天津市津海天源电力技术有限公司 天津市 300000
摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，智能工业互联网建设也在不断发展，基于工业物联网架构，建设大数据智能化的设备在线监测及远程故障诊断综合管理平台。本文对设备智能运维中心的设立及运行，并实现状态数字化、诊断智能化、运维远程化进行了分析研究，形成以数据为核心的全工艺流程和全生命周期应用的示范案例，以期为同行提供参考借鉴。
关键词：设备智能运维；关键设备在线监测诊断；应力波分析技术
引言
在目前的科技背景下大数据将成为工业发展的首要驱动力，数据的占有量将对企业的发展起到决定性作用，此次设计的基于云计算与工业物联网的工业炉监测系统严格遵守以采集监测为主，控制调节为辅的原则，在实现监测工业炉运行状态的同时，对所收集数据进行分类保存，为日后进一步的数据挖掘提供可靠的第一手数据基础。
1构建能耗在线监测平台的总体思路
该平台利用目前比较先进的lora技术进行组网。lora是一种基于扩频技术的远距离低功耗广域网无线传输方式，属于物联网通信技术之一，它的最大特点就是低功耗、远距离，可以有效地抗击干扰并实现加密。软件开发采用Java语言进行设计，后台数据库采用Oracle存储，整个系统采用B/S架构。该平台利用物联网技术，结合自动采集、信息化管理、数据分析等现代化手段，构建适应柴里煤矿实际需要的能耗在线监测系统，并组织实施，从而逐步提升柴里煤矿能耗管理水平。
2设备智能运维体系搭建
2.1设备状态监测及智能故障诊断
钢铁企业由于设备工况多为低速重载、变速变载、间隙式运行，因此故障诊断主要通过人工分析实现，设备管理人员或者专职的诊断分析人员通过波形、变化趋势、频谱等分析工具，结合设备机械传动结构，旋转部件参数等信息，实现设备故障定位，为制定合理的检维修方案提供决策支持。针对关键设备的运行特点及监测诊断中的技术难点，涟钢引入应力波分析技术，可在设备产生严重损坏，并最终被传统技术检测到之前（振动、碎屑、发热），对设备的健康状态进行最早期的监测和诊断。应力波技术促进普遍采用的定期检修向预测维修、主动维修转变。先进的预测性维护将是建立在大数据、云计算和人工智能技术上的智能诊断，应用聚类、决策树等机器学习算法提取设备运行状态数据中的故障特征，通过运行大数据的积累，完善特征知识库，获得与故障有关的诊断规则，通过故障特征匹配，并结合可信度综合计算等步骤，实现自动输出诊断结论。
2.2在网络层的应用测试中
在硬件方面可以通过现场的工业级无线路由器建立短距离无线局域网来实现硬件感知层终端之间的信息交互。在工业中使用的无线路由器通常情况下是搭载了较高性能的工业级别的无线通信模块，同时拥有较高性能的32位通信处理器，外部的物理结构上，会使用特殊的金属材质作为产品外壳，在提升产品结构刚性的同时又能尽量排除工业现场的电磁波噪声，来适应在较为恶劣的工业环境下正常运行，能够在丰富的应用场景中保证工作的稳定性。在无人的工作环境中也能自动监测和保持在线链路通信，为工业物联提供稳定的网络连接保障。工业级无线路由器可以实现通过运营网络，例如4G、5G网络进行远程数据传输。工业路由可作为一种工业物联网中的无线通信路由器，利用公用网络提供无线长距离数据传输功能。可以为我们的工业炉监测系统的多个节点提供高效稳定的入网平台。
2.3工况参数趋势和振动趋势相结合的关联性分析
对于机组的工作状态监控是生产过程控制、生产过程故障监测、机组机械状态及故障诊断的全方位监控，这就需要将监测系统反映的机组振动状态和机组生产过程参数相结合。以往的监测系统只监测机组的振动信号，而没有机组运行的工艺参数信息，一旦机组出现因工况变化而引起振动异常时，只通过监测振动信息无法准确判断，这就需要到仪表控制室查看DCS工艺参数来确定。针对这一点，平台将机组振动信号分析和工艺参数信号分析相结合，振动信号的分析可以实现对故障点的准确判断和预见性，而工艺参数又为故障诊断提供有用的相关信息，这一点不同于DCS里仪表振动信号和工艺参数信号的趋势分析。平台实现了机组当前的振动、温度、压力等工艺参数直观动态反应在同一界面上，监测机组的生产和健康状态，实现了对机组生产和本身健康状态实时监测。
2.4软件系统功能特点
（1）能耗在线监测系统功能。通过采集安装在现场的各种智能表计、DCS/ERP等系统提供的能耗数据、生产过程数据、设备状态数据、质量数据等，上送至系统主站中，包含电、水、汽、热等能源数据的采集和手工补录、集中器电表等设备的运行状态、越限告警、异常告警等。（2）实时监测功能。可根据实际配电系统组态模拟高压系统图、低压线路图，对高压、低压回路进行实时监控，监测电度、电流、电压、有功功率、无功功率、功率因素等参数。（3）能源数据的分析功能。通过对不同对象的数据及趋势曲线分析，有助于管理者了解各个能源系统的工作状态，并迅速做出决策。（4）能耗报警管理功能。通过能耗分析系统智能感知，将能耗异常（用能定额超标、待机能耗、夜间常流水等）通知相关责任人。（5）报表打印功能。该系统不单能够实现标准模板的打印，同时可以实现自定义数据功能。客户可以对各类报表进行自定义管理、显示，并能够实现全图形、全汉化的显示和打印功能，人机界面较好。系统采用交互式、多窗口技术，可以方便快捷进行窗口调用。
2.5物联网综合管理平台+移动端手机App
设备健康监测物联网综合管理平台包含了感知层、汇聚层、应用层三个层面。感知层完成各类设备状态数据和相关数据的采集，实现让设备开口说话以及关键设备全面监控，涉及的技术有物联网（传感技术）、工业互联网技术、无线通信技术等，在感知层实现边缘智能。汇聚层完成数据的处理、存储、交互，涉及的技术有云计算、云存储、数据分析、预测和决策模型。应用层完成与用户的交互，包含多样化的终端服务应用，涉及的技术有动画、3D显示、AR等数据可视化。物联网综合管理平台是设备智能运维的载体，解决企业内部各子系统之间数据孤岛问题。移动端手机App包含设备管理、点检管理、隐患管理、工单管理等多个功能，设备管理人员通过手机App，实现对设备运行数据实时显示，对设备突发故障进行及时提示、设备维修任务立即派发、维修结果快速反馈等，达到设备管理的全面信息化、智能化。
结语
综上所述，平台的构建是利用信息技术推动节能降耗，是提升企业精细化管理水平的重要举措，为企业准确把握和分析节能降耗发展趋势，科学利用能源提供技术支撑，也为政府节能管理部门掌握、分析信息、研究节能改造和制定相关政策措施提供科学的依据。该平台的构建在枣庄矿业集团公司范围内属首例，具有较高的推广、应用价值。
参考文献：
［1］陈汉章，高宏涛，吴浩.大型煤炭企业能耗监测系统设计与应用[J].煤炭技术，2019，38（11）：159-163.
［2］刘永光，任静.基于在线监测数据的能耗数据分析范式[J].建筑技术，2020，51（01）：74-76.
［3］何召辉，罗孝美，孙翼.能耗远程在线监测系统在工业节能中的应用[J].上海节能，2019（08）：714-716.
［4］梁宏霞，岳远朋，张显雨.建设重点用能单位能耗在线监测系统推进内蒙古自治区节能减排工作[J].内蒙古科技与经济，2019（16）：78+80.
［5］陈向国，武德俊.推进能耗在线监测系统建设意义重大[J].节能与环保，2018（02）：23-25.