Page 71 - 新时期安全工程技术发展与创新

第三章 新技术在工程安全中的应用

不同采样率、不同精度的传感器数据，需在统一的时空基准框架下进行有效关联
与综合分析，方能全面刻画结构状态。此外，传感器网络的初始部署成本、后期
维护复杂度以及数据安全与隐私保护问题，也是阻碍其大规模普及的现实因素。

传感器网络对结构健康状态的实时监测，正深刻变革着基础设施安全管理的
范式。其价值不仅体现在灾变预警，更在于通过持续积累的“结构数字孪生”数
据，揭示结构性能的长期退化规律，为预防性维护与科学决策提供精准依据。随
着物联网、人工智能、材料科学的交叉融合，具备自感知、自诊断、自供能特性

的智能传感节点与更强大的分布式智能分析架构将不断涌现，推动结构健康监测
向更高精度、更强鲁棒性、更广适用性的方向演进。

二、设备运行状态物联网预警系统

设备运行状态物联网预警系统（IoM-EWS）作为现代工业安全的核心保障，
深度融合传感网络、数据传输、智能分析与预警决策，实现对关键设备运行健康
度的实时感知与超前预警。该系统以早期发现潜在故障、精准评估风险等级、主
动触发防护机制为目标，显著提升了设备运行的安全性与可靠性，成为新时期安

全工程的关键技术创新方向。
（一）系统架构与技术要素
IoM-EWS 遵循分层解耦的设计理念，其典型架构涵盖感知层、网络层、平
台层与应用层。感知层由部署于设备关键节点的多模态传感器网络构成，持续采

集振动、温度、声发射、电流、油液状态等物理与化学参数。高精度 MEMS 振
动传感器、光纤光栅传感器、嵌入式声学传感器、多光谱成像装置的应用，极大
拓展了状态监测的维度与精度。网络层则依托工业以太网、5G 专网、LoRa 等异
构通信技术，确保海量异构数据的低延时、高可靠传输；边缘计算节点的部署有

效缓解了云端压力，实现了数据本地预处理与初步特征提取。平台层作为核心，
构建于分布式云平台之上，集成海量异构数据的存储、管理、清洗与融合引擎，
为上层智能分析提供高质量数据基座。应用层聚焦于预警模型构建与决策支持，
是系统智能化的集中体现。

（二）状态监测与特征提取
精准的状态监测是预警的前提。系统通过多传感器协同，实现对设备运行全
息画像的刻画。对于旋转机械，振动信号的时域、频域及时频域分析（如小波变

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