本發(fā)明屬于設(shè)備監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

流程工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展狀況直接影響國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)。選礦生產(chǎn)過程是典型的流程工業(yè)，隨著市場競爭的加劇，企業(yè)要想在激烈的競爭中勝出，必需提高生產(chǎn)效率節(jié)約成本。設(shè)備是一個企業(yè)的固定資產(chǎn)，也象征著企業(yè)的實力，維護設(shè)備是一筆巨大的開支，提高設(shè)備利用率和降低企業(yè)設(shè)備的維護成本是降低生產(chǎn)成本的有效途徑。設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，保障企業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本都與設(shè)備的技術(shù)水平息息相關(guān)。隨著制造行業(yè)的發(fā)展和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在制造企業(yè)的應(yīng)用，企業(yè)對設(shè)備管理提出了更高的要求。因此，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，提高設(shè)備的運行效率，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行故障，合理的設(shè)備檢修計劃就顯得十分重要。

選礦生產(chǎn)過程連續(xù)，主體生產(chǎn)設(shè)備主要通過皮帶或管道連接，生產(chǎn)路徑固定。選礦的主體生產(chǎn)設(shè)備每臺價格昂貴，設(shè)備類型固定，其在選礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中起著越來越重要的作用，正確地評估設(shè)備運行的綜合績效，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、建立企業(yè)的競爭優(yōu)勢至關(guān)重要。因此，加強對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，一方面對提高選礦廠的設(shè)備運行效率和減少設(shè)備故障時間顯得十分重要，另一方面也是保證選礦企業(yè)生產(chǎn)安全進行的重要手段。

目前選礦行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀是生產(chǎn)制造執(zhí)行層中對設(shè)備管理側(cè)重于設(shè)備基礎(chǔ)信息的管理，實現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)信息、設(shè)備維修記錄、設(shè)備點檢跟蹤、設(shè)備檢修計劃、設(shè)備運行管理等功能，對設(shè)備的運行狀況主要實現(xiàn)的是記錄和統(tǒng)計功能，不能使用該設(shè)備及時地根據(jù)設(shè)備當前運行狀態(tài)做出控制動作，即沒有對設(shè)備運行狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)控。設(shè)備運行監(jiān)控主要在選礦過程控制系統(tǒng)(PCS)層實現(xiàn)，側(cè)重于對設(shè)備機械故障的在線監(jiān)測和關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢，發(fā)出警報，對設(shè)備狀況監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)較少進行綜合分析處理，不能實現(xiàn)對設(shè)備運行工況的診斷。綜上所述可見，目前針對選礦設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控缺乏對設(shè)備的異常工礦進行診斷，缺乏對表征設(shè)備運行狀況的數(shù)據(jù)進行分析、計算與處理，這樣就難以將生產(chǎn)中設(shè)備運行狀況及時反饋給計劃層，導致難以對選礦生產(chǎn)作業(yè)計劃進行快速響應(yīng)和調(diào)整，從而影響整個選礦企業(yè)生產(chǎn)效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括本地服務(wù)器、多個數(shù)據(jù)采集傳感器和視頻采集模塊；

所述多個數(shù)據(jù)采集傳感器輸入端均連接采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備，所述多個數(shù)據(jù)采集傳感器的輸出端連接所述本地服務(wù)器，所述視頻采集模塊的輸出端連接所述本地服務(wù)器；

所述數(shù)據(jù)采集傳感器，用于實時采集監(jiān)測的設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務(wù)器；所述監(jiān)測的設(shè)備包括：球磨機、豎爐、過濾機、強磁選機、高梯度磁選機、高頻細篩和柱塞泵；所述監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：各個設(shè)備的運行時間、停歇時間、日歷工作時間、實際加工周期和合格品數(shù)量，所述停歇時間包括：外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間和故障停歇時間；

所述視頻采集模塊，用于實時采集各個設(shè)備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務(wù)器；

所述本地服務(wù)器搭建有設(shè)備臺賬單元、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視單元、設(shè)備運行統(tǒng)計單元、設(shè)備運行分析單元、設(shè)備運行狀況對比分析單元、設(shè)備視頻監(jiān)控單元；

所述設(shè)備臺賬單元，用于記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備基礎(chǔ)信息；

所述設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視單元，用于顯示監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)；通過設(shè)定各設(shè)備指標數(shù)據(jù)的上限閾值與下限閾值，當監(jiān)測的各個設(shè)備的設(shè)備指標數(shù)據(jù)超出其對應(yīng)的上限閾值或者下限閾值時，進行預警，并顯示預警設(shè)備的全部已知故障原因；

所述設(shè)備運行統(tǒng)計單元，用于根據(jù)監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的停歇時間，統(tǒng)計各個設(shè)備運行維護記錄、各個設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，并顯示；

所述設(shè)備運行分析單元，用于設(shè)定各個設(shè)備的計劃停機時間、理論加工周期和加工數(shù)量，根據(jù)各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備故障率；根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE分析值；根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)；

所述設(shè)備運行維護單元，用于記錄用戶提供的設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫；

所述設(shè)備運行狀況對比分析單元，用于顯示單個設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、單個設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖；

所述視頻監(jiān)視單元，用于顯示監(jiān)測的設(shè)備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻。

所述根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE分析值的公式為：

設(shè)備的OEE分析值＝時間開動率×性能開動率×合格品率×100％；

其中，時間開動率＝開動時間/負荷時間；

負荷時間＝日歷工作時間-計劃停機時間-外部因素停機時間；

開動時間＝負荷時間-故障停歇時間-調(diào)整初始化時間；

性能開動率＝凈開動率×速度開動率；

凈開動率＝加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間；

凈開動率＝加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間；

速度開動率＝理論加工周期/實際加工周期；

合格品率＝合格品數(shù)量/加工數(shù)量。

采用選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控的方法，包括以下步驟：

通過數(shù)據(jù)采集傳感器實時采集監(jiān)測的設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務(wù)器；

通過視頻采集模塊實時采集各個設(shè)備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務(wù)器；

通過本地服務(wù)器記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備基礎(chǔ)信息；

通過本地服務(wù)器顯示監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)；

通過本地服務(wù)器設(shè)定各設(shè)備指標數(shù)據(jù)的上限閾值與下限閾值，當監(jiān)測的各個設(shè)備的設(shè)備指標數(shù)據(jù)超出其對應(yīng)的上限閾值或者下限閾值時，進行預警，并顯示預警設(shè)備的全部已知故障原因；

通過本地服務(wù)器記錄用戶提供的設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫；

通過本地服務(wù)器根據(jù)監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的停歇時間，統(tǒng)計各個設(shè)備運行維護記錄、各個設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，并顯示；

通過本地服務(wù)器設(shè)定各個設(shè)備的計劃停機時間、理論加工周期和加工數(shù)量；

通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備故障率；

通過本地服務(wù)器根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE分析值；

通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)；

通過本地服務(wù)器顯示單個設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、單個設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖；

通過本地服務(wù)器顯示監(jiān)測的設(shè)備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻。

所述通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)的具體過程包括以下步驟：

S1：獲取采集的某一設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)；

S2：將運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的N組歷史數(shù)據(jù)進行預處理，將設(shè)備同一性能指標的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一；

S3：選取預處理后的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)中M組歷史正常數(shù)據(jù)作為訓練集數(shù)據(jù)，選取核函數(shù)，對訓練集數(shù)據(jù)進行核映射，得到核矩陣，并對該核矩陣進行中心化處理，建立該設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型；

S4：根據(jù)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型計算訓練集數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量控制限和SPE統(tǒng)計量控制限；

S5：將運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)中的K組歷史正常數(shù)據(jù)和歷史故障數(shù)據(jù)作為測試集數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型計算測試集數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量；

S6：對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證：若歷史正常數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量超出其對應(yīng)的控制限的數(shù)量在設(shè)定的模型準確率的范圍內(nèi)，并且歷史故障數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量在其對應(yīng)控制限范圍內(nèi)的數(shù)量在設(shè)定的模型準確率的范圍內(nèi)，則執(zhí)行S7，否則執(zhí)行S8；

S7：將當前設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型作為診斷模型，執(zhí)行S9；

S8：重新獲取采集的該設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)或者更換核函數(shù)，返回步驟S2；

S9：對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷：若實時采集的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)備的診斷模型計算的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量均在其控制限內(nèi)，則該設(shè)備為正常狀態(tài)，否則，該設(shè)備為故障狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出一種選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，本發(fā)明可以實現(xiàn)選礦生產(chǎn)制造執(zhí)行層對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進行綜合分析處理，實現(xiàn)對設(shè)備運行工況的診斷；進行設(shè)備故障率分析，分析對設(shè)備停機損失的貢獻量最大的損失，給現(xiàn)場控制室的操作人員以參考，促使其采取相應(yīng)的措施，進行改進。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式中選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明具體實施方式中選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控的方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明具體實施方式中通過建立設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行在線診斷的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方式加以詳細的說明。

一種選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括本地服務(wù)器、多個數(shù)據(jù)采集傳感器和視頻采集模塊。

所述多個數(shù)據(jù)采集傳感器輸入端均連接采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備，所述多個數(shù)據(jù)采集傳感器的輸出端連接所述本地服務(wù)器，所述視頻采集模塊的輸出端連接所述本地服務(wù)器。

本實施方式中，數(shù)據(jù)采集傳感器選用中科博微WirelessHart模塊M1100以及WirelessHart智能網(wǎng)關(guān)G1100。

視頻采集模塊選用海康威視網(wǎng)絡(luò)攝像機(型號為：DS-2CD2725F-1)。

所述數(shù)據(jù)采集傳感器，用于實時采集監(jiān)測的設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務(wù)器；所述監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：各個設(shè)備的運行時間、停歇時間、日歷工作時間、實際加工周期和合格品數(shù)量，所述停歇時間包括：外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間和故障停歇時間。

本實施方式中，監(jiān)測的設(shè)備包括：球磨機、豎爐、過濾機、強磁選機、高梯度磁選機、高頻細篩和柱塞泵。

所述視頻采集模塊，用于實時采集各個設(shè)備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務(wù)器。

所述本地服務(wù)器搭建有設(shè)備臺賬單元、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視單元、設(shè)備運行統(tǒng)計單元、設(shè)備運行分析單元、設(shè)備運行維護單元、設(shè)備運行狀況對比分析單元、設(shè)備視頻監(jiān)控單元。

所述設(shè)備臺賬單元，用于記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備基礎(chǔ)信息。

本實施方式中，記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)選礦廠各個設(shè)備的基礎(chǔ)信息的管理，設(shè)備基礎(chǔ)信息包括設(shè)備所在選礦廠中的結(jié)構(gòu)位置、設(shè)備檔案、設(shè)備類型和設(shè)備狀態(tài)。

其中，設(shè)備所在選礦廠中的結(jié)構(gòu)位置：為設(shè)備根據(jù)工廠層次結(jié)構(gòu)、位置體系、對設(shè)備按照工序和作業(yè)區(qū)的不同進行分區(qū)的位置；

設(shè)備檔案：為設(shè)備的規(guī)格型號、使用年限、出廠日期以及附屬設(shè)備等基本信息，能夠?qū)唧w某一個設(shè)備的設(shè)備名稱、設(shè)備編碼、設(shè)備別稱、設(shè)備的規(guī)格型號、性能參數(shù)、生產(chǎn)廠商等這些基礎(chǔ)信息的記錄、修改和查詢功能，與現(xiàn)場實際設(shè)備一一對應(yīng)；

設(shè)備類型：為設(shè)備的不同歸類類別，便于對設(shè)備統(tǒng)計分析的處理；

設(shè)備狀態(tài)：標記設(shè)備是否正常啟用，可以對某一設(shè)備設(shè)置為停用狀態(tài)。

所述設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視單元，用于顯示監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)。通過設(shè)定各設(shè)備指標數(shù)據(jù)的上限閾值與下限閾值，當監(jiān)測的各個設(shè)備的設(shè)備指標數(shù)據(jù)超出其對應(yīng)的上限閾值或者下限閾值時，進行預警，并顯示預警設(shè)備的全部已知故障原因。

所述設(shè)備運行統(tǒng)計單元，用于根據(jù)監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的停歇時間，統(tǒng)計各個設(shè)備運行維護記錄、各個設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，并顯示。

本實施方式中，設(shè)備運行統(tǒng)計單元統(tǒng)計各個設(shè)備的運行時間、各個設(shè)備的停歇時間、設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，并且實現(xiàn)了查看任意時間段內(nèi)各個設(shè)備的運行記錄，設(shè)備運行記錄包括設(shè)備的停歇記錄和運行記錄；各個設(shè)備的停歇時間、停歇原因類型、停歇原因描述和確認標識；可以根據(jù)輸入的起始時間、終止時間和設(shè)備名稱，進行查看任意時間段內(nèi)和任意各個設(shè)備的運行記錄；實現(xiàn)對底層采集的設(shè)備運行記錄進行處理，可以實現(xiàn)對運行記錄的添加、修改、刪除和確認的操作。

對于首次采集的設(shè)備運行記錄，需要對設(shè)備停歇記錄的停歇原因類型和停歇原因描述進行完善，若設(shè)備運行記錄的設(shè)備啟停時間、啟停標記、停歇原因都確定正確，則對該條設(shè)備運行記錄進行確認標記。如果修改一條已經(jīng)確認過的記錄，則該條記錄設(shè)備啟停時間之后的該設(shè)備的所有運行記錄的確認標記自動標識為“沒有確認”，需要重新確認。

各個設(shè)備的運行時間統(tǒng)計：對每個主體設(shè)備基于已確認的設(shè)備運行記錄以天為單位進行設(shè)備運行統(tǒng)計，設(shè)備運時統(tǒng)計一次只能統(tǒng)計一天的運時，并可以計算出該天的設(shè)備作業(yè)率，支持用戶自定義班制設(shè)置，可以根據(jù)具體選礦廠生產(chǎn)情況設(shè)置班制。

各個設(shè)備的停歇時間統(tǒng)計：實現(xiàn)對選礦廠主體設(shè)備按照停歇原因進行停歇時間的統(tǒng)計；設(shè)備停歇年統(tǒng)計是指對每個設(shè)備類型的一年內(nèi)每個月的按停歇原因的不同進行統(tǒng)計，是在設(shè)備停歇月統(tǒng)計的結(jié)果上進行統(tǒng)計。

所述設(shè)備運行分析單元，用于設(shè)定各個設(shè)備的計劃停機時間、理論加工周期和加工數(shù)量，根據(jù)各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備故障率；根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE(Overall Equipment Effectiveness，設(shè)備綜合效率)分析值；根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)。

本實施方式中，根據(jù)各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備故障率。設(shè)備故障率：指根據(jù)設(shè)備的故障停歇時間和設(shè)備的運行時間，計算設(shè)備的故障率。設(shè)備故障率＝故障停歇時間/(運行時間+故障停歇時間)。

本實施方式中，所述根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE分析值的公式為：

設(shè)備的OEE分析值＝時間開動率×性能開動率×合格品率×100％。

其中，時間開動率＝開動時間/負荷時間。

負荷時間＝日歷工作時間-計劃停機時間-外部因素停機時間。

開動時間＝負荷時間-故障停歇時間-調(diào)整初始化時間。

性能開動率＝凈開動率×速度開動率。性能開動率反映了實際加工產(chǎn)品所用時間與開動時間的比例，它的高低反映了生產(chǎn)中的設(shè)備空轉(zhuǎn)，無法統(tǒng)計的小停機損失。

凈開動率＝加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間。

速度開動率＝理論加工周期/實際加工周期。

合格品率＝合格品數(shù)量/加工數(shù)量。

所述設(shè)備運行維護單元，用于記錄用戶提供的設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫；

本實施方式中，設(shè)備運行維護記錄：實現(xiàn)對設(shè)備的維修進行記錄，并把設(shè)備的維修記錄，通過分析處理整理成設(shè)備的故障檢修知識庫；

設(shè)備維修記錄：指維護人員對設(shè)備故障的工作記錄，主要記錄設(shè)備故障類型，出現(xiàn)故障的設(shè)備名，維修日期，故障的描述，解除故障的處理方式；

故障檢修知識庫：指維護人員通過對現(xiàn)場設(shè)備故障的維修經(jīng)驗，在出現(xiàn)典型故障或難處理故障時，記錄下來典型故障或難處理故障的表現(xiàn)形式、故障產(chǎn)生原因和處理方式，生成故障檢修知識庫，以供今后處理設(shè)備故障作參考。

本實施方式中，記錄用戶提供的設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，有利于減少設(shè)備故障時間。由于在全廠級的設(shè)備管理系統(tǒng)中，沒有進行維修經(jīng)驗的積累，維修仍是主要依靠于個人技能和經(jīng)驗，缺乏標準化和專業(yè)化的維修經(jīng)驗支持，效率不高。這種現(xiàn)象在鋼鐵行業(yè)普遍存在，為了提高選礦廠的設(shè)備運行效率和減少設(shè)備故障時間，因此在選礦設(shè)備運行狀況監(jiān)控平臺中需要實現(xiàn)設(shè)備運行維修記錄，并根據(jù)故障類型和停歇時間為標記，形成設(shè)備維修經(jīng)驗庫，為選礦廠的維修提供專業(yè)化的維修經(jīng)驗支持。

所述設(shè)備運行狀況對比分析單元，用于顯示單個設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、單個設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖。

本實施方式中，顯示單個設(shè)備的運行時間在兩個月內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的運行時間在兩個月內(nèi)的對比圖、單個設(shè)備的停歇時間在兩個月內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的停歇時間在兩個月內(nèi)的對比圖。

所述視頻監(jiān)視單元，用于顯示監(jiān)測的設(shè)備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻。

本實施方式中，顯示監(jiān)測的設(shè)備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻，使工作人員能夠隨時了解現(xiàn)場設(shè)備的工作運行情況，實現(xiàn)設(shè)備圖像移動監(jiān)控的目的，結(jié)合設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)監(jiān)控，為后續(xù)基于圖像與運行參數(shù)的智能診斷與監(jiān)控提供基礎(chǔ)。

采用選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行選礦設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控的方法，如圖2所示，包括以下步驟：

101、通過數(shù)據(jù)采集傳感器實時采集監(jiān)測的設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務(wù)器。

102、通過視頻采集模塊實時采集各個設(shè)備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務(wù)器。

103、通過本地服務(wù)器記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設(shè)備基礎(chǔ)信息。

104、通過本地服務(wù)器顯示監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備指標數(shù)據(jù)。

105、通過本地服務(wù)器設(shè)定各設(shè)備指標數(shù)據(jù)的上限閾值與下限閾值，當監(jiān)測的各個設(shè)備的設(shè)備指標數(shù)據(jù)超出其對應(yīng)的上限閾值或者下限閾值時，進行預警，并顯示預警設(shè)備的全部已知故障原因。

106、通過本地服務(wù)器記錄用戶提供的設(shè)備運行維護記錄、設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫；

107、通過本地服務(wù)器根據(jù)監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的停歇時間，統(tǒng)計各個設(shè)備運行維護記錄、各個設(shè)備維修記錄和故障檢修知識庫，并顯示。

108、通過本地服務(wù)器設(shè)定各個設(shè)備的計劃停機時間、理論加工周期和加工數(shù)量。

109、通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行時間和各個設(shè)備的故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備故障率。

110、通過本地服務(wù)器根據(jù)設(shè)備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調(diào)整初始化時間、加工數(shù)量、實際加工周期、理論加工周期、合格品數(shù)量、故障停歇時間計算對應(yīng)設(shè)備的OEE分析值。

111、通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)。

112、通過本地服務(wù)器顯示單個設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的運行時間在一定時間內(nèi)的對比圖、單個設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖、整個設(shè)備類型的設(shè)備的停歇時間在一定時間內(nèi)的對比圖。

113、通過本地服務(wù)器顯示監(jiān)測的設(shè)備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻。

本實施方式中，通過本地服務(wù)器根據(jù)各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應(yīng)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設(shè)備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)的具體過程，如圖3所示，包括以下步驟：

S1：獲取采集的某一設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)。

本實施方式中，監(jiān)測的設(shè)備包括：球磨機、豎爐、過濾機、強磁選機、高梯度磁選機、高頻細篩和柱塞泵。選用N＝30組球磨機3-1的部分運行狀態(tài)數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)如表1所示。

表1球磨機3-1的部分運行狀態(tài)數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)

S2：將運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的N組歷史數(shù)據(jù)進行預處理，將設(shè)備同一性能指標的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一。

本實施方式中，將N組歷史數(shù)據(jù)進行預處理的方法為：將每個變量減去其均值后除以其標準差，以消除歷史數(shù)據(jù)變量之間的量綱影響。

S3：選取預處理后的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)中M組歷史正常數(shù)據(jù)作為訓練集數(shù)據(jù)，選取核函數(shù)，對訓練集數(shù)據(jù)進行核映射，得到核矩陣，并對該核矩陣進行中心化處理，建立該設(shè)備的統(tǒng)計KPCA(Kernel Principal Component Analysis，核主成分分析)模型。

本實施方式中，選取處理以后的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)中M＝20組歷史正常數(shù)據(jù)作為訓練集數(shù)據(jù)如表2所示。

表2訓練集數(shù)據(jù)

本實施方式中，訓練集數(shù)據(jù)x_i(i＝1，2.....M)，函數(shù)為高斯徑向基函數(shù)(RBF)如式(1)所示：

其中，σ為訓練集數(shù)據(jù)的標準差。

對訓練集數(shù)據(jù)進行核映射，得到核矩陣如式(2)所示：

其中，1_im＝1_nj＝1，m＝1，2......M，J＝1，2......M，n＝1，2......M，k_ij＝Φ(x_i)·Φ(x_j)，Φ(x_i)為行特征空間樣本點，Φ(x_j)為列特征空間樣本點。

S4：根據(jù)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型計算訓練集數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量控制限和SPE統(tǒng)計量控制限。

本實施方式中，得到的設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型計算訓練集數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量控制限為31.847，SPE統(tǒng)計量控制限為6.951*10^-4。

S5：將運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)中的K組歷史正常數(shù)據(jù)和歷史故障數(shù)據(jù)作為測試集數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型計算測試集數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量。

本實施方式中，選取的K＝8組測試集數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 K＝8組測試集數(shù)據(jù)

S6：對設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證：若歷史正常數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量超出其對應(yīng)的控制限的數(shù)量在設(shè)定的模型準確率的范圍內(nèi)，并且歷史故障數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量在其對應(yīng)控制限范圍內(nèi)的數(shù)量在設(shè)定的模型準確率的范圍內(nèi)，則執(zhí)行S7，否則執(zhí)行S8。

本實施方式中，模型準確率為95％。

S7：將當前設(shè)備的統(tǒng)計KPCA模型作為診斷模型，執(zhí)行S9。

S8：重新獲取采集的該設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)或者更換核函數(shù)，返回步驟S2。

S9：對實時采集的監(jiān)測的各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應(yīng)設(shè)備的診斷模型進行在線診斷：若實時采集的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)備的診斷模型計算的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量均在其控制限內(nèi)，則該設(shè)備為正常狀態(tài)，否則，該設(shè)備為故障狀態(tài)。

本實施方式，診斷的組球磨機3-1的部分運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的診斷結(jié)果如表4所示。

表4診斷的組球磨機3-1的部分運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的診斷結(jié)果