一、項目背景

朗坤智慧科技股份有限公司，1999年成立于江蘇南京，致力于成為全球領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供商和工業(yè)大數(shù)據(jù)運營商。目前，朗坤已成為擁有8/9家參/控股公司的集團級企業(yè)，業(yè)務(wù)覆蓋全球二十多個國家和地區(qū)，服務(wù)對象包括五大發(fā)電集團、中信集團、海螺集團、中建材集團、中國航天集團、江蘇國信集團、新華社、雄安、南京、赤峰等近千家大型企業(yè)及地方政府。

近年來，圍繞國家戰(zhàn)略部署，積極響應(yīng)新基建政策號召，朗坤秉承“讓工業(yè)更智慧”的發(fā)展宗旨，依托在工業(yè)領(lǐng)域20多年的行業(yè)知識沉淀、1000多家大型客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)經(jīng)驗，自主研發(fā)打造了完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的朗坤蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。朗坤蘇暢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺專注于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)，通過運用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、機理建模以及人工智能等技術(shù)，助力企業(yè)上云實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧化轉(zhuǎn)型，為工業(yè)企業(yè)提供工業(yè)云平臺、云服務(wù)和智能制造解決方案。

煤礦企業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機械自動化程度得到了很大提高，目前在自動化控制技術(shù)、礦山通信技術(shù)、礦山信息管理系統(tǒng)等方面取得了顯著進展，大大降低了工人的勞動強度，提高煤礦生產(chǎn)效率。但是在設(shè)備管理、健康監(jiān)測、故障診斷方面依然存在較大不足，礦山信息孤島、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)缺乏、系統(tǒng)封閉等問題依然普遍存在。

項目通過在山東能源臨礦集團下屬古城煤礦和王樓煤礦建立智能化設(shè)備管理和監(jiān)測診斷平臺，通過建立設(shè)備臺賬、技術(shù)檔案、設(shè)備備件、巡點檢、預(yù)防性維護、設(shè)備檢修的管理體系，將財務(wù)資產(chǎn)、備件物資與設(shè)備資產(chǎn)統(tǒng)籌管理。通過在設(shè)備上加裝必要的振動、溫度、轉(zhuǎn)速等傳感器，實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的全面感知，應(yīng)用專業(yè)的信號分析技術(shù)和設(shè)備故障機理模型+AI建模技術(shù)+專業(yè)診斷技術(shù)的技術(shù)，實現(xiàn)煤礦重要機電設(shè)備的24小時連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測、早期故障預(yù)警與故障診斷功能。項目的實施大大減輕了煤礦運維人員勞動強度，預(yù)防和減少設(shè)備故障的發(fā)生，提高了煤礦生產(chǎn)率，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

二、項目實施

1.總體實施思路與架構(gòu)

臨礦集團智能化設(shè)備管理與監(jiān)測診斷平臺核心是以設(shè)備資產(chǎn)及生產(chǎn)系統(tǒng)為對象，包括基礎(chǔ)功能建設(shè)和設(shè)備感知診斷功能建設(shè)兩個部分，通過設(shè)備機理和人工智能的技術(shù)，實現(xiàn)故障報警和早期劣化趨勢預(yù)警及分析。

基礎(chǔ)功能建設(shè)主要是通過建立臺賬、檔案、零部件管理模塊等手段，達(dá)到財務(wù)資產(chǎn)與設(shè)備資產(chǎn)統(tǒng)籌管理的目的，實現(xiàn)設(shè)備的全生命周期流程管理。

感知診斷功能建設(shè)通過在下屬試點的古城、王樓兩個煤礦的采煤機、提升機、壓風(fēng)機、通風(fēng)機等主要機電設(shè)備上安裝振動、溫度等傳感器，實現(xiàn)機電設(shè)備運行時轉(zhuǎn)速、振動、溫度等關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的采集，并遠(yuǎn)程傳輸至集團機電設(shè)備大數(shù)據(jù)監(jiān)測與診斷中心；使用專業(yè)的信號分析技術(shù)，提取反映設(shè)備故障征兆的特征參數(shù)，監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的變化以及故障特征參數(shù)的劣化趨勢，實現(xiàn)設(shè)備的故障早期預(yù)警，指導(dǎo)煤礦設(shè)備運維人員及時進行設(shè)備運行參數(shù)調(diào)整、設(shè)備故障維修，避免主要機電設(shè)備重大事故的發(fā)生，提高煤礦設(shè)備運行可靠性，降低因設(shè)備故障停產(chǎn)造成的減產(chǎn)損失；通過安裝設(shè)備狀態(tài)感知設(shè)備，開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警，大幅減輕運行人員現(xiàn)場設(shè)備維護勞動強度或維護工作量，實現(xiàn)煤礦重要機電設(shè)備的少人值守或者無人值守，推進煤礦企業(yè)實現(xiàn)智慧煤礦建設(shè)。

2.應(yīng)用場景與技術(shù)方案

智能化設(shè)備管理和監(jiān)測診斷平臺的工業(yè)人工智能技術(shù)在臨礦集團的實際應(yīng)用場景主要體現(xiàn)在古城、王樓兩個煤礦的設(shè)備全生命周期流程管理服務(wù)方面。

智能化設(shè)備管理和監(jiān)測診斷平臺以提供設(shè)備故障精準(zhǔn)預(yù)測與診斷功能為亮點，區(qū)別于傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷技術(shù)，融合了設(shè)備故障機理模型+AI建模技術(shù)+專業(yè)診斷技術(shù)實現(xiàn)煤礦行業(yè)設(shè)備故障預(yù)測模型快速構(gòu)建，從而保障了故障預(yù)警、定性、定位、危害性評估、運維指導(dǎo)的準(zhǔn)確性和全面性，消滅異常于萌芽之中。

（1）設(shè)備實時監(jiān)視

以高效、穩(wěn)定的時序數(shù)據(jù)庫保障設(shè)備數(shù)據(jù)實時展示，利用設(shè)備組態(tài)+實時數(shù)據(jù)預(yù)警的方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)報警精準(zhǔn)定位異常位置，提升現(xiàn)場定位故障問題的效率。

圖 煤礦設(shè)備實時監(jiān)視

（2）設(shè)備預(yù)測預(yù)警

健康狀態(tài)預(yù)警畫面顯示礦側(cè)機電設(shè)備及其部件的實時健康指標(biāo)信息、歷史健康趨勢和未來一定時間段的健康預(yù)測走勢，在此基礎(chǔ)上給出健康評價，并提供運行建議和指導(dǎo)。

（3）設(shè)備故障診斷

在煤礦企業(yè)現(xiàn)有自動化監(jiān)控系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動設(shè)備外加振動傳感器、采集器的基礎(chǔ)上，充分利用大數(shù)據(jù)信息，將機理診斷與人工智能診斷相結(jié)合，進一步提高煤礦設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率。在設(shè)備監(jiān)測早期缺乏大量歷史監(jiān)測樣本時采用基于機理模型的診斷方法，在積累了一定歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)以后則采用基于人工智能的故障診斷技術(shù)，將整體提高設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確率。

圖 機理模型和人工智能相結(jié)合

（4）振動故障分析

振動分析模塊采用B/S模式實現(xiàn)礦側(cè)機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，提供十多種專業(yè)的振動監(jiān)測分析圖譜，采用Web動態(tài)頁面的方式展現(xiàn)出來，方便集團機電處和礦側(cè)專業(yè)技術(shù)人員對每臺設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測，對設(shè)備故障進行分析診斷。

（5）移動應(yīng)用

具備礦井系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測（含視頻）、關(guān)鍵指標(biāo)、故障診斷結(jié)論、報警預(yù)警信息分級定向推送等功能，同時支持在移動端快速填寫處理設(shè)備故障記錄，上傳處理過程快照。

三、實施效果

基于智能化設(shè)備管理與監(jiān)測診斷平臺，為臨礦集團搭建“礦側(cè)-集團”兩級設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)中心，物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)據(jù)采集，無需人工干預(yù)，讓數(shù)據(jù)連續(xù)、精準(zhǔn)、可靠，為管理層和決策層提供準(zhǔn)確的煤機設(shè)備運維數(shù)據(jù)參考，大幅提升了企業(yè)科學(xué)經(jīng)營決策能力。

通過大數(shù)據(jù)模型與機理模型相結(jié)合，提供“主動式”遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)，幫助集團監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，實時準(zhǔn)確掌握設(shè)備健康狀況，制定科學(xué)合理的維護保養(yǎng)計劃，有效保障設(shè)備壽命提升20%，檢修費用降低15%。

其中“系統(tǒng)自診斷+專家確診”幫助臨礦發(fā)現(xiàn)設(shè)備能效異常，協(xié)同“遠(yuǎn)程專家+現(xiàn)場運維人員”緊急聯(lián)動，及時排除設(shè)備故障，據(jù)初步估算，僅解決單項井下排水泵的閥門泄露問題，每年即可為集團節(jié)約電量20.9萬度。

站在設(shè)備全生命周期整體的角度，智能化設(shè)備管理與監(jiān)測診斷平臺真正做到：狀態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)化，故障診斷智能化，專業(yè)資源共享化，設(shè)備管理協(xié)同化。幫助臨礦集團完成從計劃性檢修模式向狀態(tài)檢修模式的過渡，綜合提升礦側(cè)煤機設(shè)備可靠性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)生產(chǎn)安全，減人增效，提高安全效益、管理效率、經(jīng)濟效益和社會效益。