CN110351356A - 矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统及方法，中心机房设备通过综合自动化控制模块与中心网络系统服务器、操作员站点模块、工程师站点模块、网络打印机模块、后勤站点模块以及三方会诊模块相连接，中心网络系统服务器与中心网络设备相连接，中心网络设备内设置有综合自动化软件，中心网络设备通过综合自动化软件与故障排查设备相连接，故障排查设备安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上；实现设备全生命周期管理，设备性能远程会诊，建立采掘主要设备数据库，建立数据库集成控制平台，数据网上实时共享，实现专家、厂家与使用单位三方线上资源共享，取消检修班，提高生产效率，取消夜班，实现矿井的零库存生产，降低生产运营成本。

Description

矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统及方法

技术领域

本发明涉及煤矿领域领域，具体涉及一种矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统及方法。

背景技术

煤矿井下机电设备运行的可靠性直接影响企业的生产效率，设备出现故障时，传统做法是依靠现场操作员查看设备参数，通过分析参数异常判断故障来源、位置和原因。该方法劳动强度大，准确率低。随着高产高效矿井的建设，煤矿生产规模不断扩大，煤矿的机械化、自动化程度有了前所未有的提高，机电设备在煤矿生产过程中发挥着越来越重要的作用，设备的稳定可靠的运行对煤矿安全生产具有至关重要作用。提高设备运行的可靠性也是实现井下主运输系统、主排水系统、矿井供电系统、空压机系统、通风机系统、主提升系统等自动运行，实现井下固定岗位无人值守的重要保证。但是由于煤矿井下设备运行环境比较恶劣，主要表现在其湿度大、电磁干扰严重，加之安装质量、员工操作习惯、检修人员对设备维护检修水平等影响，设备会发生这样那样的故障，严重影响着矿井的安全生产。

目前一些企业建设了设备故障诊断系统和专家决策系统，有效地推进了矿井机电系统信息化管理水平。但从使用情况上看我们认为主要存在以下问题和缺陷：首先，一些煤矿企业对设备离线点检系统重视程度不够，管理不到位，员工在点检终端使用过程中存在漏检的问题，甚至存在弄虚作假情况，严重影响系统的使用效果；其次，一些在线点检系统存在传感器可靠性差的问题，设备参数的监测数据是对设备性能分析的最重要的基础，最底层的数据误差导致设备分析结果偏离了实际；再次，部分单位也上了专家决策系统或故障诊断系统，虽然界面比较好看，但是对传感器的可靠性重视程度不够，投入的资金也特别巨大，但使用效果并不理想。只能进行一些简单的设备开停时间的统计，或进行一些简单的超温报警。没有正真起到专家决策系统或故障诊断系统的功能；另外，一些煤矿单位虽然上的系统比较多，但数据传输系统都是单独的，很多煤矿自动化系统都是自成系统，只是在监测监控平台上进行简单的集成，各系统之间还存在“信息孤岛”，很难做到系统的联动分析。

总体上看，目前国内煤矿企业在设备故障预诊断方面的研究与应用还处于初级阶段，各煤矿企业所上的在线或者系统或故障诊断系统只是对单一的一个或几个参数进行统计分析，没有对影响设备的综合参数进行研究与分析，所以影响了系统的使用效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种保证设备运行的可靠性，提高设备开机率，减少设备故障，减少线下劳动强度，避免下线监测误差和缺陷，节省劳动资源，工作和运行效率高，降低安全事故率，整体安全系数高，机械化自动化程度高，易于检修和管理，在线点监测系精确度高，数据综合连贯性强，方法简单易操作的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统及方法，用于克服现有技术中的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：一种矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，包括中心机房设备，所述的中心机房设备通过综合自动化控制模块与中心网络系统服务器、操作员站点模块、工程师站点模块、网络打印机模块、后勤站点模块以及三方会诊模块相连接，中心网络系统服务器与中心网络设备相连接，中心网络设备内设置有综合自动化软件，中心网络设备通过综合自动化软件与故障排查设备相连接，故障排查设备安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上。

所述的井下各子系统和地面各子系统均通过双网络链路连接到中心网络设备上。

所述的故障排查设备是由安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上的多个高精度传感器组成的，每个传感器均通过导线与中心网络设备相连接。

所述的操作员站点模块通过无线网络连接的方式与操作员站点手持终端相连接，所述的工程师站点模块通过无线网络连接的方式与工程师站点手持终端相连接。

所述的网络打印机模块通过无线网络连接的方式与网络打印机相连接，后勤站点模块通过无线网络连接的方式与后勤站点手持终端相连接。

所述的三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接。

一种上所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析方法，其方法如下：

1）故障排查设备对井下各子系统和地面各子系统的待检测点数据进行实时采集，并通过综合自动化软件将采集到的数据和预定义值进行对比，综合自动化软件实施物联网平台的数据清洗作业，清洗作业完成后，如果数据不在预定义值区间则形成报警，并将报警信息上传到中心网络设备，由中心网络设备将报警信息上传至中心网络系统服务器，再由中心网络系统服务器将报警信息上传至连接有中心机房设备的综合自动化控制模块；

2）综合自动化控制模块收到报警信息后做出相应处理，根据报警信息的类型通知相关的操作员站点模块、工程师站点模块或后勤站点模块的相关人员进行处理，并填写对应的报警巡检单，设备故障处理成功后报警信息解除；

3）当步骤2）中的报警信息处理不成功时，综合自动化控制模块启动三方会诊模块发起三方会诊，三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接，在约定的时间通过电脑、平板或手机通讯设备进行云视频会议形成处理方案，并保存视频录像档案，必要时通过网络打印机模块打印档案数据实施对照处理，最终将设备故障处理成功。

所述的步骤3）中，在三方会诊模块启动后，由故障诊断负责人员发起三方会诊单，单据通过审批后，系统发起云视频会议，并邀请第三方专家登陆中心网络系统服务器参与设备故障诊断，由中心网络系统服务器组建云视频会议室，内部人员通过账号直接入会，外部人员下载网络客户端，并输入会议号及会议密码参加会议，云视频会议室支持PC端和手机APP端。

本发明具有如下的积极效果：首先，克服了一些煤矿企业对设备离线点检系统重视程度不够的缺陷，采用线上检测的方式，避免了线下检测的不理因素，有利于整体流程化管理，减少了员工人工在点检终端使用过程中存在的漏检问题，避免了弄虚作假情况的发生，有利于设备和整体系统的使用效果；其次，克服了一些在线点检系统存在传感器可靠性差的问题，从最底层的数据实施高端精度控制，避免了误差导致设备分析结果偏离实际现象的发生；再次，克服了部分单位专家决策系统或故障诊断系统存在的缺陷，注重整体过程中依靠精确数据的实时在线分析，对设备的整体全部缺陷和故障都能实施诊断处理，正真起到专家决策系统或故障诊断系统的功能；另外，建立了数据系统的连贯体系，整体覆盖全面，综合连贯性强，各个系统之间建立了连接，真正做到系统的联动分析。实现设备全生命周期管理，设备性能远程会诊，建立采掘主要设备数据库，建立数据库集成控制平台，数据网上实时共享，实现专家、厂家与使用单位三方线上资源共享，取消检修班，提高生产效率，取消夜班，实现矿井的零库存生产，降低生产运营成本。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的方法流程结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，包括中心机房设备，所述的中心机房设备通过综合自动化控制模块与中心网络系统服务器、操作员站点模块、工程师站点模块、网络打印机模块、后勤站点模块以及三方会诊模块相连接，中心网络系统服务器与中心网络设备相连接，中心网络设备内设置有综合自动化软件，中心网络设备通过综合自动化软件与故障排查设备相连接，故障排查设备安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上。

所述的井下各子系统和地面各子系统均通过双网络链路连接到中心网络设备上。所述的故障排查设备是由安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上的多个高精度传感器组成的，每个传感器均通过导线与中心网络设备相连接。所述的操作员站点模块通过无线网络连接的方式与操作员站点手持终端相连接，所述的工程师站点模块通过无线网络连接的方式与工程师站点手持终端相连接。所述的网络打印机模块通过无线网络连接的方式与网络打印机相连接，后勤站点模块通过无线网络连接的方式与后勤站点手持终端相连接。所述的三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接。

一种如上所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析方法，其方法如下：

1）故障排查设备对井下各子系统和地面各子系统的待检测点数据进行实时采集，并通过综合自动化软件将采集到的数据和预定义值进行对比，综合自动化软件实施物联网平台的数据清洗作业，清洗作业完成后，如果数据不在预定义值区间则形成报警，并将报警信息上传到中心网络设备，由中心网络设备将报警信息上传至中心网络系统服务器，再由中心网络系统服务器将报警信息上传至连接有中心机房设备的综合自动化控制模块；

2）综合自动化控制模块收到报警信息后做出相应处理，根据报警信息的类型通知相关的操作员站点模块、工程师站点模块或后勤站点模块的相关人员进行处理，并填写对应的报警巡检单，设备故障处理成功后报警信息解除；

3）当步骤2）中的报警信息处理不成功时，综合自动化控制模块启动三方会诊模块发起三方会诊，三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接，在约定的时间通过电脑、平板或手机通讯设备进行云视频会议形成处理方案，并保存视频录像档案，必要时通过网络打印机模块打印档案数据实施对照处理，最终将设备故障处理成功。在三方会诊模块启动后，由故障诊断负责人员发起三方会诊单，单据通过审批后，系统发起云视频会议，并邀请第三方专家登陆中心网络系统服务器参与设备故障诊断，由中心网络系统服务器组建云视频会议室，内部人员通过账号直接入会，外部人员下载网络客户端，并输入会议号及会议密码参加会议，云视频会议室支持PC端和手机APP端。

本产品综合自动化软件是集数据通信、处理、采集、控制、综合职能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理，协调系统工作，达到实时、合理监控的目的。故障排查设备结合综合自动化软件可以根据获取的系统数据，加以综合运用与整理，利用故障排查树的原理，综合故障缺陷库、专家知识库等数据，分析某报警点可能发生什么问题，其根本原因是什么，实现问题的快速定位。目前大多的报警系统都是哪里数据超限，就予以报警，只能展示给客户报警源是哪里，对产生的关联关系没有任何的分析排查，有的复杂问题无法精确、快速定位。例如，井下水泵报警出现问题，水泵停止工作，无法启停。传统报警系统根据检测发现无法采集水泵数据，就认为水泵出现问题，予以报警。我们就需要派人去泵房检修水泵。而其实通过我们的排查系统排查分析，在一般的水泵问题中80%都是发生的供电的问题， 并根据我们获取的数据检测显示，水泵接入电源确实也有问题，将各种综合要素通过故障排查树的柔性分析算法，进行最小割集的计算，就会得出这次水泵故障，供电线路问题的可能性90%，水泵问题5%，供电与水泵同时烧毁可能性5%，根据这种辅助分析结果我们就要优先检查水泵的供电以及供电线路。通过这种时段使故障排查达到最快、最优，降低因为故障、隐患等因素导致的安全隐患。

该系统的功能已经逐步的从单纯的能获取现场数据、了解现场情况到可以智能分析数据、提出可行的执行方案的智能化系统方向迈进。系统不仅是提供的智能数据分析，对于重点监测的设备，还会做重点的模型设计与分析，并对数据进行重点的监测预警，做到重点预防。可以根据模型做出可能的危险走势预期，并在系统操作过程中予以辅助提示，作为安全辅助决策的重要手段之一。设备故障率大幅度下降，设备误机率明显减少，安全系数大大增加，保证了矿井生产安全。通实现对设备运行参数综合智能分析，达到提高设备运行的可靠性和开机率、预知设备可能发生的故障、自动生产预防性检修方案，指导设备维修维护工作。

通过本系统，实现故障准确定位与维修指导。故障排查设备基于时域、频域、小波理论故障特征提取技术以及故障定量与智能诊断算法，通过对设备关键易损传动部件的温度、振动信号、设备运行电流、功率、皮带吨煤电耗、水泵吨水电耗等参数采集与结合专家知识库进行分析处理，智能地诊断出设备可能存在的不对中、不平衡、配合松动、装配不当以及轴承内圈、外圈、滚动体疲劳损伤等潜在故障，故障严重程度以及故障的发生、发展和转移趋势，为应急控制和维修管理提供准确、可靠的依据，降低设备维修的盲目性，缩短设备的维修时间，大幅减低维修成本，从而节约维修费用，避免重大事故发生。

对设备全寿命运行周期跟踪，实现设备寿命预测。系统自动生成各大设备的振动温度信号的趋势曲线，结合设备功率、 吨水电耗、吨煤水耗、设备累计运行时间、累计出力情况，能科学预测设备的生命周期，为设备大修提供科学依据。 通过本项目将多台机电设备运行状态信息系统集成到一个平台，设备远程WEB发布与信息浏览，实现设备运行状态信息共享。实现数据共享，监测数据采用集中显示和WEB 发布， 管理人员、领导可在办公室或外地出差，只需访问对应网页网址，就能实现远程实时监控管理，实现煤矿大型机电设备管理的科学化、规范化、系统化、信息化。实现了数据的统一采集和上传，及时获取设备运行效率和各类报警信息，提醒维护工及时对设备检修检修维护，最大限度的减少设备影响，保护机电设备安全运行。在减人提效的同时，系统实施后，操作人员随之减少，减少人为误操作事故发生，在一定程度上降低了因人为误操作造成的设备故障率，有效提高煤矿安全生产管理水平。

Claims (8)

1.一种矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，包括中心机房设备，其特征在于：所述的中心机房设备通过综合自动化控制模块与中心网络系统服务器、操作员站点模块、工程师站点模块、网络打印机模块、后勤站点模块以及三方会诊模块相连接，中心网络系统服务器与中心网络设备相连接，中心网络设备内设置有综合自动化软件，中心网络设备通过综合自动化软件与故障排查设备相连接，故障排查设备安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上。

2.根据权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，其特征在于：所述的井下各子系统和地面各子系统均通过双网络链路连接到中心网络设备上。

3.根据权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，其特征在于：所述的故障排查设备是由安装在井下各子系统和地面各子系统的待检测点位置上的多个高精度传感器组成的，每个传感器均通过导线与中心网络设备相连接。

4.根据权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，其特征在于：所述的操作员站点模块通过无线网络连接的方式与操作员站点手持终端相连接，所述的工程师站点模块通过无线网络连接的方式与工程师站点手持终端相连接。

5.根据权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，其特征在于：所述的网络打印机模块通过无线网络连接的方式与网络打印机相连接，后勤站点模块通过无线网络连接的方式与后勤站点手持终端相连接。

6.根据权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析系统，其特征在于：所述的三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接。

7.一种如权利要求1所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊方法，其特征在于，其方法如下：

1）故障排查设备对井下各子系统和地面各子系统的待检测点数据进行实时采集，并通过综合自动化软件将采集到的数据和预定义值进行对比，综合自动化软件实施物联网平台的数据清洗作业，清洗作业完成后，如果数据不在预定义值区间则形成报警，并将报警信息上传到中心网络设备，由中心网络设备将报警信息上传至中心网络系统服务器，再由中心网络系统服务器将报警信息上传至连接有中心机房设备的综合自动化控制模块；

2）综合自动化控制模块收到报警信息后做出相应处理，根据报警信息的类型通知相关的操作员站点模块、工程师站点模块或后勤站点模块的相关人员进行处理，并填写对应的报警巡检单，设备故障处理成功后报警信息解除；

3）当步骤2）中的报警信息处理不成功时，综合自动化控制模块启动三方会诊模块发起三方会诊，三方会诊模块通过络连接的方式与设备厂家、设备相关专家以及设备使用方的通讯设备相连接，在约定的时间通过电脑、平板或手机通讯设备进行云视频会议形成处理方案，并保存视频录像档案，必要时通过网络打印机模块打印档案数据实施对照处理，最终将设备故障处理成功。

8.根据权利要求7所述的矿山设备运行数据传输、智能预警、远程会诊分析方法，其特征在于：所述的步骤3）中，在三方会诊模块启动后，由故障诊断负责人员发起三方会诊单，单据通过审批后，系统发起云视频会议，并邀请第三方专家登陆中心网络系统服务器参与设备故障诊断，由中心网络系统服务器组建云视频会议室，内部人员通过账号直接入会，外部人员下载网络客户端，并输入会议号及会议密码参加会议，云视频会议室支持PC端和手机APP端。