基于物联网的矿井提升机在线诊断系统研究*

2021-12-24申利燕张志峰

山西电子技术 2021年6期

申利燕，张志峰，孔红

(1.山西工程职业学院，山西太原 030031；2.山西科达自控股份有限公司，山西太原 030012)

0 引言

矿井提升机是矿井生产中重要的提升设备，提升机运行安全可靠与否不仅直接影响整个矿井的经济效益，而且还影响到井下工作人员的生命安全[1]。随着物联应用普及和装备智能化技术的提升，矿井提升机在线检测与诊断技术不仅可实现提升机实时状态监测，它还可以采集故障诊断需要的各种数据，通过对数据进行分析处理实现故障诊断[2]。

1 矿井提升机在线检测与诊断系统

基于物联网的矿井提升机在线检测与诊断系统由感知层、传输层、应用层三部分组成，感知层包括：传感器、PLC控制器以及其他现场数据采集设备；传输层包括：有线互联网和移动互联网以及传输设备；应用层包括：运行在云计算中心的人工智能分析软件[3]。

图1 矿井提升机在线检测与诊断系统构成

1.1 感知层设备

1.1.1 采集终端

采集终端是感知层的主要设备，它主要是将传感器的数据、现场录入的设备信息、提升机控制设备主机数据进行分类汇总，加密和压缩，最后，使用专用的通讯协议统一将数据通过网络层上传至应用层服务做统一的分析和布署；其次采集终端还具有现场分析和人员仿真训练功能，即对于一些直观的故障给予报警和故障排除指导、操作仿真训练；最后采集终端实现与应用层的调度平台或者矿山调度平台实现语音视频互通。

1.1.2 采集终端所采集的数据

1) 通过传感器直接采集的数据：电机的电量参数、电机轴承温度、振动参数等；主轴的振动、偏摆等；天轮的振动、偏摆等；闸间隙及偏摆等；现场视频信息。

2) 现场录入的设备信息有：主机、电控、液压系统的基本信息；当前操作、值班和巡检人员信息；主要机电设备技术参数和检修情况。

3) 通过提升机控制设备主机采集的信息有：故障内容、故障发生的时间及对应的主机状态；主机实时的在线数据及运行工况等操作状态记录。

1.1.3 现场采集传感器

现场采集传感器通过通讯与接触式、非接触式传感器为采集终端提供相应的数据。人员信息录入常采用视频录入、指纹识别、虹膜识别等技术实现；设备信息录入常采用二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头等技术实现；PT100、振动传感器、位移传感器、加速度传感器等分别用于检测电机轴承温度、主轴的振动、偏摆及提升机运动的位移和加速度[4]。

1.2 网络层设备

网络层设备实现数据传输的作用，矿井提升机物联网体系中网络层是由专用网络、远程控制、移动通信网、互联网及多网融合、资源和存储管理传输等多种传输方式相互结合，该网络层充分利用各种传输方式的优缺点，实现多样化、高效率的数据传输[5]。

1.3 应用层设备

应用层相关设备可按云平台建设要求配置，本处主要阐述有关软件的功能。基于物联网的矿井提升机在线检测与诊断系统主要分三大版块，分别为在线检测版块、工程师管理版块、设备资产管理版块。

1.3.1 在线检测版块

在线检测版块是应用层核心组成部分，在监测提升机运行状态的过程中，通过对设备数据进行智能分析，做出预检预修决策，通过故障远程诊断，实现运行参数优化及程序远程升级。

1.3.2 工程师管理系统

服务工程师分为现场服务工程师和在线工程师，两部分人统一由工程师管理系统进行管理。对于现场服务工程师运用平台管理软件直接进行管理，进行人员权限管理、工作任务安排、服务流程审批、培训学习管理以及绩效考核管理等。在线工程师运用平台管理软件结合微信公众平台进行管理。实现的管理功能主要有人员管理、订单管理等。在线工程师根据能力的高低分为注册工程师、资深工程师、专家工程师三个等级，在服务过程中根据服务的难易程度进行工程师的任务分派。

1.3.3 设备资产管理版块

设备资产管理系统的主要作用是为提升机的机电设备提供从设备采购、出入库、保养、维修、报废等的全生命周期管理，根据机电设备不同作用和使用环境，依托平台的大数据分析，为机电设备建立不同的使用、维修保养档案。