基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台设计

基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台设计

冯国君 刘献武

国能神东设备管理中心、柳塔煤矿 陕西省榆林市 邮编 :719315

摘要： 机电工程对于国家经济的发展以及人们生活水平的提高具有重要意义,煤矿机电设备数量多、占比大,因此对煤矿机电设备管理进行风险控制是非常重要的,其可以保障工程的顺利开展,发挥机电工程的作用。因此本文主要对煤矿机电设备物联网智能管理进行分析,并且根据工程的特点提出相应的对策,希望可以提供参考。

关键词：物联网；煤矿机电设备；智能管理平台；设计

　　1引言

　　在目前我国经济社会快速发展的阶段，对于煤炭等资源的需求量也在急剧增长，而对于我国传统的煤矿企业来说，由于属于典型的资产密集型企业类型，表现出其生产过程中所应用的机电设备数量和种类较多，在这些机电设备的应用中也容易出现设备老化、带病运行、设备管理制度不健全、管理和作业人员培训不到位、保护措施不周全等问题，这就增加了这些机电设备运行中出现故障和异常的概率，影响了煤矿企业的正常生产和运营。此外，针对目前多数煤矿企业仍然主要采取在设备出现故障之后进行维修的管理方式，表现出监测监控系统不周全以及各个系统之间难以实现相对独立运行以及协同工作等问题，为此，文章提出了基于物联网来设计煤矿机电设备智能管理平台的策略。

           2、必要要求

           煤矿生产综合管理信息系统使煤矿更有利于实现煤矿数字化、智能化管理目标，在安全生产和效率提升方面的作用表现得异常明显，有助于企业效益和管理水平的提高、技术创新与进步、职工观念的更新和企业形象的铸造，最终提升企业的核心竞争力。因此在煤矿现有综合管理信息系统建设过程中加强三维综合管理信息系统的应用对提高生产流程自动化，提高生产效率，安全预警等都有实质性改变，最终提高煤炭企业的核心竞争力。煤矿的决策层中，安全生产和科学决策是很重要的环节。在进行安全生产过程中新的煤矿综合信息系统可以通过建立一个包含通风安全管理信息子系统、采矿辅助设计子系统、矿井自然灾害预警子系统等在内容的安全生产管理信息系统的建设，为实现煤矿的安全生产提供良好的服务。另外，与现有监测监控系统、通讯系统、井下人员定位系统、工业电视系统等进行整合。并对煤矿地面、井下的多种数据要素的属性及空间信息进行整合，为地形元素、交通设施、植被、建筑、煤层、钻孔、巷道、线路以及生产、安全相关设备等信息进行统一管理提供基础。利用三维仿真技术实现现实世界数字化，将矿区所有的空间信息和业务相关信息都装入空间数据库或关系数据库，为快速、科学决策提供全面、及时、有效的信息。实现机电可视化的管理。机电可视化可分为供电可视化、提升运输系统可视化和给排水可视化。这些可视化主要是设备三维效果、运行动态显示和属性查询等功能。实现供电线路运行动态显示。供电设备三维效果和运行动态显示等。实现井上、井下机电设备可视化与属性查询。主要包括矿井变电站、井下中央变电所、盘区变电所、采掘工作面移动变电站及配电点供电设备与线路三维设计、供电参数实时显示。实现巷道内机电设备统计与数据输出。运输系统包括主、副提升系统和主运输系统。实现主排水系统布置三维设计及主水泵运行动态显示：瓦斯抽放泵站设备布置三维设计及运行动态显示。

3、平台功能设计

　　在上述智能管理平台中，应用物联网编码规则开展对煤矿机电设备与传感器监测点之间的编码管理工作，建立二者之间的唯一关联关系，便于实时对设备运行参数进行展示，而且在此基础上来实现对机电设备的协同控制。此外，此平台还可以满足巡检管理工作中的计划编制、任务指派、过程记录以及异常处理等要求，通过设备的全生命周期管理来向设备管理提供辅助决策。

3.1基础信息管理功能

　　此部分功能首先是针对设备管理工作中不同的管理、巡检以及维修等岗位人员进行不同的用户权限配置。其次通过无源标志卡来存储设备巡检人员的身份、区域地点以及设备铭牌等信息，便于通过设备巡检记录仪来开展对无源标志库信息的唯一性管理。再次是向平台中同步企业资产管理工作所需要的设备基础信息。最后就是起到数据字典的作用，用于定义和描述各种设备监测监控系统类型或者传感器类型的数据项和数据结构、数据存储以及处理逻辑等。

　　3.2设备在线监控功能

　　 一是针对不同机电设备监测监控系统的类型、编号、名称以及数据接入防护等开展集成系统等基础信息管理。二是对上述系统中的传感器监测点的配置表进行自动读取，对上述监测的各种编号、名称等信息进行配置。三是通过列表形式来展示监测点数据并且通过矢量化图形技术的应用来通过图形的方式展示各个监测点的数据。四是通过语音、消息推送等方式来结合不同岗位开展对异常信息的分级报警工作。五是结合所监测到的数据与历史数据进行对比来实现对故障位置的快速定位，并且在分析故障原因的基础上来提出相应的故障处理措施。六是基于不同设备与其关联设备之间的关系以及相应的监测点关系来实现对机电设备的协同联动控制。

　　3.3设备巡检功能

　　一是设备管理人员可以结合现场的设备分布和运行情况以及实际的巡检人员数量来进行设备巡检计划的编制。二是设备管理人员可以结合设备的运行与维护和检修计划以及设备运行中的异常情况来开展工单管理工作，也就是通过工单的方式来管理派单任务，通过工作流以及消息提醒等方式来对巡检人员起到督促作用，保证其巡检工作按期完成。三是引导设备巡检人员按照所规定的巡检路线、应用设备巡检记录仪来对必要的标志卡进行自动读取，而且提醒巡检人员某区域中所需要巡检的机电设备，针对特定的机电设备来获取相应的检查项目和运行数据，通过设备巡检记录仪来自动测定运行数据。四是在设备运行中出现故障时，设备管理人员也可以通过任务派单的方式通知设备附近的巡检人员开展及时的故障排查和处理工作。

　　3.4综合应用分析功能

　　一是通过此平台结合设备运行中的实时监测数据以及巡检数据与历史数据进行对比和分析，通过参数类比、趋势预测等方法来对设备故障进行诊断。二是结合一段时间内设备的开停记录来对设备使用率进行计算。三是结合设备巡检工作的执行情况以及故障处理是否及时和处理效果等情况来对巡检人员的到岗履职情况进行考核。四是结合机电设备的运行数据以及累计运行时间、企业生产日历等来进行设备维护与检修计划的制定。五是结合设备运行中所消耗的能源情况，还有煤矿的关键生产指标等因素来开展机电设备的能效分析以及整个煤矿企业的能效分析工作。

　　4结语

　　本文所提出的基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台，主要是通过传感器来对设备运行参数进行收集，并在对这些数据进行分析的同时来实现对设备运行状况的实时展示，此外，还可以在设备运行出现故障时起到快速定位以及分级报警等功能，实现设备之间的协同控制。同时还可以结合设备运行中的实时监测数据和日常巡检数据来开展综合应用分析，实现设备精细化管理水平的提升，保障煤矿企业生产的安全性。

　　参考文献：

　　[1] 刘江文, 梁纯. 基于FPGA的煤矿机电设备开关状态智能监控系统设计[J]. 煤炭技术, 2019(3).

　　[2] 金利国, 李晓方, 刘一杰. 基于物联网的智能分站在煤矿安全生产中的应用探讨[C]// 第28届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第9届中国煤矿信息化与自动化高层论坛. 0.

　　[3] 谭海燕, 崔如春, 文翰, et al. 基于物联网技术的大型仪器设备智能监控管理系统设计与实现[J]. 软件导刊, 2017(2).