張伯興 楊建棟 孟祥偉 石榮華 陳福元 馬猛忠 陸曉斌 張海龍

摘要：過往，國內(nèi)很多礦企輸煤設(shè)備管理過程中存在著巡檢不到位、工效偏低、偽造巡檢數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計不完善等，以致不能及時發(fā)現(xiàn)、處理實(shí)際問題，使礦區(qū)承受較大的損失。為此，本文提出一種行之有效的智能巡檢技術(shù)，并研發(fā)出一種以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)工作原理、巡檢流程及主要功能實(shí)現(xiàn)等，希望能給同行帶來一定幫助。

關(guān)鍵詞：輸煤設(shè)備;巡檢管理;物聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)設(shè)計;功能實(shí)現(xiàn)

引言

在我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的背景下，各行業(yè)生產(chǎn)任務(wù)持續(xù)增加，工業(yè)裝置特別是輸煤設(shè)備自身承擔(dān)著巨大壓力，輸煤設(shè)備運(yùn)營狀況直接影響礦企經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造情況。企業(yè)在發(fā)展階段如果能確保巡檢工作認(rèn)真到位，各崗位工作各守其職，確保工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備安全、規(guī)范化運(yùn)轉(zhuǎn)，方能創(chuàng)造更多收益。而若不能從思想上重視設(shè)備巡檢管理工作，輕則造成設(shè)備時常處于停機(jī)狀態(tài)，降低生產(chǎn)效率，嚴(yán)重時會引起重大事故，使企業(yè)承擔(dān)更多損失。

近些年中，“物聯(lián)網(wǎng)”逐漸進(jìn)入到人們的視線范疇，其是現(xiàn)代信息科技和經(jīng)濟(jì)社會結(jié)合發(fā)展至一定程度必然階段，引領(lǐng)生產(chǎn)社會化、智能化過程，其最大的功能是實(shí)現(xiàn)了物的智能化管理操控。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于設(shè)備日常巡檢中，能顯著提升數(shù)據(jù)采集的全面性、精準(zhǔn)性，系統(tǒng)分析處理巡檢所得數(shù)據(jù)，及時修復(fù)有問題的設(shè)備[1]?；谖锫?lián)網(wǎng)設(shè)計研發(fā)輸煤設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)，能顯著提升實(shí)際巡檢工作效率，本文主要總結(jié)該系統(tǒng)的設(shè)計思路。

一、系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)功能主要是RFID手持智能終端設(shè)備、RFID標(biāo)簽、RFID讀片器及系統(tǒng)管理平臺應(yīng)用生產(chǎn)現(xiàn)場Wi-Fi或GPRS網(wǎng)絡(luò)組建而成的一個實(shí)時巡檢管理系統(tǒng)。Wi-Fi或GPRS能利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對輸煤現(xiàn)場的整體覆蓋，并且會將超高頻RFID讀片器均勻的布置在輸煤現(xiàn)場適宜位置。要求現(xiàn)場所有巡檢管理工作人員一定要佩戴RFID有源標(biāo)簽，將其作為辨識身份與授予權(quán)限的重要依據(jù)，工作人員巡檢實(shí)踐中還要隨身攜帶RFID手持終端裝置，僅需利用終端設(shè)備讀取輸煤設(shè)備的RFID標(biāo)簽，便能輕松的獲取到有關(guān)信息，包括數(shù)據(jù)類型、既往故障處理信息等，本終端設(shè)備還能應(yīng)用Wi-Fi或GPRS網(wǎng)絡(luò)將巡檢工作所得信息智能的傳送給管理中心[2]。并且，就地部署的RFID讀片器能實(shí)現(xiàn)對巡檢人員的精準(zhǔn)定位，將位置信息完整的反饋到服務(wù)器，供企業(yè)高層管理人員使用，遠(yuǎn)程化管理輸煤現(xiàn)場管理人員。當(dāng)巡檢數(shù)據(jù)被傳送到服務(wù)器以后，管理及技術(shù)人員全面解讀故障信息，編制相配套的維修處理決策，并快速

發(fā)布。系統(tǒng)還內(nèi)置了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，其最大的功能是存留生產(chǎn)現(xiàn)場所有設(shè)備整個生命周期的維保數(shù)據(jù)，并提供自動統(tǒng)計運(yùn)行技術(shù)參數(shù)、報表生成與分析等功能。

在具體實(shí)踐中，可以將無源RFID標(biāo)簽安裝在設(shè)備上，此時佩戴有源RFID標(biāo)簽且攜帶手持智能終端的巡檢人員進(jìn)到現(xiàn)場后，利用建設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)功能將巡檢生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，并搭建后臺數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)分析與決策提供更可靠、全面的原始數(shù)據(jù)。

二、設(shè)備巡檢流程

首先，巡檢人員前往輸煤現(xiàn)場開展巡檢工作時，會隨身攜帶手持終端巡檢器，通過自動或人工的方式將相關(guān)信息傳送給控制中心，完整的匯報自身所檢查設(shè)備的故障信息，若探查到其存在故障問題，則就會快速結(jié)合當(dāng)下手持設(shè)備RFID信息將設(shè)備類型、設(shè)備編號等統(tǒng)一傳輸?shù)娇刂浦行摹＜夹g(shù)人員依照故障類型、嚴(yán)重程度等編制維修計劃，以供維修班組實(shí)施。其次，本系統(tǒng)還為輸煤現(xiàn)場內(nèi)各臺設(shè)備建設(shè)了檢修維保臺賬，管理人員可以結(jié)合需求調(diào)取任何一臺設(shè)備的維保歷史信息，自動生成報表[3]。再者，準(zhǔn)許管理人員把編制好的設(shè)備巡檢計劃整合至控制系統(tǒng)內(nèi)，并設(shè)計相應(yīng)的巡檢周期，系統(tǒng)可以依照巡檢計劃或標(biāo)準(zhǔn)要求，智能對比巡檢的實(shí)時數(shù)據(jù)，客觀判斷巡檢是否合格，也能智能篩選出沒有依照計劃進(jìn)行巡檢的設(shè)備。最后，本系統(tǒng)有定時提醒功能，能按時傳送出巡檢與維保周期性提醒信息，規(guī)避傳統(tǒng)巡檢形式下的人為疏漏問題，顯著提升了輸煤設(shè)備巡檢管理工作效率。

（1）巡檢人員依照既有的設(shè)備巡檢規(guī)程，規(guī)范的執(zhí)行巡檢計劃，比如探查到“給煤機(jī)中有積煤”、“減速機(jī)中油位偏低”等故障，利用手持智能終端把故障信息完整的傳送到服務(wù)器中。

（2）控制中心接收機(jī)接收、存儲上報信息。利用上位機(jī)軟件讀取接收機(jī)接收到的信息，分解出故障發(fā)生的具體時間、地點(diǎn)、設(shè)備類型、發(fā)現(xiàn)人員等信息，并將以上相關(guān)數(shù)據(jù)智能存儲到服務(wù)器中，技術(shù)人員針對接收到的故障數(shù)據(jù)信息，將其作為是否應(yīng)進(jìn)行維修處理的判斷憑據(jù)，做出將其發(fā)布到檢修班組網(wǎng)絡(luò)熒屏。

（3）檢修班組的熒屏主要功能之一是實(shí)時呈現(xiàn)派工單，維修人員可依照派工單提示攜帶維修工具到待維修設(shè)備。

（4）在維修操作完畢后，依照派工單指示，征詢驗(yàn)收人員的驗(yàn)收意見，驗(yàn)收員的職責(zé)主要是監(jiān)管。檢驗(yàn)現(xiàn)場維修工作執(zhí)行情況，并且會把解除設(shè)備故障信息傳輸?shù)椒?wù)器內(nèi)。

（5）技術(shù)人員在接受故障已解除信息以后，將其完整的錄入備案，為后續(xù)階段信息查詢創(chuàng)造便利條件。

在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，級別不同的管理人員能依照系統(tǒng)的授權(quán)情況，查詢生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)，重現(xiàn)巡檢人員巡檢路徑以及查詢各個生產(chǎn)設(shè)備的既往數(shù)據(jù)與報表。系統(tǒng)可以智能總結(jié)、存儲輸煤現(xiàn)場收集的巡檢信息、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，能生成十分完善的分析報表，幫助管理者快速獲得巡檢計劃的實(shí)際執(zhí)行情況，采用科學(xué)化，信息化管理模式管理巡檢工作及相關(guān)人員，使生產(chǎn)設(shè)備巡檢工作質(zhì)效得到更大保障，最大限度的提升了巡檢、維保操作效率，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的智能化聯(lián)網(wǎng)管理[4]。

三、智能巡檢系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

輸煤設(shè)備智能巡檢管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)主要由生產(chǎn)管理系統(tǒng)服務(wù)器、系統(tǒng)客戶端、巡檢用PDA和用于存儲資產(chǎn)全生命周期表示的RFID標(biāo)簽構(gòu)成。

因?yàn)橥粋€標(biāo)簽依照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)存儲了物資、設(shè)備、資產(chǎn)三大方面的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可以將系統(tǒng)拓展應(yīng)用到物資及資產(chǎn)管理領(lǐng)域中，更好的滿足資產(chǎn)整個生命周期管理與設(shè)備精益化管理的實(shí)際需求[5]。

2、關(guān)鍵技術(shù)

（1）以物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計為基礎(chǔ)，按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，規(guī)劃設(shè)計出輸煤設(shè)備智能巡檢的系統(tǒng)架構(gòu)。

（2）RFID電子標(biāo)簽被認(rèn)定是輸煤設(shè)備資產(chǎn)全生命周期的唯一標(biāo)志物。

（3）信息安全接入，等同逐位校驗(yàn)審核RFID標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)，依照各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的實(shí)際運(yùn)行需求開展分類、加密操作[6]。

（4）存儲大量數(shù)據(jù)信息。RFID芯片能同時存儲物資、生產(chǎn)及固定資產(chǎn)管理有關(guān)信息，比如物資及設(shè)備分類、功能定位、安全級別、制造廠家及資產(chǎn)卡片號等信息。

3、主要功能

（1）人員定位與危險識別

輸煤現(xiàn)場通常布置了類型繁多的生產(chǎn)設(shè)備，并且通常是大中型設(shè)備，具備一定危險性，故而怎樣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對人員的精準(zhǔn)、實(shí)時定位及辨識危險區(qū)域，本文提出如下方案。

本系統(tǒng)應(yīng)用RFID讀卡器動態(tài)讀取現(xiàn)場作業(yè)人員的屬性數(shù)據(jù)及方位信息，能夠在畫面上動態(tài)呈現(xiàn)出當(dāng)下輸煤現(xiàn)場的全部人員的姓名、在職崗位與即時位置，還能提供危險環(huán)境報警信息，比如有工作人員誤進(jìn)危險區(qū)域，系統(tǒng)能在監(jiān)控畫面上實(shí)時呈現(xiàn)報警信息，并就地利用音頻裝置傳送出報警鈴聲，告警工作人員盡快遠(yuǎn)離危險區(qū)域。系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)服務(wù)器自身有大容量存儲能力，可以復(fù)現(xiàn)全部或指定巡檢人員在特定時間中的巡檢軌跡，能有效規(guī)避一些巡檢人巡檢不到位引起的不良狀況。

（2）可視化故障維修

在輸煤生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)，部分設(shè)備安裝的空間十分狹小，檢查維修條件相對較惡劣。一旦設(shè)備運(yùn)行階段突發(fā)故障問題，現(xiàn)場能不能容納較多維修人員，增加了故障問題診斷難度，最后通常被迫由安裝工位上拆解下故障設(shè)備，為維修人員聯(lián)合診斷創(chuàng)造了極大的便利性[6]。而基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)應(yīng)用階段，能快捷的實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障問題的可視化診斷檢修。只需要指派較少維修技術(shù)人員佩戴裝設(shè)Wi-Fi攝像機(jī)與語音對講儀的頭盔，應(yīng)用在布置在現(xiàn)場的Wi-Fi，把視頻與語音信號順利的傳送到維修班組或故障診斷小組，便能實(shí)現(xiàn)對輸煤設(shè)備故障的遠(yuǎn)程可視化維修診斷，顯著提升維修工作效率。本系統(tǒng)還能自動保存視頻與語音信息，為后期故障檢修工作提供可靠資料。

（3）追溯設(shè)備生產(chǎn)廠家與供應(yīng)商

通過讀取故障設(shè)備的RFID標(biāo)簽，能精準(zhǔn)追溯其生產(chǎn)廠家與供應(yīng)商，并獲得同批次生產(chǎn)廠家設(shè)備具體安裝位置，對設(shè)備故障問題能起到較好的防控作用，為設(shè)備狀態(tài)后續(xù)檢修提供有效的輔助方法。

（4）基礎(chǔ)信息管理

本巡檢系統(tǒng)主要由用戶、巡檢終端及巡檢標(biāo)簽管理三大模塊構(gòu)成。

在用戶管理界面，主要是維護(hù)巡檢管理系統(tǒng)操作、巡檢、維護(hù)人員的用戶信息。如果新增用戶所需輸入用戶名、密碼、姓名及崗位名稱等信息后，單擊新增用戶，進(jìn)而更快捷的把用戶信息維護(hù)到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，當(dāng)用戶不需要時就可以選中該用戶，點(diǎn)擊作廢按鈕。如果用戶有完善與修改信息的需求，選中該用戶后寫入準(zhǔn)確信息，點(diǎn)擊修改按鈕便能完成[7]。

巡檢終端管理界面主要是維護(hù)管理巡檢終端，比如終端編號、IP 地址、區(qū)域等。能便捷的刪減、修改及查詢部分巡檢終端信息，且推行責(zé)任到人機(jī)制，一旦發(fā)生丟失問題時能做到有據(jù)可查。

在巡檢標(biāo)簽管理界面內(nèi)，巡檢終端執(zhí)行巡檢標(biāo)簽的發(fā)放任務(wù)，歷經(jīng)多次數(shù)據(jù)通信傳送至服務(wù)器，利用該界面維持巡檢標(biāo)簽，用于顯現(xiàn)設(shè)備名稱及其所屬區(qū)域、卡號及具體發(fā)放時間等，且具備查找、作廢功能，當(dāng)巡檢設(shè)備報廢或不再應(yīng)用時，可以通過輸入標(biāo)簽所屬區(qū)域信息進(jìn)行查找，而后點(diǎn)擊該條信息進(jìn)行作廢處理，最后完成數(shù)據(jù)同步操作。

（5）編制巡檢任務(wù)

巡檢任務(wù)編制為巡檢管理系統(tǒng)內(nèi)的重要模塊之一，其主要是對輸煤現(xiàn)場設(shè)備編制相應(yīng)的巡檢任務(wù)，其直接關(guān)系到巡檢任務(wù)的執(zhí)行狀況。巡檢任務(wù)編制界面主要由巡檢設(shè)備，路線的選擇，計劃的設(shè)定，任務(wù)內(nèi)容的查看等諸多功能[8]。巡檢人員登錄系統(tǒng)以后，以樹形結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出輸煤設(shè)備信息，選中設(shè)備以后進(jìn)行添置，規(guī)范調(diào)整設(shè)備以后設(shè)定實(shí)際巡檢路線，計劃名、區(qū)域名、巡檢時長、巡檢人、周期等信息，單擊任務(wù)編制就完畢，在界面下方便能清晰的顯現(xiàn)出任務(wù)細(xì)節(jié)信息。

（6）標(biāo)準(zhǔn)化缺陷庫管理

本巡檢系統(tǒng)內(nèi)部建設(shè)了標(biāo)準(zhǔn)化缺陷庫，能夠靈敏定義輸煤設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)，實(shí)時增減、修正輸煤設(shè)備內(nèi)的缺陷信息，定時統(tǒng)計。對外提供過往經(jīng)數(shù)個工程檢測驗(yàn)證的缺陷庫，為輸煤設(shè)備性能、質(zhì)量管理提供更詳細(xì)、規(guī)范的原始數(shù)據(jù)憑據(jù)[9]。

（7）安全標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)

巡檢作業(yè)指導(dǎo)書不僅要符合國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求，也要依照輸煤現(xiàn)場設(shè)備性能差異實(shí)現(xiàn)個性化調(diào)配，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)流程、項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)及安全措施等的集成化。另外，分析到輸煤設(shè)備狀態(tài)檢修的有關(guān)要求，參照不同生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行特征，整理周期巡檢數(shù)據(jù)信息，將圖表、曲線等工具引進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)一步提升巡檢作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容與項(xiàng)目的形象化。

結(jié)束語：

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于煤炭設(shè)備巡檢管理領(lǐng)域中，能高效率的落實(shí)人員定位、危險識別、標(biāo)準(zhǔn)化缺陷庫管理及安全標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)等任務(wù)，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工巡檢模式推行時暴露出的不足，明顯提升輸煤設(shè)備管理水平與可用率，進(jìn)而協(xié)助企業(yè)創(chuàng)造出更多效益，有較高的推廣價值。

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作者簡介：張伯興，1968年12月出生，男，漢族，山東菏澤人，大學(xué)本科，高級工程師職稱，熱能與動力工程專業(yè)。