全文要點：

1. 不連溝煤礦機電設(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)識卡（資產(chǎn)盤點、巡檢規(guī)劃）、在線監(jiān)測分析（實時狀態(tài)監(jiān)測與可視化）、故障預(yù)警（異常預(yù)警、失效模型）、全流程管理（采購至報廢）及信息統(tǒng)計分析。

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，縮短故障停機時間。

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

8. 實現(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行。

針對不連溝煤礦機電設(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、平臺層和應(yīng)用層，構(gòu)建了覆蓋設(shè)備采購、運行、維護(hù)至報廢的全流程管理體系。通過智能標(biāo)識卡、在線監(jiān)測、故障預(yù)警等功能模塊，提升了設(shè)備完好率和周轉(zhuǎn)率，縮短了故障停機時間，檢修效率提高8%，維護(hù)成本降低12%，實現(xiàn)了設(shè)備管理的數(shù)字化與精細(xì)化，解決了傳統(tǒng)管理模式中跨部門協(xié)同難、數(shù)據(jù)閉環(huán)缺失等問題，助力降本增效與安全運行目標(biāo)的達(dá)成。

文章來源：《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. 不連溝煤礦機電設(shè)備全生命周期管理應(yīng)用實踐與探索[J]. 智能礦山，2025，6(4)：57-60.

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

（1）大型機電設(shè)備運行數(shù)據(jù)缺乏有效分析，不能預(yù)測潛在故障風(fēng)險，無法針對性指導(dǎo)檢修工作。

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

（3）機電設(shè)備品類多，數(shù)量大，人工盤點耗時耗力。

（4）機電設(shè)備從采購、安裝、運行、維護(hù)到報廢缺少全生命周期連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法對設(shè)備的采購提供數(shù)據(jù)支持，無法確保設(shè)備的安全和合規(guī)。

基于此，采用先進(jìn)信息技術(shù)加強機電設(shè)備運行管理，實現(xiàn)機電設(shè)備的全生命周期管理，對維持設(shè)備最佳運行狀態(tài)、延長使用壽命、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)、主運輸系統(tǒng)、輔助運輸系統(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)營管理系統(tǒng)等。目前已經(jīng)建成萬兆以太工業(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)機房、大數(shù)據(jù)平臺及云服務(wù)系統(tǒng)等項目，機電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)為重點建設(shè)項目之一。

不連溝煤礦機電設(shè)備管理痛點分析

2.1 組織機構(gòu)方面

在當(dāng)前的組織結(jié)構(gòu)體系中，設(shè)備管理工作為機電管理部門，各生產(chǎn)區(qū)隊為具體執(zhí)行者；設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程繁瑣，涉及組織機構(gòu)多，在實際管理運作中存在系列問題，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。計劃階段因成套設(shè)備招標(biāo)周期長、協(xié)同單位多，導(dǎo)致行動延期、投產(chǎn)延誤；采購過程不規(guī)范，尋源時間過長，設(shè)備裝箱信息清點不到位；使用階段管理制度落實不到位，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，難以達(dá)到理想的檢修效果；報廢階段缺少科學(xué)有效的報廢評估機制和處置機制，導(dǎo)致很多回收舊件積壓在倉庫。

2.3 管理制度方面

機電設(shè)備可靠性是設(shè)備在特定時間和特定條件下完成規(guī)定功能的能力，目標(biāo)是通過合理、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，制度管理方面的問題突出，嚴(yán)重影響設(shè)備運行可靠性。設(shè)備管理制度缺乏長效機制與聯(lián)動性，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)行過程中彈性大、標(biāo)準(zhǔn)不一、管理落實不到位。

機電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)架構(gòu)

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

（1）建立機電設(shè)備數(shù)據(jù)庫，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下對設(shè)備數(shù)據(jù)庫展開精細(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)，對機電設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，采集重要指標(biāo)和參數(shù)。

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

（4）根據(jù)機電設(shè)備運行特點制定計劃管理方案，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，整合機電設(shè)備相關(guān)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)協(xié)同管理目標(biāo)。

（6）加強機電設(shè)備技術(shù)資料管理工作，在設(shè)備購置、安裝調(diào)試、運行、報廢等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成真實完整的檔案體系。

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

機電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)架構(gòu)自下而上分為3層，機電設(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、破碎機、轉(zhuǎn)載機、輸送機、通風(fēng)機、壓風(fēng)機、排水泵等井下大型設(shè)備為對象，在邊緣網(wǎng)關(guān)平臺的支持下，利用數(shù)據(jù)采集器、煤安采集箱、煤安溫振傳感器、通頻振動傳感器、通頻溫振傳感器等監(jiān)測設(shè)備采集設(shè)備運行信息。

（2）平臺層

平臺層集成了物聯(lián)網(wǎng)平臺、數(shù)據(jù)智能平臺、數(shù)字孿生建模平臺和應(yīng)用開發(fā)平臺，物聯(lián)網(wǎng)平臺融合了傳感器、協(xié)議解析、邊緣計算、邊云協(xié)同、規(guī)則引擎、時序存儲、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、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)智能平臺包括大數(shù)據(jù)平臺和大數(shù)據(jù)AI建模平臺，包括故障診斷預(yù)測算法庫支撐設(shè)備故障預(yù)警；數(shù)字孿生建模平臺虛擬化設(shè)備工藝，以設(shè)備機理為導(dǎo)向，構(gòu)建了礦井-系統(tǒng)-設(shè)備-部件的4級數(shù)字孿生場景，實現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警與智能診斷分析；應(yīng)用開發(fā)平臺為系統(tǒng)運維提供了工業(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)、綜合管控平臺關(guān)聯(lián)，完成設(shè)備檔案管理、設(shè)備點檢管理、成套設(shè)備管理、缺陷管理、潤滑管理、計劃性檢修管理、內(nèi)外委管理、保護(hù)試驗管理、預(yù)防性維護(hù)管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)管理、運維管理等任務(wù)，并且具有智能報警功能。

機電設(shè)備全生命周期系統(tǒng)功能模塊

4.1 設(shè)備智能標(biāo)識卡的應(yīng)用

運用機電設(shè)備智能標(biāo)識卡和定位基站，定位所有機電設(shè)備并開展資產(chǎn)盤點，提高盤點效率，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。通過工作人員軌跡數(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)測與分析

依靠溫度、振動等智能傳感器，實時監(jiān)測機電設(shè)備運行信息，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)備運行狀態(tài)。集成在線監(jiān)測和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備運行信息可視化，完成趨勢分析、頻譜分析、包絡(luò)分析、獨立分量分析等作業(yè)。

4.3 設(shè)備故障預(yù)警分析

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

4.4 設(shè)備全生命精細(xì)管理

從設(shè)備購置計劃、到貨登記、設(shè)備領(lǐng)用、設(shè)備入井、設(shè)備安裝、現(xiàn)場移交、設(shè)備回收，直至設(shè)備報廢的全生命周期體系，實現(xiàn)每個環(huán)節(jié)精細(xì)管理。以采購管理為例，包括計劃管理、采購申請、合同管理、到貨驗收等內(nèi)容，采購時生成并發(fā)給供貨商設(shè)備唯一身份標(biāo)識碼，掃碼驗收入庫，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)計分析

多種統(tǒng)計方式、圖形、圖表，方便對機電設(shè)備的管理信息進(jìn)行統(tǒng)計、分析和呈現(xiàn)，包括設(shè)備完好率、使用率、待修率、報廢回收回報率等。工作人員調(diào)取數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實際需求自動生成機電設(shè)備的狀態(tài)情況年報、狀態(tài)情況月報、采購與維修分析表等，降低了人工勞動強度。

機電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

（1）通過建立機電設(shè)備數(shù)據(jù)庫，設(shè)備管理信息明確直觀。以開采設(shè)備為例，實時采集重要參數(shù)，為管理決策提供支持，實現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，開采設(shè)備主要監(jiān)測參數(shù)見表1。

表1 開采設(shè)備主要監(jiān)測參數(shù)

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

圖2 現(xiàn)場可視化巡檢軌跡界面

（3）通過大數(shù)據(jù)分析掌握機電設(shè)備運行狀態(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）借助于便攜式移動終端設(shè)備，實現(xiàn)了移動審批、在線申請、設(shè)備上碼、報警推送等功能，便攜式移動終端界面如圖3所示。

圖3 便攜式移動終端界面

結(jié) 語

不連溝煤礦應(yīng)用機電設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)后，提高了機電設(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)，為其他煤礦的機電設(shè)備全生命周期管理提供參考借鑒，提高機電設(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、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊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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