杨益帆
陕西陕煤榆北煤业有限公司 陕西省榆林市 719000
摘要：目前，国内大部分煤矿通过人工登记管理设备基础信息、设备状态及使用记录，针对机电设备故障往往是事后处理。为实现煤矿机电设备运行状况实时监控，多数煤矿机电设备配套建设了专用监测监控系统，但各系统间运行相对独立，无法有效实现机电设备间协同工作。
关键词：物联网；煤矿机电设备智能管理平台设计；
煤炭是我国国民生产的主体能源。在能源结构中，煤炭作为中国的基础能源和重要原料，在我国一次性能源生产和消费结构中的70％左右，我国是世界上位居美国之后的第二大能源消费国，预计到2050年，50％以上的能源将来自于煤炭，对于建立安全生产长效机制，加快实现安全生产状况的明显好转，促进经济社会安全发展和科学发展具有重要意义。
一、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。因此在鑫源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，最终提高企业核心竞争力。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鑫源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。机电可视化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。
二、物联网的煤矿机电设备智能管理平台设计
1.平台功能设计。基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台利用物联网编码规则口。对煤矿机电设备、传感器监测点进行唯一性编码管理，建立各机电设备之间、各传感器监测点之间的关联关系，实时展示机电设备主要运行参数，并根据现场情况实现各机电设备间协同控制；结合煤矿机电设备巡检管理要求，实现巡检的计划编制、任务指派、过程记录、异常处理等功能；应用计划(标准)管理、过程执行、日常检查、指标分析)管理思路，实现设备全生命周期管理，为机电设备管理提供辅助决策基础信息管理。①用户权限：对矿领导、设备管理人员、设备巡检人员、设备维修人员等不同岗位人员进行权限配置。②无源标志库：用于存储设备巡检人员身份、区域地点、设备铭牌等信息，利用无源标志卡和设备巡检记录仪实现无源标志库信息的唯一性管理。
③设备台账：将企业资产管理系统涉及的设备基础信息同步到平台，包括设备分类、设备档案、设备维修保养手册、设备故障库、设备图纸等。④数据字典：对煤矿机电设备监测监控系统类型、传感器类型等数据的数据项、数据结构、数据存储、处理逻辑等进行定义和描述。
2.设备在线监控。①集成系统管理：实现煤矿各机电设备监测监控系统基础信息的管理，包括系统类型、系统编号、系统名称、数据接人方式等。②监测点配置：自动读取各机电设备监测监控系统中传感器监测点的配置表，对各传感器监测点包括监测点编号、监测点名称、监测点类型、传感器分类、报警门限、解报门限、监测点最高量程、监测点最低量程、关联监测点及关联关系进行配置。③实时展示：监测点数据以列表形式展示，利用矢量化图形技术实现煤矿各机电设备监测监控系统监测点数据的图形展示。④分级报警：根据报警值及报警持续时间进行分级报警，并根据不同岗位，通过语音、消息推送等方式对报警异常信息进行分级提醒。⑤故障定位：结合故障机电设备的主要监测点、关联监测点及关联机电设备监测点的实时、历史运行数据，实现故障快速定位，提供设备故障原因及处理措施。⑥协同控制：结合煤矿生产工艺流程节点中机电设备及关联设备间关系、传感器监测点及关联监测点间关系，实现机电设备间协同联动控制。
3.设备巡检。①巡检计划编制：设备管理人员根据现场机电设备分布、设备运行状况、设备巡检人员数量，编制一定周期内的设备巡检及人员巡检任务计划。②工单管理：设备管理人员根据设备异常事件、维检计划，以工单方式进行任务派单管理，以工作流、消息提醒等方式督促设备巡检人员按期按质完成任务。③日常巡检：通过设备巡检记录仪引导设备巡检人员按照巡检路线定时到达某地点，通过刷取地址标志卡，完成人员到岗履职记录，并自动筛选该地点所需巡检的机电设备，设备巡检人员通过读取设备标志卡，获得设备需检查项目、运行数据，其中检查项目按照标准进行人为判定记录，运行数据通过设备巡检记录仪自动测定或人为抄表方式进行记录。④故障处理：机电设备发生故障后，设备管理人员通过任务派单指派设备就近的设备巡检人员及时进行故障排查与处理。
4.综合应用分析。①故障诊断：综合机电设备的实时监测数据、历史数据、巡检数据、累计运行时间，通过参数类比法、趋势预测法等进行设备故障诊断。②设备使用率分析：根据一定周期内机电设备开停记录，计算设备使用率。③人员到岗履职考核：根据设备巡检执行、故障处理完成情况，对设备巡检人员到岗履职情况进行考核。④维检计划编制：综合各设备当前运行数据、设备累计运行时间、煤矿企业生产日历，编制设备维检计划。⑤能效分析：根据各机电设备水、电、气、汽等能源消耗情况，结合煤矿关键生产指标，实现机电设备能效分析及全矿能效分析。
基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台通过实时采集煤矿机电设备运行数据，实现设备运行状况实时展示、故障分级报警、故障快速定位及设备间协同控制；通过管理机电设备巡检过程，实现巡检计划编制、工单管理、日常巡检及故障处理；通过融合分析实时监测数据和日常巡检数据，实现设备故障诊断、设备使用率分析、人员到岗履职考核、维检计划编制及能效分析。该平台的应用可提高机电设备间协同效率，有效降低设备故障发生概率，提升设备精细化管理水平，保障煤矿有序安全生产。
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