3.2 系统功能需求分析

上面提出了系统的目标，但是实现这些目标需要的具体功能和要求，需要开发者和用户共同来协商确定。值得注意的是，在系统开发的过程中，用户的参与是极为重要的。一方面，用户作为设备的生产者或者使用者，需要设备的哪些信息，比开发者更加清楚；另一方面，他们更能站在系统使用者的角度来看问题，提出改善用户体验的建议。

本系统在开发的过程中与用户进行了充分的交流，随着交流的深入，功能数次变更，越来越接近用户的实际需要。下面根据上面提出的目标，逐条来说明具体的功能需求。

1.斗轮机的数据采集和远程传输

此目标分为两个部分，数据采集和远程传输。对于数据采集，需要满足两个要求：保证足够快的数据采集频率和实现数据采集的通用性。由于某些突发状态的数据（故障数据、振动数据等）会瞬间丢失，因此需要足够快的数据采集频率来避免这些数据被忽略。同时，数据采集的对象多种多样，采集的接口和协议也不同，因此数据采集模块在设计时要实现多种接口、多协议的通用数据采集。

对于数据远程传输，则需要满足三个要求：保证有足够强的数据传输能力，保证数据传输的完整性及稳定性和数据传输的安全性。在高速的数据采集频率下，如果数据的传输速率小于数据采集速率，就会造成数据堆积，因此必须保证数据传输能力足够强以避免数据堆积。另外，考虑到设备现场通信环境和供电状况，需要保证在网络断开和断电等突发情况下数据不丢失，在恢复正常后实现数据补发。最后，由于工业场合要求有极高的安全性，因此需要采取加密等安全措施，保证数据不会被泄露。

2.斗轮机的数据预处理和存储

在监控中心接收到数据之后，需要对数据进行一定的预处理，然后对数据进行存储。对于数据预处理，需要满足两个要求：保证有足够快的数据预处理速度和灵活的预处理策略。监控中心接收大量设备发送来的数据，如果预处理速度不够快，就会造成数据堆积。另外，不同的设备发送过来的数据长度、顺序和数据类型都不一样，因此需要采取一种灵活的预处理策略，实现不同设备数据的预处理。

对于数据存储，需要满足三个要求：保证设备数据存储的完整性、保证数据存储的通用性和保证数据的高取用效率。一方面，设备数据不仅包括采集的数据，还有设备信息、用户信息、分析结果及报表日志等信息，系统要对所有这些数据进行有效的组织和存储；另一方面，大量设备不断发送数据使总体数据量不断增大，系统要满足不断增长的海量数据的组织和存储需要。另外，系统还需要实现多设备数据的存储，由于不同的设备在数据类型和长度上有很大的差异，所以数据的存储要满足不同的设备类型需求，保证数据存储的通用性。最后，数据的组织存储方式还要满足数据的高取用效率要求。面对海量数据，在取用和处理这些数据时不能耗时过长，以获得较好的用户体验。

3.斗轮机的状态监测

斗轮机远程监测包括三部分功能，分别是全体设备的监测、具体设备的状态监测和简单的故障报警。由于系统接入了多台设备，因此需要实现全体设备基本状态（故障或正常、作业或停机）的查看。另外，对于具体的设备，需要实现整机信息、关键机构和部件信息的查看。最后，在设备发生故障时需要及时报警并提供简单的故障信息。

4.斗轮机的运维管理

斗轮机的运维管理指的是对斗轮机运行状态的统计，主要包括对一些开关的打开、关闭次数的统计，对电动机工作时长的统计，对斗轮机能耗的统计和故障的统计等。

5.斗轮机的健康评估

斗轮机的健康评估是指利用设备数据，对设备整机、机构及关键部件的状况进行深入的分析，实现设备健康状况的评估，同时，对设备关键部件的剩余寿命进行预测。最后结合前面两者，生成评估报表并提出斗轮机维护建议。

6.用户和PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）的远程连接

通过用户和PLC的远程连接，调试人员在不去现场的情况下就可调试和修改现场PLC的程序，即PLC的程序在线运行。PLC的程序在线运行要满足两个要求：实现多台PLC同时在线运行以及保证在线运行的安全性。在管理多台设备的情况下，会碰到多台PLC同时需要调试的情况，因此PLC的连接要能实现多台PLC同时在线。另外，由于PLC是设备的控制核心，因此PLC在线运行要保证有足够的安全性，需要经过严格的用户验证之后才允许在线运行。

上面详细介绍了斗轮机远程监测、健康评估系统的详细功能需求，详见图3-2。在功能需求的基础上，下一节将提出系统的体系结构设计并说明其运行原理。

图3-2 斗轮机监控与数据采集系统功能需求分析