基于轨道衡物联网大数据在线监测诊断技术的研究与应用
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作者:韩强 殷鹏
摘要：轨道衡运行状态多维数据监测、预诊方法的引进与应用，以达到在故障发生前进行预知维修的目的。轨道衡运行状态的监测预诊技术可以提前提供设备的健康信息，是保证轨道衡计量数据可靠性、运行过程安全性的关键技术。根据轨道衡状态监测系统收集的数据，运用大数据平台和物联网信息为维护者提供明确有效的维护决策方法，对于实现轨道衡零故障运行，具有理论支撑和生产应用价值。
关键词：轨道衡大数据物联网多维数据状态监测预知维修轨道安全健康信息
中图分类号：TP311.13文献标识码：A文章编号：1672-3791（2022）08（b）-0000-00
大型钢铁企业物资计量的主要设备为轨道衡、汽车衡、平台秤等。随着酒钢（集团）公司产能不断提升，利用轨道衡进行钢铁冶炼的原燃料、产品、铁水计量呈迅猛增长趋势。公司与内外部顾客依靠轨道衡进行结算，因此贸易结算成为了推动轨道衡计量技术不断发展的主要力量。轨道衡计量吨位较大，产品结算数额巨大，轨道衡计量过程中若误差有微小变化或设备隐患处理不及时，都会给企业和客户带来巨大损失。
为此，轨道衡运维模式的进步与变革就成为目前最需要探索的主题。针对酒钢当前在用的13台轨道衡运行状态管理中存在的问题，结合计量业务管理要求及技术发展方向，以借助物联网、状态在线监测、大数据分析诊断思路，提出轨道衡全寿命周期全天候的管理方案[1]，即基于轨道衡物联网大数据在线监测诊断。对轨道衡各部位运行状态进行数据整合、信息集成和信息共享，建立设备运行物联网监测和大数据集成共享评价模型，对于实现轨道衡精细化管理和智能化维修具有重要意义。
1轨道衡运维现状描述
酒钢（集团）公司轨道衡无人值守计量项目投运前，轨道衡现场配有操作人员进行计量、维护。各计量站全部实现无人值守计量模式后，计量员在集中计量大厅远程进行计量检斤工作，维护人员也随之改变了维护方式，采用更为先进的设备点巡检系统，以提高设备维护管理水平。即便如此，由于轨道衡现场无人值守，若设备出现故障，远程维护人员无法及时发现，只能靠传统的巡检来发现设备可能存在影响计量的问题。
2轨道衡传统运维模式中存在的问题
轨道衡使用、维护中一直存在着维护难度大、处理时效性弱、巡检工作繁重、潜在问题不易被发现、机械部件故障影响行车安全等问题，根据近年轨道衡运维经验，困扰其使用、维护和管理的问题主要表现在以下3方面。
2.1人力资源的问题
轨道衡运维主力军平均年龄偏大，现场设备更新换代速度加快，新人运维经验需要时间积累，导致设备出现故障时，年龄大的职工对先进设备不甚了解，仅凭经验作业，新人因经验不足无法快速准确地进行诊断并处理问题。
2.2繁重的巡检任务
为优化人员配置，提高劳动生产率，造成人手不足;传统运维模式下人员分配，已无法满足轨道衡点多面广的地理位置需求。单点或多点故障，人员应接不暇，无法第一时间到达与处理，往往是亡羊补牢，事后补救，影响设备运行。
2.3轨道衡的行车安全
轨道衡机械部分的隐患造成机车掉道，轻则损坏机车，重则物料（如铁水）外溢造成严重的人员及设备事故。
3轨道衡物联网需求建模
轨道衡作为冶金企业大宗原料、产品结算的主要溯源设备。其硬件设备是保障计量准确、运行稳定的基础，是过衡安全的可靠保障。要对轨道衡进行全面有效的管理，需要多维度对硬件设备合理分类，并进行精细化管理[2]。具体分类情况如下。
3.1轨道衡物联网设备分类
3.1.1轨道衡本体设备
轨道衡本体设备包含：线路轨、称量轨、过渡器、称重传感器、基础墩座、基坑、秤体限位器等。
3.1.2轨道衡辅助设备
轨道衡辅助设备包含：轨距轨缝过渡器监控摄像机，车厢监控摄像机，硬盘录像机等。
称重仪表、称重传感器实时采集系统工作电压、电流、通信数据;测距传感器、角度传感器和液位传感器实时采集线路轨与承重轨轨距、承重轨高差、基坑液位等指标，形成系统诊断数据;控制器通过摄像头等外部辅助设施实时采集现场数据，形成外部环境数据。数据传输到在线监测服务平台或企业内部服务器，用户通过大数据平台进行数据调用。
3.2轨道衡物联网设备数据特点
3.2.1体量大
据统计，轨道衡信息化点巡检系统技术指标近20余项，随着这些指标数据的不断积累，数据量、工作量可想而知。若一天过衡200节，每台秤则有图像、视频约20G数据增长量，可见在线监测数据具有大数据的大体量特征。
3.2.2多样性
轨道衡在线监测数据多样性主要体现在设备结构复杂，轨缝、轨距、基坑液位等需监测物理量繁多，数据种类不同，设备动态监测信息，人工检修维护信息等。
3.2.3价值性
轨道衡在线监测数据蕴含着大量的分析价值，维保单位可利用积累的海量数据，通过类比、关联、趋势分析，从数据中发现宝贵知识，为设备管理，预知维修，安全风险防控提供辅助决策依据。
4轨道衡运行大数据平台需求建模
轨道衡在线监测大数据平台的研究，主要是运用大数据[3-4]、云计算等现代信息技术，搭建监测大数据平台，整合物联网系统采集的海量状态数据，实现设备运行全寿命周期的管理，并ι璞附行综合分析与故障诊断，从而为用户提供管理和维护决策支持。平台总体需求包括如下4方面内容。
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