网络化矿井设备管理论文

1网络化矿井提升设备管理方法

煤矿生产企业井田面积大,安全性要求高,管理部门不集中等特点,使得提升设备的管理存在管理内容单一、各部门间相对独立,信息沟通不畅的问题,网络化的矿井提升设备管理方法可解决以上问题。该方法将先进的工况监测与故障诊断技术融入管理,可以使提升司机与维护人员实时了解提升设备工作状态,面对复杂工况及时做出正确反应;可以为管理者制定维护决策提供更多更准确的第一手资料。现场总线、企业Intranet与Internet三网的相互融合为信息传递搭建了桥梁,使设备的异地管理成为可能,各层次管理角色从不同网络接口参与管理,缩短了信息传递时间。远程诊断专家的加入增加了提升设备运行的安全性与可靠性,各层次人员均实时获取设备状态信息,直接参与设备管理,提高了工作效率。网络化矿井提升设备管理方法实施流程如图1所示。首先,通过在线监测系统获得设备实时数据,结合人工录入运行维护数据以及历史检修数据形成设备信息的实时集成存入数据库,通过各种数学模型及数据挖掘技术,将原始数据分类处理为可供各种统计、趋势预测及智能诊断的数据集存入本地数据服务器,供不同需求用户调取使用。本地智能诊断系统与获得权限的远程诊断中心可提取原始数据对设备运行情况进行分析,若设备运转数据在正常范围,则对设备运行状态做出评估并预测变化趋势,作为制定维护计划的依据;若发现设备故障,则应立即对故障进行诊断并提出维修建议。然后,管理人员通过诊断结果与运行状态评估制定设备维修/维护计划,审核后安排维修人员根据计划内容进行维修。最后,将每次维修中的设备状态参数、计划任务及实施记录反馈等整理提交至企业Web服务器,生成各种直观的统计,图表、趋势预测曲线与报表进行Web。基于此,笔者构建了网络化提升设备管理系统(IHMS)。

2网络化提升设备管理系统结构

网络化提升设备管理系统采用基于Internet的C/S与B/S混合架构,融合了基于C/S模式的设备监测与故障诊断网、基于B/S的本地及异地设备管理信息网,并提供接口连接煤矿企业ERP。多层网络融合使得IHMS既可作为一个独立的管理应用平台供提升设备维护人员使用,也可以作为煤矿企业ERP的一个子系统供企业管理人员使用,此外,系统还可以作为提升设备远程在线监测与诊断管理节点,与远程诊断管理中心进行信息互传,利用远程诊断管理中心的专家与技术优势,实现基于Internet的设备异地管理,同时远程管理诊断中心将诊断结果与维修意见传回现场,指导管理人员决策的制定与维护人员的操作。IHMS系统基于企业Intranet/Internet,结合现有提升设备管理的特点,建立了IHMS系统的结构,如图2所示。提升现场监测站由提升机、传感器、PLC、工控机与数据服务器组成,现场工作人员通过组态软件与浏览器实现数据的查询、浏览,设备在线数据提取及动态数据录入等内容,在线提取的监测数据结合人工离线录入数据构成动态设备数据存储于数据服务器,并在诊断服务器进行相应的诊断与分析,组态界面与数据通过Web服务器于企业Intranet与Internet。监控中心与调度中心等管理部门通过企业Intranet与现场进行信息传递,实现用户验证、数据查询及下发工单等功能。远程诊断管理中心采用数据库复制的远程传输技术获取现场数据,通过远程端Web服务器设备信息与更权威准确的诊断结果。终端用户可使用联网的计算机、手机与PDA等设备通过浏览器向各服务器发出请求,然后由各服务器执行相应操作,并将结果通过浏览器输出至终端用户,使各层次用户参与到设备管理中,实现设备的综合管理。系统结构满足提升设备网络化管理的功能及性能要求,且具备开放性与可扩展性,能够适应未来组织结构和管理方式的变化。

3网络化提升设备管理系统功能模型

网络化提升设备管理系统的功能主要是实现煤矿企业对提升设备资料、运行、状态维护等设备关键生命周期进行全面的管理,并汇总形成满足不同部门管理要求的统计分析报告,为各级生产计划部门提供实时、准确、完备的设备信息,从而辅助管理部门对设备运行维修状态进行决策分析。提升设备及其相关管理部门通常存在地域分布广、职能差异性大的特点,且不同管理部门对提升设备运行信息的筛选分类、提取加工等阶段性处理的要求不同,因此系统总体上采用层级分布形态[13]。网络通信技术的发展弥补了地域差异造成的管理不便,为设备信息远程传递及异地管理提供了解决方案。在提升设备现场总线与企业Intranet的物理拓扑结构的基础上融入有线及无线的Internet,提出了如图3所示的网络化提升设备管理系统总体功能模型,主要包括设备资料管理、运行管理、维护管理及配件管理等功能模块。考虑到系统涉及内容的复杂性与动静态信息的交叉,功能模型采用IDEF0图分析建立。1)资料管理:以基本信息和图纸、文档资料为基础,结合运行、维护及更换配件等信息形成提升设备信息数据库,通过实时更新的数据库内容可以了解设备的各项技术参数及生命周期各阶段的运行及维护情况,为操作和维护人员提供经验与技术指导,为管理人员制定状态维修决策提供依据。管理的参与者主要为具备权限的管理人员,各项运行维护数据的筛选入库可以在全网(即现场、企业内部及In-ternet)进行。2)运行管理:通过在线监测数据的自动存储与离线综合记录的人工输入记录汇总提升设备运行状态,对设备关键参数及生产数据进行统计分析和报表输出。由现场工作人员的经验结合故障诊断系统的智能诊断与远程专家的在线监测与诊断,对设备运行状态进行预测,对设备故障进行报警与诊断结果的输出。管理的参与者主要为提升司机与远程专家,运行数据主要在现场总线传递,远程专家通过Internet获得设备运行数据并提供诊断服务,管理人员可在企业Intranet或Internet网内对入库数据及报表进行有限操作。3)维护管理:综合设备历史故障情况、运行实际工况、关键监测数据等信息,实现提升设备的突发故障维修与计划性状态维护,对维护计划的生成与实施、维护过程及结果的记录与报告实现智能化管理。管理的参与者主要为管理与维护人员,管理人员根据运行管理模块得到的设备状态预测与故障诊断结果制定维护或维修计划,下达工单并组织维护实施,并跟踪维护执行的全过程,维护工作经过运行验收与成本费用分析后,将维修记录信息录入数据库后结束。工单的下达与信息的记录运行于企业Intranet网内,并提供接口供外网进行有限操作。4)配件管理:通过建立配件库存模型实现对配件基本信息、订货、抽检、入库、申领、出库及报废等事务的管理。从运行管理模块获得的工况信息与从维护管理模块获得的配件消耗信息都可以为配件库存上下限的确定提供依据,管理的参与者主要为管理人员,通过对配件存储的合理组织,提高供应率,保障设备维护顺利完成,数据传递可在全网进行。

4网络化提升设备管理系统的实现与应用

网络化提升设备管理系统已在西山煤电集团马兰矿副立井进入实施阶段,融合了提升设备现场、企业ERP与远程诊断中心的各自优势,开发了一系列子系统完成提升设备的在线监测、故障诊断与维护管理功能。在提升设备现场,开发了基于组态软件的在线监测与故障诊断子系统,以及基于Web的设备监测与维护管理子系统。在线监测与故障诊断子系统的任务是在前端数据采集的基础上,对提升设备各部件状态在线监测,实时地获取设备的状态信息,对原始数据进行采集存储及分析处理,实现运行状态的可视化、突发故障报警、历史数据查询、数据统计及打印报表等功能,为现场操作人员充分了解设备的实时工作情况提供帮助,在线监测与故障诊断系统主界面如图4所示。原始监测数据庞杂,不同工作人员所需要的获取的信息是不同的,针对管理人员对设备运行状况数据的需要,采集到的现场数据同步存储至现场数据服务器,并通过Web服务器以网站形式设备监测与维护管理系统至企业Intranet/Internet,管理人员无论是在企业内部或是任意地点,都可以通过权限认证后获得提升设备任意时刻的运行数据。设备监测与维护管理子系统除了向各层管理人员提供现场提升设备采集数据的查询与管理外,还兼顾了离线数据录入的功能。现场操作人员与维护人员将设备运行、巡检、维护和检修记录直接在浏览器端系统界面上输入,管理人员即可同步查询、保存及打印,缩短了运行维护记录的录入与审核时间,提高了工作效率。企业Intranet监测与故障诊断网系统示例界面如图5所示。提升设备现场的故障诊断受限于数据分析处理能力与专家知识的匮乏,较适合对突发故障报警与显见故障趋势的预测,更为复杂的故障诊断、寿命估计与状态趋势预测需要远程诊断中心的专家与智能故障诊断技术的支持。因此系统将现场原始数据中反应设备运行的关键信息提取出来,并通过现场的Web服务器采用数据库复制技术同步传输至远程诊断管理中心。借助中心的研究设施、技术与科研人员优势对数据进行处理分析,进一步将处理结果传输回现场及企业ERP,并以网站形式于中心Web服务器。设备远程工况监测与故障诊断网系统示例界面如图6所示。系统通过相应的接口模块集成到企业ERP中,实现了企业层对现场设备的统一管理和维护指导。各子系统基于Internet的数据传输与共享融合为IHMS系统,搭建成为提升设备远程监测、诊断、维护与管理平台,各层管理人员无论身处集团公司、矿区、设备现场或是远程诊断中心都可以随时随地掌握提升设备的运行状态,并结合自身权限参与设备管理。

5结语

网络化的设备管理使得企业管理人员身处异地亦能掌握设备运行、维护状态,参与设备资料管理与决策制定,缩短了信息上传下达的时间,提高了企业的设备管理水平和工作效率。网络化煤矿提升设备管理系统(IHMS)将在线监测、故障诊断系统和设备管理系统进行无缝集成,基于网络技术提出了数据的传输与共享解决方案,实现了对提升设备高效异地管理。IHMS系统的实施转变了煤矿企业对提升设备的维修模式,通过对设备的在线监测和远程故障诊断,进行合理的状态维修,提高了设备的利用率和维护效率,降低了设备的故障率和维修费用。在该系统的基础上,各级管理部门都可以根据实际情况,采用系统提供的接口进一步建设和发展更有效率、更科学的提升设备管理与诊断体系。

作者：石瑞敏杨兆建单位：太原理工大学机械工程学院