物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸煤設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)探討

宋立信 馬超 廖方華 李涌斌 張久洲 黎谷云 李永衛(wèi) 武海澄

摘要：輸煤設(shè)備是電廠內(nèi)重要裝置之一，其運行狀態(tài)直接關(guān)系著電廠生產(chǎn)安全性及經(jīng)濟效益創(chuàng)造情況。本文階段某電廠輸煤設(shè)備巡視檢查及養(yǎng)護工作特征，基于設(shè)備維保規(guī)程，在RFID、WIFI、GPS等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)助下，成功設(shè)計研發(fā)出了巡檢管理系統(tǒng)，這是輸煤設(shè)備巡檢管理實現(xiàn)全智能化的重要基礎(chǔ)。解讀了巡檢系統(tǒng)的工作原理，介紹設(shè)備巡檢規(guī)程，較為詳細(xì)的探究系統(tǒng)功能實現(xiàn)情況，希望能在理論層面上對同行生產(chǎn)實踐提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;輸煤設(shè)備;巡檢管理系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);功能實現(xiàn)

引言

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于輸煤設(shè)備巡檢實踐中，和當(dāng)下外國正在大力推廣的“智能電網(wǎng)”概念相吻合，這樣方能在電力生產(chǎn)中逐步達到實時感知設(shè)備運行狀態(tài)，智能化檢查維修，借此方式有效解除既往巡檢管理工作中暴露出的一些問題，明顯提升了實際管理工作的質(zhì)量與效率。基于RFID技術(shù)或公共通訊網(wǎng)絡(luò)編制設(shè)備巡檢方案，能實現(xiàn)對作業(yè)人員的精準(zhǔn)定位及安全傳送巡檢數(shù)據(jù)，也可以利用便攜式智能重點設(shè)備接收衛(wèi)星發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，測算出自身處于地理方位的坐標(biāo)，實時掌握人員的位置信息[1]。并且該方案執(zhí)行階段為各臺設(shè)備配備了RFID標(biāo)簽，建設(shè)功能完善的后臺數(shù)據(jù)庫，巡檢人員只有親自來到現(xiàn)場方能讀獲RFID識別碼，對其巡檢行為起到一定規(guī)范作用，使輸煤現(xiàn)場設(shè)備全壽命周期管理管理工作開展提供了較可靠支撐。

一、系統(tǒng)原理

RFID便攜式手持智能終端設(shè)備、RFID標(biāo)簽、RFID讀片器及系統(tǒng)管理平臺等是本系統(tǒng)的主要構(gòu)成。在WIFI或GPRS的協(xié)助下，實現(xiàn)對輸煤現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)的整體性覆蓋，且現(xiàn)場內(nèi)還均勻部署了高頻RFID讀片器。要求所有管理人員均要身帶RFID有源標(biāo)簽，這是辨識身份及授予權(quán)限的重要依據(jù)，巡檢活動中工作人員還需帶上便攜式RFID手持終端，在該終端的協(xié)助下能精準(zhǔn)的讀獲現(xiàn)場輸煤設(shè)備的RFID標(biāo)簽，實質(zhì)上就是掌握設(shè)備所屬類型及既往故障發(fā)生、處理相關(guān)信息，該終端能基于WIFI或GPRS網(wǎng)絡(luò)自動將巡檢信息傳送給管理中心。與此同時，就地部署的RFID讀片器能把人員的地理方位信息完整的傳輸?shù)椒?wù)器，這是實現(xiàn)對人員實時、精準(zhǔn)定位的重要基礎(chǔ)位置信息反饋。當(dāng)巡檢人員把現(xiàn)場輸煤設(shè)備的巡檢數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器以后，技術(shù)及管理人員就可以結(jié)合反饋所得的故障信息編制維修方案，及時上傳、發(fā)布。功能強大的數(shù)據(jù)庫能留存下輸煤現(xiàn)場任何設(shè)備整個生命周期中形成的檢修、養(yǎng)護信息，并且還能提供自動統(tǒng)計參數(shù)及生成、分析報告數(shù)據(jù)的功能。在現(xiàn)場人員僅需要讀取運行設(shè)備的RFID標(biāo)簽，便能順利獲得設(shè)備運行的細(xì)致數(shù)據(jù)及既往維保記錄;在客戶端軟件的協(xié)助下，管理人員也能快去的調(diào)取所需的信息 [2]。設(shè)備上裝置了無源式RFID標(biāo)簽，巡檢工作人員身帶這種標(biāo)簽及手持智能終端進入到輸煤現(xiàn)場，針對巡檢實踐中形成的各種數(shù)據(jù)，均可以通過前期構(gòu)建的無線網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一傳送到服務(wù)器，且還要建設(shè)相配套的后臺數(shù)據(jù)庫，這樣后期分析與決策工作推進時才會獲得更加可靠、全面的原始數(shù)據(jù)。

二、設(shè)備巡檢流程

首先，在設(shè)備巡檢活動中，工作人員身帶術(shù)手持便攜式終端巡檢器，利用自動或手動的方法將數(shù)據(jù)信息傳送給控制中心，反饋當(dāng)下巡視、檢查設(shè)備的故障信息，如果探查到其存在著故障異常，則要及時將故障所屬類別、設(shè)備編號及手持終端RFID信息統(tǒng)一發(fā)送到控制中心。其次，技術(shù)人員參照故障類型及嚴(yán)重性等編制科學(xué)的維修計劃供維修班使用。再者，系統(tǒng)為輸煤生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)各臺設(shè)備建設(shè)了維保臺賬，管理人員可以結(jié)合主觀需求調(diào)用各臺設(shè)備的既往維保信息，生成相應(yīng)的報表。并依照現(xiàn)實管理要求進行分類分析，涵蓋了統(tǒng)計故障發(fā)生次數(shù)、分析歷史參數(shù)信息等?？梢栽谳斆杭厥覂?nèi)建設(shè)后臺管理平臺系統(tǒng)，確保棧橋本地智能巡檢數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、動態(tài)傳送到機器人后臺管理平臺系統(tǒng)，且和輸煤控制系統(tǒng)相互銜接，兼容互通。最后，管理人員能夠把編制好的巡檢方案整合至控制系統(tǒng)內(nèi)，科學(xué)設(shè)定巡檢周期，系統(tǒng)能依照巡檢計劃或者要求，實現(xiàn)智能化對比巡檢活動中形成的數(shù)據(jù)，據(jù)此判斷出巡檢工作的合理性及智能甄別出未依照計算進行巡檢的設(shè)備。系統(tǒng)還有定時提醒功能，即定時傳送出巡檢與保養(yǎng)周期性提醒信號，規(guī)避人為疏漏引起的漏檢、錯檢問題[3]。

（1）巡檢人員依照巡檢規(guī)定要求、程序等執(zhí)行巡檢計劃，如果探查到“給煤機中存有積煤”、“減速機中油位偏低”等故障問題，則可以應(yīng)用手持終端把故障信息完整的發(fā)

送到服務(wù)器。

（2）控制中心接收機的職責(zé)主要是接收、存儲上報信息。針對接收機收到的信息，系統(tǒng)利用上位機軟件讀取，智能解離出故障具體發(fā)生時間、部位、設(shè)備類型及發(fā)現(xiàn)人員等信息，將以上數(shù)據(jù)智能分類存儲到服務(wù)器中，技術(shù)人員實踐中可以把故障信息設(shè)定為維修決策的重要依據(jù)，確認(rèn)后將其完整的傳輸至檢修班組網(wǎng)絡(luò)顯示屏上。

（3）檢修班組內(nèi)顯示屏最大的作用功能是實時呈現(xiàn)派工單信息，維修技術(shù)人員依照派工單提示，攜帶檢查、維修工具到待維修設(shè)備開展工作。

（4）在設(shè)備維修工結(jié)束后，維修員可以依照派工單指示，主動征求驗收員的檢測、驗收意見，設(shè)為驗收員，其職責(zé)主要是監(jiān)查、驗收輸煤現(xiàn)場設(shè)備維修情況，并在限定期限中把解除故障信息傳送到服務(wù)器。

（5）設(shè)備技術(shù)員在接收到故障己解除的信息后，將其完整的記錄備案，為后續(xù)查閱創(chuàng)造便利條件。

在系統(tǒng)投用過程中，級別不同的人員可根據(jù)系統(tǒng)的授權(quán)情況，查閱生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)數(shù)據(jù)信息，再現(xiàn)巡檢工作人員的巡視、檢查路線及查詢部分輸煤設(shè)備的既往數(shù)據(jù)與報表。系統(tǒng)能夠采集輸煤現(xiàn)場的巡檢、設(shè)備運行數(shù)據(jù)，并且實現(xiàn)智能化統(tǒng)計和存儲，生成完整的分析報表，借此方式幫助管理者能盡早獲得詳實、完整的巡檢計劃執(zhí)行狀況，利用科學(xué)、智能化的管理模式管理巡檢工作及相應(yīng)的人員，使生產(chǎn)設(shè)備巡檢工作質(zhì)效得到更大保障，這是輸煤現(xiàn)場設(shè)備管理實現(xiàn)智能化聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，真正實現(xiàn)了輸煤棧橋工作現(xiàn)場無人化巡檢、智能化告警、可視化管理。

三、人員定位與危險識別

眾所周知，輸煤現(xiàn)場內(nèi)通常布置了類型、數(shù)目繁多的生產(chǎn)設(shè)備，并且通常是大型機械，在使用過程中有較高的危險性。在這樣的工況下，怎樣合理使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對工作人員的實時、精準(zhǔn)定位及辨識危險區(qū)，是安全生產(chǎn)管理工作中需重點落實的內(nèi)容，本課題中設(shè)計了如下方案[4]。

系統(tǒng)應(yīng)用超高頻RFID讀片器，動態(tài)讀獲現(xiàn)場作業(yè)人員的屬性數(shù)據(jù)與方位信息，能夠在畫面上動態(tài)化呈現(xiàn)出當(dāng)下參與輸煤現(xiàn)場生產(chǎn)活動的所有人員名字、崗位及即時地理位置信息，也能傳送出危險環(huán)境預(yù)警信號，比如當(dāng)有部分人員誤闖進危險區(qū)時，系統(tǒng)便能快速在監(jiān)控畫面上呈現(xiàn)出報警信息，就地利用音頻裝置傳送出報警鈴聲，提醒作業(yè)人員盡快遠(yuǎn)離危險區(qū)。系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)服務(wù)器持有大容量存儲能力，能夠完整的再現(xiàn)全部巡檢或指定巡檢員在某時間段中的巡檢行跡，這是規(guī)避出現(xiàn)個別巡檢員巡檢部全面問題的有效方法之一。

四、可視化故障維修

受場地、資金等因素的限制，部分輸煤設(shè)備被安裝在空間狹窄、檢修條件惡劣的環(huán)境內(nèi)。一旦設(shè)備運行階段突發(fā)故障問題，現(xiàn)場很難容下數(shù)名檢修人員，給故障檢查、診斷等工作的開展帶來很多不便，最后采用的方法通常是由安裝工位上拆卸故障設(shè)備，供維修人員進行聯(lián)合診斷。但是如果在以上過程能配合使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，便能實現(xiàn)對故障的可視化診斷和維修。輸煤現(xiàn)場僅需少量維修人員佩戴裝設(shè)wifi攝像機和語音對講器的頭盔，應(yīng)用部署在現(xiàn)場的wife基站，把視、音頻信號完整的傳送到維修班組或故障診斷小組，這樣便能達到對設(shè)備故障問題的遠(yuǎn)程、可視化維修診斷，明顯提升了檢修工作效率[5]。系統(tǒng)也具備自動保存視、音頻數(shù)據(jù)，能為后期相同或相似故障檢修、處理等提供可靠依據(jù)。

五、設(shè)備的狀態(tài)管理

巡檢系統(tǒng)內(nèi)布置了設(shè)備狀態(tài)管理模塊，其功能以監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)為主。先是用戶設(shè)計被監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的指標(biāo);希望在執(zhí)行監(jiān)測指標(biāo)時選擇接收指標(biāo)[selectMonitoringIndex（）]，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測過程并生成generateEquipmentMonitoring（），調(diào)取狀態(tài)監(jiān)測控制類區(qū)處理監(jiān)測申請，最后形成的結(jié)果會通過狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)類返回。

在分析設(shè)備缺陷故障時，要科學(xué)設(shè)計缺陷的分析條件并由系統(tǒng)統(tǒng)一接收，具體實踐中通常要自行設(shè)備缺陷故障分析法analysisDefectFault（），調(diào)取的類以控制類及數(shù)據(jù)類為主 [6]。

六、輸煤設(shè)備壽命周期管理

系統(tǒng)在執(zhí)行該項管理工作中，能夠完整的探查到運行時間、故障發(fā)生率等信息，執(zhí)行設(shè)備選用selectEquipment（）方法去確定設(shè)備，執(zhí)行viewTroubleFree（）查看故障運轉(zhuǎn)狀況，viewFailureRate（）查看故障率，隨后便能返回輸煤設(shè)備壽命周期的詳細(xì)信息，通過訪問設(shè)備周期數(shù)據(jù)類LifeCydeBeans獲得最后結(jié)果 [7]。

測試系統(tǒng)輸煤設(shè)備的效率性時，應(yīng)把本日巡檢記錄查詢、當(dāng)下缺陷異常查詢、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、缺陷分析作為基礎(chǔ)，系統(tǒng)返回查詢結(jié)果的響應(yīng)時間平均是1.65s。測試設(shè)備的安全性時，需要將用戶登錄App端為基礎(chǔ)，仿真模擬WIFI網(wǎng)絡(luò)連接中斷現(xiàn)象，如果10min內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中斷造成賬號出現(xiàn)3次以上的離線情況，則要強制性下線該賬戶，用戶重新登錄，借此方式確保用戶身份及操作過程的安全性。

結(jié)束語：

輸煤現(xiàn)場巡檢管理工作中合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能明顯提升設(shè)備巡檢工作效率，確保工作人員及危險點辨識的精準(zhǔn)性，實現(xiàn)了對設(shè)備全生命周期的管理、控制，在挖掘海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在線診斷輸煤設(shè)備，遠(yuǎn)距離可視化檢查維修等，最大限度的提升電力巡檢工作效率及精準(zhǔn)性，創(chuàng)造更多的效益。

參考文獻：

[1] 宋鳳勇， 馮志鋼. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油田設(shè)備管理中的應(yīng)用[J]. 信息周刊， 2019， 000（003）：0045-0045.

[2] 謝騰龍. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力在庫資產(chǎn)管理的智能應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2019， 037（010）：49-50.

[3] 李澤宇， 何萍， 朱立峰. 面向物聯(lián)網(wǎng)+RFID技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]. 中國數(shù)字醫(yī)學(xué)， 2019，20（11）：42-44.

[4] 王誠、董蕓州、潘德泰，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的無人值守機房智能巡檢管理模式研究[J]. 機械與電子， 2020， v.38;No.338（11）：44-48.

[5] 孫勇， 毛思， 蔣濤，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水利工程智能巡檢系統(tǒng)[J]. 江蘇水利， 2019，78（8）：123-125.

[6] 劉振華， 徐緒堪. 基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦機電設(shè)備智能管理平臺設(shè)計[J]. 工礦自動化， 2019， 45（004）：101-104，108.

[7] 江濤， 劉洋， 唐知涵. 泛在物聯(lián)網(wǎng)下電力營銷稽查管理模式的構(gòu)建[J]. 通信電源技術(shù)， 2020， 037（005）：265-266，268.

作者簡介：馬超，1986年3月，男，漢族，遼寧阜新人，本科，中級職稱，自動化。

廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司 廣東 潮州 515723