■文/左維誠

　　我國的稻谷產(chǎn)量居世界之首，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和物質(zhì)文化生活水平的逐步提高，人們對大米的消費逐步向優(yōu)質(zhì)化、功能化、綠色化方向發(fā)展。人們注重食品的精度和衛(wèi)生程度，并且對加工食品的原料精度和純度的要求也越來越嚴格，大米色選機的應(yīng)用隨之變得非常普及。

　　研究背景和意義

　　大米的篩選不同于其它糧食原料的篩選，經(jīng)過了長期的研究分析，人們發(fā)現(xiàn)顏色的不同、反光率的差異是正常米和異色米之間的分界點，可用光電比色的方法和設(shè)備將壞米剔除。該技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品(大米色選機)后，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、礦業(yè)等，提高物料的品質(zhì)，增加附加值，保障食用、使用時的安全性。

　　大米色選機是合肥特色產(chǎn)品之一，在全國占有絕大部分市場，具有全國影響力，但安徽省地方標準DB34/T1396-2011中規(guī)定的首次故障前平均工作時間和有效度項目存在一定的試驗難度，由于試驗時間長，試驗人員無法在現(xiàn)場證實試驗結(jié)果，因此，采用的是數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，所取得的結(jié)果存在可靠性問題，為了解決這個問題，我們需要研制大米色選機首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控裝置，把檢測技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)合起來，并通過遠程監(jiān)測診斷，具有現(xiàn)實意義，本項研究也會為其他設(shè)備的首次故障前平均工作時間試驗方式，提供有益的參考。

　　本課題的研究任務(wù)是研究并設(shè)計生產(chǎn)一套對大米色選機進行首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控的裝置。系統(tǒng)主要組成包括：INTER網(wǎng)絡(luò)通信、監(jiān)控色選機、電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、氣源壓力傳感器、噪聲傳感器、振動傳感器、下位控制計算機、上位控制計算機等組成。通過長時間的監(jiān)控獲取大米色選機工作特征參數(shù)，完成對大米色選機的首次故障前平均工作時間檢測。

　　監(jiān)控裝置設(shè)計方案

　　大米色選機首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控裝置設(shè)計方案：

　　利用網(wǎng)絡(luò)化遠程無故障監(jiān)控技術(shù)，可在內(nèi)場實驗室實現(xiàn)對外場大米色選機的遠程指標測試、遠程故障分析診斷、實時任務(wù)遠程監(jiān)視和儀器儀表的遠程計量等功能。這不僅實現(xiàn)了對大米色選機設(shè)備運行狀況連續(xù)有效監(jiān)控，而且能準確記錄設(shè)備首次故障前的工作時間和出現(xiàn)故障的部位，在設(shè)備出現(xiàn)運行故障時能實現(xiàn)自動關(guān)機、能實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的短程傳輸功能、能實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的遠程傳輸擴展功能。在滿足大米色選機可靠性檢測的基礎(chǔ)上，既作為機械設(shè)備的可靠性、有效度、疲勞壽命的檢測裝置，也可拓展為各類生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線的在線監(jiān)控（見圖1）。
　　首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控原理是利用被監(jiān)控的設(shè)備提供的一切有用信息，經(jīng)過分析處理以獲得最能識別設(shè)備狀態(tài)的特征參數(shù)，以便做出正確的監(jiān)控結(jié)論。傳感器安裝在監(jiān)控設(shè)備上，以傳遞溫度、壓力、振動、變形等信號，這些信號進一步轉(zhuǎn)化為電信號，輸入到信號處理裝置，在信號處理裝置中將輸入的監(jiān)控信號與預(yù)先儲存在系統(tǒng)內(nèi)的標準信號進行比較，標準信號是根據(jù)事先積累的大量數(shù)據(jù)資料和實際經(jīng)驗分析歸納而制定出來的判定標準，是設(shè)備各種參數(shù)的允許值。通過比較做出判斷，確定故障的部位。

　　首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控過程主要是測取與設(shè)備運行有關(guān)的狀態(tài)信號。狀態(tài)信號是故障信息的唯一載體，也是監(jiān)控的唯一依據(jù)。因此，在狀態(tài)監(jiān)測中需要及時、準確地獲取狀態(tài)信號，主要是依靠傳感器或其它監(jiān)測手段進行故障信號的檢測（見圖2）。

　　主要研究工作

　　大米色選機首次故障前平均工作時間監(jiān)控的目的就是要確定機械運行狀況、計量首次故障前平均工作時間，檢查故障部位、分析故障產(chǎn)生的原因。首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控系統(tǒng)涉及監(jiān)控摩擦學、材料學、力學、電學、智能控制、計算機、化學等多種學科；包括機械制造、金屬結(jié)構(gòu)、液壓、電氣和制動化等相關(guān)專業(yè)多方面知識，是綜合應(yīng)用現(xiàn)代維修理論、相關(guān)基礎(chǔ)學科理論和各種檢查技術(shù)、工藝手段，以設(shè)備的實際狀況為基礎(chǔ)，通過設(shè)備故障監(jiān)控技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，在設(shè)備上建立狀態(tài)監(jiān)測點，采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；建立監(jiān)控中心對設(shè)備運行進行監(jiān)控。實現(xiàn)遠程故障監(jiān)控，使設(shè)備的故障監(jiān)控更加靈活方便，實現(xiàn)資源共享。

　　本項目研究目的是設(shè)計并生產(chǎn)一套光電系統(tǒng)，滿足大米色選機光電檢測系統(tǒng)總體設(shè)計方案的要求。光電系統(tǒng)主要工作包括監(jiān)控色選機的機械設(shè)計、加工；相機的裝配和校準；檢測光譜的確定、光源的選擇、成像系統(tǒng)的設(shè)計與試驗；光學系統(tǒng)所有組成部分的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工裝配。同時完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與通信任務(wù)，方便進行數(shù)據(jù)庫操作查詢。

　　監(jiān)控色選機工作原理

　　本項研究中所采集的設(shè)備參數(shù)包括色選精度、振動、溫度、電流、電壓和噪聲，其中最重要的方面就是色選精度，監(jiān)控色選機是利用光電原理，從大批物料中將顏色不正常、表面有缺陷或內(nèi)部變質(zhì)的次品及外來夾雜物無損地檢出并計數(shù)。

　　監(jiān)控色選機對大米色選機分選后的大米進行選率確認之前，要根據(jù)所選原料米中雜質(zhì)的比例和種類，設(shè)定監(jiān)控色選模式和產(chǎn)量等參數(shù)。然后將待分選的原料米輸送到進料斗，通過喂料器向滑槽供料，米粒在滑槽中排列，形成速度較為均勻的米流下滑到一次色選光電傳感器/CCD攝像頭檢測區(qū)進行掃描、分辨、判別、計數(shù)。

　　遠程診斷監(jiān)控裝置系統(tǒng)組成

　　遠程診斷監(jiān)控裝置測試系統(tǒng)的主要功能可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測試及分析和結(jié)果輸出顯示等三大部分，其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全可由基于計算機的軟件系統(tǒng)來完成，還要選用合適的硬件系統(tǒng)，才能構(gòu)成基于遠程診斷監(jiān)控裝置的測試系統(tǒng)。遠程診斷監(jiān)控裝置基于PC機的單機系統(tǒng)。作為單機系統(tǒng)利用計算機軟件對數(shù)據(jù)采集、存貯、分析、處理、傳輸及控制的強大功能（見圖3）。
　　研究方法總結(jié)

　　現(xiàn)代化設(shè)備日趨大型化、連續(xù)化、機電一體化，其性能與復雜程度不斷提高，機械設(shè)備的可靠性和有效度試驗是全球性的技術(shù)難題，機械設(shè)備的平均首次故障前工作時間和有效度項目一般試驗時間均在幾百小時以上，且機械設(shè)備檢測大都為現(xiàn)場檢測，靠試驗人員監(jiān)視設(shè)備運行狀況存在一定難度和局限性，因此，急切需要研究開發(fā)出能長時間連續(xù)監(jiān)視機械設(shè)備運行狀況的裝置，解決機械設(shè)備檢測中的實際困難對設(shè)備故障的監(jiān)控也更為重要。本項課題所研究的監(jiān)控裝置有一定的通用性，不僅能針對大米色選機光機首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控裝置進行設(shè)計，還采用多通道多參數(shù)采集，不同種類的機械設(shè)備可選用不同的參數(shù)采集，研究監(jiān)控裝置加入了如故障報警、嚴重故障時自動關(guān)機、數(shù)據(jù)的即時傳輸?shù)雀郊庸δ?，將異地的信息技術(shù)協(xié)調(diào)起來進行實時監(jiān)控，建立遠程首次故障前平均工作時間試驗監(jiān)控系統(tǒng)是解決問題的很好的方法，是對機械設(shè)備可靠性和有效度試驗的有效創(chuàng)新。

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　　《中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督》2014年9月刊