一种基于高压水射流机器人的物联网云平台系统

2024-01-23耿玲，王宣

物联网技术 2024年1期

耿玲，王宣

（中信重工机械股份有限公司，河南洛阳 471000）

0 引言

高压水射流机器人被广泛应用于船舶除锈、工业清洗和混凝土破碎等领域。高压水射流机器人系统主要由水射流机器人和高压泵组成，水射流机器人作为执行机构，与高压泵通过管路连接，使高压水能够在机器人的运动过程中持续喷出，从而实现对船舶表面、混凝土路面等工作平台的清洗或破碎作业[1]。

由于机器人工作平台的面积较大，为了提升工作效率，用户通常会同时使用多个水射流机器人和多套高压泵。为了实现对所有机器人和高压泵等设备的维护管理，设备管理人员需要记录设备的各种运行数据以及故障信息，并且进行统计整理形成表格，以备设备使用者查询使用。目前设备管理人员记录数据的方式是现场观察设备并记录数据，这种方式效率较低、耗费大量人力，而且必然无法实现数据的实时监控采集，只能定时进行抽样采集；并且当水射流机器人和高压泵设备的数量较大时，设备管理人员更难以对大量设备同时进行监控，这样也无法及时获知所有设备的工作状态，造成操作者对生产现场的判断不力和管理混乱，不仅会降低水射流作业的效率，也容易产生设备损坏或工作平台损坏等问题[2-3]。

为了解决这个问题，在高压水射流机器人端配置云平台智能终端模块，该模块可将高压水射流机器人系统的数据实时上传到云平台系统，设备管理者可通过Web随时随地访问，客观准确地查询设备状态以及运行数据，从而达到控制管理多套超高压泵系统和机器人系统的目的[4]。

1 云平台系统功能介绍

基于高压水射流机器人的物联网云平台系统是通过机器人端的智能模块[5]与云平台远程控制器建立数据通信，并且将所有设备的数据实时传递至云平台远程控制器。云平台远程控制器利用自身的数据统计分析能力，可以将其接收的数据以统计图表的形式呈现给操作者，使操作者能够实时获知所有设备的工作状态，并且利用云平台远程控制器的数据处理能力相辅助，使操作者能够对同时工作的所有水射流机器人和高压泵系统的工作数据情况进行汇总分析，便于操作者对水射流作业的整体情况进行判断和调整，提升大量设备同时进行水射流作业的效率，减少因操作者对生产现场实际情况的判断失误而产生的设备损坏或工作平台损坏问题，同时节约了原来用于对设备进行监控的大量人员成本[6-8]。

高压水射流机器人包括机器人和高压泵。机器人的数据主要有：电机的转速、电流、故障代码、机器人的运行状态以及贴近检测开关状态等。高压泵的数据主要有：柴油机运行状态、运行转速、传感器状态、高压压力值、运行时间、故障代码等。基于高压水射流机器人的云平台系统对高压水射流机器人的上述数据进行采集分析，具体功能介绍如下。

1.1 实时监控

云平台系统可以对机器人进行实时监控、获取机器人系统的位置分布、查看轨迹回放、显示机器人状态详情、警报详情以及实施远程控制功能等。

（1）获取位置分布：云平台系统可以在高清地图上实时显示机器人详细位置，如图1 所示。

图1 机器人位置分布

（2）轨迹回放：云平台系统可以回放指定时间内的机器人工作轨迹，显示轨迹地址详情，统计时间段内的轨迹时间，根据运行轨迹计算运行里程数，如图2 所示。

图2 机器人轨迹回放

（3）详情显示：云平台系统可以综合显示机器人信息，以选项卡的方式汇总单台设备基本信息、位置信息、报警信息、轨迹信息、工作时间信息、里程统计信息等，如图3 所示。

图3 机器人详情显示

（4）远程控制：设备管理者可在云平台系统的Web 端远程下发命令到机器人系统的控制器，以执行对机器人系统的远程操作。

1.2 统计分析

云平台系统可以根据采集的数据实现工作时长统计、故障统计以及电机参数统计，并形成报表定时更新[9]。

（1）云平台系统自动实时采集高压泵的运行时间并进行统计，建立高压泵系统的每日运行时间表，并且在Web 显示界面上定时更新一次，帮助用户清晰明了地知道高压泵系统每天的总运行时间以及具体运行时段，如图4 所示。

图4 机器人运行时间统计

（2）云平台系统也可以根据采集的电机速度值、电流值和故障值的变化，归纳出机器人的合理运行数据，判断电机是在额定运行状态还是超载状态，为设计人员进行电机选型提供合理参考。

（3）云平台系统可以通过高压泵设备的传感器数据监测设备的加油时间、加油地点以及加油量并形成统计表。云平台根据统计表和正常的用油量判断设备是否有漏油点。若有漏油点，会向设备使用者发送设备漏油提醒消息。

（4）云平台系统可以统计设备的故障点以及故障时间。设备使用者根据故障记录可以总结出故障频发点；而且可以根据设备发生故障时其他变量的值，判断导致设备故障的原因，进而排除故障，同时可为设备更新迭代提供合理的参考依据。

1.3 租赁管理

机器人设备若是需要出租，云平台系统可以对出租设备进行租赁管理。云平台系统可以设置机器人设备只能在合同约定时间和区域内进行工作，超出合同约定时间和区域时，云平台系统可自动对设备锁车，这样可避免设备租赁方不按合同约定使用设备。因设备装有传感器，云平台系统通过传感器数据可以判断设备租赁方是否定时对设备进行保养维护，若无保养维护，云平台系统也可自动对设备进行锁车，并且自动给设备租赁方发送保养维护提示信息[10]。

1.4 备件管理

把设备的备品备件和易损件名单、使用寿命、数量等参数值输入到云平台系统中，云平台系统可建立备品备件和易损件数据库。云平台系统根据设备使用情况，自动判断哪些易损件需要更换，到期需要更换时，云平台系统自动给设备使用者发送更换提醒消息，并且自动更新易损件数据库。若是有些易损件提前损坏，需要更换时，用户在云平台系统中可以先查询备品备件库中是否有存货。若有货，用户在云平台系统中填写备件领用单领用备件即可，领用记录也可在云平台系统中查询。若是备品备件的数量少于正常库存量时，云平台系统可向管理者发送补货通知信息。