宋晓梅 ，蓝 青

(1.北京矿冶科技集团有限公司，北京市100160；2.矿冶过程自动控制技术国家重点实验室，北京市100160；3.矿冶过程自动控制技术北京市重点实验室，北京市100160）

设备管理对于选矿厂是一项复杂的工程，需要利用计算机软硬件技术、数据库技术、网络通信技术实现选矿设备基础数据的收集、存储、加工、统计工作。在矿山信息系统中，设备管理作为一个子系统，是矿山运行的基本载体。然而，金铜矿山设备种类繁多、设备安全运转率以及设备完好率要求高，大部分的 EAM（Enterprise Asse Management，企业设备资产管理）无法与矿山企业现有的自动化系统达到信息和资源共享、互通，容易产生“信息孤岛”现象，因此实行有效的选矿设备管理对降低矿山设备的维护成本和提高选矿设备安全运转率具有明显的作用。通过科学合理的信息化手段能够减少设备的故障率，缩短设备维修响应时间和维修工期，提高采购管理者的科学性，全面提高设备管理员的工作效率和管理水平，使设备资产管理准确、全面、快捷，为矿山生产创造有利的条件。

1 矿山设备信息化建设需求分析

1.1 设备种类多

在矿山生产过程中，设备类型繁多，工艺环节多，生产环境潮湿，工作条件多变，设备布局分散，更增加了设备管理难度。以某矿山为例，其选矿设备分为4 000 t/d选矿设备管理、9 500 t/d选矿设备管理、10 000 t/d选矿设备管理、泵设备管理、锅炉设备管理。3个选矿厂主要设备为给料机、破碎机、皮带、振动筛、除尘器、球磨机、旋流器、直线筛、搅拌机、浮选机、浓密机、过滤机、鼓风机等；泵主要有离心泵、双吸泵等；锅炉设备包括锅炉、通风机、引风机、离心泵等；且相同厂房内同一种设备的型号多样，例如破碎机有颚式破碎机、圆锥破碎机等。

1.2 资产管理体系不完善

受传统的设备维护观念和人工操作手段的束缚，此类矿山设备维护面临以下问题：1）矿山设备管理制度体系不完善，未能对设备定期点检，计划维修制度不完善；2）很多设备处于老化欠修状态，执行力度不够导致诸多问题，严重影响了设备的运行状态，维护费用明显增多[1]。因此，该矿山亟需一套信息化设备管理系统实现规范、现代化的管理，包括：

1）应用专业的软件系统实现设备管理，形成规范的管理制度，汲取国际先进的设备管理思想和方法，利用信息化手段提高数据共享。2）应用设备管理软件进行计划维护、统一管理、监督指挥和综合统计，对选矿企业设备资产实现有效的计划管理与控制，引导设备管理者进行科学规范的管理。3）实现高效的维护计划编制、反馈和控制手段。针对不同的设备按照周期进行年、月、周、日的维护点检，实现设备的预防性维护，建立监控手段并实现合理的反馈手段，进行科学的定量比较分析。4）备品备件实现统一规范的管理和控制，实现统一的编码以及文档管理，将备品备件与设备维修进行完整定义，库存检测功能更加准确合理。

2 系统设计

2.1 总体设计

在分析选矿厂设备管理需求后，为了满足系统可伸缩管理的需求，采用一体化集中管理、分布式处理的构建模式。系统按数据采集、系统平台建设、数据展示层分层次划分，如图1所示。

图1 系统结构

由图1可知，从下到上可以分为数据采集层、系统架构层、功能实现层3个层次。数据采集层以历史数据库服务器为中心实现生产过程数据的采集，采集生产装置包括DCS、PLC等装置的过程数据。系统将生产过程中的矿量、设备运行等模拟量值和离散量信号值变量数据采集后，存储在Historian历史数据库中。数据采集服务器通过ODBC方式实现与历史数据库链接，利用相关算法实现变量的班组、日、月、年等不同时间尺度的统计分析。计算后的数据结果存储在关系数据库中作为选矿设备管理基础数据提供给信息系统。

系统平台采用ASP.NET搭建的模型视图控制器（MVC）架构，如图 2所示，具体分为：1）模型Model，表示应用程序的核心，对应用程序进行数据逻辑处理；2）视图View，处理应用程序的数据显示，通常根据模型创建；3）控制器Controller，处理用户交互，用于读取视图内容后，控制处理用户输入，并向模型层发送数据[2]。

MVC分层设计为设备管理系统提供了一套轻量级的B/S架构模型[3]，结构清晰，前后端耦合性减少，扩展性良好，能够适应选矿企业的信息化业务需以数据采集统计表和设备档案主信息为例：

数据采集统计表结构主要有时间、名称、类型等字段名称，在数据采集统计实现后将小尺度的离散数据信息经过统计计算后实现了同一变量信息的不同时间尺度（小时、班、日、年、月）的存储，作为基础设备的运行和停机时间统计的数据来源。

设备档案主信息主要存储设备的基本信息，包括档案编号、设备名称、规格型号、安装地点、生产日期、更换记录提醒等字段。在分析了选矿厂不同设备的档案信息记录后，发现各个选厂以及同一选厂不同设备有不同的主机及附属设备信息，无法采取通用的模板形式实现设备信息的数据存储。因此，系统在需求设计时采取一种动态的列实现主机以及附属求。设备管理系统能够在此架构上实现定制化的需求功能，形成具体的软件业务逻辑功能，满足系统的权限管理，满足用户保存各种表格数据的需求，将系统各个功能模块有机地联合起来形成综合的设备管理体系，实现矿企的数据库和业务流的整合。

图2 系统平台架构

2.2 数据库设计

图3 系统表结构ER图（部分）

基于业务逻辑需求，系统采用SQL Server2008 R2数据库，设计了相关的表结构。系统表结构ER图（部分）如图3所示。设备等的存储，通过分类实现了几个大型设备的通用模板。在新增设备信息时，可以选择不同的模板进行设备信息的添加，同时实现了一种动态设定表格列属性的功能，可以由用户根据实际情况定义不同的设备属性名称。

通过数据库的灵活设计，设备信息数据的管理集成不同选矿设备的统一集成，能够满足该金铜选矿厂的设备管理需求。

3 系统功能介绍及实现

设备管理系统包括设备运行管理、设备运转情况统计管理、设备停车时间管理、物资设备管理、设备台账管理、设备档案管理等模块。这些模块所涉及的设备状态、设备运转情况、设备运行时间、设备停车时间等信息的统计是在设备生产统计数据基础上实现的。设备的基础数据管理系统能够与选矿生产综合监控指挥系统平台进行数据级的系统信息有机集成，采集设备状态自动监控的运行和异常数据，将设备运行启停信息、设备连续运行时间等基础统计数据反馈到系统。用户利用这些统计数据实时掌握设备状况，及时安排故障处理，改善各种维护标准。

生产设备检修与运行计划管理是进行选矿生产计划编制的重要依据，也是不断提高设备综合效率和降低设备寿命周期费用的必要方法。设备管理系统能为选矿生产作业提供合理的设备检修与运行计划管理。通过系统能够实行设备集中管控一体化模式，管理者可借助系统制定、记录和选择最佳的维修方式，从而提高设备运行效率，保障可靠平稳的选矿生产能力。通过各功能模块集成，能实现设备数据共享，增强台帐信息的全面性、时效性和安全性，让设备管理者随时掌握设备分布、状态和使用情况，通过对设备状态的随时跟踪，有效避免设备故障对生产的影响，减少故障发生，实现以最经济的投入确保设备的有效运行，创造经济效益[4-5]，应用效果如图4所示。

图4 系统应用示例

综上，该系统主要功能包括：1）设备运转统计信息管理，实现4 000 t/d选厂1#球磨机 、4 000 t/d选厂2#球磨机、4 000 t/d选厂3#球磨机、9 500 t/d选厂1#球磨机、9 500 t/d选厂2#球磨机、10 000 t/d选厂1#球磨机、10 000 t/d选厂2#球磨机的电气故障停机时间、设备故障停机时间、检修时间、运行时间以及运转率和故障率的统计计算，实现不同时间尺度的统计汇总信息详情。2）设备运转统计表，实现各个选矿厂设备的运行时间、故障停机时间、处理矿量以及停机原因分析等，让管理者实时跟踪设备状态情况。3）物资设备管理，实现物资设备的报表统计分析，可将设备的利用率以及完好率统计结果推送给相关管理人员，以便及时安排故障处理。4）设备档案管理，提供设备信息的共享性和完整性。5）设备运行情况管理，提供可靠的设备日常运行记录信息、点检报告，为设备检修提供可靠的依据。6）备件材料管理，根据备件材料储备定额规定和设备检修计划，制定合理的备件材料储备计划，进行大宗消耗性材料单耗统计。7）设备检修管理，从时间上提供月、周、日设备检修/运行计划，提供可靠的设备检修计划和实际检修情况的对比数据。用户通过数据对比，调整设备维护计划，降低设备维修费用。8）设备故障管理，对设备故障进行分类，进行故障时间、频率或频次等统计分析。

4 结论

系统实施上线后，该矿山的数字化率提高了70%以上，计算机管理代替了纸质报告，实现了选矿厂200余个设备信息管理，设备主机信息管理、附属设备管理、设备改进及技术变动记录、设备维修管理等均实现了信息化管理方式，消除了工业现场数据与办公数据分离的信息孤岛，减轻了报告转换及计算的劳动量，设备数据的及时性提高到小时级别甚至分钟级别。管理人员能够实时掌握现场设备运行情况，缩短了设备维修响应时间，减少了设备的故障率，提高了设备管理员的工作效率和管理水平。