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）的動態進行實時監控,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，對設備運行中產生的故障問題進行監測與分析，縮減問題解決時間，提高設備的使用壽命，創造更多的經濟價值；

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

4）通過電能質量監測與管理，提升礦山運行、生產和發展等方面的安全穩定性。

二、項目實施的意義：

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

1）對礦井低壓設備的健康狀態進行實時監測，提前發現問題并預警，避免突發事故，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，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；

3）對井下低壓系統各負載狀況進行能耗分析，為建設綠色節能礦山提供依據。

4）對井下低壓系統的電能質量進行實時監控，為電能質量治理提供可靠的技術數據；

5）該項目成功后，可在煤炭行業同類型現場推廣使用。

三、研究開發內容

根據煤礦井下低壓系統當前存在的問題，本項目的研究工作從以下3個方面開展：

1）礦山低壓負載數字化診療技術研究

礦山低壓負載數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等多網絡、多場景設備接入，數據采集無需復雜的多協議轉換，直接從負載表面測量關鍵參數（振動、噪聲和溫度），利用AI融合工業機理的的算法，構建礦井低壓負載故障模型庫，實現邊緣側數據實時分析和決策，把事后維修變為事前預防。對負載的振動、噪聲和溫度進行三位一體實時監測和計算分析，準確預測故障信息，保障生產穩定運行，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

煤礦智能化既是未來趨勢，更是產業發展需求，建設智慧煤礦已經成為煤礦安全生產的必經之路，是推動煤炭行業提質增效和安全生產的有效保障。山東煤科院開采研究所研發礦井低壓設備智能化運維管理系統，將物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能、GIS等技術與煤炭安全生產的各個環節深度融合，構建煤礦企業安全生產、管理的可視化、智能化綜合性管控平臺，實現對煤炭生產過程中的數據實時精準采集、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、協同控制、智能預警等需求，提升管控能力，助力煤炭企業實現精細化開采、安全化生產、智慧化管理。系統主要功能包括：負載設備運行狀態在線監控，故障預警與分析診斷，操作員違規操作行為監視統計，出勤小時與能耗耗統計分析，設備點檢，保養管理，維修管理，部件生命周期管理，壽命分析，綜合數據集成，報表統計與決策支持等。通過上述功能的開發實現，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量檢測及能耗管理系統

礦山低壓負載電能質量檢測及能耗管理系統，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，能夠有效監控供電系統區域或設備的實時性用電能耗和電能質量狀況，并進行能源數據分析、預測、優化，提高電源質量，實現精確的用電管理，減少噸煤電力消耗，提高系統安全。

四、項目技術路線

開發設計和實施技術路線及各階段的具體內容如下：

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

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

五、現有基礎及技術條件

   煤礦有雄厚的技術人員隊伍，機電系統內，優秀專家1人，學科帶頭人2人，專業技術人才和專業優秀技能人才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，致力于為工業現場提供電力能效管理，工業自動化系統集成及能源數字化轉型等專家級產品和服務，依托產學研一體化優勢和強勁的創新動力，多年來在理論研究及產品化方向上形成了豐富的研究成果及現場運行經驗，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。煤礦系統較為復雜，在深入調研現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驗能夠形成集煤礦低壓負載的數字化診療及智能運維、電能質量分析及能耗管理的可復制技術和產品，為提高煤礦系統的可靠性做出貢獻。因此，依靠優良的設備，良好的技術隊伍，堅固的科技企業技術資源，是項目成功的根本保證。

六、對安全、環境、健康的影響性分析

最終形成“礦井低壓負載數字化診療及智能運維系統技術研究”一套，在現場以礦井低壓負載設備為感知層，以從事多年工業電力自動化專業的山東煤科院開采研究所所研發的負載設備預測性維護技術為核心，利用煤礦現有網絡通道，配合地面監控平臺應用層，實現對井下低壓網的監控，其安全性和可靠性是無疑的，而煤礦井下低壓系統非常需要這種優越的保護技術。煤礦井下千兆工業以太網，已建設完成。因此現場采用千兆工業以太網通訊是沒有問題的。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軟件，將會進一步推動煤礦產業與智能化技術融合發展，提升煤礦智能化水平。

七、經濟、社會效益分析

1）經濟效益：

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象比較普遍，一旦發生失效或維護不當，將造成嚴重的經濟損失，甚至造成人員傷亡。

項目實施后，可以實時監測井下低壓系統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，實時監測電能質量數據，大大提高系統的可靠性。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，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。

2）社會效益：

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

八、項目實施進度計劃