选矿设备智能点检系统设计和应用

秦文超 李勇 苏超 吴果蕾 朱巧霖

摘 要：针对国内选矿生产布局广、设备多、管线复杂，点检劳动强度大、复杂度高等特点，以及选厂设备传统点检存在的管理难、数据处理难和评估难等问题，使用计算机技术、近场通讯和物联网技术，设计了智能点检系统。该系统使用分体式点检仪对设备点检，将点检数据通过物联网传输到服务器，服务器对数据分析，形成报表，利用可视化技术及时准确地反映选矿设备运转状态。该系统实现了设备点检人员到位管理、设备点检闭环管理、设备状态预警，降低设备维护成本。

关键词：矿山设备；智能点检；数据分析；可视化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.077

1 引言

有色金属行业选矿生产包括破碎、磨矿、浮选、浓缩、脱水、尾矿输送等工艺流程，具有生产布局广、设备多、管线复杂，点检劳动强度大、复杂度高等特点。掌握设备的运行情况，设备点检工作是运行值班的常规工作之一，也是极为重要的工作。通过设备点检能够及时发现设备存在的缺陷，确保设备的健康、持续运行。目前国内选厂大都采用传统的人工点检方式，该模式主要存在以下的问题：

（1）纸质记录、人工录入导致点检效率差，错误率高。传统的设备点检以纸介质方式记录检查情况，点检受过多人为因素的影响，并且人工录入数据量大、数据手工录入过程中容易出错。

（2）点检员到位率难以控制，对于工作人员是否巡视到位无法进行有效的管理，巡视质量不能得到保障，线路的安全状况亦得不到保证，留下了安全隐患。

（3）点检工具，目前点检大都停留在耳听目视等官能检查阶段，主要依靠个人经验判断设备状态，不能够采取科学有效的检查手段对设备进行状态检查。

（4）点检结果不易查询和显示，传统的点检工作均为纸质记录，点检数据查询难度较大，且不能够实现设备状态趋势变化显示和点检数据可视化。

在矿冶行业，存在设备种类多、易损件多、设备生命周期短等问题。传统的设备点检、报修、维修流程长，不易跟踪和追溯，使得点检业务存在责任不明确、点检不到位、反馈不及时、响应不积极、处理不全面、结果无评估，给高效和精细化生产管控带来困扰和干扰。因此改善点检质量和效率是提高生产管理水平的重要环节。

本文将探讨智能点检系统解决传统点检弊端和问题。应用近场通讯、物联网等计算机信息化技术，设计了选矿设备智能点检系统，实现对设备/流程/作业环境进行准确、规范、高效的点检，通过点检得到计算机可处理的数据，并借助于图形化手段实现数据可视化，清晰有效地显示设备状态。

2 智能点检系统设计

针对选矿设备连续运行、高负荷等特点，结合设备结构形式，点检内容主要集中在震动、温度和外观检查等内容。系统设计内容分为软、硬件和通讯，硬件包含服务器、点检仪；软件包括数据库、点检仪APP、Web客户端和手机移动终端APP，通讯包含近场通讯和物联网系统。

2.1 硬件设计

服务器产品较多，性能也较稳定，这里不再累述，主要介绍点检仪设计。点检仪将采用工业手机配合无线手持传感器形式，无线传感器具备震动和温度检测功能，相比传统一体式手持終端，无线传感器通过蓝牙实现与工业手机进行数据通讯，大幅降低自身故障率，设备稳定性较高。

2.2 软件设计

（1）点检数据库的开发，点检数据库包括的数据内容包括：①点检人员数据；②设备、工艺点检项目源数据，注意按照工艺流程、班组设置进行分类设计、分清主次；③点检过程数据；④点检数据的衍生数据，指数据的统计、分析和其他加工要求；⑤点检项目管理权限数据。⑥厂区信息；⑦典型事件信息跟踪。

（2）点检客户端软件开发，根据软件说明书开发点检客户端APP软件，包括：点检人员身份认证、点检人员交接班管理、点检过程数据录入、点检过程监控和点检统计分析等功能。

（3）点检服务器端软件开发，点检服务器端软件开发包括点检相关人员的权限管理、设备、生产点检项目设置与完善、点检的任务定制、路径规划和分配；点检数据的查询、统计、对比和可视化；点检自动化系统软件嵌入矿山数据云平台，具备与矿山数据云平台其他业务系统的接口和数据读写、数据融合、数据展示的功能。

2.3 通讯设计

（1）近场通讯。智能点检系统使用NFC无源卡无功耗、体积小、抗污染、耐用性好、安全性高和可重复使用性优点，将点检人员定位和现场数据录入完美的结合在一起，同时还能根据NFC 标签信息由手持终端导入相应设备的信息，以满足同一单位不同点检岗位对不同设备或设施信息录入的差异性，使数据录入界面简洁明了，同时也能满足多个点检人员使用同一个终端，不仅可节省成本，也提高了工作效率。

（2）物联网系统设计。

工艺流程、设备和生产作业环境的信息管理标识的电子编码，使得被点检对象具有交互性；

面向选矿过程的移动终端定制开发，使得被点检对象与生产信息系统之间可以互通互联；

基于生产控制网络、4G专/公网和生产管理网络，实现点检与过程控制、设备维修、生产调度等业务之间的互联、互通、互动。

3 智能点检系统应用

点检系统应用层主要包括基本功能，后台数据处理和数据可视化内容。如图2所示：点检系统的使用流程。

3.1 智能点检系统基本功能

点检系统的基础数据由工厂组织构架、人员、检查项目、检查点、点检线路和点检计划构成。移动点检系统支持按人员、部门或者角色进行权限设置，并对每个人的登录时间、登录IP、登录操作环境等进行记录，形成完善的登录点检日志。

（1）检查项目是实地点检时，在指定检查点上需要检查或操作的具体工作内容。检查项目主要是按照设备种类建立的，比如可以分别建立浮选机类的检查项目，皮带机类的检查项目等。这样可以方便创建同一类型设备的检查点。检查项目分为选择项检查项目、数字检查项目、文本检查项目和拍照检查项目。

（2）检查点是点检系统中的基本管理单位，点检工作都是针对检查点展开。通常情况下一台（套）设备建立一个检查点。每个检查点有一个用于识别的NFC标签。

（3）点检线路及任务。路线是点检人员在点检过程中依次经过的检查点的集合。在移动点检系统中可以预先定义若干条点检线路，每条线路包含若干检查点。可以通过点检计划安排指定的人员，在指定的时间内，指定的检查点上，完成指定内容的点检工作。点检计划分为日计划、周计划、月计划等类型。如果点检过程中发现了问题，管理人员可以通过“任务安排”模块，下派任务，填写要求完成时间，任务内容，选择具体的执行人员。执行人员接受到任务后，到达现场处理问题，现场拍照，及时反馈给任务下达人。任务下达人接收到反馈信息后，确认隐患问题已解决，结束任务。

3.2 智能点检系统数据报表和分析

智能点检系统按照设置每天产生的数据有很多，每天都会自动生成点检日报、点检月报、排班计划表、维保工单以及管理人员所需要的人员考勤表，隐患类型表、趋势分析等，并且提供excel表格进行导出使用。检系统对设备状态进行准确、规范、高效的点检，与生产DCS系统、MES系统、专家系统、维修管理系统等结合起来形成设备全过程闭环管理。所有的过程都有数据，可追溯，最后也能形成班组和人员的量化管理。

通过计算机对点检数据进行分析处理，并结合专家系统和生产管理信息系统，通过计算研究设备状态样本平均值、方差等，研究样本特征值与自身特征值的关系，从而发现设备状态的趋势规律，判断出设备是否处于健康状态，进而为发现设备异常的深层原因提供科学依据。根据设备历史状态（温度、振动等）信息，智能分析数据，建立设备理想状态模型，分析预测中早期设备状态发展趋势，实现故障预知功能，即数据亚健康状态预警值。对于“故障”风险较高工艺流程和设备的点检，能够及时报警、动态强化；从而提高点检效率和效益。

3.3 智能点检系统数据可视化

人类直接获得的信息中大约有80%是来自视觉，同时，视觉信息也是人类最容易了解和最可信赖的信息。数据可视化主要旨在借助于图形化手段，清晰有效地传达与沟通信息。数据可视化技术的基本思想，是将数据库中每一个数据项作为单个图元元素表示，大量的数据集构成数据图像，同时将数据的各个属性值以多维数据的形式表示，可以从不同的维度观察数据，从而对数据进行更深入的观察和分析。

4 结论

（1）规范化。通过选矿智能点检系统，改变选矿原有依靠个人经验的粗狂型点检方式，在系统内实现点检工作，使点检人员知道要检查什么、怎么去檢查、发现问题怎么处理，保证点检计划不折不扣的实施。

（2）流程化。做到点检有计划、有内容、有结果、有核查的流程化过程，杜绝人员检查不到位、检查数据不真实等情况发生。

（3）高效化。避免原来纸质手写、手抄这样的繁琐过程，通过自动生成点检项目，检查设备状态，及时发现设备点检事件，自动生成点检结果，形成报表和报警信息并发布给管理人员。

（4）数据统计分析。通过点检系统得到计算机可分析处理的数据，将数据实现查询检索和可视化，对于“故障”风险较高工艺流程和设备的点检，能够及时报警、动态强化；从而提高点检效率和效益。

参考文献：

[1]王东海.选矿设备维修管理中存在的问题及解决对策的探析[A].机械加工与制造，2017（21）：65-66.

[2]崔希国，韩安.基于RFID的煤矿设备巡检系统设计[A].工况自动化，2018（44）：1-5.

[3]刘一凡.新型电站设备智能巡检系统的研究与探索[J].同煤科技，2017（04）：20-23.

[4]曹现刚，张怀珠，惠阳.煤矿设备点检管理系统研究[J].工矿自动化，2014，40（05）：100-103.

[5]Nikolaos Ath.Kallioras； Konstantinos Kepaptsoglou； Nikos D.Lagaros；Transit stop inspection and maintenance scheduling： A GPU accelerated metaheuristics approach[J].Transportation Research Part C，2015，55.

[6]Ajit Kumar Verma，A.Srividya，Anil Rana.Use of stochastic petrinets in modeling of safety device inspection interval problem[J].International Journal of System Assurance Engineering and Management，2015，6（02）.