趙 杰，鐘 茗，張 騰，包明杰，李 遠(yuǎn)

（深圳市海納微傳感器技術(shù)有限公司，廣東深圳 518000）

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)受到研發(fā)人員和工業(yè)企業(yè)的青睞。在工業(yè)的發(fā)展過程中，對(duì)于設(shè)備的健康檢測一直是重點(diǎn)。好的檢測手段既能夠防止資源的浪費(fèi)，也可以提高生產(chǎn)效率。目前對(duì)于工業(yè)設(shè)備的健康檢測，從業(yè)者普遍采用人工檢測的方法，然而這樣容易遺漏細(xì)微處，造成安全隱患。而且前后數(shù)據(jù)可比性差，難以形成可視化數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的處理方面存在很大不足。而物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)，可以通過諸如紅外感應(yīng)器、激光掃描器等輸入輸出設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，并且依照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地萬物互聯(lián)，從而更加方便進(jìn)行信息交換，這對(duì)于信息獲取與處理是極其有利的，而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理更是物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)項(xiàng)。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前提下，現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連通，這無疑能夠?qū)I(yè)設(shè)備的健康檢測起到較大幫助。

1 物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)的工業(yè)設(shè)備檢測的應(yīng)用背景

工業(yè)設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的部分，也是工業(yè)生產(chǎn)效率的直接影響因素。當(dāng)今工業(yè)發(fā)展速度日益加快，設(shè)備也逐漸專業(yè)化、高效化，其復(fù)雜程度不斷增加。而在通常情況下，設(shè)備的維修主要形式是通過修理工作使設(shè)備恢復(fù)正常。這樣顯然是對(duì)于設(shè)備的監(jiān)測力度不夠大，若因此出現(xiàn)意外狀況，則有可能對(duì)工作者的生命造成威脅。當(dāng)今，設(shè)備的維修與處理應(yīng)當(dāng)偏向于自動(dòng)化方向，通過對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)測，可以大大減少工作過程中的意外狀況，從而使得工作效率和工作開展的安全性得到保障。

而且當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在政策的支持以及生產(chǎn)者的需求之下得到了迅猛發(fā)展，如何在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是開發(fā)人員的研究重點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的重頭戲，其可以通過輸入設(shè)備與輸出設(shè)備對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，從而得到設(shè)備或是其他生產(chǎn)要素的具體狀態(tài)，這恰好與工業(yè)生產(chǎn)中的需求相對(duì)應(yīng)。而利用物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)進(jìn)行工業(yè)設(shè)備檢測，既能夠?qū)ν獠凯h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，從而確定各類影響因素的影響情況，也能夠?qū)ο鄳?yīng)影響因素進(jìn)行指標(biāo)式分析，從而建立更為精細(xì)的檢測指標(biāo)，以對(duì)設(shè)備進(jìn)行更加系統(tǒng)精密的分析。圖1為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展歷程。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展歷程

2 對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)元件的簡要介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近年來才開始發(fā)展的新興技術(shù)，而傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所依賴的重要組件。物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)是通過輸入設(shè)備中的電路，包括編碼器和譯碼器等，將外界信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被電子設(shè)備識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)形式，然后又轉(zhuǎn)化回能夠被讀懂的形式并進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)敏感地對(duì)信息進(jìn)行獲取和采集。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依賴許多硬件設(shè)備的使用，如射頻識(shí)別裝置、掃描儀、激光感應(yīng)裝置，抑或是基于GPS 的全球定位系統(tǒng)等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳感器的要求并不高，只需能夠接收信號(hào)并進(jìn)行輸出即可。

物聯(lián)網(wǎng)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用具有廣泛實(shí)例，如智能化生產(chǎn)車間等。物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)中最常用的是RFID 射頻識(shí)別傳感器，該傳感器使用廣泛且效果好，這種傳感器的基本原理是通過電磁場以及電平信號(hào)的改變從而對(duì)外部信息進(jìn)行表述，以實(shí)現(xiàn)信息的讀取與處理，這種傳感器在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。該傳感器通過對(duì)自身優(yōu)勢的充分理解與深入運(yùn)用，可以大大提升工作效率，在許多行業(yè)中發(fā)揮著其他設(shè)備難以比擬的作用。而且這種物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器具有高精度的特點(diǎn)，能夠進(jìn)行敏感識(shí)別，從而為使用者提供獨(dú)一無二的應(yīng)用體驗(yàn)，并且可以與GPS 系統(tǒng)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)物品位置的確定，這對(duì)于各行各業(yè)都具有一定的價(jià)值。而其他品種的物聯(lián)網(wǎng)傳感器在對(duì)應(yīng)領(lǐng)域也都發(fā)揮著各種各樣不可替代的積極作用，為工業(yè)生產(chǎn)效率的提高起到很好的效果。

3 物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)在工業(yè)設(shè)備健康檢測中的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)在工業(yè)設(shè)備健康檢測中的技術(shù)鋪陳

工業(yè)設(shè)備健康檢測的實(shí)質(zhì)是對(duì)工業(yè)設(shè)備的損壞程度進(jìn)行檢測，其并非是進(jìn)行“健康檢測”，而實(shí)質(zhì)上是在進(jìn)行“損壞檢測”。因此，對(duì)工業(yè)設(shè)備健康檢測的過程中，可以先制定好損壞標(biāo)準(zhǔn)，并通過物聯(lián)網(wǎng)智能檢測技術(shù)對(duì)損壞狀況進(jìn)行檢測，并將損壞單位進(jìn)行精細(xì)化處理，盡量確定一個(gè)較為精細(xì)的檢測單位，從而對(duì)設(shè)備的損壞程度進(jìn)行深度檢測，精準(zhǔn)把握其損壞情況。

在此基礎(chǔ)上可以通過自動(dòng)化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測。將物聯(lián)網(wǎng)智能傳感裝置通過程序進(jìn)行控制，通過調(diào)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所依仗的總網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時(shí)鐘，每5min 執(zhí)行一次程序，從而進(jìn)行一次檢測，并將所得信息傳輸?shù)娇刂浦行?。若有設(shè)備的損壞程度低于最大容忍限度，則顯示紅色數(shù)據(jù)，其余設(shè)備狀態(tài)顯示綠色數(shù)據(jù)，從而確定損壞程度較大的生產(chǎn)設(shè)備并進(jìn)行適時(shí)更換，以保證生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性。

而對(duì)于指標(biāo)的制定，例如通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)輪廓進(jìn)行檢驗(yàn)，從而識(shí)別物體的體積。假設(shè)原體積應(yīng)為300個(gè)單位，若因使用損耗降至280個(gè)單位以下則視為損耗，某設(shè)備第一次檢測時(shí)體積單位為283個(gè)，為綠色數(shù)據(jù)，視為可以正常使用；而第二次檢測時(shí)體積單位降為278，則顯示紅色數(shù)據(jù)，視為異常，應(yīng)當(dāng)派遣人員進(jìn)行更換或維修。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的實(shí)際應(yīng)用方式

3.2.1 檢測器智能傳感開關(guān)的應(yīng)用

在生產(chǎn)停止或是員工下班時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉接近開關(guān)，從而確保生產(chǎn)效率、防止資源的浪費(fèi)和延長使用壽命。對(duì)于某些復(fù)雜危險(xiǎn)設(shè)備的開關(guān)設(shè)置目前尚且具有一定難度，而對(duì)智能傳感器進(jìn)行逐一打開與關(guān)閉是極其浪費(fèi)時(shí)間的。因此，可以通過智能傳感器的特性來設(shè)計(jì)電路連接整個(gè)智能傳感工業(yè)設(shè)備檢測網(wǎng)絡(luò)體系，通過對(duì)接近開關(guān)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有或是一部分檢測器開關(guān)的并行控制，以實(shí)現(xiàn)檢測器的實(shí)時(shí)運(yùn)作。而由于智能傳感開關(guān)的重要性，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。檢測智能傳感開關(guān)時(shí)將接近開關(guān)按照要求固定安裝，并通過指定方式發(fā)出控制信號(hào)，通過儀器來接收反饋信號(hào)從而確定開關(guān)的使用情況與是否正常工作。

3.2.2 物聯(lián)網(wǎng)智能傾角傳感器檢測的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備的水平運(yùn)轉(zhuǎn)是其正常工作的重要原則，一旦設(shè)備出現(xiàn)傾斜，極有可能影響生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)混亂或是其他問題。因此，對(duì)于設(shè)備傾角的檢測是設(shè)備健康檢測的重點(diǎn)工程。針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際需求，絕大多數(shù)傾角檢測器組成結(jié)構(gòu)為水平檢測臺(tái)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過水平測試臺(tái)進(jìn)行設(shè)備傾角對(duì)比，能夠突出其傾角變化情況，并被智能傳感器接收。而將待測設(shè)備通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)作來對(duì)頂柱進(jìn)行控制，以靈活操縱升降臺(tái)，從而對(duì)設(shè)備傾角進(jìn)行檢測，并通過傳感器進(jìn)行輸入以及自動(dòng)處理數(shù)據(jù)后的可視化輸出。

3.2.3 對(duì)于超聲波檢驗(yàn)傳感器的應(yīng)用

對(duì)于設(shè)備的體積測量抑或是磨損測量等表面輪廓描摹工作，可以通過超聲波測距的原理來進(jìn)行檢測。超聲波的反射性極好，當(dāng)碰到設(shè)備后會(huì)反射并被傳感器捕捉，通過聲波頻率的不同以及返回傳感器的時(shí)間差可以對(duì)空間進(jìn)行描摹，應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備細(xì)致工件的健康檢測方面更是能夠起到較為深遠(yuǎn)的作用。而為了提高檢驗(yàn)效率，可以放入水中進(jìn)行檢測。設(shè)置水泵來對(duì)液面位置進(jìn)行調(diào)整，并通過超聲波對(duì)水面的影響進(jìn)行深層次信息采集，并通過液位傳感器進(jìn)行水位測量，對(duì)兩種傳感器所得到的信號(hào)進(jìn)行深層次測量，可以更加精確地得出超聲波智能傳感檢測。

3.2.4 基于壓力傳感器的工業(yè)設(shè)備健康檢測

可以通過氣壓的方式接通輸入輸出的管道，并通過傳感器檢測氣壓大小。設(shè)置氣體增壓泵，并通過增壓泵的開關(guān)和增壓措施進(jìn)行氣壓的增減，根據(jù)氣壓所需測量指標(biāo)對(duì)傳感器進(jìn)行選擇，從而選擇更符合指標(biāo)的傳感器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。在這之后，將壓力傳感器和所對(duì)應(yīng)得出的信息進(jìn)行收集，從而進(jìn)行對(duì)反饋信息的處理，將多次檢驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比來通過壓力傳感器制定氣壓值從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測。

3.2.5 通過溫度傳感器的部署進(jìn)行工業(yè)設(shè)備健康檢測

通過溫度傳感器進(jìn)行工業(yè)設(shè)備健康檢測主要由加熱電阻、溫度傳感器、液位溫度指示表等設(shè)施所支撐。首先應(yīng)當(dāng)對(duì)裝置進(jìn)行合理調(diào)度，然后通過溫度傳感器對(duì)工業(yè)設(shè)備溫度進(jìn)行測量，從而確定設(shè)備是否出現(xiàn)過熱或是其他異常情況。若出現(xiàn)異常情況，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行零件維修或替換，以保障生產(chǎn)效率和避免安全事故的發(fā)生。

3.2.6 對(duì)電路系統(tǒng)的檢測

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)運(yùn)用于檢測電路系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，可以通過檢測電路對(duì)其中的具體情況進(jìn)行處理與解決?？傊悄軅鞲虚_關(guān)與其他各分路開關(guān)保持串聯(lián)關(guān)系，然后各分路開關(guān)又連通各類型傳感器開關(guān)，從而形成物聯(lián)網(wǎng)總閘體系，其每一單獨(dú)層次的電路中存在并聯(lián)關(guān)系，而各不同層級(jí)的電閘之間是串聯(lián)關(guān)系，通過這樣串并聯(lián)結(jié)合的方式尋找電路系統(tǒng)，可以從總閘處開始檢測，然后一步步確定是哪個(gè)開關(guān)出了問題，并由大及小地進(jìn)行排查，從而確定電路出現(xiàn)問題的點(diǎn)。在確定出現(xiàn)問題的點(diǎn)之后，判斷具體是那個(gè)元件出了問題，進(jìn)行元件更換，從而進(jìn)行修復(fù)。

4 物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)在工業(yè)設(shè)備健康檢測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

目前，物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)在工業(yè)設(shè)備技術(shù)檢測領(lǐng)域能夠發(fā)揮極大作用。而且，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的相關(guān)專家和研究人員也在努力將相關(guān)技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域，這無疑推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)在工業(yè)設(shè)備健康檢測領(lǐng)域的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備健康檢測能夠達(dá)到高成效，并且消耗更少人力資源，從而起到事半功倍的作用，而且其各種特點(diǎn)也有利于研究人員進(jìn)行發(fā)掘，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。高性價(jià)比的物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)因其易于操作，在業(yè)內(nèi)取得較好的評(píng)價(jià)，從而獲取更高的普及率。而且目前研究人員正在研發(fā)基于仿真程序的微機(jī)化物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，從而取得更好的檢測效果。傳感器的適應(yīng)能力較強(qiáng)，使用壽命也較長，被淘汰的概率也比較小。將來還可以通過更深層次的算法編寫更高效的傳感器，實(shí)現(xiàn)更高實(shí)用性以及更為強(qiáng)大的功能，從而增加傳感器的使用方式，為傳感器在工業(yè)設(shè)備健康檢測領(lǐng)域的普及打下基礎(chǔ)。圖2為物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)所適用的領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)圖。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)所適用的領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)圖

5 結(jié)束語

當(dāng)今時(shí)代是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，傳感器是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所研發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，它的出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中是彌足輕重的。而當(dāng)下信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，傳感器也在不斷更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)更高標(biāo)準(zhǔn)、更高要求。物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)改變著工業(yè)生產(chǎn)，為工業(yè)生產(chǎn)帶來了嶄新的升級(jí)空間，而研究者也在致力于開發(fā)更高層次、更高水平的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，并促進(jìn)工業(yè)設(shè)備健康檢測領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。借助傳感器的發(fā)展改變著工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程，也開辟出工業(yè)發(fā)展的嶄新道路，為工業(yè)設(shè)備健康檢測的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的力量。