煤矿重点设备用电监测及预防/预测性维护解决方案
一、方案概述
2020 年，国家发改委、国家能源局等八部委发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，明确提出煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，为煤矿智能化发展奠定了有力的政策基础。
2021 年，国家能源局、国家矿山安监局发布了《煤矿智能化建设指南（2021 年版）》，该指南在前述指导意见的基础上制定了更为细致的智能化煤矿建设方针，提出了煤矿智能化的总体设计，明确了煤矿智能化的建设内容。
2022年国家矿山安监局、财政部印发《煤矿及重点非煤矿山重大灾害风险防控建设工作总体方案》的通知，其中要求“重点煤矿重要设备用电监测子系统：在重点煤矿的矿井变电站、主运输、主通风、主排水、主副提升等重要设备上加装智能用电融合终端，实时监测煤矿重要设备的电流、电压、负载等主要数据变化”。
基于煤矿数字化、智能化建设需求，淮南万泰联合安徽本地工业互联网服务商祯欣互联联合推出煤矿重点设备用电监测及预防/预防测性维护解决方案；方案包括智能用电融合终端，工业大数据平台及重点设备用电监测系统、重点设备预防性维护系统、重点设备预测性维护系统；
二、产品介绍
1.智能用电融合终端
淮南万泰智能用电融合终端产品包含IIG-1140-MA，IIG-3300-MA、IIG-10K-MA三款产品，适配煤矿不同电压等级设备的数据采集场景；可以采集并计算大型设备的电参量多达80种。
△智能用电融合终端产品功能图
2.产品主要参数：
1）支持多参数采集
支持采集三相三线、三相四线电量各种参数上传，包括电流、电压、功率、谐波、不平衡度等80多种参数；
2）支持不同电压设备数据采集
支持不同类型高电压场景设备的数据采集，包括10KV、6KV、3.3KV、1.14KV
3）支持多种通讯协议；
支持MQTT、Http/s等数据传输协议，支持系列PLC、Modbus等数据采集协议，支持DLT_645、IEC-60870等电力行业协议；
4）支持多种通信接口
支持485、232接口、以太网接口、wifi、5G、4G等通讯传输；
5）支持远程操作
支持远程数据采集点定义，指令和定时任务下发；支持透明通道，支持PLC远程程序下载，PLC远程调试等功能；
6）支持linux、liteos、edgex、矿鸿等多种操作系统；
7）支持码率平滑，适应无线传输；支持本地数据存储、断点续传、断网保护等功能；
8）设备具备煤安认证；
3.工业大数据平台
△平台技术架构
淮南万泰工业大数据平台集机器学习、大数据、云计算、微服务、API管理和应用开发技术融为一体的平台；平台支持直接收集的工业现场各类设备数据，支持边缘计算分析；提供数据流收集(协议适配)、处理、聚合和大数据储存能力，其数据流处理引擎，提供数据处理流程，实现功能强大的流式数据分析;同时实现批量性大数据分析，支持优化决策和数据建模。
平台提供机理模型和机器学习的数字模型插件框架，为数据分析简易建立模型、部署和更新模型。平台基于微服务和API管理技术，提供工业APP简易开发、部署、运行、更新和管理的统一框架，使能建立扁平化的工业APP网格，敏捷开发用例相关的专业应用，并将从数据分析所得信息及时地应用于设备运营和业务流程中
平台提供统一的身份验证和权限管理服务，支持对平台系统、资源、数据、服务和应用的访问、使用和管理的基于身份验证和权限的安全控制和管理；基于先进的云计算技术和框架的系统运维管理体系，支持多租户使用模式，提供系统的高度可靠性和横向扩展性，实现源于设计并通过测试验证的安全保障。
4.重点设备用电监测系统
系统支持对煤矿重点设备的能耗数据实时监测，通过可视化界面，展示实时电功率、当月耗电、当月耗电分布、MD监控、桑基图、当月能耗排行情况；实时显示设备三相电压、三相电流、功率和电度数据，自动生成设备的电流、电压、功率、电度的历史趋势曲线；通过电能流向分析将各个层级的用电情况用一张图直观展现出来，可以看到不同的区域在节约能源方面的差异；同时可以追溯支路能耗、区域能耗、电表能耗等数据，进行统计分析；对设备的用电情况进行统计，生成电能年报表、月报表、日报表，进行当年此前各月同期环比分析、各类用能占比统计分析，切实提供能耗管理效率和数据精准性；
△设备级能耗统计分析
△区域级能耗统计分析
5.重点设备预防性维护系统
该系统针对煤矿重点设备具备设备台账与档案管理，设备点检、维修、保养管理，设备运维大屏展示功能。
设备台账与档案管理：显示当前煤矿重点设备台账列表，如显示设备编号、名称、型号、性能参数、位置、启用时间，相对应的机长等设备基础信息；同时展示设备采购时间、设备初启用时间、设备点检、保养、维修记录、设备备品更换记录、设备报废时间等设备全生命周期详情数据；展示设备相关文件信息，技术资料，操作手册、质保单、设备点位表、设备验收单、设备规程文件等资料。
设备点检、维修、保养管理：设备管理人员指定点检计划，通过工单指派点检人员进行点检，按照预先设定的点检对象、点检周期、点检方法，点检人员等，对设备上的规定部位（点）进行有无异常的预防性周密检查。维修人员收到设备故障报警，通过工单指派维修人员进行维修。及时记录维修状态、结果，沉淀设备信息，形成详细的维修档案。统计设备每周/月/年的检修计划，及检修计划完成率，检修工单当前完成数量及总体进度情况等检修计划指标数据。保养人员指定保养计划，通过工单指派保养人员进行保养。统计设备每周/月/年的保养计划，保养计划完成率，保养工单当前完成数量及总体进度情况等保养计划指标数据。
设备运维大屏展示功能：统计当前煤矿重点设备在维保设备的数量，维保的进度（已完成/未完成），显示每台设备的维保任务及每台设备维保的时长。统计当前设备维保人员总数，当前正在维保人员人数，每个维保人员已维保及待维保的设备的数量，每个人员已维保及待维保任务数，维保时长。
△设备运维大屏
6.重点设备预侧性维护系统
煤矿重点设备主要驱动部件是电机，电机故障会导致整套设备、系统或生产线故障；生产过程中，一旦出现工况异常、设备故障而未及时发现，则会导致停机；
该系统针对煤矿重点设备采集设备的工况参数以及电机参数数据，分别对主传动电机场景、风机电机场景的各参数数据进行监测，对异常情况进行报警，实现及时告知的目的。基于设备采集历史数据，构建性能预测模型，结合智能告警和故障管理各类设备运行告警和故障，及时分析出现故障设备所需要进行维护的优先级，并自动反馈到不同时间的维修计划中。
△设备工况监测
△设备故障预测模型
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