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20分钟搭建一套机器健康状态监测系统！(实操详解)
发布时间：2020-10-16

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机器设备结构越来越复杂，自动化程度越来越高，随之而来的是日常维护和检修越来越难，基于状态监测的预测性维护（CBM），被认为是解决这一问题的最佳途径。


以前判断一个机器运行状态是否健康，通常都依靠现场“听”和“摸”来判断，主观性很强而且难以传承，所以已经不能满足现代设备维护的需求，取而代之的是在线式振动监测仪和手持式振动检测仪来监测，然而这两种方式在实际应用中也同样存在不足：




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▎在线式振动监测仪的劣势

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▎手持式振动检测仪的劣势


正如图中这位管理人员所想，现在已经有这种机器健康状态监测系统，那就是无线振动传感器+无线LoRa网关的组合，该组合综合在线振动监测仪实时监测以及手持式振动检测仪灵活便捷的优势，相较在线振动监测仪更具成本优势且搭建起来更加简易。





今天，我们就以研华最新发布的无线振动传感器为例，来一步步搭建一套机器振动监测系统实现机器健康状态的监测。



20分钟搭建智能振动监测系统


第一步 设置WISE-2410智能振动传感器



1、通过USB线将WISE-2410连接至PC，在WISE-2410未安装电池时，可通过USB供电。

2、安装WISE-2410的USB驱动后，PC会自动识别该硬件。


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3、在PC中打开WISE-Studio软件，通过下图的“Go to Configuration”即可进入配置画面。

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4、进入设置界面后，左侧可以看到信息（Information）、设置（Configuration）、I/O状态、站点调查（Site Survey）等设置项，如下图，我们在这里只需要设置一下数据传输方式（设为LoRaWAN）和采样频率（10秒、15分钟或者1个小时都可以）即可。

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第二步 将WISE-2410固定到待测设备上



对WISE-2410振动传感器进行参数设置后，就可以断开和电脑的连接，给传感器装上电池，将其固定到被测设备上。我们这里通过胶粘的方式将其固定在一台电机上。如下图所示。


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按下传感器顶部的电源按钮，传感器即进入工作状态。WISE-2410即通过LoRaWAN协议，以无线的方式把数据传送给对应的WISE-6610网关。LoRaWAN的最大传输距离可达数公里。

第三步 设置WISE-6610网关接收信号



1. 将WISE-6610网关通过以太网线连接至PC，网关默认IP是192.168.1.1，把PC的IP地址设在同一网段内。如下图所示。


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2. 在PC端用浏览器登录192.168.1.1， 用户名和密码都是root。


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登录后，即可在登录页面内进行必要的参数设置。

3. 对WISE-6610的LoRaWAN 网关进行基本设置


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4. 把WISE-2410 设备添加到WISE-6610中。

先要在Device下点击“Creates”,为WISE-6610创建新节点（传感器）

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在弹出的界面内，输入WISE-2410的相关信息，这些信息可通过WISE-Studio软件中查询得到，如下图：

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添加完成以后，WISE-2410的数据即可上传到该WISE-6610网关。

第四步 在本地查看和分析数据


经过前面三步的设置和连接，在WISE-6610网关中就可以实时查看到来自WISE-2410无线振动传感器的数据了。


1.打开浏览器，输入WISE-6610的IP地址和Node-RED的端口号（默认为1880），登录后可以看到如下图的界面：



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这是一个当前IoT领域十分流行的基于浏览器的图形化编程软件Node-RED的操作界面，可以通过拖放流和连接节点，快速建立传感器、摄像机和无线路由器等IoT设备之间连接和控制，创建应用程序。

2. 接着，需要导入研华提供的标准WISE-2410数据采集Node-RED程序，这样就可以根据此程序来采集数据了。如下图所示：

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3.点击“Deploy”部署，部署完成后，点击“仪表板”下的图标

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4.点击完上图的图标后，会弹出数据监控画面

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监控画面说明：



①：WISE-2410的基本信息

②：三轴实时速度及加速度值

③：实时温度值

④：警告提示

⑤：速度均方根值的趋势图

⑥：温度趋势图

5.趋势图曲线分析：

如下为WISE-6610采集到的，Node-Red面板显示的电机运行速度分别为100rpm / 500rpm / 1500rpm时的X轴速度均方根值趋势曲线

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5.趋势图曲线分析：

如下为WISE-6610采集到的，Node-Red面板显示的电机运行速度分别为100rpm / 500rpm / 1500rpm时的X轴速度均方根值趋势曲线

通过上图分析可看出，电机速度变化时，采集到的曲线也会相应变化。

电机短时停机，状态可实时在曲线上显示出来。

通过分析算法，可将异常特征点识别出来，用于协助设备诊断、预警和维护。

第五步 上传云端进行分析



把WISE-6610网关连接至可上网的路由器或4G信号，经过简单的网络设置，即可把WISE-6610网关采集的数据上传到云端（如研华WISE-PaaS云平台）、数据库或SCADA软件，然后根据云端的算法来做进一步的分析分析，从而实现设备诊断、趋势分析和预测性维护。

总结：无线振动传感器+无线网关的优势


采用无线振动传感器的方式来对设备做实时振动监测，确实要比采用传统在线式振动监测仪要简单、方便，虽然数据采集频率不能有在线振动检测仪那么高，但其成本要明显降低很多，特别是随着工业物联网云平台的普及，可以预见这样的应用会越来越多。


当然，相比手持式振动检测仪，无线振动传感器的优势也是显而易见的，无需人工去现场定期检测、能实时监测到振动状态、可以结合历史大数据分析来做预测性维护等。


下面，我们来总结一下WISE-2410无线振动传感器的优点，来看看用无线振动传感器来检测振动的优势。


1. 产品体积小巧，无需任何接线，安装方式灵活，使用简单。


2. 电池供电，在每十五分钟传输一笔数据的情况下， 续航时间可达2年，基本免维护。


3. 具有边缘计算功能，直接计算出符合ISO 10816的特征值，设定high/high-high 警戒值，并上传至云端，方便云端进行数据分析。

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4. 监测非常灵活，设备工作状态稍有变化，即可通过的特征值反映出来。


5. 数据采集持续稳定，长时间监测未发现通讯中断或数据丢失现象。


6. 可实现对设备的不间断监测，实时了解工作状态，方便对设备进行趋势分析和预测性维护。


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