方案介紹
LoRa無(wú)線振動(dòng)傳感器使用工業(yè)級(jí)振動(dòng)傳感器芯片，可采集設(shè)備實(shí)時(shí)的加速度信號(hào)/速度/位移/溫度信號(hào)。支持振動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)域分析和頻域分析，獲得被測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)頻率。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)可以上傳云平臺(tái)或者本地服務(wù)器。通過(guò)上層軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)參數(shù)計(jì)算、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、趨勢(shì)數(shù)據(jù)顯示、提供歷史數(shù)據(jù)管理和自動(dòng)報(bào)表功能。振動(dòng)或AI預(yù)測(cè)異常會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示。可通過(guò)磁吸或卡扣方式可簡(jiǎn)單安裝于設(shè)備外殼，可用場(chǎng)景:設(shè)備預(yù)設(shè)性維護(hù)需求的場(chǎng)景。
振動(dòng)傳感器是檢測(cè)工業(yè)機(jī)械運(yùn)行振動(dòng)信號(hào)的常用設(shè)備之一，它的應(yīng)用原理是接收機(jī)械量并將其轉(zhuǎn)換成與之成正比的電量。但是市面上的這類振動(dòng)傳感器功能單一、測(cè)量范圍有限，無(wú)法滿足多行業(yè)的要求。
以下是無(wú)線振動(dòng)傳感器設(shè)備預(yù)設(shè)性維護(hù)（Predictive Maintenance, PdM）的系統(tǒng)化需求分析及實(shí)施方案，涵蓋硬件配置、數(shù)據(jù)策略和維護(hù)流程：
一、核心維護(hù)需求
1. 設(shè)備健康基線建立
- 振動(dòng)參數(shù)采集：
- 加速度范圍：±50g（可調(diào)）
- 頻率響應(yīng)：5Hz~10kHz（覆蓋齒輪/軸承故障特征頻段）
- 采樣率：≥20kHz（捕捉瞬態(tài)沖擊）
- 基準(zhǔn)值標(biāo)定：
- 新設(shè)備空載運(yùn)行3次，取RMS振動(dòng)速度均值（如≤1.5mm/s）
2. 故障特征庫(kù)構(gòu)建
| 故障類型 |
特征頻率 |
報(bào)警閾值 |
| 軸承剝落 |
1×BPFO/BPFI* |
峭度指標(biāo)>5 |
| 軸不對(duì)中 |
2×轉(zhuǎn)頻諧波 |
相位差>10° |
| 轉(zhuǎn)子不平衡 |
1×轉(zhuǎn)頻幅值突增 |
RMS>基線值200% |
*BPFO: 軸承外圈故障頻率, BPFI: 內(nèi)圈故障頻率
3. 無(wú)線傳輸可靠性
- 通信協(xié)議：IEEE 802.15.4（ZigBee 3.0）或LoRaWAN
- 抗干擾措施：FHSS（跳頻擴(kuò)頻）+ 數(shù)據(jù)重傳機(jī)制（≤3次）
二、硬件維護(hù)配置
-
傳感器自檢功能
- 每日自動(dòng)執(zhí)行：
- 電池電壓檢測(cè)（≤3.3V觸發(fā)低電量報(bào)警）
- MEMS校準(zhǔn)驗(yàn)證（零偏穩(wěn)定性<0.01g）
- 防水等級(jí)：IP67（倉(cāng)內(nèi)濕度>80%時(shí)啟用硅膠干燥劑）
-
邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)
- 本地FFT分析（減少80%數(shù)據(jù)傳輸量）
- 存儲(chǔ)容量：≥8GB（緩存7天原始波形數(shù)據(jù)）
三、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)維護(hù)策略
1. 預(yù)警等級(jí)劃分
| 等級(jí) |
振動(dòng)指標(biāo) |
響應(yīng)時(shí)間 |
| 正常 |
RMS≤基線值120% |
- |
| 預(yù)警 |
120%<RMS≤150% 或 峭度>3.5 |
72小時(shí)內(nèi) |
| 緊急 |
RMS>150% 或 出現(xiàn)故障特征頻率 |
立即停機(jī) |
2. AI模型訓(xùn)練
- 輸入數(shù)據(jù)：時(shí)域波形+包絡(luò)譜+溫度輔助參數(shù)
- 算法選擇：
- 早期故障：LSTM時(shí)序預(yù)測(cè)（誤差<5%）
- 嚴(yán)重故障：SVM分類（準(zhǔn)確率>92%）
核心功能特性
- 多維數(shù)據(jù)采集
可實(shí)時(shí)采集設(shè)備的加速度、速度、位移及溫度信號(hào)，內(nèi)蒙古德明電子科技有限公司產(chǎn)品解決方案 聯(lián)系電話：15384841043張工通過(guò)時(shí)域分析和頻域分析算法輸出振動(dòng)強(qiáng)度、頻率數(shù)據(jù)，為設(shè)備狀態(tài)評(píng)估提供多維度依據(jù)12。
- 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警
支持加速度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，結(jié)合AI預(yù)測(cè)算法對(duì)振動(dòng)異常進(jìn)行預(yù)警，觸發(fā)報(bào)警提示，實(shí)現(xiàn)故障早期識(shí)別12。
- 靈活組網(wǎng)與傳輸
采用LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)，支持200-500米無(wú)線傳輸距離，可通過(guò)無(wú)線SCADA網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，兼容云平臺(tái)和本地服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)24。
- 低功耗與長(zhǎng)續(xù)航
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)結(jié)合外置電池倉(cāng)方案，支持超長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，適用于長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景24。
二、典型應(yīng)用場(chǎng)景
- 旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、水泵、減速機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)異常頻率識(shí)別軸承磨損、軸不對(duì)中等機(jī)械故障13。
- 電機(jī)健康管理
一體化采集電機(jī)振動(dòng)、溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)繞組老化、絕緣失效等問(wèn)題，降低突發(fā)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)38。
- 配電設(shè)施維護(hù)
部署于配電房設(shè)備（如變壓器、開關(guān)柜），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫升和振動(dòng)異常，防止因機(jī)械松動(dòng)或過(guò)熱引發(fā)的故障8。
- 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集成
在5G+MEC邊緣云架構(gòu)中，通過(guò)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工廠設(shè)備群的全域監(jiān)測(cè)，支持透明化工廠管理系統(tǒng)15。
三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
- 安裝便捷性：磁吸或螺絲固定方式適配不同設(shè)備表面，無(wú)需復(fù)雜布線12。
- 數(shù)據(jù)分析深度：集成振動(dòng)參數(shù)計(jì)算、趨勢(shì)報(bào)表生成功能，滿足預(yù)測(cè)性維護(hù)的數(shù)據(jù)處理需求12。
- 場(chǎng)景適應(yīng)性：支持定時(shí)上報(bào)、異常觸發(fā)上報(bào)模式，兼顧常規(guī)監(jiān)測(cè)與突發(fā)事件的快速響應(yīng)24。
我司取得‘’基于LoRa無(wú)線多功能振動(dòng)傳感器系統(tǒng)軟件著作‘’
該方案通過(guò)振動(dòng)特征早期識(shí)別可將非計(jì)劃停機(jī)減少40%以上，需配合設(shè)備檔案管理系統(tǒng)（記錄每次維護(hù)的振動(dòng)譜變化）。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備（如壓縮機(jī)），建議增加紅外熱成像輔助診斷。
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