全文要點(diǎn)：

1. 不連溝煤礦機(jī)電設(shè)備管理存在信息化不足、數(shù)據(jù)利用低、人工成本高、全生命周期數(shù)據(jù)缺失等問(wèn)題。

2. 提出基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)。

3. 系統(tǒng)架構(gòu)分邊緣層（設(shè)備數(shù)據(jù)采集）、平臺(tái)層（數(shù)據(jù)處理與建模）、應(yīng)用層（業(yè)務(wù)管理功能）。

4. 功能模塊包括智能標(biāo)識(shí)卡（資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)、巡檢規(guī)劃）、在線監(jiān)測(cè)分析（實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可視化）、故障預(yù)警（異常預(yù)警、失效模型）、全流程管理（采購(gòu)至報(bào)廢）及信息統(tǒng)計(jì)分析。

5. 應(yīng)用后設(shè)備檢修效率提高8%，維護(hù)成本降低12%。

6. 提升設(shè)備完好率和周轉(zhuǎn)率，縮短故障停機(jī)時(shí)間。

7. 解決傳統(tǒng)管理跨部門(mén)協(xié)同難、數(shù)據(jù)閉環(huán)缺失問(wèn)題。

8. 實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理數(shù)字化與精細(xì)化，助力降本增效與安全運(yùn)行。

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針對(duì)不連溝煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息化不足、數(shù)據(jù)利用低及人工成本高等問(wèn)題，提出基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析及人工智能技術(shù)的機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)分為邊緣層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，構(gòu)建了覆蓋設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)行、維護(hù)至報(bào)廢的全流程管理體系。通過(guò)智能標(biāo)識(shí)卡、在線監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警等功能模塊，提升了設(shè)備完好率和周轉(zhuǎn)率，縮短了故障停機(jī)時(shí)間，檢修效率提高8%，維護(hù)成本降低12%，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理的數(shù)字化與精細(xì)化，解決了傳統(tǒng)管理模式中跨部門(mén)協(xié)同難、數(shù)據(jù)閉環(huán)缺失等問(wèn)題，助力降本增效與安全運(yùn)行目標(biāo)的達(dá)成。

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第5期“學(xué)術(shù)園地”欄目

第一作者：張瑞峰，現(xiàn)任內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司智能管理中心主任，主要從事煤礦智能化、信息化建設(shè)工作。E-mail：15247396663@163.com

作者單位：內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司

引用格式：張瑞峰，王振華，溫云峰，等. 不連溝煤礦機(jī)電設(shè)備全生命周期管理應(yīng)用實(shí)踐與探索[J]. 智能礦山，2025，6(4)：57-60.

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煤礦機(jī)電設(shè)備投入占煤礦固定資產(chǎn)約60%，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用占總費(fèi)用約40%。在煤礦安全事故中，機(jī)電設(shè)備故障為常見(jiàn)原因之一，目前機(jī)電設(shè)備管理主要存在以下4個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏有效分析，不能預(yù)測(cè)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法針對(duì)性指導(dǎo)檢修工作。

（2）巡檢、維修等線下作業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息無(wú)法有效利用，形成閉環(huán)管理難度大。

（3）機(jī)電設(shè)備品類多，數(shù)量大，人工盤(pán)點(diǎn)耗時(shí)耗力。

（4）機(jī)電設(shè)備從采購(gòu)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)到報(bào)廢缺少全生命周期連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)設(shè)備的采購(gòu)提供數(shù)據(jù)支持，無(wú)法確保設(shè)備的安全和合規(guī)。

基于此，采用先進(jìn)信息技術(shù)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的全生命周期管理，對(duì)維持設(shè)備最佳運(yùn)行狀態(tài)、延長(zhǎng)使用壽命、降低維護(hù)成本具有積極意義。

不連溝煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱不連溝煤礦）智能化建設(shè)包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、地質(zhì)保障系統(tǒng)、掘進(jìn)系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、主運(yùn)輸系統(tǒng)、輔助運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)與壓風(fēng)系統(tǒng)、供電與供排水系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、智能化園區(qū)與經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)等。目前已經(jīng)建成萬(wàn)兆以太工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦井工業(yè)視頻系統(tǒng)、設(shè)備在線分析預(yù)警系統(tǒng)、調(diào)度指揮中心及數(shù)據(jù)機(jī)房、大數(shù)據(jù)平臺(tái)及云服務(wù)系統(tǒng)等項(xiàng)目，機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)為重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。

不連溝煤礦機(jī)電設(shè)備管理痛點(diǎn)分析

2.1 組織機(jī)構(gòu)方面

在當(dāng)前的組織結(jié)構(gòu)體系中，設(shè)備管理工作為機(jī)電管理部門(mén)，各生產(chǎn)區(qū)隊(duì)為具體執(zhí)行者；設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程繁瑣，涉及組織機(jī)構(gòu)多，在實(shí)際管理運(yùn)作中存在系列問(wèn)題，多流程跨組織難以保證設(shè)備管理業(yè)務(wù)落地，設(shè)備管理業(yè)務(wù)執(zhí)行效率和執(zhí)行成效難以進(jìn)行監(jiān)督管理；人才資源限制設(shè)備管理執(zhí)行效果，尤其設(shè)備運(yùn)維方面缺少專業(yè)化、專家型人才支撐。

2.2 管理執(zhí)行方面

機(jī)電設(shè)備日常管理中，管理工作執(zhí)行不到位引起設(shè)備全生命周期成本增大。計(jì)劃階段因成套設(shè)備招標(biāo)周期長(zhǎng)、協(xié)同單位多，導(dǎo)致行動(dòng)延期、投產(chǎn)延誤；采購(gòu)過(guò)程不規(guī)范，尋源時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備裝箱信息清點(diǎn)不到位；使用階段管理制度落實(shí)不到位，零部配件質(zhì)量缺少嚴(yán)格監(jiān)管；維護(hù)階段依靠人員素質(zhì)和檢修經(jīng)驗(yàn)，難以達(dá)到理想的檢修效果；報(bào)廢階段缺少科學(xué)有效的報(bào)廢評(píng)估機(jī)制和處置機(jī)制，導(dǎo)致很多回收舊件積壓在倉(cāng)庫(kù)。

2.3 管理制度方面

機(jī)電設(shè)備可靠性是設(shè)備在特定時(shí)間和特定條件下完成規(guī)定功能的能力，目標(biāo)是通過(guò)合理、經(jīng)濟(jì)的手段，達(dá)到設(shè)備利用率的最大化。隨著煤礦企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，制度管理方面的問(wèn)題突出，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行可靠性。設(shè)備管理制度缺乏長(zhǎng)效機(jī)制與聯(lián)動(dòng)性，不能適應(yīng)當(dāng)前智能化建設(shè)快速變換的要求；缺少設(shè)備管理細(xì)則并監(jiān)督執(zhí)行落地，設(shè)備管理執(zhí)行過(guò)程中彈性大、標(biāo)準(zhǔn)不一、管理落實(shí)不到位。

機(jī)電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)架構(gòu)

不連溝煤礦機(jī)電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)主要包括7個(gè)方面，以提升機(jī)電管理能力。

（1）建立機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)展開(kāi)精細(xì)化管理。

（2）采用綜合智能傳感器、5G通信、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集重要指標(biāo)和參數(shù)。

（3）規(guī)范化、自動(dòng)化管理機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)，提升設(shè)備使用效率，降低故障發(fā)生率。

（4）根據(jù)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)制定計(jì)劃管理方案，提高檢查維護(hù)質(zhì)量，以降低維修成本。

（5）借助于信息技術(shù)工具，整合機(jī)電設(shè)備相關(guān)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理目標(biāo)。

（6）加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備技術(shù)資料管理工作，在設(shè)備購(gòu)置、安裝調(diào)試、運(yùn)行、報(bào)廢等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成真實(shí)完整的檔案體系。

（7）建立機(jī)電設(shè)備故障知識(shí)庫(kù)，為設(shè)備維修工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

機(jī)電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)架構(gòu)自下而上分為3層，機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)架構(gòu)

（1）邊緣層

邊緣層以采煤機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、排水泵等井下大型設(shè)備為對(duì)象，在邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的支持下，利用數(shù)據(jù)采集器、煤安采集箱、煤安溫振傳感器、通頻振動(dòng)傳感器、通頻溫振傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備采集設(shè)備運(yùn)行信息。

（2）平臺(tái)層

平臺(tái)層集成了物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)智能平臺(tái)、數(shù)字孿生建模平臺(tái)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)融合了傳感器、協(xié)議解析、邊緣計(jì)算、邊云協(xié)同、規(guī)則引擎、時(shí)序存儲(chǔ)、工藝組態(tài)等軟硬件技術(shù)，構(gòu)建了設(shè)備狀態(tài)感知、設(shè)備狀態(tài)存儲(chǔ)、設(shè)備狀態(tài)可視化功能融合一體的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，是支撐設(shè)備數(shù)字化管理業(yè)務(wù)的技術(shù)基石。

數(shù)據(jù)智能平臺(tái)包括大數(shù)據(jù)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)AI建模平臺(tái)，包括故障診斷預(yù)測(cè)算法庫(kù)支撐設(shè)備故障預(yù)警；數(shù)字孿生建模平臺(tái)虛擬化設(shè)備工藝，以設(shè)備機(jī)理為導(dǎo)向，構(gòu)建了礦井-系統(tǒng)-設(shè)備-部件的4級(jí)數(shù)字孿生場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警與智能診斷分析；應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)為系統(tǒng)運(yùn)維提供了工業(yè)APP的權(quán)限控制、菜單管理、多用戶授權(quán)和基于微服務(wù)的低代碼應(yīng)用框架，融合OT和IT依據(jù)需求變化靈活定制系統(tǒng)功能。

（3）應(yīng)用層

應(yīng)用層與煤業(yè)協(xié)同辦公系統(tǒng)、綜合管控平臺(tái)關(guān)聯(lián)，完成設(shè)備檔案管理、設(shè)備點(diǎn)檢管理、成套設(shè)備管理、缺陷管理、潤(rùn)滑管理、計(jì)劃性檢修管理、內(nèi)外委管理、保護(hù)試驗(yàn)管理、預(yù)防性維護(hù)管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)管理、運(yùn)維管理等任務(wù)，并且具有智能報(bào)警功能。

機(jī)電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)功能模塊

4.1 設(shè)備智能標(biāo)識(shí)卡的應(yīng)用

運(yùn)用機(jī)電設(shè)備智能標(biāo)識(shí)卡和定位基站，定位所有機(jī)電設(shè)備并開(kāi)展資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)，提高盤(pán)點(diǎn)效率，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。通過(guò)工作人員軌跡數(shù)據(jù)，規(guī)劃和分析設(shè)備巡檢路線，提高巡檢作業(yè)規(guī)范性。

4.2 設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與分析

依靠溫度、振動(dòng)等智能傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行信息，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)層進(jìn)行分析，方便人員遠(yuǎn)程調(diào)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。集成在線監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行信息可視化，完成趨勢(shì)分析、頻譜分析、包絡(luò)分析、獨(dú)立分量分析等作業(yè)。

4.3 設(shè)備故障預(yù)警分析

井下機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)異常信息及時(shí)發(fā)出預(yù)警，提示工作人員檢查維修，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。常見(jiàn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備和部件如帶式輸送機(jī)電機(jī)、減速機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等，建立失效分析模型，對(duì)故障進(jìn)行分析識(shí)別和預(yù)警，縮短故障停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

4.4 設(shè)備全生命精細(xì)管理

從設(shè)備購(gòu)置計(jì)劃、到貨登記、設(shè)備領(lǐng)用、設(shè)備入井、設(shè)備安裝、現(xiàn)場(chǎng)移交、設(shè)備回收，直至設(shè)備報(bào)廢的全生命周期體系，實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)精細(xì)管理。以采購(gòu)管理為例，包括計(jì)劃管理、采購(gòu)申請(qǐng)、合同管理、到貨驗(yàn)收等內(nèi)容，采購(gòu)時(shí)生成并發(fā)給供貨商設(shè)備唯一身份標(biāo)識(shí)碼，掃碼驗(yàn)收入庫(kù)，設(shè)備信息和掃碼應(yīng)用貫穿全生命周期。

4.5 設(shè)備管理信息統(tǒng)計(jì)分析

多種統(tǒng)計(jì)方式、圖形、圖表，方便對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和呈現(xiàn)，包括設(shè)備完好率、使用率、待修率、報(bào)廢回收回報(bào)率等。工作人員調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)實(shí)際需求自動(dòng)生成機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)情況年報(bào)、狀態(tài)情況月報(bào)、采購(gòu)與維修分析表等，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

（1）通過(guò)建立機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)備管理信息明確直觀。以開(kāi)采設(shè)備為例，實(shí)時(shí)采集重要參數(shù)，為管理決策提供支持，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，開(kāi)采設(shè)備主要監(jiān)測(cè)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)采設(shè)備主要監(jiān)測(cè)參數(shù)

（2）點(diǎn)檢管理模式應(yīng)用，依據(jù)不同工種特定需求定制巡檢內(nèi)容，通過(guò)照片上傳、巡檢記錄實(shí)現(xiàn)巡檢工作的可溯性，避免了作弊作造假問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)可視化巡檢軌跡界面如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)可視化巡檢軌跡界面

（3）通過(guò)大數(shù)據(jù)分析掌握機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化規(guī)律，幫助工作人員了解設(shè)備生命周期，提高日常管理的精細(xì)化程度。

（4）借助于便攜式移動(dòng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)審批、在線申請(qǐng)、設(shè)備上碼、報(bào)警推送等功能，便攜式移動(dòng)終端界面如圖3所示。

圖3 便攜式移動(dòng)終端界面

結(jié) 語(yǔ)

不連溝煤礦應(yīng)用機(jī)電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)后，提高了機(jī)電設(shè)備的完好率和周轉(zhuǎn)率，設(shè)備檢修效率提升8%，維護(hù)成本降低12%，達(dá)到了降本增效目標(biāo)，為其他煤礦的機(jī)電設(shè)備全生命周期管理提供參考借鑒，提高機(jī)電設(shè)備管理的信息化水平，助力煤礦智能化建設(shè)進(jìn)度。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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