煤礦設備檢修信息化建設及實踐

李曉斌，李雄懷，高天強

(神東煤炭集團信息管理中心,陜西 神木 719315)

0 引言

煤炭行業(yè)的機械化程度已經很高，采煤工作需要采煤機等大型設備，而井下環(huán)境惡劣，對設備的維護保養(yǎng)尤為重要。例如，采煤機必須進行日檢、周檢和月檢等。每臺設備的紙質檢修記錄有很多本，員工的填寫量很大，且紙質記錄在井下不易保存。為了減少員工的工作量、將設備檢修數(shù)據(jù)組織并利用起來，神東煤炭集團信息管理中心開發(fā)設備云檢修系統(tǒng)，依托井下WiFi網絡和防爆手機等硬件基礎，用EOS開發(fā)平臺，實現(xiàn)了設備二維碼管理、檢修標準導入、設備班檢、日檢、周檢、月檢等功能。由以往紙質記錄變?yōu)楝F(xiàn)在的手機點選，極大減少了員工的工作量，而且數(shù)據(jù)電子化，更利于數(shù)據(jù)的保存與分析，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)支撐決策。

1 設備檢修工作存在的問題

1.1 人工管理模式落后

在相當長的時間內煤炭仍將是我國的主要能源，而目前我國煤炭工業(yè)無論是教學、科研體系，還是生產礦井的管理架構都是基于傳統(tǒng)的人工管理模式，無法適應信息化社會之于數(shù)字煤礦、智慧煤礦、少人或無人煤礦的具體需求，嚴重制約了煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和向高科技型企業(yè)的轉型。隨著我國現(xiàn)代化進程的不斷加快，煤炭工業(yè)同樣面臨科學發(fā)展的問題。機電設備在礦下長久作業(yè)，若無法對其進行良好的保存和保養(yǎng)，會使得機電設備老化嚴重，加之相關技術人員未能全面了解機電設備的應用問題和防護措施，這將導致機電設備在應用或保養(yǎng)中會出現(xiàn)一些不必要的損失。而這些問題會將安全隱患埋下，如果未能妥善保管和維護機電設備，將會導致其故障頻發(fā)，嚴重的會引發(fā)安全事故，制約煤礦企業(yè)的持續(xù)發(fā)展[1-2]。

1.2 檢修工作量大

煤礦設備的檢修在機電管理中至關重要，直接影響設備的使用壽命和人員安全。煤礦設備種類多樣，每臺設備的檢修流程都不盡相同。以綜采工作面為例，采煤機、運輸機、支架、破碎機、轉載機、膠帶機就需要6本檢修記錄，而重點部位還需要單獨的檢修記錄。以采煤機為例，日檢標準就有8個部位45個檢修項目，員工每天都要填寫一次檢修記錄，不僅工作量非常大，還留存了很多紙質記錄。

1.3 紙質記錄不易保存

礦井工作環(huán)境惡劣，工作面潮濕，煤塵飛揚，對于傳統(tǒng)的紙質記錄是嚴重的考驗，據(jù)不完全統(tǒng)計分析，井下紙質記錄留存時間一般為2～3年，而設備的使用壽命絕不止于2～3年。同時員工也可能為了應付檢查而突擊填寫記錄，存在記錄造假的情況，因此，紙質記錄并不能真實反映設備的檢修狀況。

2 信息化建設

神東煤炭集團現(xiàn)有機電設備資產210億，數(shù)量達到20萬臺，為減輕員工工作量，將設備檢修數(shù)據(jù)電子化，建立設備檢修檔案，通過與一線員工和機電管理部領導調研，吸收各礦現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)點，歷時7個月，由公司研發(fā)部門開發(fā)了設備云檢修系統(tǒng)。

2.1 前期調研

在該系統(tǒng)開發(fā)前，神東煤炭集團寸草塔二礦已經使用簡道云開發(fā)了一套檢修系統(tǒng)。在調研過程中總結簡道云檢修系統(tǒng)具有便于掌握，可以實現(xiàn)零編程開發(fā)、支持企業(yè)微信等多種平臺、能夠快速部署應用等優(yōu)點，但不支持私有化部署，所有開發(fā)的應用均在簡道云的服務器上，公司敏感數(shù)據(jù)存儲在公網上，不便于管理，有泄露的風險。由于簡道云平臺不支持私有化部署，無法保證業(yè)務數(shù)據(jù)的安全，最終選擇EOS為開發(fā)平臺。普元EOS是一款基于SOA架構的開發(fā)平臺，具有圖形化的邏輯構件，快速拖拉拽，方便易上手；運營能力集約化，穩(wěn)定高效運營、持續(xù)優(yōu)化支撐業(yè)務；將數(shù)據(jù)模型也進行圖形化。實體定義遵從SDO標準，開發(fā)平臺具有解讀實體的關聯(lián)關系的能力，也具有查詢實體這一快速功能替代視圖，同時系統(tǒng)也具有非持久化實體這一功能[3]。

2.2 云檢修系統(tǒng)技術架構

2.2.1 云檢修系統(tǒng)總體結構

結構劃分：云檢修系統(tǒng)采用B/S(Browser/Server)架構，也被稱為瀏覽器/服務器體系結構，這種體系結構可以理解為是對C/S 體系結構的改變和促進。在B/S結構中，每個節(jié)點都分布在網絡上，這些網絡節(jié)點可以分為瀏覽器端、服務器端和中間件，通過它們之間的鏈接和交互來完成系統(tǒng)的功能任務。從邏輯上劃分為3個層次，在實際應用中多根據(jù)實際物理網絡進行不同的物理劃分。

瀏覽器端：即用戶使用的瀏覽器，是用戶操作系統(tǒng)的接口，用戶通過瀏覽器界面向服務器端提出請求，并對服務器端返回的結果進行處理并展示，通過界面可以將系統(tǒng)的邏輯功能更好的表現(xiàn)出來。

服務器端：提供數(shù)據(jù)服務，操作數(shù)據(jù)，然后把結果返回中間層，結果顯示在系統(tǒng)界面上。

中間件：運行在瀏覽器和服務器之間。該層主要完成系統(tǒng)邏輯，實現(xiàn)具體的功能，接受用戶的請求并把這些請求傳送給服務器，然后將服務器的結果返回給用戶，瀏覽器端和服務器端需要交互的信息是通過中間件完成的[4]。

2.2.2 技術架構主要特點

設備云檢修建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范進行傳輸。中心端Web程序取數(shù)由中間服務器完成，所有數(shù)據(jù)均取中間服務器，并對實時數(shù)據(jù)進行緩存處理，將數(shù)據(jù)存儲至專業(yè)的歷史數(shù)據(jù)庫中，提高了數(shù)據(jù)處理效率與頁面訪問速度[5]。礦端傳輸采用神東App作為記錄數(shù)據(jù)的收集平臺，用防爆手機實現(xiàn)記錄的快速填寫，用二維碼計劃和RFID技術實現(xiàn)了設備信息的快速讀?。豢梢詫崿F(xiàn)斷網續(xù)傳，App自動更新，用戶不需要重新下載安裝包，如果有新的發(fā)版，系統(tǒng)提示用戶是否升級。此外，提供以用戶待辦為驅動的工作方法，以用戶為中心，通過短信和企業(yè)微信多種方式提醒用戶按時完成工作任務，如沒有按時完成，在記錄中體現(xiàn)，作為個人考核的依據(jù)[6]。

2.2.3 主要技術方案

實現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)緩存：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，業(yè)務處理等數(shù)據(jù)的本地緩存，當無法訪問后臺時(例如無網絡)，可將數(shù)據(jù)暫存本地，待有網絡時自動上傳[7]。

掃碼：建立設備或地點的二維碼臺賬，用戶掃描設備或地點上的二維碼，選擇相應處理，采集數(shù)據(jù)或進入相應功能。設備信息由ERP設備管理模塊獲取，地理位置信息用戶添加[8]。

定位：系統(tǒng)實現(xiàn)井下和地面的設備定位。通過人員定位接口，實現(xiàn)員工在井下或地面填寫記錄時，可記錄當時的所在位置，或發(fā)送位置信息給其他人[9]。

推送：系統(tǒng)可將消息或待辦推送至企業(yè)微信或短信系統(tǒng)。實現(xiàn)消息通知，通過企業(yè)微信和短信接口，服務端以主動方式將信息送達客戶端，消息推送依次包含設備注冊，消息訂閱，服務端推送，終端接收4個過程[10-12]。

2.3 設備二維碼管理

2.3.1 二維碼應用方式

設備身份識別是設備云檢修中機電類業(yè)務的基礎，“設備二維碼”是設備云檢修系統(tǒng)的基礎功能。實現(xiàn)了對神東公司現(xiàn)用的機電設備建立臺賬信息，數(shù)據(jù)來自于ERP系統(tǒng)的設備主數(shù)據(jù)。所有設備可以在系統(tǒng)中即時生成二維碼。實現(xiàn)了二維碼的圖片保存和打印功能。井下工作人員通過神東App掃描二維碼，可獲取設備基本信息，并可以完成設備的檢修[11]。設備二維碼應用場景描述如圖1所示。

圖1 設備二維碼管理用戶場景

2.3.2 二維碼信息

設備二維碼信息主要包括設備編號、設備名稱、設備型號、分類、制造商、成本中心、使用單位、設備狀態(tài)、用途等。設備購置單位可以上傳設備圖紙等信息，用戶掃碼可直接查看設備圖紙，設備維修單位還可以上傳設備維修信息，將設備維修記錄和配件更換記錄顯示在設備信息里。

2.4 檢修標準及業(yè)務流程

2.4.1 檢修標準導入

為了實現(xiàn)檢修記錄的點選，首先由公司機電主管部門制定設備的檢修標準。檢修標準包括檢修部位、檢修內容、檢修標準、使用工具、檢修標準賦值、檢查周期、檢查結果、檢修工種、故障類型、對主機的影響，檢查周期可選班、日、周、月，檢修工種分為電工和鉗工。選擇對應的故障類型，可能對主機狀態(tài)產生3種影響，分別是正常、不健康和異常，由系統(tǒng)管理員導入檢修標準。

2.4.2 檢修業(yè)務流程

云檢修業(yè)務流程：根據(jù)原有檢修業(yè)務流程，系統(tǒng)將檢修計劃分為班檢、日檢、周檢、月檢，每個檢修項目都可調整檢修周期，在檢修標準導入中修改。班檢項目為每班必檢項目，日檢項目為每日必檢項目、周檢項目為每周必檢項目，且檢修時要用App拍攝檢修視頻，月檢項目為每月必檢項目，也需要拍攝檢修視頻。根據(jù)檢修標準的周期，系統(tǒng)會在手機上提醒設備包機人進行設備檢修，設備包機人持防爆手機入井后，掃描設備二維碼，選擇日、周、月檢類型，根據(jù)包機人工種，電工進入電工檢修項目界面，鉗工進入鉗工設備檢修界面，首先選擇檢查結果，有完好和不正常，選擇不正常則需選擇故障類型，根據(jù)故障類型，設備狀態(tài)可自動更新，如果設備檢修顯示設備有問題，則當班隊干會收到通知，由當班隊干指派人員處理問題，如本班未處理完成，則問題自動進入本班交接班記錄中，作為下一班的重點工作任務，如設備狀態(tài)為異常，則應該停止生產，待設備為正常時再開始生產，圖2為設備云檢修的業(yè)務流程。

圖2 設備云檢修業(yè)務流程

云檢修功能流程：根據(jù)設備云檢修業(yè)務流程，制定設備云檢修功能流程。根據(jù)檢修標準填寫設備檢修記錄，在是否正常上選擇，正常則直接保存，如果不正常，需選擇故障類型，系統(tǒng)更新設備狀態(tài)并將設備問題推送當班隊干，當班隊干選擇人員處理問題，如本班無法處理則自動進入下班交接班記錄。機電管理人員可以通過云檢修系統(tǒng)查詢檢修記錄，公司級管理員可以查看全公司所屬礦井的檢修記錄，礦管理員可查看本礦設備的檢修記錄，區(qū)隊管理員可以查看本區(qū)隊的設備檢修記錄。

3 結語

機電設備檢修記錄是礦井一線產生最多的記錄，是維護保養(yǎng)設備的重要證據(jù)，是設備使用的可靠依據(jù)，對于現(xiàn)代化礦井，設備是產煤的最大“功臣”，設備有好的狀態(tài)，直接影響礦井安全和煤炭的產量。設備云檢修系統(tǒng)的上線，首先加快了設備包機人的檢修速度，減少了工作量，縮短了檢修時間；其次提高了檢修的有效性，紙質記錄存在造假問題，而云檢修系統(tǒng)通過掃碼檢修，包機人必須到達指定位置，并且重要檢修內容需要拍攝視頻，保證了每次檢修的有效性，更有效地提高了設備使用壽命；最后，大量檢修數(shù)據(jù)的積累，可以為設備建立從開始使用到報廢的檔案，通過大數(shù)據(jù)分析，找出制約設備使用壽命的關鍵因素，制定相應措施，從根本上提高設備的使用壽命。機電設備檢修的信息化道路任重而道遠，現(xiàn)有系統(tǒng)還存在很多不足，還需要在使用中不斷優(yōu)化系統(tǒng)，真正讓信息化深入到底，改變煤礦企業(yè)落后的印象。