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浅谈智能在线监测系统在烟草机械故障诊断中的应用

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2021年2月下作者：张丽

[导读] 进入21世纪以来，我国科技水平发展迅速，智能技术被广泛应用在各个领域中。大型烟草设备的状态监测系统包括采集层、网络传输层、实时监测层和在线分析层几个部分。介绍一套烟草机械智能在线监测系统，以提高烟草企业的设备运营效率和生产稳定性，节约维修成本。

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心张丽 450000

摘要：进入21世纪以来，我国科技水平发展迅速，智能技术被广泛应用在各个领域中。大型烟草设备的状态监测系统包括采集层、网络传输层、实时监测层和在线分析层几个部分。介绍一套烟草机械智能在线监测系统，以提高烟草企业的设备运营效率和生产稳定性，节约维修成本。
关键词：智能在线监测系统；烟草；机械故障；诊断；应用
        引言
        近年来，随着机械设备的运行环境逐渐复杂化，机械设备发生故障的概率显著提高，一旦未能及时发现机械设备的局部故障问题，最终可能导致机械设备潜伏性故障逐渐发展以致整体性损坏的严重后果。在智能制造的背景下，对机械设备相关关键部件进行故障诊断和监测成为一个值得思考的现实问题。因此，以下就机械设备故障诊断与监测方法展开分析与探讨。
        1烟草机械的发展特点
        1.1发展迅速
        结合我国烟草机械的发展情况来看，发展迅速是此类型设备的一大发展特点。例如卷烟机，身为烟草设备中的重要组成部分，该机械设备的发展情况在一定程度上代表了烟草机械的发展情况。在烟草生产活动中，卷烟机的工作速度与烟草生产效率有着十分直接的联系。在当前卷烟机设备不断发展的情况下，目前该设备的工作效率已经可以达到每分钟卷烟一万只的速度，这种速度与国外诸多国家相比都要稍胜一筹，由此可见我国烟草机械发展迅速。
        1.2生产越来越自动化
        在当前我国社会不断发展的背景下，自动化技术取得了前所未有的发展，生产自动化目前已经成为衡量生产活动的指标之一，烟草生产活动也不例外。针对于烟草机械生产而言，实现自动化生产具有诸多好处。首先，可以提高烟草生产活动的速度，相较于人工操作而言，自动化操作的安全性更高。其次，节省人力，在烟草生产活动中，智能化的操作能够不断提高生产活动的安全性。最后，能够提高烟草生产的准确性。在烟草生产活动中，生产质量是评价整个生产活动的重要标准。机械自动生产是保障烟草生产质量的关键。目前我国烟草机械已经能够更好的实现卷烟、包烟、接烟等工作的一体化。
        2烟草企业的机械设备类型
        （1）通用机械设备
        通用机械设备是烟草生产领域中使用频率较高的一类设备，如离心风机、电动机、烘干设备、高压设备、皮带运输设备等，此类设备在卷包、制丝、动力制造车间中有广泛应用，在设计部门、机械维修部门中也时常可见。通用机械设备能否稳定运转，对于企业的生产、制造有重要影响。
        （2）专用机械设备
        在烟草企业生产中，还有大量的专用机械设备，如压梗设备、卷烟机、切丝机、包装设备等，尽管专用机械设备在烟草企业中的比例并不高，但是对于烟草企业的正常运行起着决定性作用，做好专用机械设备的诊断，对于保证烟草企业的稳定生产意义重大。专用机械设备具有专用性、特殊性的特征，诊断难度较高，此类设备在运行时，振动频率大、复杂度高，故障的判断难度大，设备信号之间很容易发生干扰，同时，在具体运行环节，传递方式也各有不同，在结构内部，有大量不同的冲击振源。加之结构较为复杂、精密，传感设备、探头的布置难度高，难以进行全面的检测。当前，我国烟草企业中的包装设备、卷烟设备大多是进口，检测的难度也相对较高。
        3机械设备故障诊断系统
        机械设备往往利用分布式传感器作为故障诊断系统的重要部分，实时监测机械设备在工作状态或相对静止状态下的信号，将之与监测对象的历史状态相比对，通过数字信号处理等手段进一步分析和处理所获信号，准确地确定故障的发生位置及故障类型，从而得以及时排除机械设备的故障。在早期，机械设备状态监测的方法主要包括振动监测法、采样分析法、测温法及超声波法等。对于绝大多数机械设备，以振动作为主要参考标准的诊断方法最为常见。
        机械设备故障诊断系统主要分为两大部分：①借助传感器获取振动等参考信号进行分析处理。

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传感器技术依托电磁感应等原理来测得机械设备的工作状态参数，并将所得数据传输到微型计算机中，接着微机将其与数据库原始标准健康数据进行比对，初步诊断机械设备的状态。但仅仅依靠传感器是不行的，传感器只能监测电流、电压、等有限的状态参数，诊断效果较差。②智能诊断技术，这类技术基于第一部分所获数据进一步分析处理，以计算机为载体实现一种与人类思维运算近似的智能诊断系统。它可以实现基于所测信号机理，设定诊断规则，进行特征提取、数字信号分析等功能，与传统的简单对比诊断相比，更加科学实用。这类技术目前已经相对成熟，且渐渐成为主流的应用技术。
        4智能在线监测系统在烟草机械故障诊断中的应用
        (1)人工智能系统的研究。对人工智能系统进行研究已经成为当代烟草机械故障诊断的主流，机械故障诊断专家系统为烟草企业的经济效益带来较大程度的提高。但是，基于此技术的工程研究案例较少，未达到企业的期望。
        (2)信号输送技术的研究。从时序分析、时域分析，到目前应用的维格纳谱分析和小波变换等信号传播新技术，都对传统信号传输的缺陷进行了弥补。
        (3)网络诊断系统的开发及应用。相对于传统单机版本的诊断技术，延伸至以互联网为基础的分布式诊断技术对烟草机械故障诊断系统的结构进行了优化，操作的实时性加强。
        (4)神经网络技术的研究。旋转机械诊断技术已经被广泛应用于烟草机械故障诊断系统，并取得了满意的效果。
        (5)专业便携式诊断仪器的开发。人工智能和专家系统发展越来越快，更多具有便携性、专业性的烟草机械故障诊断技术为烟草机械提供了实时运行状态故障数据对接，已成为市场应用的主流。
        (6)人工智能传感器技术的研究。传感器技术能够实时反映烟草机械的动态数据，业内对烟草机械中的速度传感器、极速传感器、温度传感器进行了创新设计开发，研制出光导纤维传感器、激光传感器等新型传感器。
        5在烟草行业当中故障诊断技术的发展趋势
        5.1专家系统的发展
        所谓的专家系统指代的是现代社会计算机技术的一个发展方向，该系统能够为诸多应用提供十分贴切的服务。将烟草机械故障诊断技术与专家诊断系统相结合也是当前我国时代发展的必然要求。具体来看，专家诊断系统与通用计算机系统之间的差异在于，专家诊断系统可以结合诊断系统的实际需求，设置科学合理的服务接口，这种接口可以使得故障诊断技术的应用更为便捷、专业。
        5.2计算机网络远程故障诊断技术
        随着科技的发展尤其是移动互联网时代的到来，在烟草设备行业当中也实现了远程故障诊断等新技术，其中可以在相关设备上建立监测点，通过将采集出来的数据经过互联网传输到相关诊断公司或者是诊断人员的电脑上，这样不仅可以降低出现故障的概率，同时也提高了诊断水平。但为了能够实现远程故障诊断，此时就必须要建立完善的信号采集系统，其中包括信号处理采集等，故障诊断后通过网络进行远程传输。
        5.3精简故障诊断设备
        结合当前我国故障诊断技术的应用情况来看，故障诊断过程中难以移动设备是其中一个主要问题，这一问题的存在为故障诊断工作带来诸多不便。而随着当前我国嵌入式技术与集成技术的发展，故障诊断设备正在朝向精简化的方向发展，这一趋势有利于故障诊断设备的移动与利用，最终提高故障诊断设备的应用效率，推动故障诊断活动顺利开展。
        结语
        将物联网技术应用在烟草机械设备中，能够显著解决设备维修、保养的问题，但是，物联网技术的应用也存在安全问题，不仅存在通信安全问题，还会引起数据安全、设备安全问题，因此，在物联网技术的应用上，还要严格把控安全关，将安全隐患扼杀在萌芽。
参考文献
[1]章军，舒梦，钟放鸿，林翌臻，张挺.智能在线监测系统在烟草机械故障诊断中的应用[J].自动化应用，2019（04）.
[2]张飚，孙浩.烟草机械中故障诊断技术的应用[J].时代农机，2018（08）.
[3]王渊明，徐策，侯继超，张禹生.烟草机械中故障诊断技术的应用[J].南方农机，2018（04）.