一、項目實施目的：

1）對礦山低壓負載（包括電動機、線路、信號回路）的動態(tài)進行實時監(jiān)控,并對其完成故障診斷和預測；

2）建立礦山低壓負載的智能運維系統(tǒng)，對設備運行中產(chǎn)生的故障問題進行監(jiān)測與分析，縮減問題解決時間，提高設備的使用壽命，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值；

3）實時監(jiān)測礦山低壓系統(tǒng)的負荷能耗，從環(huán)境、安全、高效管理等多方面優(yōu)化能耗，并進行能效評估、能耗審計、異常能耗判定，挖掘能耗問題，推薦節(jié)能降耗策略；

4）通過電能質(zhì)量監(jiān)測與管理，提升礦山運行、生產(chǎn)和發(fā)展等方面的安全穩(wěn)定性。

二、項目實施的意義：

“礦井低壓負載數(shù)字化診療及智能運維系統(tǒng)技術研究”項目實施后對國內(nèi)煤礦井下低壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重大意義：

1）對礦井低壓設備的健康狀態(tài)進行實時監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)問題并預警，避免突發(fā)事故，并指導維修；

2）通過對低壓負載的長期檢測建立設備健康管理檔案庫，為設備長期跟蹤和預警提供可靠依據(jù)，對設備進行全生命周期管理及壽命分析，提高了煤礦設備管理水平，促進煤礦安全生產(chǎn)；

3）對井下低壓系統(tǒng)各負載狀況進行能耗分析，為建設綠色節(jié)能礦山提供依據(jù)。

4）對井下低壓系統(tǒng)的電能質(zhì)量進行實時監(jiān)控，為電能質(zhì)量治理提供可靠的技術數(shù)據(jù)；

5）該項目成功后，可在煤炭行業(yè)同類型現(xiàn)場推廣使用。

三、研究開發(fā)內(nèi)容

根據(jù)煤礦井下低壓系統(tǒng)當前存在的問題，本項目的研究工作從以下3個方面開展：

1）礦山低壓負載數(shù)字化診療技術研究

礦山低壓負載數(shù)字化診療技術賦予低壓負載無線連接和智能分析決策的功能。支持5G等多網(wǎng)絡、多場景設備接入，數(shù)據(jù)采集無需復雜的多協(xié)議轉換，直接從負載表面測量關鍵參數(shù)（振動、噪聲和溫度），利用AI融合工業(yè)機理的的算法，構建礦井低壓負載故障模型庫，實現(xiàn)邊緣側數(shù)據(jù)實時分析和決策，把事后維修變?yōu)槭虑邦A防。對負載的振動、噪聲和溫度進行三位一體實時監(jiān)測和計算分析，準確預測故障信息，保障生產(chǎn)穩(wěn)定運行，延長負載使用壽命，提高安全性的同時，有效降低礦山低壓負載的運維成本。

2）礦山低壓負載智能運維系統(tǒng)

煤礦智能化既是未來趨勢，更是產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，建設智慧煤礦已經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)的必經(jīng)之路，是推動煤炭行業(yè)提質(zhì)增效和安全生產(chǎn)的有效保障。山東煤科院開采研究所研發(fā)礦井低壓設備智能化運維管理系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、GIS等技術與煤炭安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)深度融合，構建煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)、管理的可視化、智能化綜合性管控平臺，實現(xiàn)對煤炭生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)實時精準采集、高可靠傳輸、資源集成融合、智能化分析與處理等，滿足多維感知、實時互聯(lián)、協(xié)同控制、智能預警等需求，提升管控能力，助力煤炭企業(yè)實現(xiàn)精細化開采、安全化生產(chǎn)、智慧化管理。系統(tǒng)主要功能包括：負載設備運行狀態(tài)在線監(jiān)控，故障預警與分析診斷，操作員違規(guī)操作行為監(jiān)視統(tǒng)計，出勤小時與能耗耗統(tǒng)計分析，設備點檢，保養(yǎng)管理，維修管理，部件生命周期管理，壽命分析，綜合數(shù)據(jù)集成，報表統(tǒng)計與決策支持等。通過上述功能的開發(fā)實現(xiàn)，最終達到提高礦井負載設備管理智能化程度，降低維護成本，提高設備出勤率的目的。

3）礦山低壓負載電能質(zhì)量檢測及能耗管理系統(tǒng)

礦山低壓負載電能質(zhì)量檢測及能耗管理系統(tǒng)，利用計算機軟硬件資源和硬件儀器有機結合的思想，從而實現(xiàn)了強大的信息技術處理能力和計算能力。在煤礦井下實施時，能夠有效監(jiān)控供電系統(tǒng)區(qū)域或設備的實時性用電能耗和電能質(zhì)量狀況，并進行能源數(shù)據(jù)分析、預測、優(yōu)化，提高電源質(zhì)量，實現(xiàn)精確的用電管理，減少噸煤電力消耗，提高系統(tǒng)安全。

四、項目技術路線

開發(fā)設計和實施技術路線及各階段的具體內(nèi)容如下：

1）技術路線：沿用山東科技大學孫紅雨教授的產(chǎn)學研相結合路線，通過現(xiàn)場調(diào)研，從井下生產(chǎn)和連續(xù)性、安全性、可操作性實際需要和易于實現(xiàn)，方便連接，便于安裝為出發(fā)點，提出總體設計方案，礦井低壓負載數(shù)字化診療及智能運維系統(tǒng)軟件的開發(fā)，系統(tǒng)便于維護和擴充，簡單易懂，控制可靠。整個系統(tǒng)先在實驗室進行現(xiàn)場模擬、拷機，多種工況驗證，無問題后，再進行裝置的組裝生產(chǎn)，井下安裝地點的確定、設備安裝、以太網(wǎng)接入、完成系統(tǒng)的調(diào)試，型式試驗，現(xiàn)場工業(yè)性試驗，完善技術資料，用戶培訓，系統(tǒng)投入使用。

2）實施方式、方法、步驟：通過對煤礦井下低壓系統(tǒng)和負載設備的現(xiàn)狀分析，由山東山東煤科院開采研究所負責系統(tǒng)集成并組合硬件，一次、二次圖紙設計，提供系統(tǒng)軟件的程序設計及后臺建設。并進行系統(tǒng)調(diào)試，安全運行。雙方進行項目驗收及邀請專家評審。

五、現(xiàn)有基礎及技術條件

   煤礦有雄厚的技術人員隊伍，機電系統(tǒng)內(nèi)，優(yōu)秀專家1人，學科帶頭人2人，專業(yè)技術人才和專業(yè)優(yōu)秀技能人才100余名。煤礦機電隊伍中有在全國比賽的一、二名選手。

依托于山東科技大學國家級科技園，致力于為工業(yè)現(xiàn)場提供電力能效管理，工業(yè)自動化系統(tǒng)集成及能源數(shù)字化轉型等專家級產(chǎn)品和服務，依托產(chǎn)學研一體化優(yōu)勢和強勁的創(chuàng)新動力，多年來在理論研究及產(chǎn)品化方向上形成了豐富的研究成果及現(xiàn)場運行經(jīng)驗，為保證整個科研項目的成功落地能夠提供強大的技術后盾。煤礦系統(tǒng)較為復雜，在深入調(diào)研現(xiàn)場實際的基礎上結合山東煤科院開采研究所相關的技術經(jīng)驗能夠形成集煤礦低壓負載的數(shù)字化診療及智能運維、電能質(zhì)量分析及能耗管理的可復制技術和產(chǎn)品，為提高煤礦系統(tǒng)的可靠性做出貢獻。因此，依靠優(yōu)良的設備，良好的技術隊伍，堅固的科技企業(yè)技術資源，是項目成功的根本保證。

六、對安全、環(huán)境、健康的影響性分析

最終形成“礦井低壓負載數(shù)字化診療及智能運維系統(tǒng)技術研究”一套，在現(xiàn)場以礦井低壓負載設備為感知層，以從事多年工業(yè)電力自動化專業(yè)的山東煤科院開采研究所所研發(fā)的負載設備預測性維護技術為核心，利用煤礦現(xiàn)有網(wǎng)絡通道，配合地面監(jiān)控平臺應用層，實現(xiàn)對井下低壓網(wǎng)的監(jiān)控，其安全性和可靠性是無疑的，而煤礦井下低壓系統(tǒng)非常需要這種優(yōu)越的保護技術。煤礦井下千兆工業(yè)以太網(wǎng)，已建設完成。因此現(xiàn)場采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)通訊是沒有問題的。上層采用研華工控機，配合山東煤科院開采研究所的智能化運維系統(tǒng)軟件，將會進一步推動煤礦產(chǎn)業(yè)與智能化技術融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平。

七、經(jīng)濟、社會效益分析

1）經(jīng)濟效益：

煤礦設備工作條件惡劣，礦用固定設備、運輸設備、采掘設備、支護設備、分選設備等帶病工作現(xiàn)象比較普遍，一旦發(fā)生失效或維護不當，將造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至造成人員傷亡。

項目實施后，可以實時監(jiān)測井下低壓系統(tǒng)的負載設備的運行狀況，迅速及時地給出故障預警處理方案，實時監(jiān)測電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，大大提高系統(tǒng)的可靠性。同時，對低壓負載的長期檢測建立設備健康管理檔案庫，為設備長期跟蹤和預警提供可靠依據(jù)，對設備進行全生命周期管理及壽命分析，提高了煤礦設備管理水平，促進煤礦安全生產(chǎn)。

2）社會效益：

礦井低壓負載數(shù)字化診療及智能運維系統(tǒng)技術研究可以提高煤礦低壓網(wǎng)絡的智能化管理，降低低壓網(wǎng)設備故障帶來的危害，實時監(jiān)測電能質(zhì)量，提高礦井的網(wǎng)絡化管理能力，有助于網(wǎng)絡的安全運行。為低壓網(wǎng)絡的有序調(diào)度、故障預防、故障報警、事故分析及電能質(zhì)量治理提供可靠的技術數(shù)據(jù)。該項目成功后，可在煤炭行業(yè)同類型現(xiàn)場推廣使用。

八、項目實施進度計劃