趙 芹

（中煤陜西榆林能源化工有限公司 ，陜西 榆林 719000）

0 引言

機電設備作為煤礦采掘行業(yè)來說，是重要的資產裝備，也是生產效益的客觀基礎，而礦井大型機電設備更是重中之重，它們是否安全可靠運行，不僅影響到整個礦井的生產，還關系到井下作業(yè)人員的安全[1]。近幾年隨著各類技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的大型機電設備管理方法和監(jiān)測技術已經不能滿足現(xiàn)代化礦井的安全生產需求，故障診斷技術也由原來的事后維修階段和預防維修階段發(fā)展到了現(xiàn)在的預知維修階段，預知維修的關鍵在于通過對設備運行狀態(tài)進行連續(xù)或周期監(jiān)測，對歷史數據進行科學分析來預測設備的發(fā)展趨勢，及時準確地發(fā)現(xiàn)設備的異常，掌握設備的運行狀態(tài)，把握其發(fā)展趨勢，及早采取有效措施，作到防患于未然[2]，提高機電設備管理的效率和效益。同時，將機電設備管理與地理信息系統(tǒng)相結合，便于直觀的展示機電設備在采掘行業(yè)的復雜的作業(yè)環(huán)境的分布及運行狀況。

1 設計理念

1）系統(tǒng)將機電設備管理與地理信息系統(tǒng)進行無縫嵌套，借助地理信息仿真技術，實現(xiàn)機電設備的可視化管理，實現(xiàn)煤礦GIS主題數據和重大設備的空間位置相匹配，為數據共享、數據更新、可視化查詢、故障診斷和快速維修等奠定基礎。

2）系統(tǒng)對通風機、礦井提升機、壓風機、膠帶運輸機、水泵等大型機電設備實現(xiàn)可視化在線監(jiān)測監(jiān)控，通過軟件及時掌握設備的運行狀態(tài)，對各種故障及時報警，并進行監(jiān)測數據分析，為實現(xiàn)設備未來狀態(tài)的預測預報提供支持。

2 系統(tǒng)結構圖

系統(tǒng)結構如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結構示意圖

通過設備監(jiān)測監(jiān)控數據采集與提交實現(xiàn)重大設備監(jiān)測監(jiān)控數據、各類傳感器數據的采集與提交，供數據挖掘、故障診斷、智能分析和決策支持使用。

設備GIS可視化管理通過與礦山GIS的無縫融合，借助地理信息技術，實現(xiàn)機電設備的可視化管理，使各級管理層能夠在機電設備管理平臺上對機電設備，尤其是精、大、稀設備的運行及分布狀況實現(xiàn)可視化查詢和適時展示。

設備故障診斷和預警模塊通過集成各種機電設備的監(jiān)測信息，采用不同的方式直觀的展現(xiàn)煤礦機電設備監(jiān)測監(jiān)控信息，能夠及時準確的判定故障位置、故障原因和故障類型等，并進行故障診斷和預警。

設備故障監(jiān)測分析通過對監(jiān)測歷史數據進行分析，直觀的展示設備狀態(tài)變化情況，為設備故障預測提供基礎。

3 設備監(jiān)測監(jiān)控數據采集與提交

該模塊對不同廠家提供的不同的監(jiān)測數據文件的格式及內容進行規(guī)范化處理，實現(xiàn)通風機、提升機、壓風機、水泵等重大設備監(jiān)測監(jiān)控數據的采集、存儲與提交，為設備故障診斷及分析提供可靠數據。

重大設備的監(jiān)測監(jiān)控數據主要包括：通風機的風壓、風量、軸承溫度、電機功率、排氣溫度等；壓風機的運行溫度、壓力、電機功率等；提升機的提升速度、提升次數、提升容器的位置、制動油和潤滑油的壓力、電動機的功率和軸承溫度等；水泵的流量、揚程、泵效率、電動機的功率和軸承溫度、吸水井水位等[3]。

4 設備GIS可視化管理

圖2 通風機空間分布

圖3 通風機參數查詢

對于礦山設備管理來說，無論是移裝、維護、點檢和運行，知道每臺設備的空間位置是至關重要的。因此，系統(tǒng)采用了與礦山GIS無縫嵌套的方式，利用可視化客戶端工具把礦圖和空間數據轉換為地理信息系統(tǒng)格式，將設備的參數數據（包括性能、狀況、位置等）在煤礦GIS平臺上進行數據的共享處理，實現(xiàn)機電設備的可視化和數字化管理。

5 設備故障診斷和預警

傳統(tǒng)的礦用機電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)僅局限于簡單數據的采集與監(jiān)測數據顯示，不能及時準確的診斷分析出機電設備可能出現(xiàn)的故障。而本系統(tǒng)不但可以集成各種機電設備的監(jiān)測信息，并且可以通過數據表方式、三維可視化方式和GIS圖形方式等不同的方式直觀的展現(xiàn)煤礦機電設備監(jiān)測監(jiān)控信息，從而能夠及時準確的判定故障位置、故障原因和故障類型等，并進行故障診斷和預警。

1）以數據表方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進行故障診斷及預警。

2）以GIS圖形方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進行故障診斷及預警。

圖4 設備監(jiān)測數據表顯示及故障報警

對于井上的通風機、提升機、壓風機、供電設備和井下的水泵、帶式輸送機、采煤機、掘進機、風機等各種機電設備的開關量和模擬量，對應的傳感器探頭都可以在GIS圖上顯示和處理，對于異常監(jiān)測數據可以GIS圖上進行報警顯示，從而準確的判定故障位置。

圖5 設備監(jiān)測GIS圖形顯示

圖6 水泵三維可視化監(jiān)測

圖7 供電設備三維可視化監(jiān)測

3）以三維可視化方式展現(xiàn)監(jiān)測信息，并進行故障診斷及預警。以礦山三維可視化虛擬場景為基礎，集成各種機電設備的各類監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，所有機電設備數據信息在三維場景中實時以組態(tài)方式展現(xiàn)，實現(xiàn)全方位、多角度、大視野的對礦井機電設備進行監(jiān)控，可實現(xiàn)機電設備故障的報警和預測預報，為安全生產提供可視化支持。

6 設備故障監(jiān)測分析

系統(tǒng)按照不同設備管理的主要指標，對監(jiān)測實時數據和歷史數據進行集中分析與處理，并將分析結果以曲線或報表等方式進行展現(xiàn)，為管理人員提供決策支持。如圖7所示，系統(tǒng)可以按單位、按監(jiān)控類型、按不同地點傳感器、按時間段等不同條件分析開關量變化的狀態(tài)，并以曲線圖的方式直觀的展示。

圖8 設備故障監(jiān)測分析

7 總結

煤礦機電設備狀態(tài)直接關系到生產質量、生產效益和生產安全。系統(tǒng)結合各種監(jiān)測技術，通過對設備位置、狀態(tài)、穩(wěn)定性等運行信息的實時可視化監(jiān)測，能夠及時排除設備故障，提高生產效率，最大限度的保障作業(yè)人員的安全。并且通過與GIS的融合，有效的實現(xiàn)了煤礦機電設備管理的可視化、遠程化與智能化，為保障煤礦生產的持續(xù)穩(wěn)定性、安全性奠定了基礎。