基于物聯網技術的輸煤設備巡檢管理系統

寧夏寧東供熱有限公司 張 鈞

基于物聯網技術的輸煤設備巡檢管理系統

寧夏寧東供熱有限公司 張 鈞

近年來，物聯網技術在各行業得到了廣泛應用。本文針對某電廠輸煤設備巡檢保養的特點，結合輸煤設備檢修保養規程，采用RFID，WIFI， GPS，GPRS等典型物聯網技術，實現了輸煤設備巡檢保養的數字化與智能化，成功地將下一代互聯網技術應用到某電廠。與目前全社會正在推廣的“智能電網”概念不同，我們是在電力的生產階段，逐步實現了“感知設備、智能檢修”。該系統可以很好地解決現有巡檢管理工作中的一些不便與不足，大大提高管理的質量和效率。

整個巡檢方案利用RFID技術或公共通訊網絡，進行人員定位和巡檢數據傳輸， 操作人員可以利用就地RFID超高頻讀卡器反饋位置信息，或者通過手持智能終端接收衛星發來的定位數據，計算出自身所處地理位置的坐標。經過處理后與系統地圖客戶端上的電子地圖匹配，在地圖上顯示坐標，清楚和直觀的掌握人員的動態位置信息。 同時，遍布于輸煤現場的RFID讀卡器以及無線網絡，可將大量的現場數據及時有效的反饋至服務器，便于管理人員作出決策和查詢。此外，該方案為每一臺設備安裝有RFID標簽，并建有完善的后臺數據庫，透過唯一的標示符，讓巡檢人員必須親自到現場才可以讀取RFID識別碼，從而約束工作人員的到位巡檢，同時為輸煤現場所有設備的全生命周期管理提供了可能。

1. 系統原理

系統由RFID手持智能終端、RFID標簽、超高頻RFID讀卡器以及系統管理平臺利用現場WIFI或GPRS網絡組成一個實時巡檢管理系統。輸煤現場利用WIFI或GPRS實現無線網絡全覆蓋，并在輸煤現場均勻分布超高頻RFID讀卡器。所有人員佩戴RFID有源標簽，作為身份識別和權限授予的依據，巡檢人員在巡檢時還需攜帶RFID手持終端，只需使用該終端讀取設備的RFID標簽，即可獲知設備類型以及歷史故障信息，該終端可自動向管理中心通過WIFI或GPRS網絡發送巡檢信息。同時，就地分布的超高頻RFID讀卡器將人員的位置信息反饋至服務器，從而實現人員的實時定位。巡檢人員將現場的巡檢數據發送至服務器后，技術人員和管理人員就反饋回來的故障信息做出維修決策，并予以發布。此外，強大的數據庫可以保留輸煤現場所有的設備全生命周期的檢修保養數據，并提供參數自動統計和報表生成與分析。現場人員只需讀取設備的RFID標簽，即可獲知設備詳細數據以及歷史檢修保養記錄，管理人員也可以通過相應的客戶端軟件調取設備數據信息。 圖1為輸煤設備巡檢系統。

圖1 輸煤設備巡檢系統

圖1中，設備安裝無源RFID標簽，巡檢人員則佩戴有源RFID標簽并攜帶手持智能終端進入現場。所有巡檢產生的數據通過建立的無線網絡回傳至服務器，并建立后臺數據庫，為下一步的分析與決策提供原始數據。

2. 設備巡檢流程

巡檢人員在外出巡檢時，攜帶手持終端巡檢器，自動或者手動向控制中心發送信息，匯報當前巡檢人員所檢查設備的故障信息，如發現故障，則把故障類型、設備編號并結合當前的手持設備終端RFID信息發送至控制中心。技術人員根據故障類型與嚴重程度做出維修計劃供維修班執行。同時，系統為輸煤現場每一臺設備建立了檢修保養臺賬，管理人員可隨時調取任意一臺設備的檢修保養歷史，并生成報表。并按管理要求作各類分析，包括故障統計，歷史參數分析等。此外，管理人員可將制定的巡檢計劃導入控制系統，并設置巡檢周期。系統可按照巡檢計劃或巡檢要求，對巡檢的實時數據進行自動比對，判斷巡檢是否合格或自動篩選出沒有按計劃巡查的設備。同時，系統具備的定時提醒功能，定時發出巡檢和保養周期性提醒，避免了人為疏漏，導致的漏檢、錯檢。

①巡檢員按照檢修巡檢規程，完成巡檢計劃，如發現“給煤機內有積煤，減速機內油位低”故障，通過手持智能終端將故障信息發送至服務器。②控制中心接收機接收到上報信息并存儲。系統對接收機收到的信息通過上位機軟件進行讀取，分解出故障發生的時間、地點、設備類型、發現者，并把這些數據信息自動存儲至服務器，技術人員將接收到的故障信息作為是否維修的判斷依據，并發布至檢修班組網絡顯示大屏。③安裝在檢修班組的顯示大屏將派工單動態地顯示，相應的維修人員按照派工單攜帶維修工具至待維修設備。④維修員在維修工作結束后，按照派工單指示，征求驗收員的驗收意見，驗收員負責監督驗收現場維修工作并將消除故障信息發送至服務器。⑤技術人員在收到故障已消除的信息后，記錄備案，以便后期查詢。

在系統運行階段，不同級別的管理人員可依照系統授予的權限，查詢現場實時數據，復現巡檢人員巡檢路線以及查詢各設備的歷史數據和報表。系統通過對現場采集的巡檢信息、設備運行數據自動匯總與保存，可生成完善的分析報表，使管理者在第一時間輕松獲得真實完整地巡檢計劃實施情況，以科學化，信息化的管理模式對巡檢工作和巡檢人員管理，保證了生產設施巡檢工作的質量。提高了巡檢、保養、維修效率，實現了現場設備的智能聯網。

3. 人員定位與危險識別

輸煤現場往往設備種類繁多，且多為大型機械，具有一定危險性，因此，如何利用物聯網技術實現人員實時定位以及危險區域識別，本文提出了如下方案。

系統通過超高頻RFID讀卡器，實時讀取現場工作人員的屬性數據和位置信息，可在畫面實時顯示當前輸煤現場的所有人員的姓名、崗位和當前位置。并提供危險環境報警，例如，工作人員誤入危險區域，系統可在監控畫面顯示報警信息，并在就地通過音頻設備，發出報警鈴聲，提示工作人員遠離危險區域。系統所配備的數據服務器具備大容量存儲能力，可將所有巡檢人員或指定巡檢人員在設定時間內的巡檢軌跡進行復現，有效避免個別巡檢員巡檢不到位的情況。

4. 可視化故障維修

輸煤現場中，個別設備被安裝在空間狹小，維修條件惡劣的環境中。當設備發生故障時，現場無法容納多名維修人員，不便于進行故障診斷，最后不得不將故障設備從安裝工位拆解以便維修人員聯合診斷。而基于物聯網技術，可輕松實現故障的可視化診斷與維修。現場只需少量維修人員佩戴裝有wifi攝像機和語音對講器的頭盔，利用布設于現場的wifi基站，將視頻和語音信號傳輸至維修班組或故障診斷小組，即可是實現故障的遠程可視化維修診斷。大大提高維修效率和維修水平。同時，系統也可將視頻與語音數據進行保存，為以后的故障檢修提供寶貴的資料與經驗。

5. 小結

利用物聯網技術在輸煤現場設備以及設備巡檢、人員定位與危險識別等領域很好的應用與拓展，在海量數據挖掘的基礎上，實現輸煤現場設備在線診斷、遠程可視化維修等功能，通過互聯互通以及實時的數字化的展示最終實現智慧電廠。