基于网络的大型旋转机械远程监测与诊断系统的研究与开发
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摘要
本论文以大型旋转机械状态监测与故障诊断为研究对象，以开发基于网络的大型旋转远程监测与诊断系统为目的，在深入研究计算机网络技术的基础上，进行了基于网络的大型旋转远程监测与诊断系统的总体设计，着重研究远程监测与诊断系统中的远程数据传输和网络安全等关键技术，提出了远程诊断服务中心的设计方案，开发了远程状态监测与信号分析系统并应用于企业的关键生产设备的远程监测与诊断。
第一章 论述了大型旋转机械监测与诊断在现代工业生产中的重要意义，详细分析了大型旋转机械监测与诊断系统的历史与现状，并结合网络技术的发展和信息高速公路的建设，论述了基于网络的大型旋转机械远程监测与诊断技术。最后概述了课题的来源、目标及论文的主要研究内容。
第二章 分析了系统的总体需求，提出了系统的总体设计思想。设计了系统的总体功能结构，并对其进行了数据流图描述。接着设计了系统总体网络架构，主要是对网络的拓扑结构、传输协议、硬件环境、软件环境以及网络安全策略进行了设计，并提出了实现方案。
第三章 分析了各个监测工作站的功能结构，论述了本地监测与诊断服务器的主要功能，实现了数据的集中管理和数据库存储，讨论了Web服务器的配置，设计并实现了本地监测诊断系统与企业内部网的集成。
第四章 分析了本地监测与诊断系统内的数据通信，实现了系统远程数据通信：综合应用Delphi ActiveForm与Three-Tiered Client／Server技术开发了系统的三层客户／服务器结构，实现了瘦客户功能；采用基于HTTP的ASP与ADO技术，实现了Web数据库的数据访问；通过Delphi集成Microsoft Win32 Internet API的应用，开发了FTP客户端程序，实现了远程数据文件的传输。研究了本地与远程监测诊断系统的多种连接方式，并应用防火墙技术实现了网络安全管理。
第五章 研究了快变信号、慢变信号和开关量信号的远程实时监测和信号分析方法。实现了快变信号、慢变信号和开关量信号的实现监测，慢变信号的趋势分析及快变信号的升降速过程的级联图、瀑布图分析。实现了快变信号的时频图、轴心轨迹图、振动幅值趋势图和振动峰峰值趋势图分析。开发了报表、讨论组、留言薄等辅助功能模块。
第六章 研究了基于网络的远程诊断服务中心的架构，设计了中心的主要功能模块由监测诊断服务系统、数据库管理系统、网络管理系统和信息服务系统组成，并在分析了系统功能的基础上，提出了系统的实现方案。
第七章 给出了全文的总结与展望。
Taking the fault diagnosis of large rotating machinery as the object of study, this dissertation systematically and deep going study on the large rotating machinery remote monitoring and diagnosis system based on network., from technique theories to practical applies, based on recent research status both in and out of China. This dissertation consists of following main parts:
Chapter 1 summarizes the important role of monitoring and diagnosis technology for large rotating machinery in modern manufacturing, details the research status and development trend of monitoring and diagnosis system of large rotating machinery. Describe the technique of network based remote monitoring and diagnosis of large rotating machinery, combined with the development of network technology and the construction of Information Superhighway. Then the source, goal and main contents of this dissertation are presented.
Chapter 2 analyses the main demand of this system put forward the thoughts of system design. The main function and structure of this system are designed and described by data flow chart. Then the main network architecture of this system are designed, mainly include the design of topological structure of the network, network protocol, hardware and software environment of network and the security solution of network. Solutions of this main network architecture are described correspondingly.
Chapter 3 analyses the function and structure of each monitoring workstation, describe the main fuction of local monitoring and diagnosis server, implement the management of data in database and data files. Deeply discuss how to configure of web server. Local monitoring and diagnosis system is integrated with the intranet of corporation.
Chapter 4 analyses the data communication inside of local monitoring and diagnosis system, implement long distance data transmission, and study on some kind of communication way between local system and remote system, realize the security of network with application of firewall.
Chapter 5 studies on remote condition monitoring and signal analysis of dynamic signal, static signal and switch signal, realize remote monitoring and signal analysis for all these data signal.
Chapter 6 studies on the architecture of network based remote diagnosis service centre, design the main function module, which is based on monitoring and diagnosis service system, database system, network management system and information service system. The solutions of system are put forward based on the function analysis of system.
Chapter 7 summarizes the main results and conclusions of this dissertation.
第一章 论述了大型旋转机械监测与诊断在现代工业生产中的重要意义，详细分析了大型旋转机械监测与诊断系统的历史与现状，并结合网络技术的发展和信息高速公路的建设，论述了基于网络的大型旋转机械远程监测与诊断技术。最后概述了课题的来源、目标及论文的主要研究内容。
第二章 分析了系统的总体需求，提出了系统的总体设计思想。设计了系统的总体功能结构，并对其进行了数据流图描述。接着设计了系统总体网络架构，主要是对网络的拓扑结构、传输协议、硬件环境、软件环境以及网络安全策略进行了设计，并提出了实现方案。
第三章 分析了各个监测工作站的功能结构，论述了本地监测与诊断服务器的主要功能，实现了数据的集中管理和数据库存储，讨论了Web服务器的配置，设计并实现了本地监测诊断系统与企业内部网的集成。
第四章 分析了本地监测与诊断系统内的数据通信，实现了系统远程数据通信：综合应用Delphi ActiveForm与Three-Tiered Client／Server技术开发了系统的三层客户／服务器结构，实现了瘦客户功能；采用基于HTTP的ASP与ADO技术，实现了Web数据库的数据访问；通过Delphi集成Microsoft Win32 Internet API的应用，开发了FTP客户端程序，实现了远程数据文件的传输。研究了本地与远程监测诊断系统的多种连接方式，并应用防火墙技术实现了网络安全管理。
第五章 研究了快变信号、慢变信号和开关量信号的远程实时监测和信号分析方法。实现了快变信号、慢变信号和开关量信号的实现监测，慢变信号的趋势分析及快变信号的升降速过程的级联图、瀑布图分析。实现了快变信号的时频图、轴心轨迹图、振动幅值趋势图和振动峰峰值趋势图分析。开发了报表、讨论组、留言薄等辅助功能模块。
第六章 研究了基于网络的远程诊断服务中心的架构，设计了中心的主要功能模块由监测诊断服务系统、数据库管理系统、网络管理系统和信息服务系统组成，并在分析了系统功能的基础上，提出了系统的实现方案。
第七章 给出了全文的总结与展望。
Taking the fault diagnosis of large rotating machinery as the object of study, this dissertation systematically and deep going study on the large rotating machinery remote monitoring and diagnosis system based on network., from technique theories to practical applies, based on recent research status both in and out of China. This dissertation consists of following main parts:
Chapter 1 summarizes the important role of monitoring and diagnosis technology for large rotating machinery in modern manufacturing, details the research status and development trend of monitoring and diagnosis system of large rotating machinery. Describe the technique of network based remote monitoring and diagnosis of large rotating machinery, combined with the development of network technology and the construction of Information Superhighway. Then the source, goal and main contents of this dissertation are presented.
Chapter 2 analyses the main demand of this system put forward the thoughts of system design. The main function and structure of this system are designed and described by data flow chart. Then the main network architecture of this system are designed, mainly include the design of topological structure of the network, network protocol, hardware and software environment of network and the security solution of network. Solutions of this main network architecture are described correspondingly.
Chapter 3 analyses the function and structure of each monitoring workstation, describe the main fuction of local monitoring and diagnosis server, implement the management of data in database and data files. Deeply discuss how to configure of web server. Local monitoring and diagnosis system is integrated with the intranet of corporation.
Chapter 4 analyses the data communication inside of local monitoring and diagnosis system, implement long distance data transmission, and study on some kind of communication way between local system and remote system, realize the security of network with application of firewall.
Chapter 5 studies on remote condition monitoring and signal analysis of dynamic signal, static signal and switch signal, realize remote monitoring and signal analysis for all these data signal.
Chapter 6 studies on the architecture of network based remote diagnosis service centre, design the main function module, which is based on monitoring and diagnosis service system, database system, network management system and information service system. The solutions of system are put forward based on the function analysis of system.
Chapter 7 summarizes the main results and conclusions of this dissertation.
引文
[1] R．A．Collacott．机械故障的诊断与情况监测．机械工业出版社，1987。
[2] 屈梁生，何正嘉．机械故障诊断学．上海科学技术出版社，1986。
[3] E. Downham, Vibration in Rotating Machinery Malfunction Diagnosis Art and Science, the First Conf. on Vibration in Rotating Machinery, University of Cambridge, 1976.
[4] D. E. Bently and A. Muszyuska, Detection of Rotor Cracks, Proc. Of the Fifteenth Turbo Machinery Symposium, Texas A&M University, 1988,p129～136.
[5] R M. McGuire and D. W. Price, the Development and Practical Application of Rotor Dynamic Analysis Techniques for Large Steam Turbine Generators, Int. Vibration in Rotating Machinery, Heriot-Watt University, 1988.
[6] 黄文虎．不断总结经验将我国设备监测与诊断技术提高到新的水平．中国设备管理，1998．11，p3～5
[7] 徐敏．我国设备故障诊断技术发展简史与未来．第五届全国故障诊断会议论文集，1995，张家界，p1～8
[8] 张雪江．机械设备故障诊断系统知识自动获取及更新的研究——MFD-2、MFD-3诊断系统的研制．博士学位论文，南京：东南大学，1997
[9] 张利群．空压机组工况实时监视及在线分析系统的研制．硕士学位论文，南京：东南大学，1998
[10] 杨叔子．分层集成组态式设备故障诊断系统．中国设备管理，1998．11，p5～8
[11] 高金吉．集散监测网络与远程诊断．97’全国设备诊断工程会议论文集，1997．9，烟台，p104～109
[12] 蔡肖兵，黄韶毅，余琦．试论远程诊断医院的设想．中国设备管理，1995．9
[13] Y. Zhang, Y. Xie, Diagnosis Design of Hydrodynamic Rotor Bearing Systems, Proceeding of 1999 International Conference on Advanced Manufacturing Technology, June 16～18, 1999, Xian, China. p891～895
[14] 景敏卿，丘大谋，谢友柏．大型旋转机械的集散型实时故障诊断系统的研究．中国机械工程，1994．4，Vol．5
[15] http://www.99net.net/study/know/2.htm．计算机网络的基本概念，1999
[16] 李树钧，纪震，牟轩沁等．利用Internet和RAS实现远程医疗．中国医疗器械杂志，1999，23(1)：1～24
[17] 龚志梅，陈少媚．田燕等．基于Internet技术的远程医疗系统．计算机应用．1999，115(3)：182～184
[18] 王伟，王东辉．远程医疗会诊的国内外现状及系统研究．医学信息，1999，12(3)：31～33
[19] 陈静薇．《旋转机械网络化监测诊断系统数据库的研究与开发》．浙江大学硕士学位论文，1999年3月
[20] 冯志鹏等．计算智能在机械设备故障诊断中的应用．汽轮机技术，2002，4
[21] 李国华，张永忠．机械故障诊断．化学工业出版社，1999．2
[22] 严可国，魏克严，李植．大型旋转机械监测保护故障诊断系统．美国Bently Navada公司，北京办事处
[23] 杨世锡．基于HMM的大型旋转机械故障诊断方法研究．第十届全国设备监测与诊断技
术学术会议论文集
[24] 黄建军，杨世锡等．旋转机械远程状态监测与故障诊断系统的开发．第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集
[25] 李志农，吴昭同等．网络化旋转机械状态监测与故障诊断系统数据库的设计与实现．第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集
[26] 赵伟．基于CORBA的大型机组分布式监诊系统的研发．浙江大学硕士学位论文，2002．2
[27] 谢诞梅，阚伟民等．汽轮机转子在线故障诊断系统．广州电力，2001．2
[28] 卢荣军等．用于汽轮发电机组振动监测和故障诊断的工业局域网．东南大学学报，2001．1
[31] 赵国华，王雪等．基于CORBA和智能代理的远程虚拟测试状态监测诊断系统．振动测试与诊断，2001．2
[32] 陈长征，张省．基于神经网络的旋转机械故障诊断研究．机械强度，2000．2
[33] 柏林，秦树人等．设备管理数据库与预测维修系统的开发，振动测试与诊断，2000．1
[34] 刘增海．旋转机械运行状态监测与故障诊断网络化系统的研究及开发．浙江大学硕士学位论文，1999．3
[35] 黄建军．基于Web的多机组状态监测与诊断系统的研制与开发．浙江大学硕士学位论文，2001．3
[36] 何岭松，王峻峰，杨叔子．基于因特网的设备故障远程协作诊断技术．中国机械工程，1999，(3)
[37] 聂培尧，杨孔雨，曲乐红编著．计算机网络原理与NOVELL网实用技术．北京：国防工业出版社，1997：50～67
[38] 杨叔子．设备诊断技术的现状与未来．设备管理与维护，1995，11：18～21
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[42] 贾民平，许飞云，钟秉林，黄仁．远程分布气轮机组故障诊断网络系统的研究．中国电机工程学报，1998．18(1)：60-63
[43] 申宗杰．多机组分布式网络化监诊系统的研制．浙江大学硕士论文，2000
[44] 吴今培．智能故障诊断技术的发展和展望．振动、测试与诊断，1999，19(6)：79-86
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[62] Errath R. A. , Dominguez J. J. Remote drive condition monitoring, Proceedings of 41st Cement Industry Technical Conference, Roanoke, VA, USA, 1999, April: 11-15
[63] CaldWeii, Nicholas H. M. , Breton, Bernard C. ,Holburn, David M. Remote instrument diagnosis on the Internet. IEEE Intelligent Systems & Their Applications, 1998, 13(3): 70-76
[64] 汪芸，兑继英，顾冠群．开放分布式处理的新发展—CORBA规范．计算机科半，1997，24(3)：17-20
[65] 鱼滨，华庆一．基于CORBA的分布式异构计算环境的分析与实践．西北大学学报，2000，30(2)：113-117
[66] 赵国华，王雪，谢歆．基于CORBA和智能代理的远程虚拟测试状态监测诊断系统．振动、测试与诊断．2001．6,21(2)：94-99
[67] 张金玉，张优云，王汉功．基于MATLAB的远程信号分析与诊断系统的开发．电子技术应用．2001，10：56-58
[68] 季立明，王太勇．基于VRML的设备远程监控诊断技术研究．没备管理与维修．2001，4：28-30
[69] 贾民平等，125MW汽轮发电机组工况监视与故障诊断系统，动态分析与测试技术，1995，(4)：46-54
[70] 王国荣，《Active Server Pages & Web数据库》，人民邮电出版社，1999年3月
[71] J．F．DiMarzio著，苗晓辉译．《网络体协结构及设计》．人民邮电出版社，2001．11
[72] 余俊平，余安萍．《Windows NT／2000建网实务》．电子工业出版社，2001．1
[73] 王睿，林海波等．《网络安全与防火墙技术》．清华大学出版社，2000．10
[74] 黄志鸿，黄嘉辉等．《Internet与7CP／IP程序设计之Delphi高手》．清华大学出版社 2001．9
[75] Martin，M．著，归元计算机工作室译．《网络精髓—使用与理论》．机械工业出版社，2000．11
[2] 屈梁生，何正嘉．机械故障诊断学．上海科学技术出版社，1986。
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[72] 余俊平，余安萍．《Windows NT／2000建网实务》．电子工业出版社，2001．1
[73] 王睿，林海波等．《网络安全与防火墙技术》．清华大学出版社，2000．10
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[75] Martin，M．著，归元计算机工作室译．《网络精髓—使用与理论》．机械工业出版社，2000．11