煤礦機電設備健康管理系統關鍵技術分析

龐洵

（兗州煤業股份有限公司物資供應中心，山東 濟寧 273500）

隨著煤礦機電的快速發展趨勢，要關注煤礦機電設備實際應用過程中的可靠性，必須加強對煤礦機電設備健康管理系統關鍵技術的研究，進行煤礦機電設備健康趨勢的預測，并優化煤礦機電設備健康管理系統的主要流程，實現對設備管理系統的動態、全壽命跟蹤，規避煤礦機電設備健康管理系統的“信息孤島”現象，較好地促進煤礦機電設備管理的科學規范化和信息化。

1 煤礦機電設備健康管理系統概述

煤礦機電設備健康管理系統基于Web 技術進行維護和管理，體現出數字化、網絡化、在線化、遠程化及智能化的特點，有效優化設備運維管理周期和層次，降低設備運行維護管理作業量，提升設備使用效率和經濟效益。系統功能主要實現企業級、工作單元級、設備級、維修資源級和維修對象級的信息交流與協同，其中：企業級協同ERP、供應鏈進行維修計劃、決策和評價；工作單元級實現設備健康趨勢預測、質量管理、安全管理及維修歷史追蹤；設備級主要采集設備數據并據此進行故障診斷和維修。

煤礦機電設備健康管理系統的不同層次主要包括有：（1）功能層。主要是通過Web 服務的方式進行功能分解和封裝，具體涵蓋狀態監控、故障預測診斷、設備維護、備件管理等功能。（2）組件層。利用不同組件封裝底層系統的功能，包括數據采集、數據分析處理、維修決策、知識管理等內容。（3）服務層。主要包括有業務過程、業務功能服務和技術功能服務等類型，通過發布、查找、綁定等方式響應用戶的請求，實現對相應功能部件的調用，生成相應的服務內容。（4）工作流程層。基于系統既有的各類封裝服務，構建系統用戶角色管理流程、設備故障診斷流程、設備維修管理流程等業務流程，并以協同工作流技術為支撐和依托，進行各業務管理流程的整合、重組和再造。（5）企業服務總線。由服務總線發送并轉換消息，實現對不同服務消息的調用，成為支撐系統運行的集成化環境。

煤礦機電設備健康管理系統的邏輯架構主要包括有：（1）用戶層。企業用戶通過該層實現與系統的交互，在線完成日常維護、工單管理等工作，并利用網絡搭建維護聯盟，實現設備運行維護信息的共享和鏈接，還可以進行相關信息的發布，實現不同用戶間的實時在線交互。（2）領域服務層。該層實現基礎性的功能服務，如：數據安全服務、基于角色的權限管理、遠程協同管理、信息反饋與追蹤等，并集成相關的核心功能服務，如：設備健康管理、維護計劃決策、備件決策、維護任務調度等，另外，還可以實現異構環境下的數據信息與知識共享管理服務。（3）基本面向服務體系結構層。該層布置有系統運行的基本實現環境，包括有UDDI、SOAP、WSDL 等。（4）應用執行層。該層利用數據庫存儲設備運行維護操作的所有靜態、動態信息，完成不同設備運行維護的執行應用。

2 點檢技術應用下的煤礦機電設備健康趨勢預測分析

煤礦機電設備故障發生有其潛在的規律，可以從早期故障期、偶發故障期、耗損故障期的不同層面進行監測和分析，獲悉煤礦機電設備健康狀態的變化過程，結合設備運行承受荷載進行故障位置、程度的預測。

可以采用點檢制進行煤礦機電設備的檢查，發現煤礦機電設備的早期故障，通過預制的技術標準，實現定點、定人、定周期、定方法、定量、定作業流程，較好地完成崗位日常點檢、定期點檢、精密點檢、技術診斷和劣化傾向管理，實現對煤礦機電設備的全面檢查、分析和量化評價。具體來說，包括以下內容：（1）確定點檢位置。主要面向煤礦機電設備的劣化部位和關鍵部件，進行監測點位置的合理選擇，如：對軸承振動信號的點檢位置可以從軸向、水平方向、垂直方向加以測定。（2）確定點檢參數。要根據設備的不同工作性質、轉速和結構，合理選擇振動參數，諸如：振幅、相位、頻率，并采用接觸式測溫和非接觸式測溫的方式，進行溫度的測量。（3）確定點檢周期。可以根據安全性要求、維修費用最小原則，合理選擇和確定設備點檢周期，將潛在故障扼殺在萌芽狀態，避免潛在故障轉變為功能故障，并合理選擇日常點檢、定期點檢、精密點檢等方法。

可以基于設備點檢數據建立預測模型，對煤礦機電設備健康狀態進行預測，如：采用最小二乘支持向量機方法獲取煤礦921 膠帶輸送機高速軸非驅動端的溫度，使之成為設備點檢參數，對點檢歷史數據序列進行預測，最終獲得較為精準的預測結果。

3 煤礦機電設備健康管理系統業務流程的優化

當前的煤礦機電設備健康管理系統缺乏良好的數據共享，難以同步更新冗余數據，各部門之間的數據也不夠協調，僅具有基本的臺賬、報表功能，而尚未實現對綜機設備的全壽命周期跟蹤管理，并缺乏先進高效的維護計劃編制、控制和反饋，沒有實現設備點檢。為此，需要對煤礦機電設備健康管理系統進行業務流程的整合和優化。

3.1 系統業務流程的優化

（1）設備前期管理的優化。這主要是指煤礦機電設備健康管理系統的前期計劃、籌措和采購管理，旨在提高設備的投資效率，避免重復建設和低水平引進的現象。其優化流程為：①進行新設備購置建議計劃的系統錄入。②審批新設備購置建議計劃并完成招標文件編制工作。③審批招標技術文件并完成采購工作。④完成樣機驗收、出廠驗收和到貨驗收工作。⑤驗收合格后建立新設備臺賬。⑥進行成套新設備地面聯合試運轉，并建檔管理。

（2）設備運行管理的優化。要做好大型物資中的可修復部件進行設備周轉跟蹤管理，明確物資的使用次數、修復次數、使用時間等內容，并進行設備故障管理，進行設備故障歷史數據的分析、故障原因查找和責任劃分。另外，還要做好設備點檢管理，可以從系統下載設備點檢任務，將現場點檢結果錄入系統，獲悉設備點檢任務中存在的漏檢點或超限點，進行上報解決。

（3）設備維修管理的優化。要做好設備大修計劃的編制和執行工作，申報下年度設備使用大修計劃，獲得領導批判之后轉為正式計劃并加以實施，由綜機管理部門進行大修項目的一次鑒定和二次鑒定，再進入到預算審批流程，最后項目竣工提供完整的竣工資料、合格證或出廠測試報告，并進行設備大修項目的竣工結算。

（4）設備租賃管理的優化。要基于現有設備進行資源優化配置，以年度配套計劃為依據，系統生成設備租賃協議，并計算設備租賃費用，實現設備出庫、調撥和運輸。

（5）設備報廢/ 處置管理的優化。對于意外事故而報廢的設備要填寫報廢申請表，進行設備報廢鑒定、確認、匯總和審核，待設備批準報廢即終止收取設備租賃費，啟動設備移動或處置流程。對于報廢或不具有使用價值的設備則啟動處置管理流程，由相關部門審核，倉儲部門合理調整備件存儲狀態，進行被處置設備的招投標拍賣和財務處理。

3.2 工作流管理框架JBPM

JBPM 是靈活、具有可擴展性功能的流程引擎，是基于J2EE 的輕量級工作流管理系統，其定義內容分為不同的層次，即：（1）狀態層。該層是業務流程的狀態層，表達所有狀態和控制流。（2）上下文層。該層是與流程實例相關的變量，用于存儲跨越流程實例整個生命周期的數據。（3）程序邏輯層。該層是工作流系統響應指定事件執行的動作。（4）用戶界面層。用戶將事件填充于流程變量數據之中，由此觸發/結束某一特定狀態。

4 結語

綜上所述，面對健康管理在煤礦機電設備系統的比例提升態勢，要關注煤礦機電設備健康管理系統關鍵技術的合理應用，優化煤礦機電設備健康管理系統業務流程，改進和優化煤礦機電設備的預測方法，提升設備預測精準度，有效提升設備使用效率。