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1網絡化礦井提升設備管理方法

煤礦生產企業井田面積大,安全性要求高,管理部門不集中等特點,使得提升設備的管理存在管理內容單一、各部門間相對獨立,信息溝通不暢的問題,網絡化的礦井提升設備管理方法可解決以上問題。該方法將先進的工況監測與故障診斷技術融入管理,可以使提升司機與維護人員實時了解提升設備工作狀態,面對復雜工況及時做出正確反應;可以為管理者制定維護決策提供更多更準確的第一手資料。現場總線、企業Intranet與Internet三網的相互融合為信息傳遞搭建了橋梁,使設備的異地管理成為可能,各層次管理角色從不同網絡接口參與管理,縮短了信息傳遞時間。遠程診斷專家的加入增加了提升設備運行的安全性與可靠性,各層次人員均實時獲取設備狀態信息,直接參與設備管理,提高了工作效率。網絡化礦井提升設備管理方法實施流程如圖1所示。首先,通過在線監測系統獲得設備實時數據,結合人工錄入運行維護數據以及歷史檢修數據形成設備信息的實時集成存入數據庫,通過各種數學模型及數據挖掘技術,將原始數據分類處理為可供各種統計、趨勢預測及智能診斷的數據集存入本地數據服務器,供不同需求用戶調取使用。本地智能診斷系統與獲得權限的遠程診斷中心可提取原始數據對設備運行情況進行分析,若設備運轉數據在正常范圍,則對設備運行狀態做出評估并預測變化趨勢,作為制定維護計劃的依據;若發現設備故障,則應立即對故障進行診斷并提出維修建議。然后,管理人員通過診斷結果與運行狀態評估制定設備維修/維護計劃,審核后安排維修人員根據計劃內容進行維修。最后,將每次維修中的設備狀態參數、計劃任務及實施記錄反饋等整理提交至企業Web服務器,生成各種直觀的統計,圖表、趨勢預測曲線與報表進行Web。基于此,筆者構建了網絡化提升設備管理系統(IHMS)。

2網絡化提升設備管理系統結構

網絡化提升設備管理系統采用基于Internet的C/S與B/S混合架構,融合了基于C/S模式的設備監測與故障診斷網、基于B/S的本地及異地設備管理信息網,并提供接口連接煤礦企業ERP。多層網絡融合使得IHMS既可作為一個獨立的管理應用平臺供提升設備維護人員使用,也可以作為煤礦企業ERP的一個子系統供企業管理人員使用,此外,系統還可以作為提升設備遠程在線監測與診斷管理節點,與遠程診斷管理中心進行信息互傳,利用遠程診斷管理中心的專家與技術優勢,實現基于Internet的設備異地管理,同時遠程管理診斷中心將診斷結果與維修意見傳回現場,指導管理人員決策的制定與維護人員的操作。IHMS系統基于企業Intranet/Internet,結合現有提升設備管理的特點,建立了IHMS系統的結構,如圖2所示。提升現場監測站由提升機、傳感器、PLC、工控機與數據服務器組成,現場工作人員通過組態軟件與瀏覽器實現數據的查詢、瀏覽,設備在線數據提取及動態數據錄入等內容,在線提取的監測數據結合人工離線錄入數據構成動態設備數據存儲于數據服務器,并在診斷服務器進行相應的診斷與分析,組態界面與數據通過Web服務器于企業Intranet與Internet。監控中心與調度中心等管理部門通過企業Intranet與現場進行信息傳遞,實現用戶驗證、數據查詢及下發工單等功能。遠程診斷管理中心采用數據庫復制的遠程傳輸技術獲取現場數據,通過遠程端Web服務器設備信息與更權威準確的診斷結果。終端用戶可使用聯網的計算機、手機與PDA等設備通過瀏覽器向各服務器發出請求,然后由各服務器執行相應操作,并將結果通過瀏覽器輸出至終端用戶,使各層次用戶參與到設備管理中,實現設備的綜合管理。系統結構滿足提升設備網絡化管理的功能及性能要求,且具備開放性與可擴展性,能夠適應未來組織結構和管理方式的變化。

3網絡化提升設備管理系統功能模型

網絡化提升設備管理系統的功能主要是實現煤礦企業對提升設備資料、運行、狀態維護等設備關鍵生命周期進行全面的管理,并匯總形成滿足不同部門管理要求的統計分析報告,為各級生產計劃部門提供實時、準確、完備的設備信息,從而輔助管理部門對設備運行維修狀態進行決策分析。提升設備及其相關管理部門通常存在地域分布廣、職能差異性大的特點,且不同管理部門對提升設備運行信息的篩選分類、提取加工等階段性處理的要求不同,因此系統總體上采用層級分布形態[13]。網絡通信技術的發展彌補了地域差異造成的管理不便,為設備信息遠程傳遞及異地管理提供了解決方案。在提升設備現場總線與企業Intranet的物理拓撲結構的基礎上融入有線及無線的Internet,提出了如圖3所示的網絡化提升設備管理系統總體功能模型,主要包括設備資料管理、運行管理、維護管理及配件管理等功能模塊。考慮到系統涉及內容的復雜性與動靜態信息的交叉,功能模型采用IDEF0圖分析建立。1)資料管理:以基本信息和圖紙、文檔資料為基礎,結合運行、維護及更換配件等信息形成提升設備信息數據庫,通過實時更新的數據庫內容可以了解設備的各項技術參數及生命周期各階段的運行及維護情況,為操作和維護人員提供經驗與技術指導,為管理人員制定狀態維修決策提供依據。管理的參與者主要為具備權限的管理人員,各項運行維護數據的篩選入庫可以在全網(即現場、企業內部及In-ternet)進行。2)運行管理:通過在線監測數據的自動存儲與離線綜合記錄的人工輸入記錄匯總提升設備運行狀態,對設備關鍵參數及生產數據進行統計分析和報表輸出。由現場工作人員的經驗結合故障診斷系統的智能診斷與遠程專家的在線監測與診斷,對設備運行狀態進行預測,對設備故障進行報警與診斷結果的輸出。管理的參與者主要為提升司機與遠程專家,運行數據主要在現場總線傳遞,遠程專家通過Internet獲得設備運行數據并提供診斷服務,管理人員可在企業Intranet或Internet網內對入庫數據及報表進行有限操作。3)維護管理:綜合設備歷史故障情況、運行實際工況、關鍵監測數據等信息,實現提升設備的突發故障維修與計劃性狀態維護,對維護計劃的生成與實施、維護過程及結果的記錄與報告實現智能化管理。管理的參與者主要為管理與維護人員,管理人員根據運行管理模塊得到的設備狀態預測與故障診斷結果制定維護或維修計劃,下達工單并組織維護實施,并跟蹤維護執行的全過程,維護工作經過運行驗收與成本費用分析后,將維修記錄信息錄入數據庫后結束。工單的下達與信息的記錄運行于企業Intranet網內,并提供接口供外網進行有限操作。4)配件管理:通過建立配件庫存模型實現對配件基本信息、訂貨、抽檢、入庫、申領、出庫及報廢等事務的管理。從運行管理模塊獲得的工況信息與從維護管理模塊獲得的配件消耗信息都可以為配件庫存上下限的確定提供依據,管理的參與者主要為管理人員,通過對配件存儲的合理組織,提高供應率,保障設備維護順利完成,數據傳遞可在全網進行。

4網絡化提升設備管理系統的實現與應用

網絡化提升設備管理系統已在西山煤電集團馬蘭礦副立井進入實施階段,融合了提升設備現場、企業ERP與遠程診斷中心的各自優勢,開發了一系列子系統完成提升設備的在線監測、故障診斷與維護管理功能。在提升設備現場,開發了基于組態軟件的在線監測與故障診斷子系統,以及基于Web的設備監測與維護管理子系統。在線監測與故障診斷子系統的任務是在前端數據采集的基礎上,對提升設備各部件狀態在線監測,實時地獲取設備的狀態信息,對原始數據進行采集存儲及分析處理,實現運行狀態的可視化、突發故障報警、歷史數據查詢、數據統計及打印報表等功能,為現場操作人員充分了解設備的實時工作情況提供幫助,在線監測與故障診斷系統主界面如圖4所示。原始監測數據龐雜,不同工作人員所需要的獲取的信息是不同的,針對管理人員對設備運行狀況數據的需要,采集到的現場數據同步存儲至現場數據服務器,并通過Web服務器以網站形式設備監測與維護管理系統至企業Intranet/Internet,管理人員無論是在企業內部或是任意地點,都可以通過權限認證后獲得提升設備任意時刻的運行數據。設備監測與維護管理子系統除了向各層管理人員提供現場提升設備采集數據的查詢與管理外,還兼顧了離線數據錄入的功能。現場操作人員與維護人員將設備運行、巡檢、維護和檢修記錄直接在瀏覽器端系統界面上輸入,管理人員即可同步查詢、保存及打印,縮短了運行維護記錄的錄入與審核時間,提高了工作效率。企業Intranet監測與故障診斷網系統示例界面如圖5所示。提升設備現場的故障診斷受限于數據分析處理能力與專家知識的匱乏,較適合對突發故障報警與顯見故障趨勢的預測,更為復雜的故障診斷、壽命估計與狀態趨勢預測需要遠程診斷中心的專家與智能故障診斷技術的支持。因此系統將現場原始數據中反應設備運行的關鍵信息提取出來,并通過現場的Web服務器采用數據庫復制技術同步傳輸至遠程診斷管理中心。借助中心的研究設施、技術與科研人員優勢對數據進行處理分析,進一步將處理結果傳輸回現場及企業ERP,并以網站形式于中心Web服務器。設備遠程工況監測與故障診斷網系統示例界面如圖6所示。系統通過相應的接口模塊集成到企業ERP中,實現了企業層對現場設備的統一管理和維護指導。各子系統基于Internet的數據傳輸與共享融合為IHMS系統,搭建成為提升設備遠程監測、診斷、維護與管理平臺,各層管理人員無論身處集團公司、礦區、設備現場或是遠程診斷中心都可以隨時隨地掌握提升設備的運行狀態,并結合自身權限參與設備管理。

5結語

網絡化的設備管理使得企業管理人員身處異地亦能掌握設備運行、維護狀態,參與設備資料管理與決策制定,縮短了信息上傳下達的時間,提高了企業的設備管理水平和工作效率。網絡化煤礦提升設備管理系統(IHMS)將在線監測、故障診斷系統和設備管理系統進行無縫集成,基于網絡技術提出了數據的傳輸與共享解決方案,實現了對提升設備高效異地管理。IHMS系統的實施轉變了煤礦企業對提升設備的維修模式,通過對設備的在線監測和遠程故障診斷,進行合理的狀態維修,提高了設備的利用率和維護效率,降低了設備的故障率和維修費用。在該系統的基礎上,各級管理部門都可以根據實際情況,采用系統提供的接口進一步建設和發展更有效率、更科學的提升設備管理與診斷體系。

作者：石瑞敏楊兆建單位：太原理工大學機械工程學院