输煤设备巡检管理系统如何运用物联网技术

张伯兴 杨建栋 孟祥伟 石荣华 陈福元 马猛忠 陆晓斌 张海龙

摘要：过往，国内很多矿企输煤设备管理过程中存在着巡检不到位、工效偏低、伪造巡检数据及相关数据统计不完善等，以致不能及时发现、处理实际问题，使矿区承受较大的损失。为此，本文提出一种行之有效的智能巡检技术，并研发出一种以物联网为基础的设备巡检管理系统，介绍了该系统工作原理、巡检流程及主要功能实现等，希望能给同行带来一定帮助。

关键词：输煤设备;巡检管理;物联网;系统设计;功能实现

引言

在我国经济持续发展的背景下，各行业生产任务持续增加，工业装置特别是输煤设备自身承担着巨大压力，输煤设备运营状况直接影响矿企经济效益创造情况。企业在发展阶段如果能确保巡检工作认真到位，各岗位工作各守其职，确保工业生产设备安全、规范化运转，方能创造更多收益。而若不能从思想上重视设备巡检管理工作，轻则造成设备时常处于停机状态，降低生产效率，严重时会引起重大事故，使企业承担更多损失。

近些年中，“物联网”逐渐进入到人们的视线范畴，其是现代信息科技和经济社会结合发展至一定程度必然阶段，引领生产社会化、智能化过程，其最大的功能是实现了物的智能化管理操控。将物联网技术用于设备日常巡检中，能显著提升数据采集的全面性、精准性，系统分析处理巡检所得数据，及时修复有问题的设备[1]。基于物联网设计研发输煤设备巡检管理系统，能显著提升实际巡检工作效率，本文主要总结该系统的设计思路。

一、系统原理

该系统功能主要是RFID手持智能终端设备、RFID标签、RFID读片器及系统管理平台应用生产现场Wi-Fi或GPRS网络组建而成的一个实时巡检管理系统。Wi-Fi或GPRS能利用无线网络实现对输煤现场的整体覆盖，并且会将超高频RFID读片器均匀的布置在输煤现场适宜位置。要求现场所有巡检管理工作人员一定要佩戴RFID有源标签，将其作为辨识身份与授予权限的重要依据，工作人员巡检实践中还要随身携带RFID手持终端装置，仅需利用终端设备读取输煤设备的RFID标签，便能轻松的获取到有关信息，包括数据类型、既往故障处理信息等，本终端设备还能应用Wi-Fi或GPRS网络将巡检工作所得信息智能的传送给管理中心[2]。并且，就地部署的RFID读片器能实现对巡检人员的精准定位，将位置信息完整的反馈到服务器，供企业高层管理人员使用，远程化管理输煤现场管理人员。当巡检数据被传送到服务器以后，管理及技术人员全面解读故障信息，编制相配套的维修处理决策，并快速

发布。系统还内置了功能强大的数据库，其最大的功能是存留生产现场所有设备整个生命周期的维保数据，并提供自动统计运行技术参数、报表生成与分析等功能。

在具体实践中，可以将无源RFID标签安装在设备上，此时佩戴有源RFID标签且携带手持智能终端的巡检人员进到现场后，利用建设的无线网络功能将巡检生成的数据传输到服务器，并搭建后台数据库，为后续分析与决策提供更可靠、全面的原始数据。

二、设备巡检流程

首先，巡检人员前往输煤现场开展巡检工作时，会随身携带手持终端巡检器，通过自动或人工的方式將相关信息传送给控制中心，完整的汇报自身所检查设备的故障信息，若探查到其存在故障问题，则就会快速结合当下手持设备RFID信息将设备类型、设备编号等统一传输到控制中心。技术人员依照故障类型、严重程度等编制维修计划，以供维修班组实施。其次，本系统还为输煤现场内各台设备建设了检修维保台账，管理人员可以结合需求调取任何一台设备的维保历史信息，自动生成报表[3]。再者，准许管理人员把编制好的设备巡检计划整合至控制系统内，并设计相应的巡检周期，系统可以依照巡检计划或标准要求，智能对比巡检的实时数据，客观判断巡检是否合格，也能智能筛选出没有依照计划进行巡检的设备。最后，本系统有定时提醒功能，能按时传送出巡检与维保周期性提醒信息，规避传统巡检形式下的人为疏漏问题，显著提升了输煤设备巡检管理工作效率。

（1）巡检人员依照既有的设备巡检规程，规范的执行巡检计划，比如探查到“给煤机中有积煤”、“减速机中油位偏低”等故障，利用手持智能终端把故障信息完整的传送到服务器中。

（2）控制中心接收机接收、存储上报信息。利用上位机软件读取接收机接收到的信息，分解出故障发生的具体时间、地点、设备类型、发现人员等信息，并将以上相关数据智能存储到服务器中，技术人员针对接收到的故障数据信息，将其作为是否应进行维修处理的判断凭据，做出将其发布到检修班组网络荧屏。

（3）检修班组的荧屏主要功能之一是实时呈现派工单，维修人员可依照派工单提示携带维修工具到待维修设备。

（4）在维修操作完毕后，依照派工单指示，征询验收人员的验收意见，验收员的职责主要是监管。检验现场维修工作执行情况，并且会把解除设备故障信息传输到服务器内。

（5）技术人员在接受故障已解除信息以后，将其完整的录入备案，为后续阶段信息查询创造便利条件。

在系统运转阶段，级别不同的管理人员能依照系统的授权情况，查询生产现场实时数据，重现巡检人员巡检路径以及查询各个生产设备的既往数据与报表。系统可以智能总结、存储输煤现场收集的巡检信息、设备运转数据，能生成十分完善的分析报表，帮助管理者快速获得巡检计划的实际执行情况，采用科学化，信息化管理模式管理巡检工作及相关人员，使生产设备巡检工作质效得到更大保障，最大限度的提升了巡检、维保操作效率，真正实现生产现场设备的智能化联网管理[4]。

三、智能巡检系统的实现方案

1、系统结构

输煤设备智能巡检管理系统结构图。该系统主要由生产管理系统服务器、系统客户端、巡检用PDA和用于存储资产全生命周期表示的RFID标签构成。

因为同一个标签依照统一标准存储了物资、设备、资产三大方面的业务数据，可以将系统拓展应用到物资及资产管理领域中，更好的满足资产整个生命周期管理与设备精益化管理的实际需求[5]。

2、关键技术

（1）以物联网的系统构架设计为基础，按照国家现行标准规范，规划设计出输煤设备智能巡检的系统架构。

（2）RFID电子标签被认定是输煤设备资产全生命周期的唯一标志物。

（3）信息安全接入，等同逐位校验审核RFID标签写入数据，依照各业务领域的实际运行需求开展分类、加密操作[6]。

（4）存储大量数据信息。RFID芯片能同时存储物资、生产及固定资产管理有关信息，比如物资及设备分类、功能定位、安全级别、制造厂家及资产卡片号等信息。

3、主要功能

（1）人员定位与危险识别

输煤现场通常布置了类型繁多的生产设备，并且通常是大中型设备，具备一定危险性，故而怎样应用物联网技术实现对人员的精准、实时定位及辨识危险区域，本文提出如下方案。

本系统应用RFID读卡器动态读取现场作业人员的属性数据及方位信息，能够在画面上动态呈现出当下输煤现场的全部人员的姓名、在职岗位与即时位置，还能提供危险环境报警信息，比如有工作人员误进危险区域，系统能在监控畫面上实时呈现报警信息，并就地利用音频装置传送出报警铃声，告警工作人员尽快远离危险区域。系统内置的数据服务器自身有大容量存储能力，可以复现全部或指定巡检人员在特定时间中的巡检轨迹，能有效规避一些巡检人巡检不到位引起的不良状况。

（2）可视化故障维修

在输煤生产现场内，部分设备安装的空间十分狭小，检查维修条件相对较恶劣。一旦设备运行阶段突发故障问题，现场能不能容纳较多维修人员，增加了故障问题诊断难度，最后通常被迫由安装工位上拆解下故障设备，为维修人员联合诊断创造了极大的便利性[6]。而基于物联网设计的设备巡检管理系统应用阶段，能快捷的实现对设备故障问题的可视化诊断检修。只需要指派较少维修技术人员佩戴装设Wi-Fi摄像机与语音对讲仪的头盔，应用在布置在现场的Wi-Fi，把视频与语音信号顺利的传送到维修班组或故障诊断小组，便能实现对输煤设备故障的远程可视化维修诊断，显著提升维修工作效率。本系统还能自动保存视频与语音信息，为后期故障检修工作提供可靠资料。

（3）追溯设备生产厂家与供应商

通过读取故障设备的RFID标签，能精准追溯其生产厂家与供应商，并获得同批次生产厂家设备具体安装位置，对设备故障问题能起到较好的防控作用，为设备状态后续检修提供有效的辅助方法。

（4）基础信息管理

本巡检系统主要由用户、巡检终端及巡检标签管理三大模块构成。

在用户管理界面，主要是维护巡检管理系统操作、巡检、维护人员的用户信息。如果新增用户所需输入用户名、密码、姓名及岗位名称等信息后，单击新增用户，进而更快捷的把用户信息维护到数据库内，当用户不需要时就可以选中该用户，点击作废按钮。如果用户有完善与修改信息的需求，选中该用户后写入准确信息，点击修改按钮便能完成[7]。

巡检终端管理界面主要是维护管理巡检终端，比如终端编号、IP 地址、区域等。能便捷的删减、修改及查询部分巡检终端信息，且推行责任到人机制，一旦发生丢失问题时能做到有据可查。

在巡检标签管理界面内，巡检终端执行巡检标签的发放任务，历经多次数据通信传送至服务器，利用该界面维持巡检标签，用于显现设备名称及其所属区域、卡号及具体发放时间等，且具备查找、作废功能，当巡检设备报废或不再应用时，可以通过输入标签所属区域信息进行查找，而后点击该条信息进行作废处理，最后完成数据同步操作。

（5）编制巡检任务

巡检任务编制为巡检管理系统内的重要模块之一，其主要是对输煤现场设备编制相应的巡检任务，其直接关系到巡检任务的执行状况。巡检任务编制界面主要由巡检设备，路线的选择，计划的设定，任务内容的查看等诸多功能[8]。巡检人员登录系统以后，以树形结构呈现出输煤设备信息，选中设备以后进行添置，规范调整设备以后设定实际巡检路线，计划名、区域名、巡检时长、巡检人、周期等信息，单击任务编制就完毕，在界面下方便能清晰的显现出任务细节信息。

（6）标准化缺陷库管理

本巡检系统内部建设了标准化缺陷库，能够灵敏定义输煤设备缺陷数据，实时增减、修正输煤设备内的缺陷信息，定时统计。对外提供过往经数个工程检测验证的缺陷库，为输煤设备性能、质量管理提供更详细、规范的原始数据凭据[9]。

（7）安全标准化指导

巡检作业指导书不仅要符合国家现行的标准要求，也要依照输煤现场设备性能差异实现个性化调配，实现对作业流程、项目、标准及安全措施等的集成化。另外，分析到输煤设备状态检修的有关要求，参照不同生产设备的运行特征，整理周期巡检数据信息，将图表、曲线等工具引进系统内，进一步提升巡检作业指导书内容与项目的形象化。

结束语：

将物联网技术用于煤炭设备巡检管理领域中，能高效率的落实人员定位、危险识别、标准化缺陷库管理及安全标准化指导等任务，有效弥补传统人工巡检模式推行时暴露出的不足，明显提升输煤设备管理水平与可用率，进而协助企业创造出更多效益，有较高的推广价值。

参考文献：

[1]孙勇， 毛思， 蒋涛，等. 基于物联网技术的水利工程智能巡检系统[J]. 江苏水利， 2019，74（8）：458-460.

[2]张晖、杨晓衡、臧彦廷. 基于轨道式机器人的输煤皮带智能巡检监测系统的研发与应用[J]. 电力设备管理， 2020， No.49（10）：191-193.

[3]娄季峰， 王炳芳， 张迪，等. 物联网技术及其在智慧仓储管理中的实践[J]. 水电自动化与大坝监测， 2019， 005（006）：32-35，31.

[4]杨福. 基于物联网技术的电力安全工器具移动应用管理研究[J]. 电力系统装备， 2019， 000（018）：164-165.

[5]保积秀， 张真， 闫涵. 基于物联网技术的智能变电站二次运维管理系统[J]. 电子技术与软件工程， 2020， No.171（01）：226-227.

[6]娄季峰， 王炳芳， 张迪，等. 物联网技术及其在智慧仓储管理中的实践[J]. 水电与抽水蓄能， 2019，47（6）：32-35.

[7]付合， 刘书南， 余蛟龙. 分析智慧城市中大数据时代下物联网技术的运用[J]. 地矿测绘， 2021， 4（3）：5-6.

[8]宋凤勇， 冯志钢. 物联网技术在油田设备管理中的应用[J]. 信息周刊， 2019， 000（003）：0045-0045.

[9]杨志龙， 殷宪文， 陈小霞，等. 选煤厂设备巡检智能管理系统设计及应用[J]. 选煤技术， 2019， No.274（03）：103-108.

作者简介：张伯兴，1968年12月出生，男，汉族，山东菏泽人，大学本科，高级工程师职称，热能与动力工程专业。