提升機安全智能診斷與云監控系統應用

曹傳功 武澤文

（1.淮南礦業集團物資采供中心 安徽省淮南市 232000 2.江蘇師范大學電氣工程及自動化學院 江蘇省徐州市 221116）

礦井提升機是廣泛應用于煤礦產業的關鍵設備，其主要功能是礦井中運輸工作人員和煤礦原料，是承接井上環境與井下作業區域的安全通道，在機械化、自動化煤礦生產環節中具有舉足輕重的地位，具有唯一性。在煤礦生產流程中，礦井提升機是企業的經濟命脈和工作人員的生命橋梁，其穩定性和安全性對煤礦生產和企業人員的生命有最重要意義。隨著科技的不斷進步、第四次工業革命的到來，工業設備的運轉效率不斷提高，機械部件的故障率也隨之提高。倘若礦井提升機中重要零部件出現故障，提升機就可能面臨整體崩潰的風險，從而引起礦場暫停生產，產生較大的經濟損失。如果故障嚴重或者處理不當，可能造成嚴重的生產事故，威脅礦井工作人員的生命財產安全。因此，如何安全快速的檢測出提升機運行過程中出現的故障以及其故障的程度，從而精準診斷同時采取安全有效措施處理提升機故障對礦井的生產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安全智能診斷與云監控系統，采用有線與云監控技術相結合的方式實現提升機電控系統的遠程實時全狀態監測監控，即實現本地上位機監控系統的遠程化和多目標化。同時考慮提升故障診斷與處理的效率，在實現故障自動智能診斷的基礎上，建立基于故障樹技術的故障處理專家系統[2]，實現智能化的故障診斷、傻瓜化的故障處理。

1 提升機安全智能診斷

本文采用基于故障樹技術的專家診斷方法判斷提升機故障位置和故障產生的原因[3-5]，通過搭建事件之間的邏輯關系，采用最小路集和最小割集等算法組合系統故障的所有情況，并從系統的故障狀態出發，逐級進行推理分析，實現故障根源診斷與傳播路徑識別。專家系統是一個儲存大量專業知識和經驗的程序系統，通過利用計算機存儲相關領域專家、學者的知識，遇到具體問題時調用計算機內相關權威知識解決現實問題。本文把故障樹融入到專家診斷方法中，充分發揮故障樹的優勢，克服基于存儲式診斷專家系統知識獲取困難的弱點，并保證診斷知識的條理性和完整性，同時也充分發揮專家系統故障診斷快速有效的特點。

2 云監控系統

本文采用基于云監控技術搭建提升機云監控系統，不僅可以應用于提升機遠程，同時也可應用于遠程操作。雖然目前提升機電控系統均配置上位機監控系統，且系統信息顯示相對全面，但該系統僅限提升機現場指示，倘若管理者或者專業維護人員不在提升機現場時，現場的詳細狀態信息將無法準確及時的傳達給他們，會造成了管理、技術支持與現場三方的信息不對等，嚴重影響生產效率和危害井下工作人員的生命安全。目前雖然也有相關遠程診斷技術，但其實質還是對現場上位機監控系統的遠程協同控制，無法實現遠程24 小時實時在線、獨立的系統監控。而處于云監控技術之下的提升機遠程操作，既可以實現礦井工作人員對提升機信息的最新實時獲取，又有利于專業技術人員與管理人員第一時間掌握故障詳情與系統運行狀態，從而快速給出故障處理方案與生產決策，進一步提高了提升機系統的安全性、可靠性，有效預防了設備惡性事故的發生，保證了礦井生產安全順利的進行，具有良好的經濟效益與社會效益。

移動互聯網越來越普及與便利，如何使工控領域便捷的接入移動網絡進行人機交互，成為了當前工控項目的熱點和需求。而多數自動化工程師們對于高級語言編程相對陌生，同時面臨著現場需求經常修改的問題，本文采用江蘇科路電氣有限公司智能數據采集終端模塊JSKL530，該智能數據采集終端模塊是科路電氣專用于PLC遠程監控和遠程維護的智能數據采集終端模塊。科路電氣自主研發你了可組態的APP 云平臺，工程師們可以迅速搭建自己的移動APP 監控，對于用戶的需求可以隨時改動功能界面?？坡冯姎馓峁┒伍_發環境，自動化工程師可以像熟悉的上位機組態方式任意編輯APP 手機監控界面，功能靈活，支持多個站點集中到一個窗口顯示操作。

云監控平臺的核心設備為JSKL530 智能數據采集終端模塊，實時采集現場設備狀態信息并上傳云端，現場上位機監控系統根據數據采集信息實時監控現場設備運行狀況，并運行基于故障樹的智能專家診斷系統，實現首發故障的智能診斷及基于故障發生時間及邏輯順序的智能故障排序指示，同時將診斷信息上傳云端，遠程手機APP 軟件基于云端數據實時監控并顯示現場設備信息。

3 謝橋煤礦提升機遠程移動監測診斷系統實例

本文所提提升機安全智能診斷與云監控系統已在淮南礦業謝橋煤礦成功實施，系統整體的研發及實施技術路線如圖1所示。首先基于故障樹分析方法和專家診斷系統思想，結合現場提升機電控系統構成及特點，及現場提升機運維經驗、提升機工藝控制邏輯關系等，構建提升機智能診斷系統；其次基于JSKL530 智能數據采集終端模塊實現現場數據及診斷信息的采集及云端數據上傳；最后基于手機移動端APP 軟件構建實時遠程監控系統。

圖1：提升機遠程移動監測系統主界面

圖1為提升機遠程移動監測系統主界面，謝橋礦共有9 臺提升機，目前僅有矸石井、副井雙罐、副井單罐應用了該系統，后續可根據需要再擴展應用到其他提升機電控系統及用戶需要的其他如風機、水泵、配電等控制系統。

圖2為運行監視主界面?？蓪崟r顯示用戶所關心的所用重要數據，如當前行程值、速度、打點信號、運行方式、電控系統狀態、電機狀態、故障診斷信息。

圖2：運行監視主界面

圖3為智能故障診斷界面?？娠@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，同時給出了每一個故障代碼對應的故障原因。在進行故障排除時用戶僅需關心當前故障的最上面一條故障信息，即為提升機電控系統故障時的首發故障源，若按下復位按鈕后系統恢復正常則當前故障指示代碼全部為“0”。如圖3所示狀態即表示當前系統無故障，上次系統故障的首發故障源為“91”，箕斗1 軟件過卷；上上次系統故障的首發故障源為“74”，箕斗1 硬過卷，說明系統剛剛做過例行過卷保護實驗。

圖3：智能故障診斷界面

該APP 監控系統及JSKL530 智能數據采集終端模塊支持視頻接入功能，視頻監控位置及接入數量根據用戶需求可靈活配置。

4 結束語

基于提升機安全智能診斷與云監控系統的成功應用，有效解決了現場第一故障源診斷困難問題，實現了首發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；基于云監控技術的成功應用實現了故障信息的實時傳遞和交換，有助于幫助管理者、技術人員第一時間掌握現場故障情況，快速響應、正確排查、合理部署，在保證安全的前提下快速恢復生產。該系統的成功應用滿足了謝橋煤礦建設現代化礦場，保障生產安全、提升生產效率的要求。