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基于物联网的设备状态在线监测系统1.项目意义和必要性1.1背景随着现代科学

技术的迅速发展，机械设备日益向大型化、复杂化、高速化、重载化、连续化、综

合化、高级化、高生产率等高度自动化的方向发展，造成机械设备日益复杂，零件

数目显著增加，零、部件之间的联系更加紧密。现代的机械设备越来越体现了机械、

电子电气、液压传动、光学、气压传动等多学科门类技术的集成，设备也向着高功

率、高可靠性、大型化、微型化、可测试性、不可接近性或不需接近性的趋势发展，

随之而来的就是设备安全性问题，这就迫切需要对其状态进行监测。一旦某一部分

发生故障，往往会引起整台设备的瘫痪，造成巨大的经济损失和人员伤亡事故的发

生。1986年的“切尔诺贝利”核电站事故和“挑战者”号航天飞机的失事以及我国在航

天领域中的失事等使人们更进一步认识到在大型复杂系统中引入容错技术和故障监

测和诊断技术的重要性。随之，现代机械设备正常状态所花的维修费用和停机损失，

在成本中所占的比例越来越大，设备故障或事故引起的损失不断增加，设备维修业

务的重要性日益成为一个突出的问题。人们对机械设备的可靠性、可用性、可维修

性、经济性与安全性提出了越来越高的要求；而且现代工业生产中的设备系统比以

往更注重其效率和能耗，且环保的要求越来越高。因此，怎样在设备运行中或基本

不拆卸的情况下，借助或依靠先进的传感器技术和动态测试技术以及计算机信号处

理技术，掌握设备的运行状态，分析设备中异常的部位及其原因，并有效预测设备

状态的未来趋势，是亟待解决的问题。机械设备状态监测与故障诊断技术是现代设

备管理及设备维修的新技术。对设备的管理包括故障后维修、预防性维修（定期维

修）和预知性维修视情维修。故障后维修是设备一直用到失效才去修理，它具有非

计划性、备件库存量大、不能有效安排人力和物力等缺点。预防性维修定期维修是

以时间作为维修期限，计划性较强，组织管理工作较简单，但容易出现该修理时未

及时修理，使设备严重失效；不必要的修理会造成人力物力的浪费和设备运转寿命

的缩短。实践证明随机监测和预知性维修视情维修比故障后维修和定期维修制度更

科学、更有效。它不仅能保障机械设备正常运转降低设备的故障发生率而且能提高

设备的可靠性和利用率降低设备的维修费用。润滑油是机械设备的“血液”，它在机

械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用。润滑油在

工作中受高温、高剪切作用，同时由于空气中氧气、氮气的存在，也会发生氧化、

硝化、硫化反应以及抗氧剂、抗磨剂的降解，因此它本身也。“藏污纳垢”这些污

染物包括有:零部件的磨损颗粒、腐蚀产物，还有润滑油和添加剂经一系列物理、化

学变化而形成的胶质、沥青、油泥及燃烧产物等。各种污染物在一定程度上无一不

与机械设备及润滑油的使用状态相关联，在用润滑油中蕴藏着非常丰富的来自机器

的运动副表面的摩擦学状态的信息。对其理化性能指标及所携带的磨损产物的分析，

可有效地评价在用润滑油的综合性能和判断机械的磨损状态。在油液分析技术中，

润滑油性能测试项目主要有在用润滑油的粘度、酸度、水份、固体颗粒总含量等。油

液监测技术是一种有效的工况监测和故障诊断的方法，它通过采集设备的润滑油或

工作介质的样品，利用光、电、磁学等手段，分析被监测设备的在用润滑油（或工

作介质的理化性能指标变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态

的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。油液

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监测技术适用于低速重载、环境恶劣如噪音大、振动源多、外界干扰明显、往复运

动和采用液体或半液体润滑剂且以磨损为主要失效形式的设备监测。采用油液