浅析造船企业设备监控技术发展趋势

毛久昌

(扬州大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107)



浅析造船企业设备监控技术发展趋势

毛久昌

(扬州大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107)

为了加强对造船企业设备的管理，指出了造船企业设备管理的发展趋势。首先介绍了造船企业设备管理的现状，然后分析了设备管理目前存在的问题，最后提出了基于无线通信网络的造船企业设备远程实时监控技术。这些技术可实时监测各种设备的工作参数及运行状态，及时对设备出现的问题进行报警并处理，保障了生产人员的安全，促进了造船企业的信息化建设。

造船企业；船厂设备；监控系统；发展趋势

0 引言

由于船厂设备种类繁多，经常会发生设备事故，如起重设备倒塌设备的违规操作等，因此对船厂设备进行定期检查和维修，是船厂安全生产的重要保障。目前船厂设备管理主要采用日点检、周巡检和特种设备的定期检测方法，这种管理模式不能及时地发现设备存在的问题，给生产人员带来安全隐患，因而迫切需要设计一套完整的设备监控系统，实时地监控各种设备的工作参数及运行状态，发现问题及时报警提示，以保证生产人员的安全，节省设备故障耗费的时间，提高船厂的生产效率。

设备监控技术在建筑、电力等行业已经大量应用，而船厂的设备监控技术目前应用较少。张逸等[1]研究了电能质量监测系统的整体架构、通信体系及软件系统的现状，并分析了监控系统中存在的问题，指出监控系统未来的发展趋势。赵晓宇[2]综述了建筑设备监控系统的发展历史，分析了监控系统目前存在的关键问题，指出监控系统技术未来的发展趋势。谷现良[3]介绍了南宁机场T2航站楼暖通设备监控系统的组成、设计流程和设备监控软件的编制。吴辉[4]根据地铁车站的环境控制要求设计了地铁机电设备监控系统，包括系统的软硬件设计。吴志东等[5]基于3G无线通信网络设计了船舶远程实时监控系统，实现了船舶动态信息的实时监控。刘子晗等[6]设计了基于GSM通信技术与ARM处理器的船用设备远程监控系统，实时掌握船舶设备的工作参数及故障信息，实现船舶的智能化管理。

1 造船企业设备管理现状

1.1 生产设备简介

船厂生产设备主要包括机加工设备(切割机、液压机、卷板机等)、运输设备(平板车、叉车、卡车等)、焊机(二氧化碳焊机、埋弧焊机、交直流焊机等)、起重设备(龙门吊、塔机、行车等)、风机类(防爆风机、离心风机等)和坞门设备(坞门、船坞泵等)。船厂生产设备主要由设备科负责，设备科人员按照设备类型及区域进行管理职责划分，设备由指定的设备科人员进行管理。

1.2 造船企业设备管理现状

1.2.1 生产设备日常检查

日常维护保养是船厂设备保养工作的基础，目前船厂生产设备的管理工作主要是日点检。船厂生产设备管理流程为：操作工班前对相应设备进行开工前的日常检查与润滑；班中要求操作人员严格按照设备操作规程操作，出现问题及时进行处理；下班后需要对设备进行清扫擦拭工作，并将设备运行过程中出现的异常情况记录在设备运行记录簿上。

在设备日点检中发现的问题按照以下2种方法进行解决：

①一般的简单调整由操作人员自行处理解决；

②难度较大的故障隐患及时向维修部门报修，由专门的维修人员进行处理。

船厂的大型设备都附带有运行记录表，而像焊机类的小型设备则没有记录表。操作人员每天都需要按要求填写开机台时间(h)及设备关键部位检查情况，使用部门在月底前将设备运行记录表统一提交给设备科。厂内机动车有单独的日点检表，车辆驾驶员每天按照要求对关键部位进行检查和记录，并在月底前将机动车日点检表提交给设备科。

1.2.2 生产设备巡检

根据船厂的相关规定，设备管理人员与维修工每周对各部门设备进行一次巡检，重点设备每周至少有一台数的巡检。通过每周的巡检指导操作人员解决在设备使用及保养过程中存在的问题。经常督促设备操作人员遵守操作规程，合理使用设备，严格按照相关规定进行保养。对重点设备进行优先巡检、优先维修，并及时做好设备巡检记录，对设备存在的问题进行及时整改。

1.2.3 特种设备定期检测

船厂特种(生产)设备主要指机动车辆、起重设备等。按照国家要求对特种设备进行定期检测，定期检测按照国家规定的检验程序进行，其流程图如图1所示。由船厂使用部门首先进行特种设备自检，设备自检合格后由设备科向特种设备检验机构提出定期检测申请。检测机构按照特种设备安全技术规范的检验要求安排检验时间进行设备安全性能检验和能效测试，并提前3～5 d将进场检验日期通知船厂，由船厂做好检验前的准备工作。检验机构检验后，如果有设备整改意见，设备科按照意见对设备进行整改，整改完毕后申请复检；如果检验合格，则可领取检验合格标志。复检通过后可领取设备检验合格标志，不通过则报送特种设备安全监察部门处理。

2 造船企业设备管理存在的问题

2.1 设备管理耗费大量资源

船厂设有专门的设备科对各设备进行管理，由于设备种类繁多，需要配备大量的设备管理人员。设备的日常管理需要操作人员在开工前耗费一定的时间进行设备运行前检查，无疑降低了生产效率。当发现设备存在问题时，需要耗费大量的人力和联络时间来解决问题，并且很难发现所有设备的故障，加大了设备管理的复杂度和难度。

2.2 设备运行存在安全隐患

目前船厂生产设备的管理主要是日点检和每周的巡检，很难控制设备在运行过程中的状态。设备在运行时一旦发生故障，很有可能会引起人员受伤、设备损坏等情况，影响生产。如船厂起重设备中的龙门吊，在运行过程中如果不实时观察并显示其运行机构间的距离，有可能会发生龙门吊之间的碰撞事故。

2.3 操作人员违规操作

船厂中的设备事故有很大部分是由于工人的违规操作引起的。如焊机操作时，现场工人为了加快焊接速度，往往会加大焊接电流，导致焊接成型很不美观，产生了很多的打磨工作量，明显地降低了生产效率。

2.4 船厂空间布置局限

目前船厂在一些地方安装摄像头等小型有线监控系统，监控车间内生产或某些设备的状态。船厂有线传输方式需要单独布设通信线路，限制了船厂的空间利用，不利于船厂内的安全生产。另外，有线传输方式对通信距离也有一定的限制。当传输距离很远时需要布设较长的通信电缆，大大增加了工程成本。

3 造船企业设备监控技术发展趋势

3.1 无线通信技术的应用

船厂占地面积大，生产环境复杂，钢板材料堆积等对通信的干扰较大。通过在船厂内铺设电缆光纤等有线网络，生产信息的实时传递不能完全实现。无线通信网络具有布置方便灵活、覆盖范围广、实时响应等特点，正是船厂通信技术发展所需要的。无线通信技术具有抗干扰性、安全性高和移动性好的优点，并且成本每年都有所下降，有利于船厂的信息化建设。

电磁波信号在空间中能够自由传播，无线通信技术正是利用这种特性进行信息交换。目前使用比较普遍的远距离无线通信技术主要有CDMA和GPRS技术，近距离无线通信技术主要有ZigBee、近距离无线传输(NFC)、Bluetooth(蓝牙)、WIFI(无线局域网)和超宽频(Ultra Wide Band，UWB)技术。

3.2 无线监控系统的应用

进入21世纪后，计算机技术和各种通信技术都在飞速发展，制造业、服务业等都在向着自动化、信息化、智能化的方向发展，造船企业也正在不断地朝着信息化和智能化方向发展。为了保障船厂安全生产和操作人员的生命安全，生产设备的管理问题显得尤为重要，国内很多学者已经开始了无线远程实时监控系统的研究，这也是造船企业设备管理的必然发展趋势。

通过对设备进行实时监控，操作人员能够放心地对设备进行操作。如果设备出现故障，维修人员可以在第一时间了解到故障发生的位置和大致的原因，从而做出正确的判断并及时解决问题。这样能保障操作人员的安全，并且可以明显减少设备故障时间，延长设备的使用寿命，降低设备的维修费用，提高生产效率。

3.3 无线监控系统的开发

通过在船厂多处区域架设无线路由，实现了全厂的无线覆盖。船厂设备无线远程实时监控系统通常包括信息采集模块、信息处理模块、本地监控模块、远程传输模块和远程监控模块。采用本地监控与远程监控同时运行，此种监控系统将采集数据全部记录到本地监控系统上，远程监控以客户端形式访问本地监控设备数据，避免了因网络中断而产生数据丢失的情况。

船厂设备无线远程实时监控系统可以实现设备的实时状态监控、实时数据记录、历史数据查询、及时报警等功能，大大地提升了设备的安全性。

在信息采集模块中，通过在监测设备上安装传感器，借助传感器来采集设备参数。传感器直接与被监控设备相连，检测被监控设备需要监控的信号，并与采集装置相连将信息上传至信息采集模块。通过数据采集和控制处理器等软硬件程序，控制和采集传感器并将数据上传给本地监控中心。

信息处理模块将信息采集模块中采集到的数据进行计算和处理，即将采集到的模拟信号进行A/D转换并存储。本地监控模块包括信息存储单元、信息显示单元和控制输出单元。信息存储单元保存信息采集模块中采集到的设备的相关工作参数，保证通过此模块能够对设备之前的运行状况进行历史查询，所存储的数据可以通过信号导出接口导出。信号显示单元可以在本地实时显示设备的工作参数，并通过车间摄像头实时显示设备的工作状态画面。当设备的工作参数达到临近极限状态时，控制输出单元进行预警，达到极限状态时进行报警并切断工作电路。

远程传输模块利用WIFI无线通信技术实现信息采集模块、本地监控模块及远程服务器之间的数据进行高速可靠传输。无线网络系统由多个分布在船厂的无线路由组成。远程监控系统是利用WIFI无线通信技术实现与多个区域的本地监控系统之间的通信，可以对船厂内所有设备的状态信息进行统计监测，同时可以实时地发送控制信号，实现远程统一管理。

船厂设备远程实时监控系统图如图2所示。

4 结语

本文基于船厂设备的管理现状以及设备管理存在的问题，指出了船厂未来设备监控技术的发展趋势。通过将无线通信技术运用到船厂设备管理中，实现全厂的设备实时监控管理，是船厂信息化建设的发展趋势。船厂设备远程实时监控系统可以实现设备的工作参数及运行状态的实时显示、历史查询、及时报警、远程监控等功能，及时发现设备运行过程中存在的问题并解决，保证船厂生产设备及人员的安全，促进船厂的信息化建设。

[1] 张逸，林焱，吴丹岳. 电能质量监测系统研究现状及发展趋势[J]. 电力系统保护与控制，2015，43(2)：138-147.

[2] 赵晓宇. 建筑设备监控系统研究及发展趋势[J]. 现代建筑电气，2011，2(4)：1-7.

[3] 谷现良. 南宁机场T2航站楼暖通设备监控系统设计[J]. 暖通空调，2016(2)：47-56.

[4] 吴辉. 地铁机电设备监控系统设计与实现[D]. 广州：广东工业大学，2005.

[5] 吴志东，杨士喜. 基于3G无线通信网络的船舶远程监控系统研究[J]. 船海工程，2011，40(5)：16-19.

[6] 刘子晗，李维嘉. 基于GSM与ARM的船用设备远程监控系统[J]. 机械与电子，2016，34(5)：62-65.

2017-01-17

毛久昌(1973—)，男，工程师，从事船厂生产设备管理技术。

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