设备电子巡检系统在化工企业的应用

胡流光，关宗晨

(云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司，云南 开远 661600)

一、引言

云天化国际红磷分公司于2010年开始建设EAM系统，经过1年多的系统改进及完善，目前EAM系统已实现了设备资产管理、设备检修、预防性维护等功能，并与SAP、MES系统实现数据共享。

在此基础上，于2012年建设设备电子巡检系统。该系统针对化工生产特点，以到位管理为核心，采用信息网络技术、RFID技术、移动技术，并通过与EAM系统、MES系统实时数据库集成，全面实现了企业现场巡检的电子化管理，将设备巡检和点检的“五定要求”(定人、定点、定量、定周期、定标准)建立在软件系统中。当操作工人开始日常巡检时，可携带移动终端并从中获取任务指令并执行。当工人输入数据时，如果数值超过限值，PDA巡检系统会发出警告，并提示工人最佳操作步骤，及时防范事故的发生。有异常情况时，系统自动发出维修请求。这一闭环移动作业现场管理体系提高了设备现场管理的透明度和执行力度。

二、系统概述

1.系统架构

系统分为应用层、传输层、采集层：应用层提供人机界面，实现操作和管理；传输层提供有线、无线通信通道；采集层采集原始数据，读取用户端的RFID标签，搜集处理相关数据，实现与主站的交互。系统如图1所示。

图中PDA(即掌上电脑)的规格：CPUPXA320，806MHz；操作系统WindowsMobile6.1；接口RS-232，USB1.1；尺寸80mm×160mm×35.5mm；重量410g；WCDMATX频率1 922.4～1 977.6，RX频率2 112.4～2 167.6MHz，频率精确度∶±200Hz，输出功率250mW，调制类型：G7W，D7W。

PDA配置有键盘、手写笔，摄像头、蓝牙无线设施、RFID阅读器和一维/二维条形码扫描器等。

RFID电子标签为内含64位数据的电子标签，每个电子标签的编码都是唯一的，且不可复制。每个电子标签具有特定的设备、位置信息。识读次数＞35万次，寿命＞20年，环境温度-40℃～85℃，无需供电。

图1 电子巡检系统结构图

传输器或(或通信坐)由电源、通信线、通信底座构成，是PDA与PC间的连接件，与计算机间通过Rs232或USB进行连接、通信。

管理软件是根据用户需求开发的，本系统以红磷分公司EAM为后台，采用JSP技术、Java Bean组件、Javacript、PL/SQL等进行开发形成EAM系统设备点巡检管理模块。

2.系统总体工作流程

定义巡检路线→下载巡检路线到PDA→PDA开始巡检→到达现场进行电子标签扫描→按照PDA终端上的要求进行操作→巡检完成之后巡检人员将PDA中巡检数据与上位系统进行数据同步→上传(离线或在线)巡检记录到EAM系统→巡检人员提交巡检记录→班长审核巡检记录→巡检人员对异常数据生成缺陷申请→分厂技术人员对缺陷进行处理→相关人员到EAM系统中设备点检管理模块进行统计查询

3.系统的3个优点

(1)该系统与EAM、MES数据库集成得较好，可实现巡检点数据与数据库数据的对比分析；电子巡检系统与EAM系统的无缝集成，可使两套系统共享一套数据，如设备台账、位置信息等。

(2)电子巡检系统与故障树结合应用，可使设备问题及时得到解决。

(3)对PDA中的巡检记录上传设计了良好的加密管理，可以防止操作人员不按规定要求巡检而上传虚假数据。

三、系统功能设计

1.功能设计原则和要求

(1)定专业：以工艺巡检和设备点检为主，实现点巡检电子化管理。

(2)定范围：界定各专业实施点巡检作业的线路、范围和设备。

(3)定项目：确定装置和设备的管理点和检查点。

(4)定条件：确定实施点巡检的条件。

(5)定方法：确定每个检查范围和检查点的检查方法。

(6)定标准：确定每个巡检点和点检点项目检查标准，并设计指导标准和方法。

(7)定周期：确定所有检查范围和检查点的检查周期，并在经验积累的基础上不断完善。

2.系统功能和流程

电子巡检管理软件设有定义巡检路线、填写巡检记录、生成缺陷申请等10个功能，PDA巡检功能主要有巡检人员登陆验证、巡检过程、巡检上传等功能。系统的功能流程框图如图2所示。

图2 电子巡检系统功能流程框图

具体功能介绍如下。

(1)定义巡检路线。

这是最基本的功能，用于实现定义某条巡检路线包括哪些设备、具体巡检内容、巡检频率、判断标准等等。“五定要求”中的定点、定量、定周期、定标准均是通过“定义巡检路线”功能实现。在系统中的“设备点巡检管理→定义巡检路线”菜单下，通过点击“新增”按钮后，出现定义巡检路线信息框，需要填写信息包括设备巡检编码、巡检路线名称、简称等。

填完以上信息后点击保存，保存后需要继续添加该巡检路线上需要巡检的所有设备及其巡检内容、指标，如图3。

图3 定义巡检设备各项指标

图3为某条巡检路线上需要巡检的3台设备，设备的选择通过设备编码选取，选择后同时带出设备名称、位号等信息。然后定义该设备的电子标签、巡检内容、判定标准、实时位号、上下限、巡检频率、指定装置等。

(2)巡检路线权限分配。

其功能是将当前的巡检路线分配给巡检人员，巡检人员在登录PDA时，则显示巡检路线及巡检内容。

(3)导出巡检路线。

根据指定文件格式导出某条或某几条巡检路线信息。

(4)设备巡检记录填写。

巡检后可使用此功能把PDA巡检内容同步导入EAM系统中。

(5)设备巡检记录审核。

巡检记录导入EAM系统中后，需要由本人进行“提交”，提交后由相关人员审核。即完成整个巡检过程。

(6)生成缺陷申请。

这也是巡检系统的一个重要功能，如果巡检结果有与判断标准不符的，系统会自动生成缺陷清单，经审核确定后可以批量生成检修工单。此工单可转到下一环节进行处理。

(7)统计分析查询。

巡检记录统计分析查询主要包括如下的功能：

①巡检记录审核信息统计报告：用于统计巡检记录审核完成情况；

②巡检记录到位月统计报告：用于统计每月每条线路的巡检情况，管理人员可根据这个报表快速检查巡检情况；

③巡检记录到位天统计报告：指定任意时段，统计该时段内应巡检次数及实到次数；

④巡检记录状态统计报告：统计每天巡检记录是否正常，不正常的以红色字体标记。

图4 巡检操作界面

(8)PDA系统。

巡检人员使用员工号进行登陆，经身份识别验证后，即可以下载巡检路线、开始巡检，现场通过检测RFID(射频标识)可以使系统识别设备，PDA中内置时钟，可以自动完成对巡视记录的时间标签。巡检完成后可上传巡检记录到系统中。巡检界面如图4所示。

四、系统开发关键技术

1.PDA开发关键技术

(1)编程语言(C#语言)和.NET环境。C#是基于.NET框架面向对象的编程语言，其有对.NET基类库的完全访问权，并易于访问Windows API的优点；.NET是一种在Windows平台上编程的新架构，在.NET中C#等语言都可以编译为通用的中间语言，具有语言无关性，.NET框架提供简化ASP Web应用程序和XML Web Services开发关键技术的访问。

(2)PDA中RFID射频的驱动及键盘驱动程序开发。

(3)巡检记录加密技术。主要目的是防止巡检人员将PDA巡检记录同步到主机上后，任意修改巡检数据，然后上传到EAM系统中。数据安全采用DES加密技术，巡检记录采用C#编程进行加密，记录上传过程中采用Java进行解密。

2.设备点巡检模块关键技术

(1)数据访问方式。

采用的是Jboss自带的数据库连接池，这样可提高数据库连接的效率，给系统稳定运行奠定了良好的基础。

(2)系统集成。

电子巡检系统与EAM及MES进行了集成，通过与数据库集成，实现在相应的巡检点上可以与数据库数据对比分析或数据共享。

(3)页面开发采用JSP技术，业务处理采用Java技术。

五、应用效果

红磷分公司共有合成氨厂、磷酸厂、硫酸厂、磷铵厂等6套生产装置及供水、供气、变电站(公用工程)等多个生产辅助设备，在实施电子巡检系统之前，实施的是人工巡检，存在诸多弊端，如不认真巡检、没有指标等。

红磷分公司电子巡检系统于2012年6月开始投入运行，共设有巡检路线59条、PDA 41台，通过电子巡检系统，解决了上述问题，对巡检记录的检查考核由定性转变为定量，实现了设备巡检率接近100%。