基于物联网技术的输煤设备巡检管理系统

马骋，刘懿辉

[摘    要]针对在输煤设备管理中因巡检工作不到位、人工检测能力和效率低下、检测数据有偏差，而造成输煤设备故障隐患，会导致企业遭受重大经济损失的情况，要根据设备运行规律在巡检过程中针对具体问题进行具体分析。基于物联网技术，将通信技术和自动识别技术应用到输煤设备的巡检管理系统中，保障设备运行在同一局域网中，对硬件设备和软件系统进行升级优化，促使形成有序的数据反馈体系，从而满足输煤设备巡检要求，从而降低设备故障发生的概率，提高输煤设备管理水平。

[关键词]输煤设备;智能化巡检;物联网应用;检测功能

[中图分类号]TN929.5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–0–03

Patrol Inspection Management System of Coal handling

Equipment Based on Internet of Things Technology

Ma Cheng，Liu Yi-hui

[Abstract]In view of the potential failure of coal handling equipment in the management of coal handling equipment due to inadequate inspection work， low manual detection ability and efficiency， and deviation of detection data， which will lead to major economic losses to the enterprise， it is necessary to make a specific analysis on specific problems in the inspection process according to the equipment operation law. Based on the Internet of things technology， communication technology and automatic identification technology are applied to the inspection management system of coal handling equipment to ensure that the equipment runs in the same LAN， upgrade and optimize the hardware equipment and software system， and promote the formation of an orderly data feedback system， so as to meet the inspection requirements of coal handling equipment and reduce the probability of equipment failure， Improve the management level of coal handling equipment.

[Keywords]coal handling equipment; intelligent patrol inspection; internet of things applications; detection function

隨着中国经济的不断发展，高能耗行业的结构调整和深化改革是市场发展的需要，煤炭工业在当前的国产经济中依然占有主力作用。煤炭是电力系统的主要能源，协同电力系统进行深化改革，发电市场的竞争越来越激烈，而作为火力发电的原料—煤，其运输和使用必须采用可靠的技术优化输煤设备，提高设备稳定性，实现自动化控制和智能化巡检的管理方式，以达到设备运行不中断，减少故障停机造成的经济损失。物联网技术的发展，逐步应用到输煤设备的系统，实现智能化监控、实时性检测，降低人工操作等，提高了企业的经济效益和市场竞争力。

1 输煤设备的运行方式

燃煤运输至电厂，采用带式输送机进行输送至厂房煤仓。输煤设备与辅控系统组成输煤系统，来煤通过下卸位置传送到指定储煤地点，再由转运和皮带输送完成燃煤到达仓间，完成运输和过程控制。输煤的主要工作环节包括对煤的交卸、燃煤的储备、输送以及配仓四大步骤。输煤皮带机部分的落煤筒设置有缓冲锁气器，碎煤机上部安装有滚轴筛，实现皮带机运行方式的切换。

在恶劣的环境下要实现实时监测落煤管道是否堵塞、皮带的跑偏和撕裂情况，现场巡检人员的工作强度相当大。在早期的继电器及接触器集中控制阶段，以大量的继电器和接触器为构建控制系统，将输煤现场的控制开关和按键，通过连锁切换系统迁到控制室，实现了操作的集中化能够初步实现自动化控制，如图1所示。

2 现行输煤设备的维护和巡检状况

保障设备运行，离不开有效的巡检的维护，而现行的输煤管理系统基于人为的巡检工作，有较大的弊端。管理制度的不完善，凭借巡检员的主观意识和经验判断，起不到巡检的作用。然而巡检工作又是日常维护的基础，是输煤设备正常运行的保障工作，因此要将巡检工作落实到实处，将风险控制在萌芽阶段，提高巡检工作的质量，实现巡检管理系统切实有效的进展，保障设备正常运行十分必要。

随着计算机水平的提高并逐步应用到输煤系统，传统的集中控制方式对维修和维护方面的工作量未得到有效改善，由于输煤系统所在的作业环境比较恶劣，对设备的巡检不到位，对巡检数据的统计不完善，出现伪造数据和弄虚作假的巡检现状。要提升生产现场的安全作业水平，实现输煤系统的智能化在巡检系统中采用物联网智能控制有着至关的作用。

3 输煤设备巡检不及时对设备失修造成的后果

输煤设备体系是一个庞大的机器化体系，机组和部件繁多，主设备与附件设备之间的联动，涉及程序的设定和机件的组装衔接，日常巡检需要对主设备的工作状态进行检测，还要对衔接部件的磨损情况了解到位并及时更换新配件，以保障设备整体运行的稳定。对输煤设备的巡检工作如果不及时，人工巡检不到位，对设备运行中皮带、轴承等损耗情况不掌握，设备运行中的部件问题不及时处理，或对已出现问题的配件或主件设备未及时检测，可能会因一个环节的停滞对整体的输煤设备造成停滞的风险。而庞大的机组从节能方面考虑应持续稳定的运转，才能实现高效节能的生产目标，在规定的时间内完成生产任务，若因一个机组停滞，就意味着输煤整个系统的停工停产。同时没有明确的故障点报告，设备维修进行机组故障排查的过程就非常的困难，虽然在关键传输系统设有备用线路，但故障出现的位置不一定在线路，也许只在某一机组的部件，因设备失修而将造成重大的經济损失。

另外，在日常工作中，若对设备的巡检不到位或是计算机设置出现故障，输煤设备的运行处于无监视下运行，运输质量问题将会层出不穷。如果对输煤传送带传送速度的检测不及时，就容易造成生产时间的预估偏差，对碎煤机的粉碎压力不检测就对碎煤环节不能操作到位，出现返工的问题，对落煤筒不进行检测及时校准，就会出现漏煤的风险等。

在整个输煤设备运行体系内，巡检工作如果不做到日常化，记录数据有缺失，对设备运行情况的判断就不准确，出现故障问题后维修人员检修工作量大，甚至设备停滞生产造成经济损失。因此巡检工作是保障设备运行的关键，及时发现问题，并尽快对故障设备进行维修才能保障机组系统的正常运转。

4 物联网技术在设备运行方面的推动作用

物联网技术是现代信息技术与社会经济发展共同促进而产生的智能化应用模式，物联网的生成促进了社会生力的发展，改变着人们的生活和企业的生产方式。在设备运行体系中利用信息数据和网络传感器技术，将感知层、网络层和应用层经过组合实现智能化管理操作。其中感知层在于收集信息，应用射频标识以及传感器、摄像头等网络技术云识别和采集信息，然后经过网络层对感知层获取到的各种信息进行分析和整合，融入通信手段和网络管理中心的智能控制实现传输和反馈，最后到达应用层，与设备运行紧密连接，实现智能化连接。

物联网技术在设备运行方面的运用，转变了设备运维检修模式，实现设备状态的实时监测。设备运行状态以数据的形式通过无线传感器收集到信息再经过网络实现可视化，通过影响和数据的分析，能够预测设备运行可能出现的故障问题，提前做出防患反应。这样不仅提高了设备的运行效率，也缩短了处理故障的时间，管理人员能够做出应急预案和减少因故障导致的停机停产问题，实现自动化物流设备和高效的运营机制。物联网技术在设备运行方面的应用不断深入和提高，同时巡检系统功能也在不断的完善。设备的巡检工作是企业生产设备正常运行以及日常维护等关键的环节，企业设备的正常运转，需要将设备巡检工作真正落实到日常当中去。设备的巡检管理一方面要求要到企业生产现场进行提取信息，管理人员通巡检系统反馈到的信息，经过统计研究和认真分析的巡检结果，为企业领导能够准确、快速地做出决策判断提供依据，争取企业利益高效;另一方面提高企业的生产管理水平，巡检日常化减少了设备出现故障后的维修成本，延长了设备的使用周期。因此，完成智能巡检管理系统，对实现企业巡检任务的系统性和数据同步性有着积极的现实意义。如下图2所示。

5 物联网技术在输煤设备巡检管理系统的具体应用

5.1 机器人巡检系统

5.1.1 可视影像的采集

在输煤设备的挂轨巡检机器人，采用可见光与红外视频图像采集的功能，通过操作红外温度控制采集器的自由转动，实现近距离观察和拍摄目标物体。与定点的监测设备相结合，当现场出现堵塞、跑偏、撕裂或是温度超高时可自动跟踪异常位置，将现场的画面第一时间经网络传输到控制台。

5.1.2 红外测温检测

输煤设备的巡检机器人具备温度采集的功能，能够对指定的区域进行温度的实时检测，可以在任何时间，通过红外热像功能对指定点或是全部点正在运行设备接头温度和廊道输煤皮带上的媒体进行温度监测，当被检测的对象超过平台设定温度值时，机器人就会自动报警。

5.1.3 运行环境的监测

巡检机器人携带有气体探测器与温湿度传感器，可随时随地对空气环境进行分析，对气体的分析包括含氧量浓度、有毒或可燃气体浓度、烟雾浓度等。当分析结果达到设置限值，包括低温或高温报警、湿度报警、气体浓度报警，以防止由于人工检测对环境的误判而造成的生命危险。

5.1.4 设备状态巡查及历史数据的记录

在巡检机器人执行巡检任务过程中，对所记录的图像或视频信息通过互联网传回控制平台，自动记录拍摄地点和时间等相关信息，生成报表和日志记录。这满足对设备状态的随时查询和历史数据分析，自动识别对比，对皮带机的运行状态及所处环境进行全面监控，全面诊断皮带机极其重要辅助设备当前的运行状态，如显示皮带异常的告警数据可查看异常数据的图像。

5.1.5 机器人自检

机器人在开机和执行巡检任务过程中均会先进行自检，内容包括红外热成像仪、电机、摄像头、内部存储等各种相关传感器部件是否正常，设置异常信息传导系统，方便负责运维的管理人员及时发现机器人故障，减少维修时间，为机器人执行任务提高效率。

如图3所示的一种输煤皮带巡检机器人及运行异常识别。

5.2 巡检系统定点智能检测

对输煤设备的煤控室、上位机、落煤斗、皮带、液力联轴器、电动机及周围无人区等实现定点智能检测，其中对皮带的智能检测尤为重点。输煤的皮带输送带检测系统可根据采集系统的视频图像信息，进行自动识别对比，从而为皮带机的运行状态及当前环境情况有全方位监控，对皮带机极其重要辅助设备的运行状况做出诊断。数据异常时可以启动报警，并通知运维人员，根据对皮带正位扫描参数和出现瞬时抛面图示，查看皮带异常数据影像或图片，读取告警数据，锁定监控的故障出现位置。通过智能监测还能实现AI视觉识别，对输煤现场的安全防护工作提供保证。对输煤廊道的全方位定点检测，实时采购运行区域中的监控数据，将数据通过网络传输到控制平台，经过大数据进行分析处理，能够实现输煤系统的科学运营，对监控的异常数据。

5.3 对巡检监控平台的智能管理

巡检系统智能监测，对输煤设备巡检数据归口于监控平台。基于物联网的智能系统，具备采集和存储可见光和红外视频的功能，支持视频的播放、暂停、抓图、录像和全屏显示等功能。监控平台系统需实时记录和下传并在巡查监控中挂轨机器人的工作状态和巡检路线等信息。管理系统能提供手动控制和自动控制两种对机器人的控制方式，并且能实现两种控制模式间的任意切换。手动控制功能能够对机器人车体、摄像头和红外热像仪地进行控制，自动控制使系统能够在全自主的模式下，根据预先设定的任务和限值，通过机器人巡检收集数据实现对设备的检测功能。

对系統提供的事项有显示功能，将巡检任务采集到的可见光图像、红外图像、表计读数、设备位置状态、指定检测气体含量等现场信息存储在监控后台的巡检数据库中，根据巡检时间和巡检的任务进行条件过滤，将需要查询的事项显示在主控制台。监控平台可提供自动生成设备缺陷报表、巡检任务报表，所有报表具有查询和导出功能，报表可打印，可按照设备名称查询展示相关巡检信息。报表也可以通过表格化、条形图或柱状图等形式展示，通过同比、环比等途径进行分析，利于从多角度多维度判断各个设备的运行状态，并预测出设备运行性能。

监控平台可实现服务自诊功能，对服务器是否正常运行，实时监测的运行环境数据由系统自动诊断完成，检测过程能够直观地查看系统所监控设备的运行状况。另外，监控平台可提供移动端监测系统，通过移动设备就可查看系统的监控画面，还可以查看日志和历史数据分析，设备的实时状态和客户端设备状态能够保持一致。

6 输煤设备巡检技术的进一步发展

基于有效的物联网监控平台的完善，在物联网技术对输煤设备运行中的保障作用，需要对设备的巡检工作进一步细化。运用物联网技术的网络巡检的同时，注重配合人工巡检进行抽查，根据智能数据和人工数据进行比对和分析，在自然环境和煤炭资源本身在运输中的变化，根据实际情况和输煤设备运行状态，调整和优化机组配合，在提高监测能力的同时，对巡检发现的问题也要提高处理能力，不仅是发现，更重要的是改进和完善。改进生产的智能化，使输煤生产体系在设备与设备之间的配合，环节与环节之间的衔接更有利于巡检工作的完成。

在煤炭运输行业，实现工业化自动水平的提高，设备与车间整体庞大的生产系统在巡检维护工作中，需要在物联网核心技术之上深入分。一方面，可融合M2M技术对运行车间进行远程控制，将网络应用层和感知识别层进一步集成优化，实现系统内信息互动。物联网技术的智能计算，对感知信息可靠传递，在数据采集方面增加巡检终端采集单元的工程，将输煤设备和巡检系统通过终端采集单元设定成一个管理系统，进而实现远程监控、诊断和报警的全局化系统管理。另一方面，通过物联网数据的定位对车间巡检采用RFID定位系统确保巡检数据准确和巡检到位，对自动识别目标可实现无人干预，自行完成，能够在恶劣的环境下工作抗干扰能力强，作于物联网技术，同时也是为物联网功能实现的信息技术。通过对上述两方面的技术深化和在输煤巡检系统中的应用，依托监控中心服务器将全网设备、车间运行状况进行智能化巡检。另外，M2M功能具有远程控制技术，在巡检过程中发现故障，通过引入SMS异地控制单元即能快速有效地将故障源做出判断和隔离，提高维修人员对故障处理的速度。

对输煤设备巡检技术的进一步研究和发展，逐步实现企业生产线维护成本降低和互联网控制水平的提高，拓展系统化流程管理，对巡检维护工作从时间和空间两个维度优化，是工业自动化水平的体现。

7 结束语

随着科学技术的更新迭代，物联网技术的飞速发展，在工业化生产、加工领域的应用和研究不断加深，我国的煤炭行业还将持续发展，输煤设备实现智能巡检管理系统提高了设备的运行效益，推进产能的提高。同时，在物联网技术和无线网络监控手段在输煤控制系统的应用，更加便捷提取巡检设备的现场数据，从面减少了人力的消耗，降低了设备成本，通过数据构成了整体的巡检系统，也是当前燃煤产业生产和输送上智能化、科技化的体现，在将来的物联网进一步发展和融合下，智能化产业也将越来越广。

参考文献

[1] 魏世桥，何洋，王东魁，等.一种基于物联网技术的安全巡检设备：，CN211956571U[P].2020.

[2] 周旭，王晴晴，陈开松，等.基于物联网的洗煤厂机械设备监测管理系统[J].电脑知识与技术：学术版，2018，14（6）：2.