周劍　宋冰清

摘要：針對煤礦煤機設備在應用的過程中由于復雜的生產環(huán)境及長時間高強度的運作導致的煤機設備故障問題，采用智能裝備專家系統(tǒng)采集設備數據并進行數據分析并得出的煤機設備故障診斷信息、預測分析結果、實時設備數據，為了煤礦信息管理人員能及時查收數據，并作出及時的處理，設計數據處理中心系統(tǒng)，對這些分析數據進行全面、直觀、實時的數據展示，讓煤礦調度等部門人員能實時掌握設備所有信息，及時進行維護、排查、維修等，實現對煤礦煤機設備的實時監(jiān)測數據分析展示，有效保障煤機設備的穩(wěn)定運行，提高煤礦的生產效率，并且數據處理中心集成了煤礦基礎信息的管理，可以對煤礦的所有基本信息進行查找管理，實現煤礦整體信息化。

關鍵詞：故障在線診斷;大數據;遠程監(jiān)控;煤機設備;實時展示

一、引言

煤機設備是煤礦企業(yè)進行正常生產的物質基礎。煤機設備的可靠穩(wěn)定運行以及后續(xù)的維護效果都是保障煤炭企業(yè)生存的必備條件。煤機設備運行健康狀態(tài)、運行實時監(jiān)測、故障的診斷、故障的預測、以及維護都能直接影響煤炭企業(yè)的生產效益。由于復雜的生產環(huán)境以及長時間的使用，生產設備，例如采煤機、液壓支架、皮帶等都會有一定的損耗，但傳統(tǒng)意義上的故障診斷及維護，依賴于人工技術人員的經驗及特定設備的監(jiān)測，并且還需要進行周期性的監(jiān)測及預測，這樣會造成時間上的損耗及高昂的成本。而且如果在煤機設備生產使用的過程中，未能及時對其運行的健康狀態(tài)進行有效的設備診斷，則可能突發(fā)的煤機設備故障可能會帶來很大的安全隱患及經濟損失。

隨著煤礦智能化礦山的建設及互聯網信息技術發(fā)展普及，信息化與工業(yè)化進行深度的融合，通過傳感器等設備采集到的數據日益豐富，而移動互聯網、物聯網、大數據等先進技術的高速發(fā)展，為設備健康狀態(tài)傳感感知、高速數據傳輸、分布式計算分析、故障在線診斷等技術提供了技術支持。

基于大數據開發(fā)的智能裝備專家系統(tǒng)就是對煤礦企業(yè)生產過程中涉及的煤機設備進行實時監(jiān)測。通過安裝在煤機設備元件中或者各個關鍵部位的傳感器收集不同的數據，包括電流、電壓、轉速、溫度等關鍵數據，傳輸到大數據中，通過模型算法對收集到的信息進行處理、分析，進而對煤機設備的健康狀態(tài)進行分析，還可以通過相關數據對煤機設備故障進行預測分析，保證煤機設備進行正常生產活動，從而保證煤炭企業(yè)的生產效益和人員安全。而這些實時數據和分析數據都需要一個數據處理中心平臺進行展示，讓煤礦企業(yè)可以隨時便捷地進行查看，并且可以對煤礦企業(yè)基本信息管理，做到礦山信息化及智能化。

二、系統(tǒng)總體框架

大數據成套裝備專家系統(tǒng)的數據處理中心體系結構，由數據采集、數據存儲、數據展示組成。系統(tǒng)總體功能框架如下圖所示：

系統(tǒng)通過在現場煤礦煤機設備上安裝傳感器，例如在采煤機、液壓支架等設備上安裝溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等，實時采集煤機設備運行狀態(tài)信息，然后通過模型算法對原始采集實時數據進行分析計算，計算出來的數據結果存入Mysql傳統(tǒng)數據庫中。接著使用大數據工具Streamsets，通過配置Kafka等采集流式數據，存入大數據集群中，實時數據存放Hive，分析性數據存放Hbase。大數據處理展示中心還會對煤礦基礎信息進行展示管理，例如部門，人員、狀態(tài)信息的管理等。最后，大數據展示頁面根據需求，對這些數據進行展示，達到實時對煤礦煤機設備的運行狀況進行監(jiān)測，并可以對煤礦基礎信息進行管理。

三、數據中心管理模塊結構

大數據成套裝備專家系統(tǒng)數據展示頁面的主要包括主頁、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)監(jiān)控三個主要部分。

（一）系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要是對所有的數據進行后臺編輯管理，包括設備管理、測點管理、閾值管理、用戶管理、角色管理、菜單管理、部門管理、崗位管理、字典管理、參數設置、通知公告、日志管理以及文件管理，所有的管理模塊根據權限來劃分對后臺信息的管理權限，可以進行添加、修改、刪除等基本功能，也可導出到本地作為本地文件進行存儲，也可以對特定設備進行檢索，總體結構如下圖：

1.設備管理。設備管理主要是對煤機設備的基礎信息，運行狀態(tài)等信息進行展示。煤機設備管理內容主要包括煤機設備編號、設備名稱、設備使用年限、設備運行狀態(tài)、設備健康狀態(tài)、設備出產日期等。

2.測點管理。測點管理主要是對煤機設備上裝載的測點傳感器進行管理監(jiān)測。測點管理展示內容主要包括測點名稱、設備編號、設備名稱、測點位置、測點狀態(tài)、測點類型。這個模塊可以展示出測點相關聯的設備，有利于對單獨測點數據進行分析展示，也可以很直觀地體現在煤機設備上，對煤機設備進行整體分析。

3.閾值管理。閾值管理主要是對煤機設備上閾值進行實時在線監(jiān)測。閾值管理內容主要包括設備編號、設備名稱、測點編號、測點名稱、上閾值、下閾值、動態(tài)閾值、當前值。

4.用戶管理。用戶管理主要是當前登錄該系統(tǒng)的所有用戶進行實時在線狀態(tài)監(jiān)測。用戶管理展示內容主要包括用戶ID、登錄名稱、用戶名稱、部門、手機、用戶狀態(tài)、登錄時間。 并且還有創(chuàng)建組織結構，對整個煤礦系統(tǒng)，細致到部門、科室有一個詳細的組織分類，方便進行部門細致查找人員。

5.角色管理。角色管理主要是所有創(chuàng)建過賬號的用戶進行角色權限管理分配。角色管理展示內容主要包括角色編號、角色名稱、權限字符、顯示順序、角色狀態(tài)。管理員還可以通過該管理模塊對所有的角色進行數配用戶管理。

6.菜單管理。菜單管理主要是會顯示在擁有系統(tǒng)管理權限的賬戶上。菜單管理可以對整個展示系統(tǒng)的模塊進行管理，能實時查看到各個模塊被請求的地址，也能對整個系統(tǒng)各個模塊進行隱藏或者顯示，并且可以設置單獨模塊的用戶權限訪問等級。

7.部門管理。部門管理主要是對煤礦所有部門進行管理。部門管理內容主要包括部門名稱、部門下屬科室分類、部門狀態(tài)。管理員可以通過此模塊對部門在系統(tǒng)的展示進行調整，增添或者刪除部門科室等。

8.崗位管理。崗位管理主要是對煤礦各級工作人員進行崗位管理。崗位管理內容主要包括崗位編號、崗位編碼、崗位名稱。管理員可以通過此模塊對煤礦所有人員的崗位進行管理編輯。

9.字典管理。字典管理主要提供了整個業(yè)務系統(tǒng)通用的字典管理，提供界面對字典進行維護等功能，能快速查看，錄入系統(tǒng)模塊字典數據。界面主要包括字典主鍵、字典名稱、字典類型、狀態(tài)、備注功能。

10.參數設置。參數主要提供了整個業(yè)務系統(tǒng)所有的參數管理，提供界面對參數進行維護編輯修改等功能。界面主要包括參數主鍵、參數名稱、參數鍵名、備注功能。

11.通知公告。通知公告模塊主要提供了對整個煤礦系統(tǒng)發(fā)通知公告的功能，提供界面編輯修改通知公告并進行發(fā)布。界面主要包括通知序號、公告標題、公告類型。

12.日志管理。日志管理管理員賬戶主要包括操作日志及登錄日志。煤礦職員可以通過日志管理功能，記錄員工已執(zhí)行的工作任務及完成情況、近期計劃需要完成的工作任務，同時，員工可對自己的日志進行修改、查詢、刪除。系統(tǒng)可以根據用戶權限等級進行日志權限管理劃分，例如權限為部門經理，可對部門員工、部門科室等進行日志查詢，但無法對其他部門進行管理查詢。管理員可以對所有人的日志進行查詢、導出，可查看所有人的操作日志及登錄日志。

13.文件管理。文件管理模塊主要提供了文件的上次及下載功能。煤礦員工可以上傳煤礦數據文件至服務器進行保存和提供給其他人下載 ，可以使得部門與部門之間的業(yè)務交流和協作提供便利。

（二）系統(tǒng)監(jiān)控

系統(tǒng)監(jiān)控主要是通過在后臺對系統(tǒng)進行管理監(jiān)視，主要包括在線用戶、定時任務、數據監(jiān)控及服務監(jiān)控。

1.在線用戶。在線用戶主要是可以在后臺監(jiān)控所有登入系統(tǒng)的用戶，會顯示登錄用戶的序號、會話編號、登錄名稱、部門名稱、主機IP、登陸地點、瀏覽器信息、操作系統(tǒng)、會話狀態(tài)。可以對所有登錄用戶進行管理，有利于系統(tǒng)的安全保護監(jiān)測。

2.定時任務。管理員可以通過定時任務模塊對數據進行定時提取分析，進行展示。包括任務編號、任務名稱、任務分組、調用目標字符串、執(zhí)行表達式、任務狀態(tài)、創(chuàng)建時間，操作，可以對定時任務進行詳細的設定。

3.數據監(jiān)控。數據監(jiān)控包括數據源、SQL監(jiān)控、SQL防火墻、WEB應用、URL監(jiān)控、Session監(jiān)控、Spring監(jiān)控、JSONAPI?？梢栽诤笈_對系統(tǒng)數據進行監(jiān)控，并附有日志編寫功能，管理員可以編寫日志對其數據監(jiān)控進行記錄。

4.服務監(jiān)控。服務監(jiān)控可以讓使用登錄者觀看自己登錄的電腦信息，包括CPU、內存、服務器信息。

四、系統(tǒng)主頁數據展示

在主頁模塊上會顯示大數據成套專家系統(tǒng)數據駕駛艙展示頁面，對系統(tǒng)分析的數據、測點的數據、預測的數據、報警信息等數據進行直觀的實時的展示。部分實際頁面如圖3。

五、結束語

本系統(tǒng)通過研究大數據技術，數據管理技術，設備智能診斷技術等，通過構建統(tǒng)一數據采集模型，規(guī)范各類型設備數據接入方式而形成的工作面智能成套裝備系統(tǒng)上建立的大數據處理中心，通過對現場生產實際實時數據、預測數據、故障預測信息、設備測點等關鍵數據的展示，實現對煤礦煤炭設備的數據監(jiān)測及故障診斷、預測等功能，并且通過系統(tǒng)集成各個煤礦基礎設施數據及管理模塊，做到煤礦企業(yè)數據信息化、智能化。

作者單位：周劍? ? 宋冰清? ? 中天合創(chuàng)能源有限公司? ? 中國煤礦機械裝備有限責任公司

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