尤 朋 余博敏 冯成成
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摘要：近年来，我国机械装备利用率发展迅速，为满足当前各行业的最新需求，加快我国经济的快速发展。机械设备应用作为我国经济的重要组成部分，关系到各行业的发展方向。在此基础上，从机械化技术的角度，阐述和分析了机械设备应用的概念及相关技术，并对机械设备的实际应用进行了深入研究。
关键词：物联网；机械装备；智能监控；设计
引言
物联网（IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，并采集声音和位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，并实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理的信息承载体。
1、课题研究的背景
物联网业务在第四代移动通信网络时代已有所发展，5G时代的到来，物联网新业务的需求如雨后春笋般层出不穷。eMBB、URLLC、Emtc是5G时代垂直行业应用的三大业务场景，其涉及维护层面之广、关联运营企业之多，都将是传统维护模式无力支撑的，传统运营模式已无法满足垂直行业应用大规模部署后的移动通信网络运营的需求。在已知物联网归属行业的前提下，可以结合特定行业的业务特性，如业务量、业务频次、移动性、周期性等特征，并通过采集物联网终端与运营商网络的信令交互数据，来监控运营商物联网的网络运行性能。另一方面，物联网网络结构更为复杂，对网络中海量日志中的关键异常事件日志的有效甄别，是避免小问题向大问题升级的必要措施，从而做到防微杜渐、防患于未然，支撑运营商提供更优质的物联网网络服务。
2、机械设备应用的简要分析
在机械设备的发展过程中，内燃机利用化石燃料生产机械能，将燃料中储存的化学能转化为有用的功。点火的压缩燃料空气混合物在燃烧室产生一个定向的力量，移动活塞总成、转子和涡轮叶片提供动力输出到传输单位。以搅拌机为例，在对混凝土进行搅拌时，会对搅拌机进行应用，针对不同材料进行严格把控：①钢纤维混凝土搅拌时，将钢纤维分散装置安装在搅拌机内部，以来避免结团情况，通过机械运转，分散结团的钢纤维；②分批次投放材料，在钢纤维分散后，依次投放细骨料等材料，严格把控搅拌顺序以及搅拌时间；③投放前进行材料配比，先混合干拌各类材料，再投放搅拌机湿拌，时间控制在两分钟，整个过程要持续进行；④振动筛的使用，充分搅拌好的混合料，要进行筛选。还需要注意的是，当机械设备运转达到一定时间，为防止出现超负荷运转，可以暂停使用，关闭设备避免故障发生，保证机械设备的有效运行。其他机械还比如凿岩机械，通过对实际情况的分析选用不同的凿岩机械设备。当地质情况较为稳定时，除去相关机械设备的保护和辅助之外，此时选用的机械设备时开敞式结构设计的硬岩掘进机。
3、基于物联网的机械装备智能监控系统设计
3.1、通信与数据存储需求
物联网主站远程监控系统与智能配变终端在运行过程中需要传递大量的信息，传统的封闭式信息处理系统无法满足现代物联网的发展需求，以通信网络为基础并结合多种控制方法来实现控制与管理功能的新型网络设计应运而生。物联网主站远程监控系统由多个子系统协同作用组成，为了在使用过程中保证各个不同层级的安全，需要对物联网主站远程监控系统的应用安全进行设置。
首先，对用户进行认证；其次，控制访问权限；最后，采用安全加密和分级权限相结合的方法进行用户权限管理。系统权限管理主要分为基于用户的权限管理、基于用户组的权限管理和基于访问时间的权限管理，而每个权限管理范畴由对应不同的权限设置，包括告警处理的权限、数据管理的权限和监控调度的权限等。在物联网主站远程监控系统与智能配变终端的通信网络传输系统设计方面，该系统主要采用全新一代的宽带无源光综合接入标准的GPON技术进行传输，这套技术由局端OLT、用户端ONT/ONU、SMfiber和Splitter以及网管系统组成[14]。虽然这种设计模式的技术较为复杂且设备成本相对较高，但是具有可以保证物联网主站远程监控系统承载多业务和具有更强的OAM能力的优势。
3.2、物联网管理、控制、运营一体化平台
该平台提供建筑内的软件接入、硬件接入、服务接入、AI接入服务，打破传统软硬件捆绑逻辑，支持硬件、软件、服务的模块组建与自升级。为建筑搭建数据空间映射关系，把建筑内的设备、应用、服务、业务数据，统一以空间的维度搭建数字模型。提供空间化的数据展示与事件驱动的工作方式，把空间与大数据分析能力结合，形成感知型建筑，让建筑可以智慧化地响应与决策。解放原有固定的建筑逻辑，可以自定义配置跨系统的联动事件，具备简单的一键配置功能。支持设备自动巡检报修功能。通过预先对不同设备设置巡检计划，可以科学高效地确保工作人员每天按照最小工作量不遗漏地将设备进行巡检，结合移动端应用即可现场检查、现场填报结果。对于有问题的设备，随时发起报修管理流程，通过各级派工定位到人跟踪解决过程和最终结果，形成历史记录。
3.3、监控应用交互
在网络层中，利用不同的协议实现设备与主控系统的通信，包含HORIBA台架、AVL台架、水冷机组、视频监控和数采模块。利用编程效率极高的LabVIEW软件编写台架试验监控界面，实时监控试验运行状态，保证试验高效进行。为保证对大量数据进行规范划分、合理显示及高效操作，将监控界面分为台架数据与视频监控、外围辅助设备监控和设备状态监控。台架试验监控系统将试验关键数据和样件运行状态作为监控重点。试验关键数据监控采用曲线与图表显示相结合的方式，曲线显示可选取4个变量，具有灵活选取变量、手动调节纵坐标、更改曲线颜色等功能。视频画面可实时监测样件状态，当出现漏水、漏油或着火等异常状况时，利用视觉主动识别技术监控试验异常状态，并报警通知值守人员，使得监控系统更加智能高效。监控系统主界面中放置了2个台架的监控信息，若需同时监控更多台架试验，可通过分屏的方式显示其他台架的监控信息。
3.4、安全性功能实现
为解决网络安全大背景下，敏感数据最小化获取后仍然能够满足一定程度准确性要求下的网络质量监控。利用网络接口的信令XDR数据，对每个用户计算生成特征矩阵。针对不同行业的典型应用，以不同的特征向量作为参考特征，利用Tensorflow建立行业特征模型，进行模型调优验证后，用于对其他使用公共物联网APN的用户进行行业匹配分类。具体实现流程为：(1)采集LTE网络中S1MME及S1U接口XDR数据，采集2G网络中Gb及Gn接口XDR数据。(2)滤除非物联网应用APN的数据，滤除没有包含IMSI等关键信息的XDR记录。(3)使用特征工程提取出行业特征值，并将特征值归纳。按照速率类、移动最远距离类、小区数量类三类汇总整理。以车联网为例，经过特征工程处理后得出，其业务特性在移动距离、不同速率比、周末/工作日忙时小区数量占比三个维度上不但明显有别于人网业务，同时也有别于非车联网行业应用。
结束语
基于物联网的故障预测可以利用物联网，突破离线信息地方分权的不足，保证机械设备群的安全运行。整个操作过程中的机械设备数量之多，运用之广，本文只做简要分析，旨在引导操作人员具体设备具体应用，希望能够有所借鉴。
参考文献：
[1]萨仁朝格图.智能装备机械故障物联网监测诊断服务平台[D].大连理工大学,2018.
[2]董亮,李雪原,刘兵,李林丰,吴文强.浅析物联网技术与现代农业机械化发展[J].广西农业机械化,2017(03):4-5.