各种运行信息，实现对机械设备的实时控制。
2.2提升供销商的设备售后指导和服务质量
远程监控技术可以实现数据和信息的实时共享。在监控系统将设备运行数据和运行状态反馈给计算机监控中心的过程中，机械设备操作人员可以将实际运行中发现的设备问题及时传送给供应商监控平台。设备专业技术人员可根据收到的设备运行数据和数据进行故障诊断，确定问题症结后，及时将故障排除方法反馈给设备操作人员。对于大型或精密设备的使用，供销双方还可以安排专业技术人员现场讲解，使设备使用人员能够发现并消除机械操作过程中的隐患。
2.3完善设备运行原始数据收集,为工程建设发展提供数据参考
远程监控技术在工程设备中的应用，可以保存机械设备的运行数据，形成设备运行文件。设备运行档案可为工程建设解决设备运行问题提供参考，也可作为今后设备研究和改进的重要数据参考。远程监控技术的应用，可以改善施工机械设备的功能，分析和预测运行过程中可能出现的故障，并采取相应的维护措施，实现机械设备的整体运行和管理。对于工程施工企业来说，在机械设备上安装远程监控系统，保存设备运行数据，可以为以后的施工过程提供数据参考，为施工过程中可能发生的质量事故责任认定提供重要依据。
3远程监控终端设计
设计远程监控终端首先要考虑的是根据终端需要解决的采集、监控、诊断、服务等问题，规划设计主要的硬件、工作模式、数据协议和软件功能。因此，我们不仅需要根据工程机械和矿山专业的需求特点，设计终端的主要硬件结构模块，还需要设计出适应终端各种使用状态的工作模式。在上述硬件和工作模式的基础上，我们还需要规划和设计工矿机械专业的数据传输协议，实现稳定的数据传输，最后通过提炼高效的软件代码，实现了基于数据通信协议的硬件驱动、远程监控和数据采集。
3.1硬件结构模块设计
通过对矿山和工程机械的需求分析，确定了码头的基本功能结构。设计了9个硬件模块，包括电源模块、通信模块、定位模块、信号检测模块、主CPU模块、can通信模块、调试模块、充电模块和辅助CPU模块。
电源模块用于PIC和arm的终端过压保护、欠压保护和掉电保护，为终端供电安全提供支持。通信接口模块通过标准串行口通信协议RS232和rs585收发数据，实现终端与设备之间的数据传输。定位模块用于对设备进行定位，及时收集和反馈设备位置数据，为机械设备的管理和使用提供定位支持。信号检测模块用于少量外部开关量和模拟量的数据采集。主CPU模块用于提供终端所需的数据读写、定位、SD卡、总线传输等业务的控制功能，以及其内部的程序代码功能，如工作模式程序，编写了数据采集程序和通信程序，实现了终端的数据采集。Can通信模块用于支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。调试接口模块用于终端的故障诊断和远程调试升级，也可接入近端的调试模块进行终端的现场调试。充电模块用于在车辆断电后维持终端睡眠所需的电源，主要用于终端的睡眠模式。辅助CPU模块等功能模块在主CPU休眠后对主机进行监控，保证终端的基本时钟功能、专用ID、核心数据等信息不受影响。
3.2工作模式设计
在确定了终端的硬件组成后，需要对终端的工作模式进行合理的规划和设计。无论是矿山设备还是施工机械设备，都会有正常的运行、维护、停机等状态，因此我们针对码头的工作过程规划设计了标准工作模式和休眠工作模式。
在正常运行过程中，设备工作正常，这就要求终端提供连续的在线数据采集和传输服务，因为我们已经规划和设计了终端的标准工作模式。标准工作模式主要用于数据采集和服务。设备使用频繁，通电后可以激活，这是终端最常用的工作方式。
如果设备处于维护或停机状态，则设备将处于无法有效生成数据的状态。此时，我们设计了一种睡眠模式，在设备不工作时监控设备。当终端被允许睡眠时，它会自动关闭GPS模块等非必要的电气部件，并断开通信网络，在休眠状态下，只传输设备位置和故障等关键信息。
3.3通信数据协议设计
在完成硬件设计和工作模式设计后，通过与工程机械专业工程师的交流和讨论，研究设计了传输数据协议，以实现PLC等设备控制器数据的正确采集。
根据矿山机械设备的数据结构，采用基于TCP协议的请求-响应方式进行数据传输。终端采集功能代码、报文长度、报文序列号、设备标识、数据类型、数据长度、可变表数据等数据帧，实现终端与平台的数据交互。
3.4软件设计
在完成了硬件结构、工作模式和传输协议的规划设计后，进入了最重要的程序实现部分。程序不仅需要驱动底层硬件，还需要根据设备的工作状态和系统指令来确定终端的工作模式。对矿山和工程机械的数据协议和采集要求进行了规范，实现了远程监控功能。
根据工矿机械设备的高速采集定位要求，选用嵌入式armCortex-M3系列微处理器lpc1778作为CPU。它具有集成度高、结构简单、核心精致、功耗低、多寄存器、流水线处理等特点。
该程序采用μcos-Ⅱ操作系统，支持Cortex-M3/M1/M0等核心任务。
在μcos-Ⅱ操作系统下开发的主要功能包括硬件初始化、操作系统初始化、初始任务创建和多任务处理。在封装的功能模块代码中，编写了通信、定位、数据包处理、数据协议等功能。主程序打开多任务处理模式后，根据需要进行任务调度，实现对终端的远程采集、通信和监控。
3.5工程机械设备的远程监控和检测
工程建设中使用的各种机械设备，由于受到外部运行环境的各种不利因素的影响，容易发生各种故障，当然，这些故障是不可避免的。智能远程监控系统的智能化体现在其监控平台上的先进故障诊断系统的设计上，实现机械设备的远程操作和控制。如果机械设备在运行中出现问题，设备使用者可以根据设备的标准参数，准确找出故障原因，并进行维修保养，以减少机械设备的损耗，延长机械设备的使用寿命。
3.6设备远程报警控制功能
为了保证机械设备的正常运行，通常在机械设备监控系统的主控中心设置标准运行参数。一旦机械设备在运行过程中超过运行标准，监控系统将启动自动报警功能，并将报警信号传送至监控中心。根据这一点，技术人员可以及时调整机械操作。
4远程监控终端的重要性
远程监控终端广泛应用于各个行业，特别是近年来，远程监控终端广泛应用于矿山和工程机械设备的生产。在矿山生产作业中，大部分生产环境复杂，机械设备笨重。为了保证机械设备运行的稳定性，保证矿山生产安全，有必要利用远程监控终端对其进行监控。通过对终端传输的数据参数进行远程监控，管理人员可以清晰地分析机械设备的工作状态，从而及时调整设备的运行方式。同时，远程监控终端传输的数据可以控制工期，保证工程在规定时间内保质保量完成。其次，远程监控终端技术是矿山和工程机械设备发展的必然趋势。这主要是因为施工机械设备可以在远程监控终端技术的支持下，将设备的运行数据快速传输到监控中心，实现对施工机械设备的实时监控功能，避免因设备故障造成的损失。
结束语
远程监控终端对提高矿山和工程机械的工作效率具有重要作用。因此，从远程监控终端的技术形式出发，对监控终端的设计和功能进行了分析，以实现对施工机械设备运行监控的目的，保证机械运行的稳定性。
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