基于数字孪生的带式输送机智能运维管理.pdf

基于数字孪生的带式输送机智能运维管

理

摘要：带式输送机是一种用于工业领域的物料运输设备，被广泛

应用于矿山、港口、电厂、化工厂等场所。设备的运维过程中存在工

作环境苛刻、安全风险高、劳动强度大等难点，为了保证带式输送机

的安全运行和高效生产，进行有效的运维管理至关重要。

中冶宝钢技术服务有限公司运用数字孪生、智能传感和数据分析

等技术，在宝钢宝山基地、马迹山港等搭建并应用智能运维平台，帮

助企业实现设备的远程监控、故障预警、精准估料等功能，提高了设

备的可靠性，降低了生产成本和安全风险。同时，智能运维平台还为

企业提供实时的数据分析和精准的决策建议，帮助企业实现数字化转

型和智能化提升。

关键词：基于数字孪生；带式输送机；智能运维管理

一、基于数字孪生的带式输送机智能运维管理的背景

（一）带式输送机在工业生产中的重要性及运维中存在的问题

带式输送机是矿山、港口、电厂等大型工程中必不可少的设备之

一，其作用是将物料从一个地方运输到另一个地方，其构造简单、传

送效率高，适合长距离、大面积的传输。然而，由于带式输送机结构

的复杂性和运行环境的恶劣性，其运维难度大，成本高，效率低下，

且存在着很多安全隐患。目前，带式输送机设备运维依然主要采用传

统的人工巡检方式，虽然检修人力资源投入较大，但仍不可避免的存

在设备运行情况的漏检或误检问题，难以预警检测出突发的故障，从

而导致生产的意外中断，造成生产成本的大幅提升，甚至对人员的安

全造成威胁。现有的技术和方法主要集中在设备异常事后通知和记录，

然后再采取措施去补救，造成补救不及时，给生产作业带来较大的损

失。

（二）数字孪生技术的发展与行业领域应用

数字孪生（DigitalTwin）是指通过充分利用传感器数据更新、

设备机理模型、以及装备的运行历史数据等信息，集成多学科、多物

理量、多尺度和多概率的仿真过程，在虚拟空间中进行映射，以完整

地反映实体装备在其全生命周期内的各个过程。数字孪生技术通过对

物理对象构建数字孪生模型，实现物理对象和数字孪生模型的双向映

射，从而为工业企业生产经营提供智能决策辅助。近年来，数字孪生

技术发展迅速，正逐渐成为实现工业智能化的“关键基础设施”。数

字孪生技术在工程机械、生成线等领域的应用，便于工厂准确掌握运

行设备的实时健康状态，提高故障设备检修的效率，降低因设备故障

和定期检修而随之减少的生产效率。在工业数字化转型背景下，数字

孪生技术将在设备预测性维护管理应用中起到重要作用。

（三）传统工业运维管理应用数字化转型的需求与挑战

企业针对基于传统人工方式运维作业管理存在的巡检质量差、运

维不及时、人力成本高等痛点，通过运用新一代信息技术搭建基于数

字孪生的智能运维平台，中冶宝钢已经逐步实现了带式输送机、堆取

料机、装船机、卸船机运维过程的可视化智能管理，减少人工巡检和

维护的时间和频率，提升设备的运行效率和利用率，但仍面临着运维

方式数字化转型的以下挑战：

1、数据来源类型多、结构复杂、体量大，实时数据更新慢。根据对设备的

运维需求，需在现场部署多专业传感器，采集状态、音频和图像等多类型数据，

并实现对设备状态的实时感知，数据来源类型多、结构复杂、体量大。

2、设备故障履历信息存在信息孤岛。公司积累的大量故障处理历

史资料，以纸质文件、电子文件等方式记录的故障及处理信息，为了

能够在后续的故障诊断与预测、故障处理方案生成中应用这些资料，

需打破履历信息孤岛，建立结构化模型。

3、设备传动系统故障诊断较为复杂。针对设备传动系统常见故障，需分析

故障现象、故障原因、诊断信号参数、故障处理流程、维修方法等数据，开发搭

建智能诊断模型，完成典型故障智能诊断和识别。

二、基于数字孪生的带式输送机智能运维管理的主要做法

（一）数字孪生助力带式输送机智能运维

1、带式输送机智能运维模式和流程优化

针对现场运维的需求和工作特点，综合应用现场多种异构数据采集与接入、

结合履历信息的故障诊断算法、基于带式输送机数字孪生模型的多传感器数据融

合分析等技术，研发带式输送机智能运维平台，实现及时发现安全隐患，提前预

警和及时报警，完成从传统的计划检修向状态预知检修方向的转变。

根据设备运行机理和点巡检的要求，采用不同的监测手段，实现对关键设备

的振动、温度等运行数据的采集，各类数据