基于射频识别技术的设备维修信息化管理系统

杨菊辉 谢 德

(中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621900)

基于射频识别技术的设备维修信息化管理系统

杨菊辉 谢 德

(中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621900)

针对传统单一故障诊断方法诊断能力弱、某些情况准确率较低的不足，利用计算机网络信息化技术和射频识别技术提出一种基于设备维修的信息化管理方法。系统采用浏览器/服务器模式作为PC端，Android为手持终端架构。给出了系统具体设计方式和设计过程中技术难点的解决办法。利用数据库信息化管理技术有效提高了设备故障诊断效率，降低了维修成本，更重要的是同事间能够互相吸取工作经验和思维方式，更好地为设备管理提供技术支持。

设备管理系统 计算机网络技术 射频识别技术 数据库信息管理 故障诊断

炸药、火药、火工药剂和高分子材料的科研生产设备的性能状态，不仅涉及企业的科研和生产能力，还涉及人身和国家财产安全[1～3]。而传统的单一故障诊断方法的诊断能力弱，某些情况下准确率也较低，因此，研究新的方式用于设备性能状态的动态监测是非常有必要的[4～8]。

维修性是产品质量的重要组成部分，是产品设计所赋予的固有属性，直接关系到产品开发周期、成本和维护费用。在设计阶段考虑维修性对设备使用、维护等影响，从维修性角度改进产品设计并确定产品总体布局，以提高产品的综合性能。在危险作业过程中，设备故障将潜藏严重的安全隐患，创建设备维修信息化管理系统之后，使设备故障诊断由事后处理变成事前诊断成为可能，将设备故障率降到最低。对设备维修实行信息化管理，提高故障诊断效率、降低维修费用，更重要的是技术人员能够互相吸取工作经验和思维方式，更好地为设备管理提供技术支持[9～15]。为此，笔者基于射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)和计算机网络信息化技术设计了化工行业的设备维修信息化管理系统。

1 系统设计思路

设备维修信息化管理系统按结构模式分为PC机管理系统和手持设备机管理系统(图1)。

图1 系统结构原理框图

这两套系统既可独立使用也可联合使用。PC机采用浏览器/服务器(B/S)结构，手持设备采用Android作为整体架构。系统由电子标签、手持设备、计算机、服务器和两套非标研发的应用软件组成。

首先在每台设备上安装一个电子标签，当设备出现故障时，技术人员可利用手持设备直接扫描电子标签获取设备编号，根据设备编号现场获取该台设备的历史维修保养记录，协助现场人员维修、保养。若有多台相同或相似设备，技术人员也可不用扫描电子标签直接利用设备维修保养历史信息协助现场维修保养。若设备出现新的故障现象或采用了新的技术进行检修保养，并解决了现场故障问题，技术人员在现场可直接利用手持设备机上的《设备保养维修管理系统》软件将设备编号、设备名称、故障现场及解决措施等相关信息记录下来，以协助下次遇到相同故障时进行故障排除。技术人员回到办公室后，可直接利用手持设备机上的数据同步功能与PC机上的设备维修信息化管理系统进行信息交互。将新增设备编号、设备名称、故障现象和解决方法直接上传到PC机系统。同理，如果PC机系统录入了新的记录信息而手持设备机上没有录入，当设备出现故障时如果技术人员想利用PC机上的维修保养信息协助现场维修保养，同样可以利用PC机上的数据同步功能直接将PC机上的系统信息下载到手持设备机中。

2 硬件部分

设备维修信息化管理系统的硬件部分主要由四大部分组成，即电子标签、手持设备、计算机和服务器。计算机和手持设备台数使用不受限制，电子标签使用个数也不受限制。硬件平台信息交换原理如图2所示。

3 软件部分

3.1设备故障预警

设备故障预警功能是该系统设计的核心部分，负责对设备的性能状态、运行稳定和可靠性进行预警。其逻辑原理为：在一定时间段内，设备维修保养频率越高，表示设备性能状态越不稳定，其运行稳定性和可靠性相应越差。当维修保养频率超过管理者或使用者预设的最大次数时，说明该套设备故障率非常高，已经超过了管理者或使用者能够接受的最大程度。为了给科研生产者提供一个安全的工作环境，设备管理者或使用者需根据系统预警对相应设备制定检修或保养计划，并组织专业技术人员对设备进行全套检修保养，以恢复设备运行性能。若无法恢复设备性能，就必须进行设备改造或淘汰处理。

图2 硬件平台信息交换原理

该系统重点从3个可变参数、1个查询功能按钮、1个表格显示控件进行设计。3个可变参数为：类型、创建时间和界限次数。当用户在选择完类型和创建时间段后，只需录入界限次数或直接接受默认次数，并点击“查询”按钮即可自动激活系统预警功能。

类型，包括保养和维修，其表现形式是类型：⦿保养○维修。保养前面的圆圈内有点表示对设备保养进行预警，同理维修前面的圆圈内有点表示对设备维修进行预警。使用时，用户只需选择维修或保养即可。

创建时间，包括预警的起始时间和结束时间，表示使用者需对起止时间段内的设备进行维修预警或保养预警，该时间段任意可调，使用者只需点击表格中的彩色按钮即可选择所需的预警时间。

界限次数，表示设备管理者或使用者对设备在一定时间段内能够接受的最大维修或保养次数。当设备维修保养次数超过预设最大界限次数时，系统自动做出预警，并以表格形式显示设备编号、设备名称、次数和操作。点击“操作”按钮即可具体显示设备的维修日期、设备编号、设备名称、安装地点、维修单位、维修人员、联系电话、故障现象、更换部件、设备情况和解决办法。同理保养预警显示具体设备的保养日期、设备编号、设备名称、安装地点、保养单位、保养人员、联系电话、保养部位、更换部件、设备情况和保养方法。

3.2软件系统总体结构

软件系统分为服务器/PC机软件系统和手持设备机软件系统。软件系统采用模块化结构，随着时间的延长，软件功能逐步完善，功能逐渐增强。服务器/PC机系统软件在任何有网络的地方都可直接使用，因此设计时重点对设备综合管理、故障诊断、设备保养、系统统计、系统预警、计划管理、信息发布、用户管理及数据管理等功能模块进行了全面布局设计。它可用于对设备性能状态、设备维修保养情况、设备故障频率及设备更换零部件等情况做出较为准确的判断。手持设备主要用于没有网络的地方，它具有体积小、重量轻和方便携带的特点。手持设备主要用于设备现场的维护，因此重点只对用户登录、设备维修管理、设备保养管理、设备档案管理和数据信息同步方面进行了功能设计，以满足现场的使用需求。

服务器/PC机软件设计主体结构如图3所示。该套软件主要包括10个大的功能模块，分别为设备综合管理模块、故障诊断模块、设备保养模块、系统统计模块、系统预警模块、计划管理模块、信息发布模块、用户管理、数据管理和其他功能模块。

图3 服务器/PC机软件系统主体结构框图

手持设备机软件采用RFID技术，系统软件采用Android作为整体架构，其设计结构如图4所示。包括系统登录、设备管理、保养管理、维修管理和数据管理。

图4 手持设备机软件系统主体结构框图

3.3软件系统信息采集结构规划

针对化工行业设备维修现状，软件系统的信息采集结构规划以金字塔型为主，信息由下到上逐步集中。系统信息采集结构规划如图5所示。

图5 系统信息采集结构规划

新引进设备。系统信息采集以各科研室为单位分别进行，新引进设备重点采集设备入所时间、设备编号、设备名称、厂家名称、厂家联系电话、厂家技术支持人员、技术支持人员联系电话、技术资料及资料管理员等信息。设备引进时厂家所给资料直接影响到后续的设备维修维护。资料统计得越全面和细致，对提高后续设备维修维护的效率越有利。

过去引进设备。对过去引进的设备重点采集设备维修保养信息资料，设备维修信息采集主要采集维修日期、设备编号、设备名称、安装地点、维修单位、维修人员、联系电话、故障现象、更换部件、设备情况及解决办法等相关信息，为将来的再次维修提供历史信息资料。设备保养信息采集主要采集保养日期、设备编号、设备名称、安装地点、保养单位、保养人员、联系电话、保养部位、更换部件、设备情况及保养方法等相关信息，为将来的再次保养提供历史信息资料。

器材采购。器材采购重点采集器材名称、型号、厂家名称、联系人、联系电话、价格及申报人等相关信息，为将来设备出现零部件损坏需重新购买相关器件时提供方便快捷的购买途径。维修人员可快速准确地找到购买器材的相关厂家，以节约查询资料的大量时间。

3.4软件系统功能模块实现

软件系统功能模块的实现采用逐步完善、逐步增强的方式。

前期重点开发“重点设备现场维护管理系统”。前期实现设备综合管理模块、故障诊断模块和设备保养模块功能，并将这些模块组建成一套完整的重点设备现场维护管理系统。该套系统能够实现信息的添加、查询、统计及报表打印等功能，它可以单独作为一套完整的管理软件使用，以协助现场维修，并留下二次软件开发接口，以便再次开发时直接利用以前的历史数据。

后期开发状态检修决策支持系统软件。在重点设备现场维护管理系统开发完成并使用一段时间后，再利用前段时间采集到的历史数据进行理论分析，并利用这些理论分析指导完成状态检修决策支持系统软件开发。规划为四大模块，分别为统计管理和数据分析模块、系统预警模块、编制检修计划模块、维修保养信息发布模块。当前期开发和后期开发都全部完成后构建成一套完整的设备维修信息化管理系统。

4 技术难点和解决办法

设备维修信息化管理系统研制的技术难点是如何利用历史维修信息实现数据统计、分析与自动预警功能，并在此基础上编制检修计划，实现内部维修保养信息发布。

系统设计采用逐步完善方式，先开发数据库信息管理软件，在信息管理软件开发成功并使用一段时间后，再对信息管理软件中采集的历史信息进行分析处理，并进行二次开发，二次软件开发完成后实现设备维修信息化管理系统的全部功能。

5 结束语

设备维修信息化管理系统已全部设计完成并通过应用程序的可靠性、稳定性验证，现已投入使用。该套系统在提高设备维修、保养效率、诊断设备性能状态、实时在线掌握设备维修及保养的具体情况等方面具有很好的实际应用价值。为科研工作者和技术维修人员提供了一个广阔的信息共享、交互平台。各类技术人员既可以成为信息的共享者也可以成为信息的提供者，它搭建了设备使用者、设备管理者、设备维修、维护技术人员、设备生产厂家间的信息交互平台。不仅可有效提高设备故障的诊断效率，降低维修成本，更重要的是技术人员之间能够互相吸取对方的工作经验和思维方式，更好地为企业的设备管理提供技术支持。

[1] 陈琼.状态监测与故障诊断技术在大型机组中的应用[J].化工自动化及仪表,2014,41(10):1203～1205.

[2] 王本京.DCS通信故障分析[J].石油化工自动化，2015，51(4):72～73.

[3] 王振中,金帼,吴峰棒,等.加油站油气回收在线监控系统[J].化工自动化及仪表,2014,41(10):1166～1168.

[4] 黄文俊,于跃平,朱晓农,等.某进口PTA_RPF循环鼓风机叶轮故障分析[J].化工机械,2012,39(1):66～68.

[5] 刘启荣,程玮.9-26No14D型悬臂式风机振动故障分析与处理[J].化工机械,2012,39(1):115～117.

[6] 崔正堂.新建甲醇装置用磁力泵首次联运故障分析与对策[J].化工机械,2012,39(2):241～243.

[7] 王迎,王新明,赵小强.基于小波去噪与KPCA的TE过程故障检测研究[J].化工机械,2011,38(1):49～53.

[8] 周晓康,宋贤钧,周立民,等.石化设备实时故障分析和运行预警体系的构建[J].化工机械,2011,38(2):210～213.

[9] 皮宇.探讨调节阀作用方式引发的故障及解决方案[J].石油化工自动化，2015，51(5):80～81.

[10] 张丰华.液环真空泵故障分析及防护[J].化工机械,2011,38(2):247～248.

[11] 张孟,孟宪朋,刘家懿,等.GSB-L2高速泵的常见故障与处理[J].化工机械,2011,38(3):377～378.

[12] 侯炳颖.2MCL1459离心压缩机振动故障及处理方法[J].化工机械,2011,38(3):381～382.

[13] 宋军舰,郝点,曹建强.高速转子故障模拟实验研究[J].化工机械,2011,38(4):417～419.

[14] 潘高峰,杨春.螺杆压缩机振动故障的分析及处理[J].化工机械,2011,38(4):492～494.

[15] 于世恒.S-ZORB 装置程控阀故障分析与对策[J].石油化工自动化，2015，51(3):74～75.

EquipmentMaintenanceInformationManagementSystemBasedonRFIDTechnology

YANG Ju-hui,XIE De

(InstituteofChemicalMaterials,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)

Considering poor diagnosibility and precision of traditional fault diagnosis method, making use of computer network information technology and RFID technology to work out an equipment maintenance information management method was proposed. The system takes B/S mode as PC side and Android for handheld terminal architecture. The system design approach and the technological difficulty in the design process as well as the solutions to them were presented. Adopting database information management technology can improve efficiency of fault diagnosis, reduce maintenance costs, benefit the exchange of work experience and ways of thinking among colleagues so as to provide technical support for the equipment management.

equipment management system, computer network technology, RFID technology, database information management, fault diagnosis

TH865

B

1000-3932(2016)03-0300-05

2015-05-22(修改稿)

中国工程物理研究院设备信息化管理能力提升课题资助项目