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

背景技術：

流程工業(yè)是我國國民經濟的重要支柱產業(yè)之一，其發(fā)展狀況直接影響國家的經濟基礎。選礦生產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，必需提高生產效率節(jié)約成本。設備是一個企業(yè)的固定資產，也象征著企業(yè)的實力，維護設備是一筆巨大的開支，提高設備利用率和降低企業(yè)設備的維護成本是降低生產成本的有效途徑。設備是企業(yè)生產的主要物質基礎，保障企業(yè)的生產效率、產品質量、生產成本都與設備的技術水平息息相關。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)的應用，企業(yè)對設備管理提出了更高的要求。因此，保證設備的正常運轉，提高設備的運行效率，及時發(fā)現(xiàn)設備的運行故障，合理的設備檢修計劃就顯得十分重要。

選礦生產過程連續(xù)，主體生產設備主要通過皮帶或管道連接，生產路徑固定。選礦的主體生產設備每臺價格昂貴，設備類型固定，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，正確地評估設備運行的綜合績效，對于提高產品質量、降低生產成本、建立企業(yè)的競爭優(yōu)勢至關重要。因此，加強對設備運行狀態(tài)的監(jiān)控，一方面對提高選礦廠的設備運行效率和減少設備故障時間顯得十分重要，另一方面也是保證選礦企業(yè)生產安全進行的重要手段。

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

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的技術方案是：

一種選礦設備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括本地服務器、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器，所述視頻采集模塊的輸出端連接所述本地服務器；

所述數(shù)據(jù)采集傳感器，用于實時采集監(jiān)測的設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務器；所述監(jiān)測的設備包括：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)測設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：各個設備的運行時間、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備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務器；

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

所述設備臺賬單元，用于記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設備基礎信息；

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

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

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

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

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

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

所述根據(jù)設備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調整初始化時間、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設備的OEE分析值的公式為：

設備的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。

采用選礦設備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行選礦設備運行狀態(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)測的設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務器；

通過視頻采集模塊實時采集各個設備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務器；

通過本地服務器記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設備基礎信息；

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

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

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

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

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

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

通過本地服務器根據(jù)設備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調整初始化時間、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設備的OEE分析值；

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

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

通過本地服務器顯示監(jiān)測的設備運行的實時工作視頻和歷史工作視頻。

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

S4：根據(jù)設備的統(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)計量超出其對應的控制限的數(shù)量在設定的模型準確率的范圍內，并且歷史故障數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量在其對應控制限范圍內的數(shù)量在設定的模型準確率的范圍內，則執(zhí)行S7，否則執(zhí)行S8；

S7：將當前設備的統(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)測的各個設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應設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，則該設備為正常狀態(tài)，否則，該設備為故障狀態(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)選礦生產制造執(zhí)行層對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進行綜合分析處理，實現(xiàn)對設備運行工況的診斷；進行設備故障率分析，分析對設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備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)結構框圖；

圖2為本發(fā)明具體實施方式中選礦設備運行狀態(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備的統(tǒng)計KPCA模型對實時采集的監(jiān)測的各個設備的運行狀態(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。

一種選礦設備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括本地服務器、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器，所述視頻采集模塊的輸出端連接所述本地服務器。

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智能網關G1100。

視頻采集模塊選用?？低暰W絡攝像機(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)測的設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務器；所述監(jiān)測設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：各個設備的運行時間、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、調整初始化時間和故障停歇時間。

本實施方式中，監(jiān)測的設備包括：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備的工作視頻，并發(fā)送至本地服務器。

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

所述設備臺賬單元，用于記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設備基礎信息。

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

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

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

設備類型：為設備的不同歸類類別，便于對設備統(tǒng)計分析的處理；

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

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

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

本實施方式中，設備運行統(tǒng)計單元統(tǒng)計各個設備的運行時間、各個設備的停歇時間、設備運行維護記錄、設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各個設備的運行記錄，設備運行記錄包括設備的停歇記錄和運行記錄；各個設備的停歇時間、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、終止時間和設備名稱，進行查看任意時間段內和任意各個設備的運行記錄；實現(xiàn)對底層采集的設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。

對于首次采集的設備運行記錄，需要對設備停歇記錄的停歇原因類型和停歇原因描述進行完善，若設備運行記錄的設備啟停時間、啟停標記、停歇原因都確定正確，則對該條設備運行記錄進行確認標記。如果修改一條已經確認過的記錄，則該條記錄設備啟停時間之后的該設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。

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

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

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

本實施方式中，根據(jù)各個設備的運行時間和各個設備的故障停歇時間計算對應設備的設備故障率。設備故障率：指根據(jù)設備的故障停歇時間和設備的運行時間，計算設備的故障率。設備故障率＝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)設備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調整初始化時間、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設備的OEE分析值的公式為：

設備的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品所用時間與開動時間的比例，它的高低反映了生產中的設備空轉，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。

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

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

設備維修記錄：指維護人員對設備故障的工作記錄，主要記錄設備故障類型，出現(xiàn)故障的設備名，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)場設備故障的維修經驗，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、故障產生原因和處理方式，生成故障檢修知識庫，以供今后處理設備故障作參考。

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

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

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

所述視頻監(jiān)視單元，用于顯示監(jiān)測的設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)場設備的工作運行情況，實現(xiàn)設備圖像移動監(jiān)控的目的，結合設備運行狀態(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。

采用選礦設備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行選礦設備運行狀態(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)測的設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設備指標數(shù)據(jù)，并發(fā)送至本地服務器。

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

103、通過本地服務器記錄并存儲采礦廠監(jiān)測的各個設備基礎信息。

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

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

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

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

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

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

110、通過本地服務器根據(jù)設備的日歷工作時間、計劃停機時間、外部因素停機時間、調整初始化時間、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設備的OEE分析值。

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

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

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

本實施方式中，通過本地服務器根據(jù)各個設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史故障數(shù)據(jù)和歷史正常數(shù)據(jù)建立對應設備的統(tǒng)計KPCA模型，并對設備的統(tǒng)計KPCA模型進行驗證，得到設備的診斷模型，對實時采集的監(jiān)測的各個設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應設備的診斷模型進行在線診斷，判斷該監(jiān)測設備的運行狀態(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)計量超出其對應的控制限的數(shù)量在設定的模型準確率的范圍內，并且歷史故障數(shù)據(jù)的T²統(tǒng)計量和SPE統(tǒng)計量在其對應控制限范圍內的數(shù)量在設定的模型準確率的范圍內，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)測的各個設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采用其對應設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，則該設備為正常狀態(tài)，否則，該設備為故障狀態(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)的診斷結果