物联网故障诊断技术30.docx

编号210803222108032223 南京航空航天大学金城学院毕业设计题 目物联网中的故障诊断基础问题研究学生姓名王贺学 号2108032223系 部自动化系专 业自动化班 级21080322指导教师陈复扬 副教授 二一二年五月南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：物联网中的故障诊断基础问题研究）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 2012年 5 月 15 日 学号：2108032223物联网中的故障诊断基础问题研究摘 要近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。本文介绍了物联网技术的相关知识。本论文主要分为四大部分：首先给出物联网在国外和国内的不同概念，让大家从一些概念上了解什么是物联网；然后给出物联网是在什么样的背景下产生的，具有怎么样的特征；再次列出物联网当今的主要技术及其技术架构；最后分析物联网的应用和未来的发展。 关键词：物联网概念，物联网产生背景，物联网的主要技术Content of the networking fault diagnosis basedResearchAbstractInternet of Things technology in recent years has been widespread concern。This article describes the Internet of Things technology knowledge. This paper is mainly divided into four parts : Firstly, the Internet of Things in the different concepts of the foreign and domestic，we can know some conceptual understanding of what the Internet of Things. Then gives the Internet of Things is what kind of background, how the characteristics of it. Third ,List of Things today's technology and its technical architecture again. Finally, the application and future development of the Internet of ThingsKey Words : The concept of Internet of Things;Internet of Things Background; The main technology of Internet of Things目 录摘 要iAbstractii第一章 绪论11.1物联网概况11.2 物联网概念21.3论文的主要内容2第二章 物联网的产生背景和特征42.1 产生背景42.2 物联网特征5第三章 物联网主要技术及技术架构63.1 主要技术63.2 物联网技术架构6第四章 物联网中的故障诊断技术84.1故障诊断技术的概念及定义84.2传感器网络与检测技术84.3.l 性能参数分析法104.3.2振动监测104.3.3噪声监测114.3.4红外监控114.4 故障诊断在物联网中的应用124.4.1物联网空调中的故障诊断问题124.4.2物联网电梯中的故障诊断问题13第五章 物联网故障诊断技术应用及背景175.1研究背景175.2应用领域18第六章 总结和展望206.1总结206.2 未来发展21参考文献23致谢24第一章 绪论1.1物联网概况物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的核心技术是通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。 物联网将把新一代 IT 技术充分应用在各行业中，如能源、交通、建筑、家庭、市政系统等，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来， 实现人类社会与物理系统的整合，如图1.1所示。图1.1在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实施的管理和控制，以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。英文名： Internet of Things（IOT），也称为 Web of Things。1.2 物联网概念物联网的概念是在1999年10月由美国麻省理工学院（MIT）的教授率先提出来的。从1997年开始，国际电信联盟（ITU）每年出版一份世界互联网发展的年度报告。2005年11月27日，在突尼斯举行的信息社会峰会（WSIS）上，ITU发布了ITU互联网报告2005：物联网，正式提出来物联网的概念。这份长达130页的报告，详细叙述了迅速发展壮大的物联网技术对全世界的企业和个体产生的史无前例的影响，它介绍了涌现出的关键性技术、市场发展机遇、政策含义以及意大利、日本、韩国等国家的成功案例等。物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。可以说物联网就是“物物相连的互联网”。一方面，物联网的基础和核心仍然是互联网，物联网是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。互联网最基本的功能是人与人之间的信息共享和信息交互，但在物联网中，强调的是物与物、人与物之间的信息交互与共享。另一方面，进行信息交换和通信的用户端可以发展为任何物品与物品之间。不仅是钥匙、手机这类小物品，即使是汽车、大厦这类大物品，只要将射频标签芯片或者传感器微型芯片嵌入其中，就能够通过互联网实现物与物之间的信息交互了。在这样一个无所不在的“物联网”中， 所有的物品包括人在任何时间和任何地点都能很方便地实现信息交互。1.3论文的主要内容 因为故障诊断技术有很多种，本论文主要基于物联网中的故障诊断基础问题与研究。本次设计主要是在大量阅读关于物联网的文献，了解物联网中的故障诊断技术现状，对理论有了一定的认识基础，然后再参考故障诊断的传统方法。所以本文主要以物联网为基础，来研究基于物联网的故障诊断的基础问题。本文主要工作如下：第一章绪论使大家初步了解什么是物联网，物联网的概念和定义是什么。第二章对物联网进行详细的介绍，简明阐述物联网的产生背景和特征。第三章介绍了物联网中的主要技术及技术架构，引入传感器，使大家对传感器在物联网中的重要性有初步认识。第四章详尽介绍了物联网中的故障诊断技术。使大家了解什么是故障诊断技术，故障诊断的概念和定义。最后介绍了故障诊断技术在物联网中的应用实例，使大家了解故障诊断技术对于物联网的重要意义。第五章介绍了故障诊断技术的应用领域，未来发展前景，和研究背景。第六章对论文进行总结和展望第二章 物联网的产生背景和特征2.1 产生背景1980 年前后以个人计算机的普及为标志，而 1995 年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20 世纪90年代，美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。而今天，“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。2009 年 8 月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作 报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了 1999 年 Ashton 教授和 2005 年 ITU 报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。 截至 2010 年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。国内外形势背景:每一次大危机都会催生一些新技术，而新技术是使 经济特别是工业走出危机的巨大推动力。 2008 年， 全球金融危机爆发后， 各国经济发展速度迅速下降，尤其是美国经济遭受了严重打击。2009 年物联网更是引起了全球的广泛关注。技术背景:除国内外形势的发展需求外，技术的逐步成熟，也催生着物联网的快速发展。随着互联网技术的进一步广泛应用，国际和国内多家研究机构，在物联网技术方面有了一定的技术储备，在物流、零售、工业自动化控制等方面已经有了一些成功的应用案例。在这样的背景下，2009 年物联网得到了快速发展。回顾物联网的过去，展望未来，物联网从诞生到成熟将经历一下四个阶段： 概念形成阶段（2000 年前后） 技术形成阶段（2010 年前后） 试验验证阶段（2020 年前后） 应用拓展阶段（2020 年之后） 2.2 物联网特征和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合， 利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。 物联网有三大特性：全面感知、可靠传输、智能处理。全面感知也就是利用 RFID、传感器、二维码，甚至其他的各种机器，能够随时采集物体动态。感知的信息是需要传出的，通过网络将感知的各种信息进行实时 传送，现在无处不在的无线网络已经覆盖了各个地方，在这种情况下， 感知信息的传送变得非常现实。智能处理是指利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人的沟通和物与物的流通。第三章 物联网主要技术及技术架构 3.1 主要技术 简单讲，物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制。国际电信联盟（ITU）将射频识别（RFID）技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术列为物联网关键技术。其中， RFID 又被公认为物联网的构建基础 和核心。中科院软件研究所的专家认为，物联网的关键技术包括物体标识、体系架构、通信和网络、安全和隐私、服务发现和搜索、软硬件、能量获取和存储、设备微型小型化和标准等内容。传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。RFID 标签也是一种传感器技术，RFID 技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID 在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。3.2 物联网技术架构从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。如图3.1所示。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、 温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层用于实现数据采集与感知，主要用于物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术实现“物”的识别通信协议的研究机构主要有加利福尼亚大学伯克利分校等。西安优势为电子有限责任公司研发的“唐芯一号”是国内自主研发的首片短距离物联网通信芯片，Perpetuum 公司对无线节点的自主供电已经研发出通过采集振动能供电的产品，而 Powermat 公司也推出了一种无线充电平台。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离有线和无线通信技术等。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息，实现数据的传输与计算。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术、网络技术等。网络层也包括信息存储查询、网络管理等功能。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。应用层即应用网络，即输入/ 输出控制终端，可基于现有的手机、PC 等终端进行。物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累一些成功的案例。如图3.1所示。图3.1第四章 物联网中的故障诊断技术4.1故障诊断技术的概念及定义机器设备是工业生产的物质手段是生产力的重要组成部分。机器设备能否安全、正常运行直接关系到一个企业乃至部门、国家的经济发展。对于机械设备故障的定义目前尚未有统一的说法各种文献上的定义也都不尽相同。 按我国电子工业部的规定在一般情况下故障是指：设备系统在规定条件下不能完成规定的功能；设备系统在规定条件下一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限值之间； 设备系统在规定的应力范围内工作时导致设备系统不能完成其功能的机械零件结构件或元器件的破裂断裂卡死等损坏状态。 美国政府工程项目管理人员测试性与诊断性指南把故障定义为 “造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”。以上对设备故障的定义是从不同角度出发的但也有其共同观点即当设备出现故障时其性能达不到规定要求因而不能进行正常工作。 这里定义设备的故障为：设备在运行过程中出现异常不能达到预定的性能要求或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。4.2传感器网络与检测技术传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，可以感知热、力、光、电、声、位移等信号， 为网络系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着科技技术的不断发展，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化，正经历着一个从传统传感器智能传感器嵌入式 Web 传感器的内涵不断丰富的发展过程。 无线传感器网络是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视，是关系国民经济发展和国家安全的重要技术。 物联网正是通过遍布在各个角落和物体上的形形色色的传感器以及由它们组成的无线传感器网络，来最终感知整个物质世界的。目前，面向物联网的传感器网络技术研究包括以下一些方面： 1) 先进测试技术及网络化测控综合传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术等。协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息， 并对其进行处理、 传送。2）感知物质世界及其变化过程中，需要检测的对象很多，如温度、压力、湿度、应变等，微型化、低功耗对于传感器网络的应用意义重大,结合新材料的研究，设计符合未来要求的微型传感器；其次，需要研究智能传感器网络节点的设计理论，使之可识别和配接多种敏感元件，并适用于主被动各种检测方法；第三，各节点必须具备足够的抗干扰能力、适应恶劣环境的能力，并能够适合应用场合、尺寸的要求；第四，研究利用传感器网络节点具有的局域信号处理功能，在传感器节点附近局部完成很多信号信息处理工作，将原来由中央处理器实现的串行处理、集中决策的系统，改变为一种并行的分布式信息处理系统。 3) 传感器网络组织结构及底层协议研究网络体系结构是网络的协议分层以及网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。对无线传感器网络来说， 其网络体系结构不同于传统的计算机网络和通信网络。 有学者提出无线传感器网络体系结构可由分层的网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技3 部分组成。分层的网络通信协议结构类似于 TCP/IP 协议体系结构； 传感器网络管理技术主要是对传感器节点自身的管理以及用户对传感器网络的管理； 在分层协议和网络管理技术的基础上，支持了传感器网络的应用支撑技术。 4)对传感器网络自身的检测与控制由于传感器网络是整个物联网的底层和信息来源，网络自身的完整性、 完好性和效率等参数性能至关重要。对传感器网络的运行状态及信号传输通畅性进行监测，研究开发硬件节点和设备的诊断技术，实现对网络的控制。 5)传感器网络的安全传感器网络除了具有一般无线网络所面临的信息泄露、信息篡改、重放攻击、拒绝服务等多种威胁外， 还面临传感节点容易被攻击者物理操纵，并获取存储在传感节点中的所有信息，从而控制部分网络的威胁。 必须通过其它的技术方案来提高传感器网络的安全性能。 如在通信前进行节点与节点的身份认证；设计新的密钥协商方案，使得即使有一小部分节点被操后， 攻击者也不能或很难从获取的节点信息推导出其它节点的密钥信息；对传输信息加密解决窃听问题；保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问，保证网络保证私有性问题；采用一些跳频和扩频技术减轻网络堵塞问题。4.3故障诊断技术的诊断方法4.3.l 性能参数分析法 又称性能监控，是故障诊断的核心技术。它是利用传感器或仪器、仪表测定设备的各项性能参数(如温度、压力、转速等)，经数据处理、比较和分析后判断其运转状态和趋势。 性能参数分析法诊断故障，早在蒸汽机时代就已采用，用"听、摸、嗅、看"来了解机器的运转参数，进而通过人脑快速思维分析判断机器的运转状况和运转趋势。至今，这种方法在现代仍被沿用，例如，用手触摸柴油机高压油管，依其脉动状况判断高压油泵的工作状况。 应用计算机自动监测和诊断故障的性能监控系统可以对机器、零部件的工作过程进行监控。例如PAC监控系统可对动力装置中发动机运转、废气涡轮增压器运行、活塞环工作状态、气缸的润滑和磨损、气缸热负荷、燃烧和喷油系统等进行监控，DMC监测系统可对缸内燃烧和喷射过程进行监控。 4.3.2振动监测 机械在运转中的振动是故障诊断的重要信息，振动信号的变化反映着机器内部状态的变化。因此，采集振动信号，经过信号处理、状态识别和趋势分析，就可诊断故障。所以振动分析是一种应用广泛的重要诊断技术。振动监测技术包括以下内容（1）振动信号的测取 依振动频率不同配置相应的传感器，并安装在合适的测是点处采集振动信号。对应于低、中、高频振动信号分别选用位移、速度、加速度传感器，一般加速度传感器应用最为普遍。 （2）信号处理 利用信号分析仪将采集的振动信号进行处理，除掉原振动波形中无意义而又有害的波，并加工成便于精密分析的信号，进而提取机器故障的振动信号。信号处理是振动监测技术的核心。 （3）状态识别 根据提取的放障信息频谱，参考有关故障的振动频谱对机器状态作出判断，并对故障原因进行分析。 （4）诊断决策 依故障诊断的结果确定防止或消除故障的对策，预测机器状态变化的趋向等。 4.3.3噪声监测 机械噪声是机器运转时各种声音的汇合，机械的噪声是其运转状态的外部表现形式，反映着机器的设计、制造、安装和修理的质量及其维护管理的质量。采集噪声信号进行信号处理、状态识别，实现故障诊断和预测。 噪声听诊器是简易噪声检测仪，它通过测量噪声变化来检查机器状态。近年来随着高新技术的发展，大谩测试分析仪器的出现有力地推动噪声监测技术的发展。如采用高保真磁带录音机和信号分析仪采集噪声信号和进行信号的分析处理等。此外用于振动测试的仪器和分析方法也可用于噪声监测。 4.3.4红外监控 设备在运转过程中，温度是最基本的工作性能参数之一，零部件的温度变化直接与其工况和故障有关，所以进行温度监测可及时判断设备工况以保证安全可靠运转。 温度监测方法分为采用温度计的接触式测量和通过接收热辐射能量的非接触式测量。红外监测就是温度监测中的非接触式测温技术之一。 红外检测技术源于军事领域，现已应用到工业生产领域，不仅可以测温，而且可进行故障诊断。例如运行中车辆车轴箱的在线监测。火车通过布置于铁轨两侧的红外线轴温探测仪时，测温仪自动起动，依次测量通过车辆轴箱温度，依各轴箱温度变化情况诊断和预测故障。大型烟囱、反应塔和加热炉炉门等无法接近的设备均可采用红外监测技术。 随着计算机技术的高速发展与普及，计算机正应用于各种故障诊断技术中，对采集的信息进行分析处理、比较、诊断和报警、存储、显示等，从而促进了故障诊断技术的发展，出现了各类计算机监测和诊断系统。4.4 故障诊断在物联网中的应用4.4.1物联网空调中的故障诊断问题物联网空调是通过传感设备，按约定的协议，直接对空调终端进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、跟踪、监控和管理的一种网络空调。应用于物联网中的故障诊断技术，实现了对家居空调的故障诊断自动报修。当你因工作繁忙忽略了空调运转的异常时，它会贴心的提醒你并迅速通知到售后服务人员。在其空间单元内设有房间控制器、环境模块和空调无线测控模块。环境模块采集房间的环境参数，空调无线测控模块采集空调的状态及其参数信息；环境模块和空调无线测控模块通过无线传感器网络与房间控制器进行通信；房间控制器通过以太网与管理计算机连接。管理计算机采用数据库的形式对数据进行统一管理，从而实现基于数据融合的故障诊断。管理计算机提取数据库中的各种信息，如环境温度、湿度、二氧化碳浓度数据，空调状态和参数等，综合这些信息进行数据处理、比较和分析，并结合历史数据判断空调的状态和趋势，诊断空调故障。管理计算机还提供了空调故障诊断界面，可随时监测房间环境参数、空调状态与参数以及空调故障诊断情况等。通过融合该系统中多传感器采集的环境温度、湿度、二氧化碳浓度数据，空调设备的电压、电流及对空调的相应操作信息等，进行故障分析和诊断的。先对来自传感器的原始信息进行特征提取（特征可以是对空调设备的操作事项，环境温度、湿度、二氧化碳浓度数据，电压和电流等），然后对特征信息进行数据处理、综合分析，进而作出决策。当获知对空调进行了手动或自动首先分析数据库中的操作事项信息，判断是否对空调进行了操作，并对操作类型进行判断；若读取到对空调进行了开启或关闭操作时，通过对电压、电流等参数进行分析，判断空调设备是否能正常开启或正常关闭，诊断其有没有出现开启异常或关闭异常的情况；当空调正常开启后或是读取到对空调进行了改变工作模式或设定值的操作时，按照设定的频率读取空调的工作模式、状态及参数，并提取环境温度、湿度、二氧化碳浓度等数据，通过分析环境参数等信息，诊断空调是否开始制冷、制热或通风，有没有出现不制冷、不制热或不通风的故障；并通过分析其数据变化趋势，综合由历史数据所构成的历史曲线或参考图谱等，通过上述综合分析诊断策略，判断空调是否能正常制冷、正常制热或正常通风，分析其制冷、制热、通风的效果。最后得出诊断结果。由此可见故障诊断技术在物联网中的重要性，真正实现了智能的一体化。4.4.2物联网电梯中的故障诊断问题物联网电梯是电梯中安装了一部传感器，并与互联网和手机相连，传感器可以24小时不间断地对电梯日常运行信息进行收集、监控，对电梯故障及事故进行预警报警、分级响应和应急处理，实现实时响应。如果电梯发生困人事件，整个系统会立即启动分级响应救援机制，电梯维保人员将在第一时间内通过手机或网络收到电梯故障消息。如果维保人员在半小时内没有处置，电梯维修的主管、小区物业公司负责人、属地质监部门的电梯运行监控室将依次收到报警短消息。若事故依然未得到有效处理，传感器将自动向上一级主管部门传输数据进行报警。物联网电梯中遇到的故障问题，必须正确面对。 在应急救援体系的建设中，中国还处于初步阶段，与先进的发达国家相比，还存在着很大的差距，很多事故救援体系仍在策划过程中。应急管理方面还是一个薄弱的环节，应急指挥职能交叉，应急反映迟缓。其次，在营救救援决策的时候，质监部门先调查反映情况，再由政府部门决定是否需要技术支持。救援技术水平和应急救援能力都有待进一步的提高。电梯每年20%的速度增长，生产技术不断进步，安全要求不断提升，一线检验力量配备、 检验人员素质能力低而检验人员和监察人员的数量却增长缓慢，造成了人员与设备不匹配等问题，即使日夜赶工，也无法在规定的时限内完成既定的任务。随着电梯每年以 20%以上的速度快速增长，现有的检验人员很快将无法满足检验需求。大家普遍认为检验机构曾经为安全做出过很大的贡献，但现有检验体制存在诸多问题，已经不能适应社会的发展要求，现有的应急救援方案，也不能适应时代发展的要求。改革是解决问题的必经之路，是实现检验事业可持续发展的明智之举。 面对当前的形式，广西质量技术监督局应用物联网技术的改进思路，加强对电梯制造、安装、修理、改造、维保、检验、使用单位及其所负责的电梯实施质量体系、日常巡查、监 督抽查的监管，以有效地保障电梯的安全运行与使用。基于对电梯安全监察流程的分析，充分运用现代化网络技术，建立信息系统，对电梯制造、安装、修理、改造、维保、检验、使用单位进行全方位的监督管理，以充分保障电梯的安全运行与使用。对电梯的日常巡查必须借助于网络系统。电梯网络监管系统由电梯运行记录仪、 系统管理软件以及数据网络服务器三部分构成。 运用电梯网络监管系统便于电梯的日常巡查，可以对电梯进行远程管理，可以在任何地点任何一台计算机上进行电梯运行状态的远程实时监测、运行数据的远程查询统计、故障信息的查询处理、维保人员巡查保养时间的核查等等操作。 按照特种设备安全监察条例的规定，对新安装的电梯、自动扶梯、自动人行道梯、杂物电梯进行验收检验，对在使用的电梯，每年进行定期检验。这些检验过程体现监督检验是一种抽查的功能。计算机自动对电梯运行的数据进行记录，监察人员根据记录的数据进行抽查，发现一些有问题的电梯。监察人员根据记录的内容，组织人员到电梯设备现场进行检验。随着电梯使用量的增多，作为一种直接关系到人民群众生命安全的特种设备，如何保障电梯的安全运行这一问题越来越突出。由于电梯作为一种机电一体化产品，包含多种机械及电气部件，同时使用次数频繁，一天 24 小时连续运转。因而尽管技术日趋成熟，新技术不断被采用，但随着电梯使用的增加，电梯故障的发生照样不可避免地多起来。据统计，在目前传统的电梯管理模式下，电梯漏检、疏于维护、安全部件失灵、个别人员甚至违规进行门锁短接等现象时有发生，而且难以被发现，更无法完全杜绝，这些都是造成电梯事故的重要原因。另外，目前电梯出现困人故障时，被困人员大多是利用电梯轿箱内的紧急呼叫电话进行求救。但是轿厢的对讲求救信号只连接到电梯机房，而在通常情况下，电梯机房是无人值守的，轿厢内又经常没有手机信号，因此万一出现困人情况时，人们只能消极被动地等待被发现。如果困梯时间过长，极易发生各种意外事故。因此，传统的电梯管理维护方式已远远不能适应当前形势的需要。在这种情况下，有必要建立一个智能化的电梯运行检测、故障诊断和记录系统，借助于先进有效的管理方法和技术手段，时刻监测电梯的运行，准确反映电梯运行状态，及早发现安全隐患，尽可能杜绝电梯带病运行，对诸如短接门锁电路等危险做法进行严密有效的监控，并构筑起电梯安全监测网络，加强规范管理。这样，才能够预防事故的发生，确保 24 小时的乘梯安全。 为满足这种需要，对电梯的安全监管，必须采用一种新的方式，结合物联网的先进技术，建一个网络系统，覆盖在用电梯。电梯网络监管系统的建立和运行， 可以使电梯管理部门随时掌握全区电梯的实时运行状态，对全区电梯有无存在门锁短接等重大危险违规现象进行有效监控；在发生电梯故障时，可大大提高对电梯运行故障的反应速度，确保被困人员能得到及时的救援，故障能得到迅速的处理，从而保障全区电梯运行安全。通过对电梯运行记录数据的分析和统计，可知道电梯运行中出现故障的类型和发生概率，帮助分析其潜在的不安全因素，为电梯的日常维护和保养提供直接的数据支持，提高维保工作的针对性， 有效降低维保成本，预防电梯故障的发生；在发生电梯运行事故后，记录数据也可帮助查找事故原因，并作为事故鉴定的依据。其维保人员巡查记录功能也可作为政府部门行政监督管理的重要依据。 进入电梯实时监测页面，可以看到电梯的编号、当天运行的时间、电梯时钟、当天电梯启动次数、当天电梯故障次数。可以对这台电梯的运行进行实时监测，包括电梯运行楼层、层楼复位信号、上行、下行、平层、运行 或停止、制动器、开门信号、关门信号、门锁装置、检修或自动、紧急报警装置、消防状态、 电梯安全回路、锁梯、电梯电源、停电、故障。利用电梯网络监管系统，对电梯进行远程实时监测，随时掌握电梯运行状态。监视门锁短接和报警的功能，能有效的防止事故的发生。电梯的自动故障报警系统，能在电梯发生故障，特别是电梯困人时，立即向管理者和监控中心发送报警信息，使故障的反应和处理速度提高。页面的楼层显示，可以帮助我们在事故发生时，迅速找到轿厢所在楼层，方便维修人员尽快确定现场位置并赶赴处理。点击进入故障查询系统，设定查询时间段，便可看到故障记录查询的结果。页面电梯的查询时段、电梯编号、故障时刻、故障时电梯所在楼层、故障类型、无故障运行时间、查看详细信息的链接。在系统中配备了记录电梯运行数据和管理软件的统计分析功能，方便我们在日常巡查中分析故障的类型和发生时刻，准确掌握电梯真是运行状况，采取相关预防措施，预防电梯故障的发生。可在电梯出现故障或事故后，查阅故障前后电梯的运行记录，分析故障发生的过程和原因。系统具有维保记录查询功能，进入系统页面，会显示查询维保的时间段、电梯编号、维保时间、维保人员 ID 卡号、维保人员姓名、维保人员联系电话。软件系统记录的数据，为电梯日常维护和保养提供直接的数据支持，能够提高维保的工作效率，降低维保的成本。在维保人员维修保养时刷 ID 卡认证，记录准确的巡查保养时间， 远程核查统计，方便我们对维保工作的监督与核查。第五章 物联网故障诊断技术应用及背景5.1研究背景第二次世界大战中盟军的大量军事装备因缺乏诊断技术和维修手段造成了严重的非战斗性损坏才使人们认识到发展它的极端重要性。但在第二次世界大战后的一段时间内设备故障诊断技术的发展并不快这是因为作为诊断技术基础的电子技术、 计算机技术、信号处理技术尚未得到充分发展。现在由于半导体的发展、集成电路的出现导致电子技术、计算机技术的更新换代特别是年快速傅立叶变换方法获得突破性进展后，出现了数字信号处理和分析技术的新分支，这为设备诊断技术的发展奠定了直接的和必须的技术基础。在此基础上最早发展设备诊断技术的国家是美国。1961 年成立国家机械故障研究会（MFWG），1967 年在美国宇航局(NASA)和海军研究所(ONR)的倡导和组织下就成立了美国机械故障预防小组，开始了有组织有计划地对诊断技术专题进行研究。40多年来已召开学术交流大会数十次。在此期间很多学术机构如美国机械工程学会(ASME)，政府部门如国家标准局 (NBS)国家锅炉及高压容器监测中心(NBBII)以及一些高等院校和企业公司都参与或进行了与本行业有关的诊断技术的研究取得了大量的成果。与此同时还出现了一些专业性的诊断仪器和监测系统制造厂商如本特利(Bently)公司科学亚特兰大(Scientific Atlanta)公司；惠普(HP)公司等对推进诊断技术的应用起到了较大的作用。欧洲一些国家的诊断技术发展各有特色。如瑞典 SPM 公司的轴承监测技术。 AGEMA 公司的红外热像技术；丹麦 BK 公司的振动、噪声监测技术；挪威的船舶诊断技术等都各有千秋。日本的诊断技术也在世纪年代中开始起步并发展很快其特点是在民用工业如钢铁、化工、铁路等部门占有较大的优势。 我国诊断技术的发展始于 70 年代末，而真正的起步应该从 1983 年南京首届设备诊断技术专题座谈会开始。虽起步较晚，但经过近几年的努力，加上政府有关部门多次组织外国诊断技术专家来华讲学，已基本跟上了国外在此方面的步伐，在某些理论研究方面已和国外不相上下。目前我国在一些特定设备的诊断研究方面很有特色，形成了一批自己的监测诊断产品。全国各行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统，特别是智能化的故障诊断专家系统，在电力系统、石化系统、冶金系统、以及高科技产业中的核动力电站、航空部门和载人航天工程等。工作比较集中的是大型旋转机械故障诊断系统，已经开发了 20 种以上的机组故障诊断系统和十余种可用来做现场故障诊断的便携式现场数据采集器。西安交通大学的“大型选转机械计算机状态监测与故障诊断系统”，哈尔滨工业大学的 “机组振动微机监测和故障诊断系统”。东北大学设备诊断工程中心经过多年研究，研制成功了“轧钢机状态监测诊断系统”， “风机工作状态监测诊断系统”，均取得了可喜的成果。 一些高等院校已培养了一批以设备故障诊断技术为研究方向的高级技术管理人才。 我国的故障诊断事业正在蓬勃发展必将在我国经济建设中发挥越来越大的作用。如图5.1所示图5.15.2应用领域物联网的应用领域非常广泛，与我们的生活密切相关，主要涵盖了电力、交通、数字城