基于大數據的冶金企業設備安全運行管理平臺構建

孟慶玉

（永城職業學院 電子信息工程系，河南 永城 476600）

設備的安全運行管理平臺是用以實現設備管理現代化的重要手段之一。平臺的構建是將信息技術和現代化的管理技術相融合，應將其應用到企業設備的安全管理全生命周期的各個階段，通過對信息的集成、過程的優化以及對資源的優化，實現企業的物流、信息流、價值流的集成和優化運行，做到人員、技術、管理三要素之間的緊密集成，以此來提升企業對設備管理的綜合能力，保障企業生產運行的平穩，優化企業的管理模式[1]。基于大數據構建冶金企業設備安全運行管理平臺輔助企業對設備安全運行的管理，集成冶金企業設備的安全運行管理信息，增強管理的互動性，提升企業的管理效率，并且將人力、財力、物力等各資源配置優化，有效的降低用于設備管理的成本[2]。通過對冶金設備安全運行管理過程的信息化管理，還可以提升企業采購的效率，提升企業綜合能力的計劃水平，更可以有效的將生產設備、人員及其它資源進行合理的分配。

1 構建基于大數據的冶金企業設備安全運行管理平臺

冶金企業中與設備相關的數據涉及范圍廣，并且數據信息彼此之間的關聯性復雜，例如每臺設備的購置信息、折舊費用的計算、備件管理、維修費用統計管理、維修時長統計等。在構建基于大數據的冶金企業設備安全運行管理平臺后，可以對上述數據進行高效的采集、分類、分析、統計和對比，以此實現將管理工作的繁雜程度大幅度降低[3]。維修人員利用構建的平臺處理與設備運行相關的各種數據信息，可以更加簡便的編寫各種運行數據的報表，例如設備驗收報表、設備維護報表、設備維修報表、設備維修費用統計報表等。通過設備安全運行平臺的構建可以及時的為管理部門提供各類報表和詳細的數據信息，有利于管理部門及時的采取有效的措施，減小設備出現故障概率。

（1）建立冶金圖像集。對于冶金設備在生產現場的圖像收集是安全運行管理能夠順利進行的基礎，圖1為建立圖像集的完整流程圖。

圖1 圖像信息采集建立流程圖

圖2 三維點云數據提取圖

為了讓拍攝到的視頻更加的清晰，方便管理人員的管理，對攝影機的光圈提出了更高的要求。在平臺搭建的過程中，在原有的攝影機上安裝更高品質的能夠智能調節焦距的光圈，根據外界光線的變化情況，光圈可以進行自主的調節，以此解決原有攝影機拍攝的畫面不清晰的問題[4]。

同時在攝影機中另外增加安裝一個半幀式診斷模塊，這種模塊能夠通過半幀式圖像收集的方法對圖像信號做到實時接收。該方法在收集圖像信息時主要分為兩部分，一部分是時間上的，一部分是空間上的。在時間上運用區幀法能夠將設備在生產現場的工作情況成倍數的記錄，通常情況下，現場真實時間是攝影機記錄視頻的5倍，即現場真實時間經過5秒，攝影機收錄的視頻市場為1秒。從空間上采用將主觀空間與可觀空間相融合的方法，在攝影機收錄時，空間傳感器將現場真實的場景中的信息集合收錄，并在空間傳感器的底部安裝圖像傳感器，通過傳感器的紫外線放射感受收錄視頻中各設備的數據信息，并根據這些信息自動進行描繪，搭建完整的設備傳感模型。

對于不同的生產設備采用不同的感應圖像進行標記，構建的三維情景模型看作是安全運行管理平臺中初級的數據資料信息，該信息可以直接用作圖像集，利用相關壓縮軟件對其進行壓縮處理，并將壓縮文件保存在管理平臺中的主圖像集中[5]。這樣既有利于管理人員在對設備運行安全進行檢測及時的查看錄像，避免事故的發生，又有利于管理人員對收錄視頻的整理，完善圖像集，為日后的圖像分析和代碼庫提供重要的參考依據。

（2）提取圖像集數據點。通過圖像信息采集建立的數據集很難直接進行觀測，因此通過圖像信息采集到的數據信息需要基于大數據對數據集進行三維點云數據提取處理，將特征點信息提取，圖2為三維點云數據提取圖。

在獲取到冶金設備頻域內部的局部特征點信息后，利用數據傳輸工具將數據輸送到后臺的分析中樞當中，對數據進行分析。三維點云數據計算的核心在于，三維點云數據的標準聚類特征CF以及標準聚類特征樹可以通過輸入子簇的數據信息進行修改，以此完成對數據集進行三維點云數據的聚類提取。

三維點云數據本身具有的聚類特征主要有三個元素，假設其中存在n個d 維點云數據在四維的規則空間中，{xi}表示為三維點云數據中所包含的簇特征數據信息，則三維點云數據聚類特征公式可表示為：

在公式（1）中，N 表示為三維點云數據簇中的信息量個數；表示為含有N 個簇的線性之和，即；SS 表示為N個三維點云數據簇的平方之和，即表示為聚類特征，由于CF 也會特征向量因此也可將其進行疊加計算。

同時根據三維點云數據聚類特征的定義，信息簇的質心xi以及提取到的有效路徑R 、提取到的有效距離D 之間存在下述關系公式：

在公式（2）中，n 表示為提取到信息的原始點；在公式（3）中，R表示為三維點云數據到信息簇質心提取的有效路徑；在公式（4）中，D表示為聚類中成為三維點云數據提取的有效距離。

（3）實現設備安全運行管理平臺搭建。通過上文對設備運行過程的監控管理數據的提取，利用設備安全運行管理平臺即可完成對設備安全運行的監控和管理。將數據特征點通過數據傳輸工具傳遞到后臺的程序中，利用數據分析模塊對數據特征進行計算及保留。數據分析模塊包含了一整套的專家知識庫以及一個后臺的管理程序。管理人員需要將獲取到的冶金設備運行的影像數據先聚類到分析模塊當中的后臺專家知識庫中，通過邏輯處理分析程序對獲取到的數據信息進行有效的評估，以此完成對設備安全運行的管理，從而實現管理的高精度監測。

2 實驗驗證分析

為了驗證本文構建的設備安全運行管理平臺的實用性，在外界因素相同的條件下，將其與傳統設備安全檢測的準確報警速率進行對比，將實驗過程中的數據信息記錄在表1中，以便對其數據進行分析。

表1 兩種方法對設備故障報警時間

在表1中對照組為傳統檢測設備運行安全的方法，實驗組為本位構建的平臺檢測方法，從表1中可以看出，實驗組的設備故障報警時間明顯低于對照組，因此說明本文構建的平臺的設備安全運行整體的檢測速率更高，更適用于對冶金企業的設備安全運行管理。

3 結束語

設備安全運行管理是冶金企業中科學管理的重要組成部分，近年來，很多冶金企業都在嘗試通過建立設備的安全運行管理平臺，通過平臺的搭建將企業設備進行更高效的管理，可以達到信息的響應速度更快、交流范圍更廣、以及數據信息存儲更加明確的目的。通過平臺的搭建還可以降低企業整體的成本投入，增強冶金企業的市場競爭力，但由于每個冶金企業都有其獨特的管理模式，因此搭建設備安全運行管理平臺要根據企業自身的特點以及設備在實際運行時的狀態，掌握設備安全運行的管理工作。