提升機(jī)安全智能診斷與云監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

曹傳功 武澤文

（1.淮南礦業(yè)集團(tuán)物資采供中心 安徽省淮南市 232000 2.江蘇師范大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院 江蘇省徐州市 221116）

礦井提升機(jī)是廣泛應(yīng)用于煤礦產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是礦井中運(yùn)輸工作人員和煤礦原料，是承接井上環(huán)境與井下作業(yè)區(qū)域的安全通道，在機(jī)械化、自動(dòng)化煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中具有舉足輕重的地位，具有唯一性。在煤礦生產(chǎn)流程中，礦井提升機(jī)是企業(yè)的經(jīng)濟(jì)命脈和工作人員的生命橋梁，其穩(wěn)定性和安全性對煤礦生產(chǎn)和企業(yè)人員的生命有最重要意義。隨著科技的不斷進(jìn)步、第四次工業(yè)革命的到來，工業(yè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不斷提高，機(jī)械部件的故障率也隨之提高。倘若礦井提升機(jī)中重要零部件出現(xiàn)故障，提升機(jī)就可能面臨整體崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，從而引起礦場暫停生產(chǎn)，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。如果故障嚴(yán)重或者處理不當(dāng)，可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，威脅礦井工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，如何安全快速的檢測出提升機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障以及其故障的程度，從而精準(zhǔn)診斷同時(shí)采取安全有效措施處理提升機(jī)故障對礦井的生產(chǎn)效率和保障礦井工作人員的安全具有重要意義[1]。

本文提出一種提升機(jī)安全智能診斷與云監(jiān)控系統(tǒng)，采用有線與云監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)提升機(jī)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)全狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控，即實(shí)現(xiàn)本地上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程化和多目標(biāo)化。同時(shí)考慮提升故障診斷與處理的效率，在實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)智能診斷的基礎(chǔ)上，建立基于故障樹技術(shù)的故障處理專家系統(tǒng)[2]，實(shí)現(xiàn)智能化的故障診斷、傻瓜化的故障處理。

1 提升機(jī)安全智能診斷

本文采用基于故障樹技術(shù)的專家診斷方法判斷提升機(jī)故障位置和故障產(chǎn)生的原因[3-5]，通過搭建事件之間的邏輯關(guān)系，采用最小路集和最小割集等算法組合系統(tǒng)故障的所有情況，并從系統(tǒng)的故障狀態(tài)出發(fā)，逐級進(jìn)行推理分析，實(shí)現(xiàn)故障根源診斷與傳播路徑識(shí)別。專家系統(tǒng)是一個(gè)儲(chǔ)存大量專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，通過利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜摇W(xué)者的知識(shí)，遇到具體問題時(shí)調(diào)用計(jì)算機(jī)內(nèi)相關(guān)權(quán)威知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題。本文把故障樹融入到專家診斷方法中，充分發(fā)揮故障樹的優(yōu)勢，克服基于存儲(chǔ)式診斷專家系統(tǒng)知識(shí)獲取困難的弱點(diǎn)，并保證診斷知識(shí)的條理性和完整性，同時(shí)也充分發(fā)揮專家系統(tǒng)故障診斷快速有效的特點(diǎn)。

2 云監(jiān)控系統(tǒng)

本文采用基于云監(jiān)控技術(shù)搭建提升機(jī)云監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以應(yīng)用于提升機(jī)遠(yuǎn)程，同時(shí)也可應(yīng)用于遠(yuǎn)程操作。雖然目前提升機(jī)電控系統(tǒng)均配置上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，且系統(tǒng)信息顯示相對全面，但該系統(tǒng)僅限提升機(jī)現(xiàn)場指示，倘若管理者或者專業(yè)維護(hù)人員不在提升機(jī)現(xiàn)場時(shí)，現(xiàn)場的詳細(xì)狀態(tài)信息將無法準(zhǔn)確及時(shí)的傳達(dá)給他們，會(huì)造成了管理、技術(shù)支持與現(xiàn)場三方的信息不對等，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和危害井下工作人員的生命安全。目前雖然也有相關(guān)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)，但其實(shí)質(zhì)還是對現(xiàn)場上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程協(xié)同控制，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程24 小時(shí)實(shí)時(shí)在線、獨(dú)立的系統(tǒng)監(jiān)控。而處于云監(jiān)控技術(shù)之下的提升機(jī)遠(yuǎn)程操作，既可以實(shí)現(xiàn)礦井工作人員對提升機(jī)信息的最新實(shí)時(shí)獲取，又有利于專業(yè)技術(shù)人員與管理人員第一時(shí)間掌握故障詳情與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，從而快速給出故障處理方案與生產(chǎn)決策，進(jìn)一步提高了提升機(jī)系統(tǒng)的安全性、可靠性，有效預(yù)防了設(shè)備惡性事故的發(fā)生，保證了礦井生產(chǎn)安全順利的進(jìn)行，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)越來越普及與便利，如何使工控領(lǐng)域便捷的接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人機(jī)交互，成為了當(dāng)前工控項(xiàng)目的熱點(diǎn)和需求。而多數(shù)自動(dòng)化工程師們對于高級語言編程相對陌生，同時(shí)面臨著現(xiàn)場需求經(jīng)常修改的問題，本文采用江蘇科路電氣有限公司智能數(shù)據(jù)采集終端模塊JSKL530，該智能數(shù)據(jù)采集終端模塊是科路電氣專用于PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)的智能數(shù)據(jù)采集終端模塊。科路電氣自主研發(fā)你了可組態(tài)的APP 云平臺(tái)，工程師們可以迅速搭建自己的移動(dòng)APP 監(jiān)控，對于用戶的需求可以隨時(shí)改動(dòng)功能界面。科路電氣提供二次開發(fā)環(huán)境，自動(dòng)化工程師可以像熟悉的上位機(jī)組態(tài)方式任意編輯APP 手機(jī)監(jiān)控界面，功能靈活，支持多個(gè)站點(diǎn)集中到一個(gè)窗口顯示操作。

云監(jiān)控平臺(tái)的核心設(shè)備為JSKL530 智能數(shù)據(jù)采集終端模塊，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息并上傳云端，現(xiàn)場上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集信息實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，并運(yùn)行基于故障樹的智能專家診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)首發(fā)故障的智能診斷及基于故障發(fā)生時(shí)間及邏輯順序的智能故障排序指示，同時(shí)將診斷信息上傳云端，遠(yuǎn)程手機(jī)APP 軟件基于云端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控并顯示現(xiàn)場設(shè)備信息。

3 謝橋煤礦提升機(jī)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)測診斷系統(tǒng)實(shí)例

本文所提提升機(jī)安全智能診斷與云監(jiān)控系統(tǒng)已在淮南礦業(yè)謝橋煤礦成功實(shí)施，系統(tǒng)整體的研發(fā)及實(shí)施技術(shù)路線如圖1所示。首先基于故障樹分析方法和專家診斷系統(tǒng)思想，結(jié)合現(xiàn)場提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)，及現(xiàn)場提升機(jī)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)、提升機(jī)工藝控制邏輯關(guān)系等，構(gòu)建提升機(jī)智能診斷系統(tǒng)；其次基于JSKL530 智能數(shù)據(jù)采集終端模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及診斷信息的采集及云端數(shù)據(jù)上傳；最后基于手機(jī)移動(dòng)端APP 軟件構(gòu)建實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1：提升機(jī)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主界面

圖1為提升機(jī)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主界面，謝橋礦共有9 臺(tái)提升機(jī)，目前僅有矸石井、副井雙罐、副井單罐應(yīng)用了該系統(tǒng)，后續(xù)可根據(jù)需要再擴(kuò)展應(yīng)用到其他提升機(jī)電控系統(tǒng)及用戶需要的其他如風(fēng)機(jī)、水泵、配電等控制系統(tǒng)。

圖2為運(yùn)行監(jiān)視主界面。可實(shí)時(shí)顯示用戶所關(guān)心的所用重要數(shù)據(jù)，如當(dāng)前行程值、速度、打點(diǎn)信號、運(yùn)行方式、電控系統(tǒng)狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、故障診斷信息。

圖2：運(yùn)行監(jiān)視主界面

圖3為智能故障診斷界面。可顯示最近三次的故障診斷信息，并以故障代碼的方式給出了故障排序信息，同時(shí)給出了每一個(gè)故障代碼對應(yīng)的故障原因。在進(jìn)行故障排除時(shí)用戶僅需關(guān)心當(dāng)前故障的最上面一條故障信息，即為提升機(jī)電控系統(tǒng)故障時(shí)的首發(fā)故障源，若按下復(fù)位按鈕后系統(tǒng)恢復(fù)正常則當(dāng)前故障指示代碼全部為“0”。如圖3所示狀態(tài)即表示當(dāng)前系統(tǒng)無故障，上次系統(tǒng)故障的首發(fā)故障源為“91”，箕斗1 軟件過卷；上上次系統(tǒng)故障的首發(fā)故障源為“74”，箕斗1 硬過卷，說明系統(tǒng)剛剛做過例行過卷保護(hù)實(shí)驗(yàn)。

圖3：智能故障診斷界面

該APP 監(jiān)控系統(tǒng)及JSKL530 智能數(shù)據(jù)采集終端模塊支持視頻接入功能，視頻監(jiān)控位置及接入數(shù)量根據(jù)用戶需求可靈活配置。

4 結(jié)束語

基于提升機(jī)安全智能診斷與云監(jiān)控系統(tǒng)的成功應(yīng)用，有效解決了現(xiàn)場第一故障源診斷困難問題，實(shí)現(xiàn)了首發(fā)故障的智能診斷與智能故障排序，大大提高了故障排查效率；基于云監(jiān)控技術(shù)的成功應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了故障信息的實(shí)時(shí)傳遞和交換，有助于幫助管理者、技術(shù)人員第一時(shí)間掌握現(xiàn)場故障情況，快速響應(yīng)、正確排查、合理部署，在保證安全的前提下快速恢復(fù)生產(chǎn)。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用滿足了謝橋煤礦建設(shè)現(xiàn)代化礦場，保障生產(chǎn)安全、提升生產(chǎn)效率的要求。