不連溝煤礦靠這招，機電設備管理成本直降12%！

2025年07月10日 15:35 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

全文要點：

1. 不連溝煤礦機電設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)及人工智能技術的機電設備全生命周期管理系統(tǒng)。

3. 系統(tǒng)架構分邊緣層（設備數(shù)據(jù)采集）、平臺層（數(shù)據(jù)處理與建模）、應用層（業(yè)務管理功能）。

4. 功能模塊包括智能標識卡（資產盤點、巡檢規(guī)劃）、在線監(jiān)測分析（實時狀態(tài)監(jiān)測與可視化）、故障預警（異常預警、失效模型）、全流程管理（采購至報廢）及信息統(tǒng)計分析。

5. 應用后設備檢修效率提高8%，維護成本降低12%。

6. 提升設備完好率和周轉率，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)設備管理數(shù)字化與精細化，助力降本增效與安全運行。

針對不連溝煤礦機電設備管理信息化不足、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的機電設備全生命周期管理系統(tǒng)。系統(tǒng)架構分為邊緣層、平臺層和應用層，構建了覆蓋設備采購、運行、維護至報廢的全流程管理體系。通過智能標識卡、在線監(jiān)測、故障預警等功能模塊，提升了設備完好率和周轉率，縮短了故障停機時間，檢修效率提高8%，維護成本降低12%，實現(xiàn)了設備管理的數(shù)字化與精細化，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的達成。

文章來源：《智能礦山》2025年第5期“學術園地”欄目

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

作者單位：內蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責任公司

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

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

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

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

（3）機電設備品類多，數(shù)量大，人工盤點耗時耗力。

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

基于此，采用先進信息技術加強機電設備運行管理，實現(xiàn)機電設備的全生命周期管理，對維持設備最佳運行狀態(tài)、延長使用壽命、降低維護成本具有積極意義。

不連溝煤礦智能化建設現(xiàn)狀

內蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責任公司（簡稱不連溝煤礦）智能化建設包括信息基礎設施、地質保障系統(tǒng)、掘進系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、主運輸系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、通風與壓風系統(tǒng)、供電與供排水系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、智能化園區(qū)與經營管理系統(tǒng)等。目前已經建成萬兆以太工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦井工業(yè)視頻系統(tǒng)、設備在線分析預警系統(tǒng)、調度指揮中心及數(shù)據(jù)機房、大數(shù)據(jù)平臺及云服務系統(tǒng)等項目，機電設備全生命周期管理系統(tǒng)為重點建設項目之一。

不連溝煤礦機電設備管理痛點分析

2.1 組織機構方面

在當前的組織結構體系中，設備管理工作為機電管理部門，各生產區(qū)隊為具體執(zhí)行者；設備管理業(yè)務流程繁瑣，涉及組織機構多，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備管理業(yè)務落地，設備管理業(yè)務執(zhí)行效率和執(zhí)行成效難以進行監(jiān)督管理；人才資源限制設備管理執(zhí)行效果，尤其設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

機電設備日常管理中，管理工作執(zhí)行不到位引起設備全生命周期成本增大。計劃階段因成套設備招標周期長、協(xié)同單位多，導致行動延期、投產延誤；采購過程不規(guī)范，尋源時間過長，設備裝箱信息清點不到位；使用階段管理制度落實不到位，零部配件質量缺少嚴格監(jiān)管；維護階段依靠人員素質和檢修經驗，難以達到理想的檢修效果；報廢階段缺少科學有效的報廢評估機制和處置機制，導致很多回收舊件積壓在倉庫。

2.3 管理制度方面

機電設備可靠性是設備在特定時間和特定條件下完成規(guī)定功能的能力，目標是通過合理、經濟的手段，達到設備利用率的最大化。隨著煤礦企業(yè)規(guī)模擴大，制度管理方面的問題突出，嚴重影響設備運行可靠性。設備管理制度缺乏長效機制與聯(lián)動性，不能適應當前智能化建設快速變換的要求；缺少設備管理細則并監(jiān)督執(zhí)行落地，設備管理執(zhí)行過程中彈性大、標準不一、管理落實不到位。

機電設備全生命周期系統(tǒng)架構

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

（1）建立機電設備數(shù)據(jù)庫，在物聯(lián)網(wǎng)技術的支持下對設備數(shù)據(jù)庫展開精細化管理。

（2）采用綜合智能傳感器、5G通信、大數(shù)據(jù)分析等技術，對機電設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，采集重要指標和參數(shù)。

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

（4）根據(jù)機電設備運行特點制定計劃管理方案，提高檢查維護質量，以降低維修成本。

（5）借助于信息技術工具，整合機電設備相關業(yè)務，實現(xiàn)協(xié)同管理目標。

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

（7）建立機電設備故障知識庫，為設備維修工作提供科學指導。

機電設備全生命周期系統(tǒng)架構自下而上分為3層，機電設備全生命周期管理系統(tǒng)架構如圖1所示。

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圖1 機電設備全生命周期管理系統(tǒng)架構

（1）邊緣層

邊緣層以采煤機、破碎機、轉載機、輸送機、通風機、壓風機、排水泵等井下大型設備為對象，在邊緣網(wǎng)關平臺的支持下，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)測設備采集設備運行信息。

（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，構建了設備狀態(tài)感知、設備狀態(tài)存儲、設備狀態(tài)可視化功能融合一體的數(shù)字基礎設施，是支撐設備數(shù)字化管理業(yè)務的技術基石。

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，包括故障診斷預測算法庫支撐設備故障預警；數(shù)字孿生建模平臺虛擬化設備工藝，以設備機理為導向，構建了礦井-系統(tǒng)-設備-部件的4級數(shù)字孿生場景，實現(xiàn)了設備故障預警與智能診斷分析；應用開發(fā)平臺為系統(tǒng)運維提供了工業(yè)APP的權限控制、菜單管理、多用戶授權和基于微服務的低代碼應用框架，融合OT和IT依據(jù)需求變化靈活定制系統(tǒng)功能。

（3）應用層

應用層與煤業(yè)協(xié)同辦公系統(tǒng)、綜合管控平臺關聯(lián)，完成設備檔案管理、設備點檢管理、成套設備管理、缺陷管理、潤滑管理、計劃性檢修管理、內外委管理、保護試驗管理、預防性維護管理、標準作業(yè)管理、運維管理等任務，并且具有智能報警功能。

機電設備全生命周期系統(tǒng)功能模塊

4.1 設備智能標識卡的應用

運用機電設備智能標識卡和定位基站，定位所有機電設備并開展資產盤點，提高盤點效率，保證數(shù)據(jù)準確性。通過工作人員軌跡數(shù)據(jù)，規(guī)劃和分析設備巡檢路線，提高巡檢作業(yè)規(guī)范性。

4.2 設備在線監(jiān)測與分析

依靠溫度、振動等智能傳感器，實時監(jiān)測機電設備運行信息，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)層進行分析，方便人員遠程調控設備運行狀態(tài)。集成在線監(jiān)測和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了設備運行信息可視化，完成趨勢分析、頻譜分析、包絡分析、獨立分量分析等作業(yè)。

4.3 設備故障預警分析

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

4.4 設備全生命精細管理

從設備購置計劃、到貨登記、設備領用、設備入井、設備安裝、現(xiàn)場移交、設備回收，直至設備報廢的全生命周期體系，實現(xiàn)每個環(huán)節(jié)精細管理。以采購管理為例，包括計劃管理、采購申請、合同管理、到貨驗收等內容，采購時生成并發(fā)給供貨商設備唯一身份標識碼，掃碼驗收入庫，設備信息和掃碼應用貫穿全生命周期。

4.5 設備管理信息統(tǒng)計分析

多種統(tǒng)計方式、圖形、圖表，方便對機電設備的管理信息進行統(tǒng)計、分析和呈現(xiàn)，包括設備完好率、使用率、待修率、報廢回收回報率等。工作人員調取數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實際需求自動生成機電設備的狀態(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。

機電設備全生命周期管理系統(tǒng)應用效果

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

表1 開采設備主要監(jiān)測參數(shù)

（2）點檢管理模式應用，依據(jù)不同工種特定需求定制巡檢內容，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。

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圖2 現(xiàn)場可視化巡檢軌跡界面

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

（4）借助于便攜式移動終端設備，實現(xiàn)了移動審批、在線申請、設備上碼、報警推送等功能，便攜式移動終端界面如圖3所示。

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圖3 便攜式移動終端界面

結語

不連溝煤礦應用機電設備全生命周期管理系統(tǒng)后，提高了機電設備的完好率和周轉率，設備檢修效率提升8%，維護成本降低12%，達到了降本增效目標，為其他煤礦的機電設備全生命周期管理提供參考借鑒，提高機電設備管理的信息化水平，助力煤礦智能化建設進度。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學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術交流陣地，也是行業(yè)最大最權威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領域產學研用新進展的綜合性技術刊物。

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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