趙 芹

（中煤陜西榆林能源化工有限公司 ，陜西 榆林 719000）

0 引言

機(jī)電設(shè)備作為煤礦采掘行業(yè)來說，是重要的資產(chǎn)裝備，也是生產(chǎn)效益的客觀基礎(chǔ)，而礦井大型機(jī)電設(shè)備更是重中之重，它們是否安全可靠運(yùn)行，不僅影響到整個礦井的生產(chǎn)，還關(guān)系到井下作業(yè)人員的安全[1]。近幾年隨著各類技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大型機(jī)電設(shè)備管理方法和監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化礦井的安全生產(chǎn)需求，故障診斷技術(shù)也由原來的事后維修階段和預(yù)防維修階段發(fā)展到了現(xiàn)在的預(yù)知維修階段，預(yù)知維修的關(guān)鍵在于通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)或周期監(jiān)測，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析來預(yù)測設(shè)備的發(fā)展趨勢，及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常，掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，把握其發(fā)展趨勢，及早采取有效措施，作到防患于未然[2]，提高機(jī)電設(shè)備管理的效率和效益。同時，將機(jī)電設(shè)備管理與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，便于直觀的展示機(jī)電設(shè)備在采掘行業(yè)的復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境的分布及運(yùn)行狀況。

1 設(shè)計理念

1）系統(tǒng)將機(jī)電設(shè)備管理與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行無縫嵌套，借助地理信息仿真技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的可視化管理，實現(xiàn)煤礦GIS主題數(shù)據(jù)和重大設(shè)備的空間位置相匹配，為數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)更新、可視化查詢、故障診斷和快速維修等奠定基礎(chǔ)。

2）系統(tǒng)對通風(fēng)機(jī)、礦井提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)、水泵等大型機(jī)電設(shè)備實現(xiàn)可視化在線監(jiān)測監(jiān)控，通過軟件及時掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對各種故障及時報警，并進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，為實現(xiàn)設(shè)備未來狀態(tài)的預(yù)測預(yù)報提供支持。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

通過設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)采集與提交實現(xiàn)重大設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、各類傳感器數(shù)據(jù)的采集與提交，供數(shù)據(jù)挖掘、故障診斷、智能分析和決策支持使用。

設(shè)備GIS可視化管理通過與礦山GIS的無縫融合，借助地理信息技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的可視化管理，使各級管理層能夠在機(jī)電設(shè)備管理平臺上對機(jī)電設(shè)備，尤其是精、大、稀設(shè)備的運(yùn)行及分布狀況實現(xiàn)可視化查詢和適時展示。

設(shè)備故障診斷和預(yù)警模塊通過集成各種機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測信息，采用不同的方式直觀的展現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控信息，能夠及時準(zhǔn)確的判定故障位置、故障原因和故障類型等，并進(jìn)行故障診斷和預(yù)警。

設(shè)備故障監(jiān)測分析通過對監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直觀的展示設(shè)備狀態(tài)變化情況，為設(shè)備故障預(yù)測提供基礎(chǔ)。

3 設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)采集與提交

該模塊對不同廠家提供的不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)文件的格式及內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范化處理，實現(xiàn)通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、水泵等重大設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集、存儲與提交，為設(shè)備故障診斷及分析提供可靠數(shù)據(jù)。

重大設(shè)備的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)主要包括：通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量、軸承溫度、電機(jī)功率、排氣溫度等；壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行溫度、壓力、電機(jī)功率等；提升機(jī)的提升速度、提升次數(shù)、提升容器的位置、制動油和潤滑油的壓力、電動機(jī)的功率和軸承溫度等；水泵的流量、揚(yáng)程、泵效率、電動機(jī)的功率和軸承溫度、吸水井水位等[3]。

4 設(shè)備GIS可視化管理

圖2 通風(fēng)機(jī)空間分布

圖3 通風(fēng)機(jī)參數(shù)查詢

對于礦山設(shè)備管理來說，無論是移裝、維護(hù)、點檢和運(yùn)行，知道每臺設(shè)備的空間位置是至關(guān)重要的。因此，系統(tǒng)采用了與礦山GIS無縫嵌套的方式，利用可視化客戶端工具把礦圖和空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理信息系統(tǒng)格式，將設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)（包括性能、狀況、位置等）在煤礦GIS平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享處理，實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的可視化和數(shù)字化管理。

5 設(shè)備故障診斷和預(yù)警

傳統(tǒng)的礦用機(jī)電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)僅局限于簡單數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，不能及時準(zhǔn)確的診斷分析出機(jī)電設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。而本系統(tǒng)不但可以集成各種機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測信息，并且可以通過數(shù)據(jù)表方式、三維可視化方式和GIS圖形方式等不同的方式直觀的展現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控信息，從而能夠及時準(zhǔn)確的判定故障位置、故障原因和故障類型等，并進(jìn)行故障診斷和預(yù)警。

1）以數(shù)據(jù)表方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進(jìn)行故障診斷及預(yù)警。

2）以GIS圖形方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進(jìn)行故障診斷及預(yù)警。

圖4 設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)表顯示及故障報警

對于井上的通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、供電設(shè)備和井下的水泵、帶式輸送機(jī)、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、風(fēng)機(jī)等各種機(jī)電設(shè)備的開關(guān)量和模擬量，對應(yīng)的傳感器探頭都可以在GIS圖上顯示和處理，對于異常監(jiān)測數(shù)據(jù)可以GIS圖上進(jìn)行報警顯示，從而準(zhǔn)確的判定故障位置。

圖5 設(shè)備監(jiān)測GIS圖形顯示

圖6 水泵三維可視化監(jiān)測

圖7 供電設(shè)備三維可視化監(jiān)測

3）以三維可視化方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進(jìn)行故障診斷及預(yù)警。以礦山三維可視化虛擬場景為基礎(chǔ)，集成各種機(jī)電設(shè)備的各類監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，所有機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)信息在三維場景中實時以組態(tài)方式展現(xiàn)，實現(xiàn)全方位、多角度、大視野的對礦井機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障的報警和預(yù)測預(yù)報，為安全生產(chǎn)提供可視化支持。

6 設(shè)備故障監(jiān)測分析

系統(tǒng)按照不同設(shè)備管理的主要指標(biāo)，對監(jiān)測實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析與處理，并將分析結(jié)果以曲線或報表等方式進(jìn)行展現(xiàn)，為管理人員提供決策支持。如圖7所示，系統(tǒng)可以按單位、按監(jiān)控類型、按不同地點傳感器、按時間段等不同條件分析開關(guān)量變化的狀態(tài)，并以曲線圖的方式直觀的展示。

圖8 設(shè)備故障監(jiān)測分析

7 總結(jié)

煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)直接關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效益和生產(chǎn)安全。系統(tǒng)結(jié)合各種監(jiān)測技術(shù)，通過對設(shè)備位置、狀態(tài)、穩(wěn)定性等運(yùn)行信息的實時可視化監(jiān)測，能夠及時排除設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效率，最大限度的保障作業(yè)人員的安全。并且通過與GIS的融合，有效的實現(xiàn)了煤礦機(jī)電設(shè)備管理的可視化、遠(yuǎn)程化與智能化，為保障煤礦生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定性、安全性奠定了基礎(chǔ)。