【应用】纵行科技针对水泥工厂推出ZETA振动方案，通信成功率达99.7%，有效降本增效

泰国暹罗水泥集团（SCG）在工厂中引入了ZETA技术方案，并围绕ZETA网关及端智能振温传感器，进行了相应的数据追踪分析。该案例证明了ZETA振动监测方案的稳定性和可靠性。在复杂的工业环境中，ZETA可以在530m的通信距离下，保证了99.7%的通信成功率，真实地验证了ZETA无线通讯技术的性能，帮助管理者降低了运营成本、提高了管理效率。纵行科技在本报告中介绍了ZETA振动方案真实的数据表现。

本案例，主要针对ZETA网关及端智能振温传感器进行数据追踪和分析，报告内容围绕通信部分和振动监测数据分析展开。在通信部分，展示了在一楼安装网关时的成功率百分比和覆盖面积；在数据分析部分，展示了从传感器收集的数据并进行了振温数据分析演示。

图1:ZETA端智能振温传感器

本报告选择了1个ZETA网关和6个端智能振温传感器来进行通信性能的应用追踪。6个传感器连接在立式水泥磨机工艺电机的DE和NDE侧的3个主电机上，即磨机电机、风扇电机和分离器电机。该方案的网络拓扑如图2所示：

图2：网络拓扑

在这个案例应用中，3个电机的参数如表1所示 ：

表1：电机参数表

首先，将网关安装在环境复杂的一楼，通过网关与传感器通信的覆盖区域来了解网关的信号强度，以此来验证将网关安装在一楼空地时的通信性能。

其次，测量和总结每个传感器接收数据的成功率。在本方案中，SCG将传感器心跳设置为30分钟，这意味着设备每30分钟将自动更新一次数据。因此，理论上线上平台每天每个传感器应该接收最多48点的数据。然后，连续追踪86天（2022年10月1日至2022年12月25日）以分析ZETA通信技术及振动监测方案的可靠性和稳定性，从而分析在水泥生产过程中重型机器造成噪声干扰的真实情况下的信号检测效率。通过追踪结果，客户将了解ZETA的通信性能，并了解那些安装了传感器的每台特定机器的振动和温度特性。

图3：现场设备安装图

在数据分析部分，工作人员绘制了系统中收集的真实数据，并展示了如何使用这些数据来解释其业务中的机器操作特征。本报告中显示了几个振动和温度曲线，以证明传感器的有效性。

案例结果展示

通过统计每天收集到的数据量，以便根据计算结果与系统在一天内应收集的数据总数进行比较。理论上，1天的数据总数应为48个。因此，48将作为通信成功率性能的参考值。我们追踪了6个传感器总计86天收到的数据。

从表2到表7，可以看到每个月的效率都非常高（高达99.7%）。这意味着传感器可以与服务器连续通信，没有错误或故障，即使水泥厂中的重型机器可能存在一些信号干扰，这可能会影响数据效率。如果传感器由于互联网连接问题或断电而无法将数据发送到服务器，则传感器可以自行重新连接，并在与服务器通信后将先前的数据发送回系统。通过我们的无线技术备份、重传机制，客户可以确保机器上的每一个数据都将以高稳定性连续收集并发送到服务器，这极大地提高了管理效率。

表2：设备成功率：4F033271-磨机电机（Z10M03）-DE侧

表3：设备成功率：4F03327C-磨机电机（Z10M03）-NDE侧

表4：设备成功率：4F03327A-风扇电机（Z10P6）-DE侧

表5：设备成功率：4F033278-风扇电机（Z10P6）-NDE侧

表6： 设备成功率：4F031E28-分离器电机（Z10S01）-DE侧

表7： 设备成功率：4F033270-分离器电机（Z10S01）-齿轮

图4：设备4F03327A每天接收的总数据

关于信号覆盖，工作人员发现在一楼安装网关时，ZETA网关可以与距离中心530米半径内的传感器通信。这一结果可以确保将网关安装到适当的高度（距地面15-20米）时，一个网关可以覆盖1.5-2.0公里的半径。

由于ZETA是为网状协议设计的，可以在系统中添加Mote（信号中继器），以在信号强度较低（小于-100 dbm）的地方增加信号强度。在实际应用中，我们将AP放置在工厂前面的办公楼内。因此，整个建筑都可以使用ZETA协议，这也为管理方减少了布网成本与运营成本。如图5所示：

图5：在一楼安装网关时的信号覆盖

在数据分析部分，工作人员展示了传感器收集到的数据以及为用户演示了如何分析振温数据。由于报告数据包含电机的启停状态（长度=1字节），我们可以计算每台机器的运行小时数和每个月的运行百分比。

该数据还能用于与电力成本和生产率相结合，以测量工厂的生产效率，降本增效。表8汇总了电机运行时间表：

表8：电机运行时间

在本报告中，我们将仅显示6个传感器的速度rms、加速度rms、低频rms、高频rms和温度。其他参数，如峰度和偏度，用户也可以在在线平台中查看。电机的平均数据汇总在表9中。数据追踪期间的最高和最低温度如表10所示。在追踪过程中，我们发现位于分离器电机齿轮箱的一个传感器发出了温度警报（>70°C）。高温警报于2022年11月30日发出，因为我们将温度警报阈值设置为70°C。平台中的报警日志如图6所示：

表9： 电机运行时的平均数据

表10： 电机温度分布

图6：平台上显示的分离器电机（齿轮箱）高温报警

尽管用户可以在图7所示的在线监控平台中查看速度、加速度、低频率、高频率和温度，但我们也可以将数据导出到.csv或.xlsx文件中，以便在Power BI、Google data Studio和Python等其他程序中进行数据分析，以获得更多的业务洞察力，提高工作效率。在报告中，我们根据收集的数据分析磨机电机的特性。图8显示了2022年10月电机的速度rms和温度曲线。

图7：平台中的在线监控图

图8：磨机电机剖面图（DE）——2022年10月

为了分析电机的数据，可以使用温度和速度rms之间的散点图来可视化机器运行时的温度模式。在图9中，可以从DE侧和NDE侧了解电机的温度和振动模式。通过应用切比雪夫不等式统计规则或简单的机器学习，我们可以轻松地实时预测电机的健康状况并提前报警，降低非计划停机风险，减少管理成本。我们还绘制了速度rms和温度的直方图，以查看图10-图11中总数据的概况。

图9：速度rms与温度图-磨机电机-2022年10月

图10：速度rms直方图-磨机电机（DE）-2022年10月

图11：温度直方图-磨机电机（DE）-2022年10月

此外，由于这些机器在同一过程（水泥粉磨过程）中互锁，我们可以分析过程组中每台机器之间的同步运行模式。如果我们检测到速度rms的某些异步模式，我们可以假设单个机器可能存在联锁系统的问题。

图12：2022年10月每台机器之间的速度rms比较

图13：2022年10月每台机器之间的温度比较

应用结论

本文确认了使用ZETA通信技术以及ZETA振温监测方案实现提前预警的有效性。由于通信模块相同，报告中的通信结果也可用于我们系统中的其他传感器。通过追踪每天和每月的成功率百分比，确认了ZETA通信技术的稳定性和可靠性。网关的信号覆盖率也通过将网关放置在拥有若干障碍物（重型机器和建筑物）的一楼来确认，以便在客户安装区域非常有限的情况下确保通信效果。

ZETA无线传感器在信号覆盖区域和高成功率方面表现良好。当ZETA网关安装在一楼并有多个障碍物时，其通信距离可达530米。当信号强度较低时，可安装中继增加信号强度；用户可以在现场仅安装一个网关的情况下监控建筑物内的多个参数。举例来说，用户可以收集耗电量、用水量和空气质量，以优化其净零建筑的性能。

总之，通过部署使用ZETA产品方案，客户可以在线上平台有效地监控机器状态和健康状况，通信可靠度达99.7%，保证用户不会错过任何报警检测。此外，ZETA端智能振温传感器能检测到设备的细微振动，在成本高昂的故障发生前进行预警提醒，并允许用户在非常有限的时间内，轻松地将传感器安装于正在运行中的机器上，真切地降低运营及人力成本的同时，也提高了管理效率。