基于蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山東能源臨礦智能化設(shè)備管理及監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)建設(shè)案例
一、項(xiàng)目背景
朗坤智慧科技股份有限公司，1999年成立于江蘇南京，致力于成為全球領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供商和工業(yè)大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)商。目前，朗坤已成為擁有8/9家參/控股公司的集團(tuán)級(jí)企業(yè)，業(yè)務(wù)覆蓋全球二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，服務(wù)對(duì)象包括五大發(fā)電集團(tuán)、中信集團(tuán)、海螺集團(tuán)、中建材集團(tuán)、中國(guó)航天集團(tuán)、江蘇國(guó)信集團(tuán)、新華社、雄安、南京、赤峰等近千家大型企業(yè)及地方政府。
近年來，圍繞國(guó)家戰(zhàn)略部署，積極響應(yīng)新基建政策號(hào)召，朗坤秉承“讓工業(yè)更智慧”的發(fā)展宗旨，依托在工業(yè)領(lǐng)域20多年的行業(yè)知識(shí)沉淀、1000多家大型客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)打造了完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的朗坤蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。朗坤蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)專注于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)，通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、機(jī)理建模以及人工智能等技術(shù)，助力企業(yè)上云實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧化轉(zhuǎn)型，為工業(yè)企業(yè)提供工業(yè)云平臺(tái)、云服務(wù)和智能制造解決方案。
煤礦企業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化程度得到了很大提高，目前在自動(dòng)化控制技術(shù)、礦山通信技術(shù)、礦山信息管理系統(tǒng)等方面取得了顯著進(jìn)展，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高煤礦生產(chǎn)效率。但是在設(shè)備管理、健康監(jiān)測(cè)、故障診斷方面依然存在較大不足，礦山信息孤島、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)缺乏、系統(tǒng)封閉等問題依然普遍存在。
項(xiàng)目通過在山東能源臨礦集團(tuán)下屬古城煤礦和王樓煤礦建立智能化設(shè)備管理和監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)，通過建立設(shè)備臺(tái)賬、技術(shù)檔案、設(shè)備備件、巡點(diǎn)檢、預(yù)防性維護(hù)、設(shè)備檢修的管理體系，將財(cái)務(wù)資產(chǎn)、備件物資與設(shè)備資產(chǎn)統(tǒng)籌管理。通過在設(shè)備上加裝必要的振動(dòng)、溫度、轉(zhuǎn)速等傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面感知，應(yīng)用專業(yè)的信號(hào)分析技術(shù)和設(shè)備故障機(jī)理模型+AI建模技術(shù)+專業(yè)診斷技術(shù)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦重要機(jī)電設(shè)備的24小時(shí)連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、早期故障預(yù)警與故障診斷功能。項(xiàng)目的實(shí)施大大減輕了煤礦運(yùn)維人員勞動(dòng)強(qiáng)度，預(yù)防和減少設(shè)備故障的發(fā)生，提高了煤礦生產(chǎn)率，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
二、項(xiàng)目實(shí)施
1.總體實(shí)施思路與架構(gòu)
臨礦集團(tuán)智能化設(shè)備管理與監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)核心是以設(shè)備資產(chǎn)及生產(chǎn)系統(tǒng)為對(duì)象，包括基礎(chǔ)功能建設(shè)和設(shè)備感知診斷功能建設(shè)兩個(gè)部分，通過設(shè)備機(jī)理和人工智能的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警和早期劣化趨勢(shì)預(yù)警及分析。
基礎(chǔ)功能建設(shè)主要是通過建立臺(tái)賬、檔案、零部件管理模塊等手段，達(dá)到財(cái)務(wù)資產(chǎn)與設(shè)備資產(chǎn)統(tǒng)籌管理的目的，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全生命周期流程管理。
感知診斷功能建設(shè)通過在下屬試點(diǎn)的古城、王樓兩個(gè)煤礦的采煤機(jī)、提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等主要機(jī)電設(shè)備上安裝振動(dòng)、溫度等傳感器，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫度等關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的采集，并遠(yuǎn)程傳輸至集團(tuán)機(jī)電設(shè)備大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與診斷中心；使用專業(yè)的信號(hào)分析技術(shù)，提取反映設(shè)備故障征兆的特征參數(shù)，監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的變化以及故障特征參數(shù)的劣化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的故障早期預(yù)警，指導(dǎo)煤礦設(shè)備運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)整、設(shè)備故障維修，避免主要機(jī)電設(shè)備重大事故的發(fā)生，提高煤礦設(shè)備運(yùn)行可靠性，降低因設(shè)備故障停產(chǎn)造成的減產(chǎn)損失；通過安裝設(shè)備狀態(tài)感知設(shè)備，開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警，大幅減輕運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度或維護(hù)工作量，實(shí)現(xiàn)煤礦重要機(jī)電設(shè)備的少人值守或者無人值守，推進(jìn)煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧煤礦建設(shè)。
2.應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)方案
智能化設(shè)備管理和監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)的工業(yè)人工智能技術(shù)在臨礦集團(tuán)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景主要體現(xiàn)在古城、王樓兩個(gè)煤礦的設(shè)備全生命周期流程管理服務(wù)方面。
智能化設(shè)備管理和監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)以提供設(shè)備故障精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與診斷功能為亮點(diǎn)，區(qū)別于傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷技術(shù)，融合了設(shè)備故障機(jī)理模型+AI建模技術(shù)+專業(yè)診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)設(shè)備故障預(yù)測(cè)模型快速構(gòu)建，從而保障了故障預(yù)警、定性、定位、危害性評(píng)估、運(yùn)維指導(dǎo)的準(zhǔn)確性和全面性，消滅異常于萌芽之中。
（1）設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視
以高效、穩(wěn)定的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)保障設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示，利用設(shè)備組態(tài)+實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)警的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)警精準(zhǔn)定位異常位置，提升現(xiàn)場(chǎng)定位故障問題的效率。
圖 煤礦設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視
（2）設(shè)備預(yù)測(cè)預(yù)警
健康狀態(tài)預(yù)警畫面顯示礦側(cè)機(jī)電設(shè)備及其部件的實(shí)時(shí)健康指標(biāo)信息、歷史健康趨勢(shì)和未來一定時(shí)間段的健康預(yù)測(cè)走勢(shì)，在此基礎(chǔ)上給出健康評(píng)價(jià)，并提供運(yùn)行建議和指導(dǎo)。
（3）設(shè)備故障診斷
在煤礦企業(yè)現(xiàn)有自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備外加振動(dòng)傳感器、采集器的基礎(chǔ)上，充分利用大數(shù)據(jù)信息，將機(jī)理診斷與人工智能診斷相結(jié)合，進(jìn)一步提高煤礦設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率。在設(shè)備監(jiān)測(cè)早期缺乏大量歷史監(jiān)測(cè)樣本時(shí)采用基于機(jī)理模型的診斷方法，在積累了一定歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以后則采用基于人工智能的故障診斷技術(shù)，將整體提高設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確率。
圖 機(jī)理模型和人工智能相結(jié)合
（4）振動(dòng)故障分析
振動(dòng)分析模塊采用B/S模式實(shí)現(xiàn)礦側(cè)機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提供十多種專業(yè)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析圖譜，采用Web動(dòng)態(tài)頁(yè)面的方式展現(xiàn)出來，方便集團(tuán)機(jī)電處和礦側(cè)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分析診斷。
（5）移動(dòng)應(yīng)用
具備礦井系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)（含視頻）、關(guān)鍵指標(biāo)、故障診斷結(jié)論、報(bào)警預(yù)警信息分級(jí)定向推送等功能，同時(shí)支持在移動(dòng)端快速填寫處理設(shè)備故障記錄，上傳處理過程快照。
三、實(shí)施效果
基于智能化設(shè)備管理與監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)，為臨礦集團(tuán)搭建“礦側(cè)-集團(tuán)”兩級(jí)設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)中心，物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)據(jù)采集，無需人工干預(yù)，讓數(shù)據(jù)連續(xù)、精準(zhǔn)、可靠，為管理層和決策層提供準(zhǔn)確的煤機(jī)設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)參考，大幅提升了企業(yè)科學(xué)經(jīng)營(yíng)決策能力。
通過大數(shù)據(jù)模型與機(jī)理模型相結(jié)合，提供“主動(dòng)式”遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)，幫助集團(tuán)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握設(shè)備健康狀況，制定科學(xué)合理的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，有效保障設(shè)備壽命提升20%，檢修費(fèi)用降低15%。
其中“系統(tǒng)自診斷+專家確診”幫助臨礦發(fā)現(xiàn)設(shè)備能效異常，協(xié)同“遠(yuǎn)程專家+現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員”緊急聯(lián)動(dòng)，及時(shí)排除設(shè)備故障，據(jù)初步估算，僅解決單項(xiàng)井下排水泵的閥門泄露問題，每年即可為集團(tuán)節(jié)約電量20.9萬(wàn)度。
站在設(shè)備全生命周期整體的角度，智能化設(shè)備管理與監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)真正做到：狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)化，故障診斷智能化，專業(yè)資源共享化，設(shè)備管理協(xié)同化。幫助臨礦集團(tuán)完成從計(jì)劃性檢修模式向狀態(tài)檢修模式的過渡，綜合提升礦側(cè)煤機(jī)設(shè)備可靠性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全，減人增效，提高安全效益、管理效率、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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