選礦設(shè)備智能點檢系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用

秦文超 李勇 蘇超 吳果蕾 朱巧霖

摘 要：針對國內(nèi)選礦生產(chǎn)布局廣、設(shè)備多、管線復(fù)雜，點檢勞動強度大、復(fù)雜度高等特點，以及選廠設(shè)備傳統(tǒng)點檢存在的管理難、數(shù)據(jù)處理難和評估難等問題，使用計算機技術(shù)、近場通訊和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計了智能點檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用分體式點檢儀對設(shè)備點檢，將點檢數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)分析，形成報表，利用可視化技術(shù)及時準(zhǔn)確地反映選礦設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)備點檢人員到位管理、設(shè)備點檢閉環(huán)管理、設(shè)備狀態(tài)預(yù)警，降低設(shè)備維護成本。

關(guān)鍵詞：礦山設(shè)備；智能點檢；數(shù)據(jù)分析；可視化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.077

1 引言

有色金屬行業(yè)選礦生產(chǎn)包括破碎、磨礦、浮選、濃縮、脫水、尾礦輸送等工藝流程，具有生產(chǎn)布局廣、設(shè)備多、管線復(fù)雜，點檢勞動強度大、復(fù)雜度高等特點。掌握設(shè)備的運行情況，設(shè)備點檢工作是運行值班的常規(guī)工作之一，也是極為重要的工作。通過設(shè)備點檢能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷，確保設(shè)備的健康、持續(xù)運行。目前國內(nèi)選廠大都采用傳統(tǒng)的人工點檢方式，該模式主要存在以下的問題：

（1）紙質(zhì)記錄、人工錄入導(dǎo)致點檢效率差，錯誤率高。傳統(tǒng)的設(shè)備點檢以紙介質(zhì)方式記錄檢查情況，點檢受過多人為因素的影響，并且人工錄入數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)手工錄入過程中容易出錯。

（2）點檢員到位率難以控制，對于工作人員是否巡視到位無法進行有效的管理，巡視質(zhì)量不能得到保障，線路的安全狀況亦得不到保證，留下了安全隱患。

（3）點檢工具，目前點檢大都停留在耳聽目視等官能檢查階段，主要依靠個人經(jīng)驗判斷設(shè)備狀態(tài)，不能夠采取科學(xué)有效的檢查手段對設(shè)備進行狀態(tài)檢查。

（4）點檢結(jié)果不易查詢和顯示，傳統(tǒng)的點檢工作均為紙質(zhì)記錄，點檢數(shù)據(jù)查詢難度較大，且不能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備狀態(tài)趨勢變化顯示和點檢數(shù)據(jù)可視化。

在礦冶行業(yè)，存在設(shè)備種類多、易損件多、設(shè)備生命周期短等問題。傳統(tǒng)的設(shè)備點檢、報修、維修流程長，不易跟蹤和追溯，使得點檢業(yè)務(wù)存在責(zé)任不明確、點檢不到位、反饋不及時、響應(yīng)不積極、處理不全面、結(jié)果無評估，給高效和精細化生產(chǎn)管控帶來困擾和干擾。因此改善點檢質(zhì)量和效率是提高生產(chǎn)管理水平的重要環(huán)節(jié)。

本文將探討智能點檢系統(tǒng)解決傳統(tǒng)點檢弊端和問題。應(yīng)用近場通訊、物聯(lián)網(wǎng)等計算機信息化技術(shù)，設(shè)計了選礦設(shè)備智能點檢系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備/流程/作業(yè)環(huán)境進行準(zhǔn)確、規(guī)范、高效的點檢，通過點檢得到計算機可處理的數(shù)據(jù)，并借助于圖形化手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，清晰有效地顯示設(shè)備狀態(tài)。

2 智能點檢系統(tǒng)設(shè)計

針對選礦設(shè)備連續(xù)運行、高負荷等特點，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)形式，點檢內(nèi)容主要集中在震動、溫度和外觀檢查等內(nèi)容。系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容分為軟、硬件和通訊，硬件包含服務(wù)器、點檢儀；軟件包括數(shù)據(jù)庫、點檢儀APP、Web客戶端和手機移動終端APP，通訊包含近場通訊和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

2.1 硬件設(shè)計

服務(wù)器產(chǎn)品較多，性能也較穩(wěn)定，這里不再累述，主要介紹點檢儀設(shè)計。點檢儀將采用工業(yè)手機配合無線手持傳感器形式，無線傳感器具備震動和溫度檢測功能，相比傳統(tǒng)一體式手持終端，無線傳感器通過藍牙實現(xiàn)與工業(yè)手機進行數(shù)據(jù)通訊，大幅降低自身故障率，設(shè)備穩(wěn)定性較高。

2.2 軟件設(shè)計

（1）點檢數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，點檢數(shù)據(jù)庫包括的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：①點檢人員數(shù)據(jù)；②設(shè)備、工藝點檢項目源數(shù)據(jù)，注意按照工藝流程、班組設(shè)置進行分類設(shè)計、分清主次；③點檢過程數(shù)據(jù)；④點檢數(shù)據(jù)的衍生數(shù)據(jù)，指數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和其他加工要求；⑤點檢項目管理權(quán)限數(shù)據(jù)。⑥廠區(qū)信息；⑦典型事件信息跟蹤。

（2）點檢客戶端軟件開發(fā)，根據(jù)軟件說明書開發(fā)點檢客戶端APP軟件，包括：點檢人員身份認證、點檢人員交接班管理、點檢過程數(shù)據(jù)錄入、點檢過程監(jiān)控和點檢統(tǒng)計分析等功能。

（3）點檢服務(wù)器端軟件開發(fā)，點檢服務(wù)器端軟件開發(fā)包括點檢相關(guān)人員的權(quán)限管理、設(shè)備、生產(chǎn)點檢項目設(shè)置與完善、點檢的任務(wù)定制、路徑規(guī)劃和分配；點檢數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、對比和可視化；點檢自動化系統(tǒng)軟件嵌入礦山數(shù)據(jù)云平臺，具備與礦山數(shù)據(jù)云平臺其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接口和數(shù)據(jù)讀寫、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)展示的功能。

2.3 通訊設(shè)計

（1）近場通訊。智能點檢系統(tǒng)使用NFC無源卡無功耗、體積小、抗污染、耐用性好、安全性高和可重復(fù)使用性優(yōu)點，將點檢人員定位和現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入完美的結(jié)合在一起，同時還能根據(jù)NFC 標(biāo)簽信息由手持終端導(dǎo)入相應(yīng)設(shè)備的信息，以滿足同一單位不同點檢崗位對不同設(shè)備或設(shè)施信息錄入的差異性，使數(shù)據(jù)錄入界面簡潔明了，同時也能滿足多個點檢人員使用同一個終端，不僅可節(jié)省成本，也提高了工作效率。

（2）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計。

工藝流程、設(shè)備和生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的信息管理標(biāo)識的電子編碼，使得被點檢對象具有交互性；

面向選礦過程的移動終端定制開發(fā)，使得被點檢對象與生產(chǎn)信息系統(tǒng)之間可以互通互聯(lián)；

基于生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)、4G專/公網(wǎng)和生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)點檢與過程控制、設(shè)備維修、生產(chǎn)調(diào)度等業(yè)務(wù)之間的互聯(lián)、互通、互動。

3 智能點檢系統(tǒng)應(yīng)用

點檢系統(tǒng)應(yīng)用層主要包括基本功能，后臺數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化內(nèi)容。如圖2所示：點檢系統(tǒng)的使用流程。

3.1 智能點檢系統(tǒng)基本功能

點檢系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由工廠組織構(gòu)架、人員、檢查項目、檢查點、點檢線路和點檢計劃構(gòu)成。移動點檢系統(tǒng)支持按人員、部門或者角色進行權(quán)限設(shè)置，并對每個人的登錄時間、登錄IP、登錄操作環(huán)境等進行記錄，形成完善的登錄點檢日志。

（1）檢查項目是實地點檢時，在指定檢查點上需要檢查或操作的具體工作內(nèi)容。檢查項目主要是按照設(shè)備種類建立的，比如可以分別建立浮選機類的檢查項目，皮帶機類的檢查項目等。這樣可以方便創(chuàng)建同一類型設(shè)備的檢查點。檢查項目分為選擇項檢查項目、數(shù)字檢查項目、文本檢查項目和拍照檢查項目。

（2）檢查點是點檢系統(tǒng)中的基本管理單位，點檢工作都是針對檢查點展開。通常情況下一臺（套）設(shè)備建立一個檢查點。每個檢查點有一個用于識別的NFC標(biāo)簽。

（3）點檢線路及任務(wù)。路線是點檢人員在點檢過程中依次經(jīng)過的檢查點的集合。在移動點檢系統(tǒng)中可以預(yù)先定義若干條點檢線路，每條線路包含若干檢查點。可以通過點檢計劃安排指定的人員，在指定的時間內(nèi)，指定的檢查點上，完成指定內(nèi)容的點檢工作。點檢計劃分為日計劃、周計劃、月計劃等類型。如果點檢過程中發(fā)現(xiàn)了問題，管理人員可以通過“任務(wù)安排”模塊，下派任務(wù)，填寫要求完成時間，任務(wù)內(nèi)容，選擇具體的執(zhí)行人員。執(zhí)行人員接受到任務(wù)后，到達現(xiàn)場處理問題，現(xiàn)場拍照，及時反饋給任務(wù)下達人。任務(wù)下達人接收到反饋信息后，確認隱患問題已解決，結(jié)束任務(wù)。

3.2 智能點檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)報表和分析

智能點檢系統(tǒng)按照設(shè)置每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有很多，每天都會自動生成點檢日報、點檢月報、排班計劃表、維保工單以及管理人員所需要的人員考勤表，隱患類型表、趨勢分析等，并且提供excel表格進行導(dǎo)出使用。檢系統(tǒng)對設(shè)備狀態(tài)進行準(zhǔn)確、規(guī)范、高效的點檢，與生產(chǎn)DCS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、維修管理系統(tǒng)等結(jié)合起來形成設(shè)備全過程閉環(huán)管理。所有的過程都有數(shù)據(jù)，可追溯，最后也能形成班組和人員的量化管理。

通過計算機對點檢數(shù)據(jù)進行分析處理，并結(jié)合專家系統(tǒng)和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，通過計算研究設(shè)備狀態(tài)樣本平均值、方差等，研究樣本特征值與自身特征值的關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的趨勢規(guī)律，判斷出設(shè)備是否處于健康狀態(tài)，進而為發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常的深層原因提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)設(shè)備歷史狀態(tài)（溫度、振動等）信息，智能分析數(shù)據(jù)，建立設(shè)備理想狀態(tài)模型，分析預(yù)測中早期設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢，實現(xiàn)故障預(yù)知功能，即數(shù)據(jù)亞健康狀態(tài)預(yù)警值。對于“故障”風(fēng)險較高工藝流程和設(shè)備的點檢，能夠及時報警、動態(tài)強化；從而提高點檢效率和效益。

3.3 智能點檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化

人類直接獲得的信息中大約有80%是來自視覺，同時，視覺信息也是人類最容易了解和最可信賴的信息。數(shù)據(jù)可視化主要旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的基本思想，是將數(shù)據(jù)庫中每一個數(shù)據(jù)項作為單個圖元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，同時將數(shù)據(jù)的各個屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行更深入的觀察和分析。

4 結(jié)論

（1）規(guī)范化。通過選礦智能點檢系統(tǒng)，改變選礦原有依靠個人經(jīng)驗的粗狂型點檢方式，在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)點檢工作，使點檢人員知道要檢查什么、怎么去檢查、發(fā)現(xiàn)問題怎么處理，保證點檢計劃不折不扣的實施。

（2）流程化。做到點檢有計劃、有內(nèi)容、有結(jié)果、有核查的流程化過程，杜絕人員檢查不到位、檢查數(shù)據(jù)不真實等情況發(fā)生。

（3）高效化。避免原來紙質(zhì)手寫、手抄這樣的繁瑣過程，通過自動生成點檢項目，檢查設(shè)備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備點檢事件，自動生成點檢結(jié)果，形成報表和報警信息并發(fā)布給管理人員。

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。通過點檢系統(tǒng)得到計算機可分析處理的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)實現(xiàn)查詢檢索和可視化，對于“故障”風(fēng)險較高工藝流程和設(shè)備的點檢，能夠及時報警、動態(tài)強化；從而提高點檢效率和效益。

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