CN111798212B - 一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，所述智能终端包括设备维护预警模块、设备运行状态检测模块、Portal模块、外围扩展应用模块和智能终端；所述设备维护预警模块通过企业服务总线分别与Portal模块和外围扩展应用模块进行数据连接；所述设备运行状态检测模块通过企业服务总线与Portal模块进行数据连接，用于对设备进行实时动态信息采集；所述Portal模块所述智能终端与所述设备运行状态检测模块进行数据连接。

Description

一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端

技术领域

本发明提出了一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，属于施工企业设备监控预警技术领域。

背景技术

随着国家基础设施建设的不断发展，施工生产机械化要求越来越高，企业设备管理水平的高低，对企业发展、工程进度、工程质量以及项目经济成本等方面起着举足轻重的作用。而对于大型施工企业来说，由于其项目分布在全国各个地方，企业的业务模式和传统的管理方式就决定了在现有条件下，难以对各个项目的设备状态和使用做精细化管理和管控。而从业务角度来讲，不同的设备采用不同的维修模式。在施工企业中，设备多为大型设备，还有部分进口设备，因设备结构复杂、技术先进，发生故障后修理难度大、费用高，且后期维护较难恢复。

同时，目前在设备上的运行状态监测及设备维护预警是分开实现的，没有形成一个协同的、交互的施工企业设备运行状态监测及设备维护预警的集成解决方案。一方面现有设备运行状态监测一般是基于传感器、GPS定位、A/D转换器或者从设备总线上引出信号，并接入集成远程控制单元(Remote Terminal Units，RTU)(或上位机)实现的，主要用于设备定位、设备ACC运行监测、油耗等模拟量和开停、馈电等开关量的采集，通过转换器将模拟量和开关量转换为数字量，并基于此数据实现定位预警、ACC监测、油量监测、统计分析和设备故障的报警等功能，使得施工企业的设备管理部门能够及时了解工程现场所有设备的实时位置信息和设备运转信息；另一方面现有设备维护预警系统均集成在设备管理系统中，通过对设备的定义、分类建立设备目录，设定设备的维护、保养机制，且设备的维护、保养机制主要依据两条，一是设备巡检的检查检录，一是设备相邻两次保养的间隔时间，一旦触发了其中一条，则自动提醒设备管理员进行设备的维修和定期保养。因此，设备的维护、保养预警并没有与设备的状态、运行情况结合起来分析，位于企业总部的设备管理部门无法根据项目现场实际情况，结合设备的状态、运行时间等及时采取有针对性的维修和保养措施。

针对上述技术问题，目前并未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，用以解决位于企业总部的设备管理部门无法根据项目现场实际情况，结合设备的状态、运行时间等及时采取有针对性的维修和保养措施的问题：

一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，所述智能终端包括设备维护预警模块、设备运行状态检测模块、Portal模块、外围扩展应用模块和智能终端；

所述设备维护预警模块通过企业服务总线分别与Portal模块和外围扩展应用模块进行数据连接，用于对企业内部设备和施工工地设备进行的设备管理和设备维护；其中，所述设备维护预警模块能够实现两级的设备管理和设备维护，所述两级是指通过手机端和PC端支持的公司内部设备和项目施工工地设备；

所述设备运行状态检测模块通过企业服务总线与Portal模块进行数据连接，用于对设备进行实时动态信息采集；

所述Portal模块，用于通过所述企业服务总线集成维护所述设备维护预警模块、设备运行状态检测模块和外围扩展应用模块；以实现系统集成、信息集成，并通过信息对比、分析和推送，实现业务的集成；

所述外围扩展应用模块，用于辅助设备运行状态监测模块和维护预警模块，以实现其预期管理目的；

所述智能终端，与所述设备运行状态检测模块进行数据连接，用于对所述设备运行状态检测模块采集的运行数据进行实时数据处理。

进一步地，所述设备维护预警模块包括手机端子模块和PC端子模块；

所述手机端子模块，设置于手机端上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护；

所述PC端子模块，设置于PC机上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护。

进一步地，所述设备运行状态检测模块包括定位装置、油耗传感器和正反转感应器；所述定位装置、油耗传感器和正反转感应器分别设置于对应的所述施工工地设备的相应位置上。

进一步地，所述设备运行状态检测模块的模块包括客户端、接入层、应用层、集成层和外部系统；所述客户端通过接入层与应用层进行数据连接；所述接入层分别与集成层和外部设备进行数据连接。

进一步地，所述应用层包括认证授权平台、应用服务平台、第三方网关和数据库服务器；所述认证授权平台与所述外部设备进行数据连接；所述应用服务平台与集成层进行数据连接；所述第三方网关分别与所述集成层和所述数据库服务器进行数据连接；所述数据库服务器与所述集成层进行数据连接。

进一步地，所述外部系统包括主数据平台、短信平台、邮件系统、报表引擎和流程管理系统。

进一步地，所述外围扩展应用模块包括信息预警平台、主数据管理平台和认证平台。

进一步地，所述智能终端包括数据采集前端和数据采集后端；其中，所述智能终端的前置部件为数据采集前端，所述智能终端的核心部件为数据采集后端；所述数据采集前端集成接入所述设备运行状态检测模块，并获取数据，将数据发送到所述数据采集后端的处理单元中，其工作流程包括：

S1：所述数据采集前端通过变送器将电信号按照不同电信号类型送入专用无干扰隔离装置；

S2：步骤S1中的所述电信号通过多路开关，送入仪用放大器，并使用仪用放大器对所述电信号进行归一化处理；

S3：将步骤S2中经过归一化处理的电信号送入采样保持器，进行滤波处理后，对电信号放大并存储；

S4：等待一段时间后，步骤S3中的电信号送入模数转换器，将电信号转换为数字信号；

S5：将步骤S4中的数字信号经过PC/104总线，输出至数据采集后端进行处理。

其中，所述步骤S4中，所述模数转换器采用16位模数转换器。

进一步地，所述数据采集后端通过处理单元中接收到的数据，对所述基础数据进行数据处理，其工作流程包括：

P1：所述数据采集后端接收到所述数据采集前端传输的实时数据后，将实时数据送入缓冲区；

P2：经过缓冲区的实时数据传入PC/104总线接口进行远程传输，送入远程监测中心；

P3：实时数据在进行远程传输的同时，经过ODBC接口，传输到本地Access数据库，作为系统管理的基础数据；

P4：所述设备维护预警模块根据步骤P3中的基础数据，借助所述Portal模块对所述基础数据进行数据处理。

进一步地，所述步骤P1中所述缓冲区采用动态缓冲区，所述动态缓冲区包括多个缓冲区块，所述将实时数据送入缓冲区的过程包括：

步骤1、确定当前所述缓冲区块中，每个缓冲区块的剩余空间，获取剩余空间最大的缓冲区块和剩余空间第二大的缓冲区块；将所述剩余空间最大的缓冲块标记为第一缓冲块，将所述剩余空间第二大的缓冲区块标记为第二缓冲块；

步骤2、确定所述实时数据的空间占用量，将所述实时数据的空间占用量分别与所述第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间进行比较；

步骤3、当第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间均大于所述实时数据的空间占用量时，将所述实时数据的空间占用量与第一缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第一差值，将所述实时数据的空间占用量与第二缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第二差值；

步骤4、将所述第一差值和第二差值进行比较，根据分配要求判断标准确定所述实时数据存入的缓冲区块；所述分配要求判断标准如下：

其中，G₁表示所述所述第一差值；G₂表示所述所述第二差值；n表示所述动态缓冲区内所述缓冲区块的总数；λ表示比较系数，λ＝1.8；G_max表示所有缓冲区块内剩余空间最大的缓冲区块对应的剩余空间值，G_min表示所有缓冲区块内剩余空间最小的缓冲区块对应的剩余空间值。

当所述实时数据确定存入第一缓冲块时，执行步骤5；

当所述实时数据确定存入第二缓冲块时，执行步骤6；

步骤5、将所述实时数据直接存入所述第一缓冲块；当所述实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除第一缓冲块标记；

步骤6、将第二缓冲块标记为临时占用状态，并与所述动态缓冲区内的所有缓冲区块进行隔离，只允许当前的实时数据送入所述第二缓冲块进行存储，在当前实时数据未进入所述第二缓冲块时，所述第二缓冲块不许被调用或进行剩余空间比较，当所述当前的实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除所述第二缓冲区的隔离状态以及第二缓冲区标记。

本发明有益效果：

本发明提出的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，通过Portal集成了设备运行状态监测系统和设备维护预警系统，打破了信息孤岛，实现了系统集成、信息集成和业务集成，企业设备管理管理人员可以实时掌握全国各地项目现场设备的定位预警、ACC监测、油量信息以及设备的维护、保养机制、设备维护保养历史记录，实现了根据不同设备的现实情况，采取针对性的处置措施的设备维护精细化管理的目的，在保障工程效率的前提下，最大限度的减少了解约维护成本、延长设备使用寿命，提高了设备使用效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端的总体架构图；

图2是根据本发明实施例所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端的设备维护预警模块的架构图；

图3是根据本发明实施例所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端的运行状态监测系统的系统架构图；

图4是根据本发明实施例所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端的数据采集前端的工作流程图；

图5是根据本发明实施例所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端的数据采集后端的工作流程图；

(1、设备维护预警模块；2、设备运行状态检测模块；3、Portal模块4、外围扩展应用模块；5智能终端)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，如图1所示，所述智能终端包括设备维护预警模块1、设备运行状态检测模块2、Portal模块3、外围扩展应用模块4和智能终端5；

所述设备维护预警模块通过企业服务总线分别与Portal模块和外围扩展应用模块进行数据连接，用于对企业内部设备和施工工地设备进行的设备管理和设备维护；其中，所述设备维护预警模块能够实现两级的设备管理和设备维护，所述两级是指通过手机端和PC端支持的公司内部设备和项目施工工地设备；

所述设备运行状态检测模块通过企业服务总线与Portal模块进行数据连接，用于对设备进行实时动态信息采集；

所述Portal模块，用于通过所述企业服务总线集成维护所述设备维护预警模块、设备运行状态检测模块和外围扩展应用模块；以实现系统集成、信息集成，并通过信息对比、分析和推送，实现业务的集成；

所述外围扩展应用模块，用于辅助设备运行状态监测模块和维护预警模块，以实现其预期管理目的；其中，所述外围扩展应用模块包括信息预警平台、主数据管理平台和认证平台。

所述智能终端，与所述设备运行状态检测模块进行数据连接，用于对所述设备运行状态检测模块采集的运行数据进行实时数据处理。

上述技术方案的工作原理为：通过所述设备维护预警模块对企业内部设备和施工工地设备进行的设备管理和设备维护，利用设备运行状态检测模块对设备进行实时动态信息采集；通过所述外围扩展应用模块，用于辅助设备运行状态监测模块和维护预警模块，以实现其预期管理目的；采用所述智能终端与所述设备运行状态检测模块进行数据连接，对所述设备运行状态检测模块采集的运行数据进行实时数据处理。

上述技术方案的效果为：通过Portal集成了设备运行状态监测系统和设备维护预警系统，打破了信息孤岛，实现了系统集成、信息集成和业务集成，企业设备管理管理人员可以实时掌握全国各地项目现场设备的定位预警、ACC监测、油量信息以及设备的维护、保养机制、设备维护保养历史记录，实现了根据不同设备的现实情况，采取针对性的处置措施的设备维护精细化管理的目的，在保障工程效率的前提下，最大限度的减少了解约维护成本、延长设备使用寿命，提高了设备使用效率。

本发明的一个实施例，如图2所示，所述设备维护预警模块包括手机端子模块和PC端子模块；

所述手机端子模块，设置于手机端上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护；

所述PC端子模块，设置于PC机上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护。

其中，所述手机端子模块和PC端子模块，均用于支持公司和项目工地两级的设备管理和设备维护的应用；并且，所述PC端子模块包括基础数据管理模块，设备综合查询模块一，设备管理模块一，设备维护模块一和综合报表及分析模块一；

所述基础数据管理模块，用于在PC端对人员、组织架构及证件的基础信息管理，包括维护编辑组织机构、维护部门下人员编制信息、维护编辑人员信息、维护证件基础信息、维护人员台账的持证信息、证件到期提醒等；

所述设备综合查询模块一，用于在PC端针对企业内部设备和项目工地设备，以单个设备为基准，综合查看设备相关的所有信息，包括基础信息、流转信息、实时监控信息(取自第三方数据)、维修保养信息等，并提供设备综合查询一张图功能；

所述设备管理模块一，用于在PC端对各个项目的设备基础信息管理以及流转信息管理，并对设备的维护保养策略做设置，包括维护编辑设备基础信息和巡检信息、维护设备发放以及在各个部门之间调用信息、设置每个设备的维护保养策略；

所述设备维护模块一，用于在PC端针对企业内部设备和项目工地设备，对设备维修、保养、大修的过程进行管理，包括各个项目的设备操作员提交设备维修信息、队长补录设备维修申请单、队长审核申请单、维修后上报维修结果、队长对维修结果进行确认、各个项目的专业队队长提交设备大修信息、项目经理审核申请单、分公司审核申请单、大修后上报结果、项目经理对大修结果进行确认等。

综合报表及分析模块一，用于在PC端基于设备台账、设备实时监测数据、设备维护保养业务数据的综合报表统计分析，并实现设备的单机核算。

所述手机端子模块包括设备综合查询模块二，设备管理模块二，设备维护模块二和综合报表及分析模块二；

所述设备综合查询模块二，用于针对企业内部设备和项目工地设备，以单个设备为基准，综合查看设备相关的所有信息，包括基础信息、流转信息、实时监控信息(取自第三方数据)、维修保养信息等，并提供设备综合查询一张图功能；

所述设备管理模块二，用于在手机移动端对各个项目的设备基础信息管理以及流转信息管理，并对设备的维护保养策略做设置，包括维护编辑设备基础信息和巡检信息、维护设备发放以及在各个部门之间调用信息、设置每个设备的维护保养策略；

所述设备维护模块二，用于在手机移动端针对企业内部设备和项目工地设备，对设备维修、保养、大修的过程进行管理，包括各个项目的设备操作员提交设备维修信息、队长补录设备维修申请单、队长审核申请单、维修后上报维修结果、队长对维修结果进行确认、各个项目的专业队队长提交设备大修信息、项目经理审核申请单、分公司审核申请单、大修后上报结果、项目经理对大修结果进行确认等。

综合报表及分析模块二，用于在PC端基于设备台账、设备实时监测数据、设备维护保养业务数据的综合报表统计分析，并实现设备的单机核算。

上述技术方案的工作原理为：通过手机端子模块支持公司和项目工地两级的设备管理和设备维护的应用；同时，利用PC端子模块支持公司和项目工地两级的设备管理和设备维护的应用。同时，利用手机端子模块和PC端子模块中的各应用子模块，实现企业设备和项目施工工地设备的各项维护和管理。

上述技术方案的效果为：企业设备管理管理人员可以实时掌握全国各地项目现场设备的定位预警、ACC监测、油量信息以及设备的维护、保养机制、设备维护保养历史记录，实现了根据不同设备的现实情况，采取针对性的处置措施的设备维护精细化管理的目的，在保障工程效率的前提下，最大限度的减少了解约维护成本、延长设备使用寿命，提高了设备使用效率。

本发明的一个实施例，所述设备运行状态检测模块包括定位装置、油耗传感器和正反转感应器；所述定位装置、油耗传感器和正反转感应器分别设置于对应的所述施工工地设备的相应位置上。优选的，定位装置用于通过定位技术实现设备线路关键点监控报警。其中，设备的定位技术分为基于GPS定位技术和基于基站定位技术两种。优选的，油耗传感器用于通过油耗监测系统实现油耗分析，继而分析设备的运行质量。其中，油量监测技术分为基于油量传感器的监测技术和基于超声波技术的油量检测器监测技术两种。

同时，所述设备运行状态检测模块的模块架构包括客户端、接入层、应用层、集成层和外部系统；所述客户端通过接入层与应用层进行数据连接；所述接入层分别与集成层和外部设备进行数据连接。

其中，设备运行状态检测模块的客户端主要是用户应用的接口，包括两部分，一是基于Intranet的应用，一种是基于互联网的第三方系统集成应用，通过智能终端调取本地数据应用。

所述应用层包括认证授权平台、应用服务平台、第三方网关和数据库服务器；所述认证授权平台与所述外部设备进行数据连接；所述应用服务平台与集成层进行数据连接；所述第三方网关分别与所述集成层和所述数据库服务器进行数据连接；所述数据库服务器与所述集成层进行数据连接。

设备运行状态检测模块的接入层承担静态页面数据的响应、性能优化的负载均衡和第三方接口数据的消息监控三部分应用。其中，所述第三方接口数据的消息监控分为FTP和JMS两种方式。

设备运行状态检测模块的集成层即为数据集成服务器，主要通过ESB的方式实现。

所述外部系统包括主数据平台、短信平台、邮件系统、报表引擎和流程管理系统。

上述技术方案的工作原理：设备运行状态检测模块通过各监测设备，如定位装置、油耗传感器和正反转感应器实时监控项目实施工地设备的位置，油耗情况和设备动力驱动情况。同时，利用五层架构的结构模式实现设备的实时动态信息采集。

上述技术方案的效果为：利用利用五层架构的结构模式提高设备动态采集的实时采集准确性，同时，通过接入层、应用层和集成层的结构设置，能够有效提高数据传输过程中的传输安全性、传输效率和传输成功率，有效较少因数据传输过程出现漏洞而造成的数据遗失和传输失败。同时，利用外部系统通过提供多种消息传输和显示方式(主数据查询、短信、邮件和报表)提高消息传达效率；使工作人员能够随时随地及时收取数据信息。

本发明的一个实施例，所述智能终端包括数据采集前端和数据采集后端；其中，所述智能终端的前置部件为数据采集前端，所述智能终端的核心部件为数据采集后端；所述数据采集前端集成接入所述设备运行状态检测模块，并获取数据，将数据发送到所述数据采集后端的处理单元中，其工作流程包括：

S1：所述数据采集前端通过变送器将电信号按照不同电信号类型送入专用无干扰隔离装置；

S2：步骤S1中的所述电信号通过多路开关，送入仪用放大器，并使用仪用放大器对所述电信号进行归一化处理；

S3：将步骤S2中经过归一化处理的电信号送入采样保持器，进行滤波处理后，对电信号放大并存储；

S4：等待一段时间后，步骤S3中的电信号送入模数转换器，将电信号转换为数字信号；

S5：将步骤S4中的数字信号经过PC/104总线，输出至数据采集后端进行处理。

其中，所述步骤S4中，所述模数转换器采用16位模数转换器。

同时，所述数据采集后端通过处理单元中接收到的数据，对所述基础数据进行数据处理，其工作流程包括：

P1：所述数据采集后端接收到所述数据采集前端传输的实时数据后，将实时数据送入缓冲区；

P2：经过缓冲区的实时数据传入PC/104总线接口进行远程传输，送入远程监测中心；

P3：实时数据在进行远程传输的同时，经过ODBC接口，传输到本地Access数据库，作为系统管理的基础数据；

P4：所述设备维护预警模块根据步骤P3中的基础数据，借助所述Portal模块对所述基础数据进行数据处理。其中，所述步骤P1中的缓冲区采用动态缓冲区。

上述技术方案的效果为：通过上述数据前端和数据后端的处理流程，能够有效减少数据传输进程，提高数据传输效率。同时，通过上述处理过程，能够有效实现数据传输过程的安全性。

本发明的一个实施例，所述步骤P1中所述缓冲区采用动态缓冲区，所述动态缓冲区包括多个缓冲区块，所述将实时数据送入缓冲区的过程包括：

步骤1、确定当前所述缓冲区块中，每个缓冲区块的剩余空间，获取剩余空间最大的缓冲区块和剩余空间第二大的缓冲区块；将所述剩余空间最大的缓冲块标记为第一缓冲块，将所述剩余空间第二大的缓冲区块标记为第二缓冲块；

步骤2、确定所述实时数据的空间占用量，将所述实时数据的空间占用量分别与所述第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间进行比较；

步骤3、当第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间均大于所述实时数据的空间占用量时，将所述实时数据的空间占用量与第一缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第一差值，将所述实时数据的空间占用量与第二缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第二差值；

步骤4、将所述第一差值和第二差值进行比较，根据分配要求判断标准确定所述实时数据存入的缓冲区块；所述分配要求判断标准如下：

其中，G₁表示所述所述第一差值；G₂表示所述所述第二差值；n表示所述动态缓冲区内所述缓冲区块的总数；λ表示比较系数，λ＝1.8；G_max表示所有缓冲区块内剩余空间最大的缓冲区块对应的剩余空间值，G_min表示所有缓冲区块内剩余空间最小的缓冲区块对应的剩余空间值。

当所述实时数据确定存入第一缓冲块时，执行步骤5；

当所述实时数据确定存入第二缓冲块时，执行步骤6；

步骤5、将所述实时数据直接存入所述第一缓冲块；当所述实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除第一缓冲块标记；

步骤6、将第二缓冲块标记为临时占用状态，并与所述动态缓冲区内的所有缓冲区块进行隔离，只允许当前的实时数据送入所述第二缓冲块进行存储，在当前实时数据未进入所述第二缓冲块时，所述第二缓冲块不许被调用或进行剩余空间比较，当所述当前的实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除所述第二缓冲区的隔离状态以及第二缓冲区标记。

上述技术方案的效果为：通过所述分配要求判断标准将实时数据存入对应的缓冲区块，能够有效提高缓冲区块空间应用合理性，有效防止动态缓冲区发生空间饱和现象，进而避免数据传输效率降低。同时，通过第二缓冲块隔离，能够在第二缓冲块中未存入当前实时数据之前，有效防止第二缓冲块内的有效剩余空间被其他数据抢先占用，相当于对所述当前数据设置动态缓存的优先级，防止实时数据因动态缓冲空间余量不足造成的数据传输效率降低。

本发明的一个实施例，智能终端完全根据行业标准要求进行设计，设备主要分为模拟、数字、简易、混合四种类型，普通、防爆两个系列，能够适应复杂工作环境的应用，具体指标如表1所示。

表1智能终端指标分配表

优选的，数字通道主要技术指标如表2所示。

表2数字通道主要技术指标表

优选的，模拟通道主要技术指标如表3所示。

表3模拟通道主要技术指标表

采样率	10Hz
		AD分辨率	16位
输入阻抗	电压50MΩ、电流120Ω
		输入类型	V、mA
输入范围	1-5V、4-20mA
		精度	±0.05％
显示位数	4位
		最小分辨率	150mV
数据记录速度	数据采集端到一体机的存储时间小于1.2秒
		显示率	数据采集端到一体机的显示时间小于1.2秒

智能终端的通讯指标如表4所示。

表4通讯指标表

变送器在正常情况下的输出信号直接接入智能终端的输入通道，输入阻抗为50MΩ。在一些特殊情况下需要采用专用无干扰接入装置，比如在信号干扰强的现场，采用80MΩ-100MΩ专用隔离头，提高了智能终端的抗干扰能力；比如在使用专用传感器的现场，需要使用专用信号调理装置，将传感器的输出信号转换为标准型号再接入智能终端。

对经过PC/104总线输出至数据采集后端的采样信号进行信号处理的过程中，为了得到更加准确的测量结果，智能终端根据其信号的突变情况采用过滤窗口方式进行滤波。在实际运用中，智能终端的算法是变形的海宁窗算法，这一算法的特点是具有很高的抗干扰能力，极大地提高了设备的稳定性。在后端的处理中，尤其是根据标准的要求，其采样信号必须在1秒钟内将信号送入存储区并在电子屏幕进行显示。因此，对其测量信号采用了顺序叠加的方式，保证了信号传输的最低要求。

数据采集后端对数据的处理过程中，为了更好地显示数据的实时性，在实时监测系统中，设立了动态缓冲区。该缓冲区内存储了500条实时记录，该记录采用“前进后出”的方式，真实记录了现场的实时状态，并可绘制实时曲线、实时报警、并按照标准的要求提供分级提示和其他功能。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本发明所述的一种施工企业设备运行状态监测及维护预警系统，主要包括设备维护预警模块、设备运行状态监测模块、Portal模块和外围扩展应用模块。

其中，在业务层面上，以设备维护预警模块为主体，主要联系的是人与业务，把人的管理以业务的形式体现出来，主要表现在，一是以设备使用过程中的维护为核心，实现设备设施从取得、投入、运行、维修、维护、报废等设备全生命周期的信息化管理；二是设备管理，主要实现对各个项目的设备基础信息管理以及流转信息管理，并对设备的维护保养策略做设置，包括维护编辑设备基础信息和巡检信息、维护设备发放以及在各个部门之间调用信息、设置每个设备的维护保养策略，设备的维护保养策略基于自然时间和设备处于开机状态的运行时间两个时间，其中运行时间取自终端设备ACC状态监测，一旦触发，则自动发送维护保养指令到设备维护系统中，在管理员接收到维护保养指令后，进行设备维护保养，同时反馈到系统中，系统自动消除预警信息，并推送至设备终端，作为下一次维护保养周期的初始值，基于此，完成管理端和施工现场的交互和信息闭环；三是能够满足公司基于不同维修策略对设备的主动预防的管理需求；四是能够跟踪设备定检、维护和维修过程，完整记录设备和维修工作信息，为分析统计提供工具；五是能够建立针对设备状况、维护、使用等业务的关键绩效指标考核体系，并有助于建立先进的维修手段，如点检制度、设备状态监测系统等。

设备维护预警模块主要有5个功能，一是基础数据管理，主要实现对人员、组织架构及证件的基础信息管理，包括维护编辑组织机构、维护部门下人员编制信息、维护编辑人员信息、维护证件基础信息、维护人员台账的持证信息、证件到期提醒等；二是设备管理，主要实现对各个项目的设备基础信息管理以及流转信息管理，并对设备的维护保养策略做设置，包括维护编辑设备基础信息和巡检信息、维护设备发放以及在各个部门之间调用信息、设置每个设备的维护保养策略；三是设备维护，主要实现对设备维修、保养、大修的过程管理，包括各个项目的设备操作员提交设备维修信息、队长补录设备维修申请单、队长审核申请单、维修后上报维修结果、队长对维修结果进行确认、各个项目的专业队队长提交设备大修信息、项目经理审核申请单、分公司审核申请单、大修后上报结果、项目经理对大修结果进行确认等；四是综合报表及分析，主要实现基于设备台账、设备实时监测数据、设备维护保养业务数据的综合报表统计分析，并实现设备的单机核算；五是设备综合查询一张图，主要实现以单个设备为基准，综合查看设备相关的所有信息，包括基础信息、流转信息、实时监控信息(取自第三方数据)、维修保养信息等。

在监测层面上，以设备运行状态监测模块为主，主要联系的是人与设备。设备运行状态监测模块通过安装定位装置、油耗传感器、正反转感应器，实现设备实时动态信息采集，来支持人对设备运行的干预，主要表现在，一是通过定位技术实现设备线路关键点监控报警，设备在运行状态下关键点时间的监控，当设备未按照规定时间内到达或离开指定区域时，系统发出报警并作报警记录和处理过程跟踪；二是通过设备的运行状态监测实现设备维保提醒计划任务，设备的定期维修保养一般基于自然时间和设备处于开机状态的运行时间两个时间，其中自然时间由系统日历记载，设备运行时间由设备状态监测获取，基于设备维护预警系统的业务流程，可按照时间为条件出发提醒任务，系统可对每一次设备维保事件做记录并可按照预设条件进行查询，为设备维修保养操作提供预警；三是通过油耗监测系统实现油耗分析，即通过设备加油记录、里程平均油耗等分析设备的运行质量，加装油量监测传感器的设备，还可查看实时的油量曲线变化，如曲线显示油量异常消耗，可对现场项目经理和设备管理人员进行提醒。

Portal模块通过企业服务总线集成设备维护预警模块、设备运行状态检测模块以及扩展应用模块，实现系统集成、信息集成，并通过信息对比、分析和推送，实现业务的集成。

外围扩展应用模块主要辅助设备运行状态检测模块和设备维护预警模块，实现其预期管理目的，包括推送报警信息的短信平台、管理系统中人员、设备信息等主数据的主数据管理平台、系统认证和权限管理的LDAP认证系统等，上述扩展应用模块通过企业服务总线与设备维护预警模块实现集成。

设备维护预警模块与设备运行状态检测模块可以配合公司管理部门和现场管理部门，集成数据采集、数据存储、分析、通信的智能终端，智能终端主要实现两个功能，一是现场各个终端数据的汇集、接收各个终端设备的报警以及上报到公司总部设备维护预警系统中；二是接收设备维护预警系统向各个项目推送的指令，实现公司管理部门与各个项目之间的交互。

智能终端通过数据采集前端集成接入设备运行状态检测模块，并获取数据，将数据发送到数据采集后端的处理单元中，数据采集后端集成设备运行状态检测模块的数据，将数据解析并发送到设备维护预警模块中，进而借助Portal模块实现数据的汇集、比对、分析和应用，实现施工设备的运行状态监测和设备维护保养的系统集成、信息集成和业务集成，可以根据不同设备的现实情况，采取针对性的处置措施的设备维护精细化管理，在保障工程效率的前提下，最大限度的减少解约维护成本、延长设备使用寿命，提高设备使用效率。

综上所述，从软硬件集成上讲，本发明在前端基于设备运行状态监测模块集成了传感器、GPS定位、A/D转换器、设备总线信号和智能终端等；从系统集成上讲，本发明在后端基于Portal模块集成了设备巡检系统、设备维护管理系统以及设备定位系统、设备ACC运行状态监测系统、设备油量监测系统等终端设备自控系统，集成了设备位置信息、设备运行状态信息、设备油耗信息，设备巡检信息、设备维护信息通过上述的信息综合比对分析，实现针对不同项目现场，建立施工设备的差异性的维护保养机制；在信息交互上，获取设备各项实时数据的终端监测系统和获取设备维护机制、维护历史记录的业务管理系统基于Portal模块实现了集成和信息交互，终端监测系统向Portal模块推送设备定位信息、设备ACC运行状态信息、油量油耗信息，并基于对比分析做维护预警，同时，Portal模块向作业现场推送设备维护指令、设备维护调度，项目现场设备维护后，通过Portal模块反馈设备维护的结果，系统基于此建立新的维护保养预警机制，如此循环往复，实现对设备维护的精细化和智能化管理。本发明通过提出一种施工企业设备运行状态监测及维护预警系统，打通了管理部门和施工现场的信息通道，实现施工设备的运行状态监测和设备维护保养的系统集成、信息集成和业务集成，为施工企业设备管理从自动化走向数字化和信息化提供一种思路。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种施工企业设备运行状态监测及维护预警智能终端，其特征在于，所述智能终端包括设备维护预警模块、设备运行状态检测模块、Portal模块、外围扩展应用模块和智能终端；

所述设备维护预警模块通过企业服务总线分别与Portal模块和外围扩展应用模块进行数据连接，用于对企业内部设备和施工工地设备进行的设备管理和设备维护；

所述设备运行状态检测模块通过企业服务总线与Portal模块进行数据连接，用于对设备进行实时动态信息采集；

所述Portal模块，用于通过所述企业服务总线集成维护所述设备维护预警模块、设备运行状态检测模块和外围扩展应用模块；

所述外围扩展应用模块，用于辅助设备运行状态监测模块和维护预警模块，以实现其预期管理目的；

所述智能终端，与所述设备运行状态检测模块进行数据连接，用于对所述设备运行状态检测模块采集的运行数据进行实时数据处理；

其中，所述智能终端包括数据采集前端和数据采集后端；所述数据采集后端通过处理单元中接收到的数据，对所述基础数据进行数据处理，其工作流程包括：

P1：所述数据采集后端接收到所述数据采集前端传输的实时数据后，将实时数据送入缓冲区；其中，具体过程包括：

步骤1、确定当前所述缓冲区块中，每个缓冲区块的剩余空间，获取剩余空间最大的缓冲区块和剩余空间第二大的缓冲区块；将所述剩余空间最大的缓冲块标记为第一缓冲块，将所述剩余空间第二大的缓冲区块标记为第二缓冲块；

步骤2、确定所述实时数据的空间占用量，将所述实时数据的空间占用量分别与所述第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间进行比较；

步骤3、当第一缓冲块和第二缓冲块的剩余空间均大于所述实时数据的空间占用量时，将所述实时数据的空间占用量与第一缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第一差值，将所述实时数据的空间占用量与第二缓冲块的剩余空间之间的差值标记为第二差值；

步骤4、将所述第一差值和第二差值进行比较，根据分配要求判断标准确定所述实时数据存入的缓冲区块；所述分配要求判断标准如下：

其中，G₁表示所述所述第一差值；G₂表示所述所述第二差值；n表示所述动态缓冲区内所述缓冲区块的总数；λ表示比较系数，λ＝1.8；G_max表示所有缓冲区块内剩余空间最大的缓冲区块对应的剩余空间值，G_min表示所有缓冲区块内剩余空间最小的缓冲区块对应的剩余空间值；

当所述实时数据确定存入第一缓冲块时，执行步骤5；

当所述实时数据确定存入第二缓冲块时，执行步骤6；

步骤5、将所述实时数据直接存入所述第一缓冲块；当所述实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除第一缓冲块标记；

步骤6、将第二缓冲块标记为临时占用状态，并与所述动态缓冲区内的所有缓冲区块进行隔离，当所述当前的实时数据从所述第二缓冲区传入PC/104总线接口后，消除所述第二缓冲区的隔离状态以及第二缓冲区标记。

2.根据权利要求1所述智能终端，其特征在于，所述设备维护预警模块包括手机端子模块和PC端子模块；

所述手机端子模块，设置于手机端上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护；

所述PC端子模块，设置于PC机上，用于支持企业内部设备和施工工地设备的设备管理和设备维护。

3.根据权利要求1所述智能终端，其特征在于，所述设备运行状态检测模块包括定位装置、油耗传感器和正反转感应器；所述定位装置、油耗传感器和正反转感应器分别设置于对应的所述施工工地设备的相应位置上。

4.根据权利要求1所述智能终端，其特征在于，所述设备运行状态检测模块的模块包括客户端、接入层、应用层、集成层和外部系统；所述客户端通过接入层与应用层进行数据连接；所述接入层分别与集成层和外部设备进行数据连接。

5.根据权利要求4所述智能终端，其特征在于，所述应用层包括认证授权平台、应用服务平台、第三方网关和数据库服务器；所述认证授权平台与所述外部设备进行数据连接；所述应用服务平台与集成层进行数据连接；所述第三方网关分别与所述集成层和所述数据库服务器进行数据连接；所述数据库服务器与所述集成层进行数据连接。

6.根据权利要求4所述智能终端，其特征在于，所述外部系统包括主数据平台、短信平台、邮件系统、报表引擎和流程管理系统。

7.根据权利要求1所述智能终端 ，其特征在于，所述外围扩展应用模块包括信息预警平台、主数据管理平台和认证平台。

8.根据权利要求1所述智能终端，其特征在于，所述数据采集前端集成接入所述设备运行状态检测模块，并获取数据，将数据发送到所述数据采集后端的处理单元中，其工作流程包括：

S1：所述数据采集前端通过变送器将电信号按照不同电信号类型送入专用无干扰隔离装置；

S2：步骤S1中的所述电信号通过多路开关，送入仪用放大器，并使用仪用放大器对所述电信号进行归一化处理；

S3：将步骤S2中经过归一化处理的电信号送入采样保持器，进行滤波处理后，对电信号放大并存储；

S4：将步骤S3中的电信号送入模数转换器，将电信号转换为数字信号；

S5：将步骤S4中的数字信号经过PC/104总线，输出至数据采集后端进行处理。

9.根据权利要求1所述智能终端，其特征在于，所述数据采集后端通过处理单元中接收到的数据，对所述基础数据进行数据处理，其工作流程还包括：

P2：经过缓冲区的实时数据传入PC/104总线接口进行远程传输，送入远程监测中心；

P3：实时数据在进行远程传输的同时，经过ODBC接口，传输到本地Access数据库，作为系统管理的基础数据；

P4：所述设备维护预警模块根据步骤P3中的基础数据，借助所述Portal模块对所述基础数据进行数据处理。

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