基于物联网的机场行李自动分拣系统维修模式研究

□ 广州白云空港设备技术发展有限公司 林育钿/文

在机场设备的日常维保工作中，现场维保人员的主要任务是对设备进行维修和保养。广州白云机场行李自动分拣系统使用运行长达十余年，故障率较高，需要检修来维持设备良好的运行状态；另外，由于机场行业的特殊性，24小时的不间断运行增加了维保工作者的压力。因此，设备管理者需要结合现代技术发展，采取更加高效的设备管理模式，实现企业在激烈的国内和国际市场竞争中的盈利和发展。

设备维修的分类及应用

按照设备发生故障的时间节点进行维修方式的分类，可以分为事前维修与事后维修：

（一）事后维修：主要是指在机械设备已经发生故障或已经出现明显故障表象的情况下进行的紧急维修。由于事后修理是无计划的，给企业带来较大损失，因此事后维修已被先进的维修制度淘汰。

（二）事前维修：主要是指在机械设备没有发生故障或尚未造成损坏的前提下，通过对产品的系统性检查、设备测试和更换以防止功能故障发生。根据设备状态和情况特性，事前维修可以分为两大类：第1类是预防性维修，根据规定的维修间隔或者系统设备的工作时间，按照计划进行维修决策，无需考虑系统设备的运行状态；第2类是预测性维修，通过对设备和系统进行历史数据的分析，找到故障发生的相关性，及时发现可能出现问题的先兆，在故障或表象发生前处理完成。

预防性维修、预测性维修与设备状态关系如图1所示。

机场行李自动分拣系统原理

广州白云机场1号航站楼行李分拣系统主要由值机子系统、空筐子系统、输送系统、早到子系统、分拣子系统、到达子系统及控制系统等七部分组成，总设计行李处理能力为9193件/小时（其中出发处理能力为7393件/小时）。机场行李系统关键设备部件主要有分拣机、转盘、输送机、分流器等组成。

分拣机：主要由直线电机、小车、托盘、轨道挡板等组成，把行李分拣到对应滑槽。如出现故障将会导致分拣机停机，造成大量行李无法自动分拣，影响程度重大。

分流器：分为垂直分流器和水平分流器。主要由电机驱动上下或左右摆动，将行李送往不同的目的地处理。如出现故障会造成行李堆积或者不安全事件。

输送机：主要由头轮、尾轮、压带轮、调整轮等组成，由电机驱动。输送机设备占整个行李处理系统60%的设备量。一旦某一段出现问题，将会导致值机岛行李堆积。

转盘：主要由驱动单元，转盘小车，胶皮构成，是到达旅客提取行李的主要途径。如果出现故障，则会导致到达旅客无法按时提取行李，造成旅客积压。

目前该行李系统设备运行特征主要有以下四个方面：持续运行，机场行李系统需要24小时不间断运行；数量庞大，机场行李系统设备数量达到了1850台；可靠性较低，机场行李系统冗余少，存在运行停机风险；设备老化严重，机场行李系统已运行15年，故障率高导致维修成本高。

行李系统设备运行功能及缺陷分析

（一）现场设备保护

行李系统设备保护主要有安全装置、安全门、急停回路。安全装置由探测杆、限位开关、安装支架、传感器电缆等组成，用于检测处于倾翻状态的托盘上有无行李物品和异物。安全门由安全行程开关组成，用于防止设备处于维修状态时意外启动。急停回路主要采用串联保护的方式，急停触发或故障会导致整片区域停止运行。

由于安全装置、急停回路大量采用机械式、电气元件，导致灵敏度较差且维护成本较高。

（二）故障报警方法

MICS（管理信息和控制系统）是人机交互软件，能够对设备故障状态进行报警，同时可以根据要求显示设备的当前状态，远程控制设备的运行。

该监控系统由交换机负责传输信息，如交换机发生故障则无法对设备状态进行评估，严重影响安全生产。

（三）监控手段实现

MICS采集信息主要依靠各个PLC主机和MICS之间利用局域网进行链接，使用交换机采用环网进行连接。

采用环网的设计也存在安全隐患，一旦发生误操作将造成“网络风暴”，导致整个环网瘫痪，几乎失去所有功能。

行李系统运行维护特征

（一）24小时运行压力大

机场设备需要24小时不间断运行，存在运行压力大、设备损耗高的风险；行李量巨大、设备冗余少的特性，使得无法停机进行全面性的维修保养工作。日常维保需要在航班间隙的“短短”一至两小时内完成，容易发生漏查漏修、事前维修时间不足的情况。24小时不间断运行也会增大设备的运行压力，设备长时间处于损耗状态，影响设备使用寿命。

（二）设备使用不均衡

虽然设备众多，但每台设备的使用时长都是不一致的。存在使用不均衡的现象，一条输送线可能需要24小时运行，但另一条可能每天只需要使用不到3小时。这就会造成对设备的摩擦、润滑等预防性维护出现不精确。进行专项维修等大批量更换时可能对一些损耗较小的器件进行更换，浪费维修成本。还会因为预防性维修不精确造成区域性故障，对系统服务安全运行造成隐患，打乱对人员的正常安排调度。

（三）预防性维护不到位

1.预防性检查和维修标准不完善。目前主要是维保员使用日检单进行检查，但维保员兼顾运行保障工作，存在检查时间少、设备无法停机检查、人力检查不准确的情况。

2.设备存在磨损和疲劳情况，但检查工具落后，对于细微的温度变化、震动、异响检测能力有限。还是需要依靠经验进行主观判断，准确度较低。

（四）人员维护局限性

1.维保人员工作能力参差不齐，人员流动性较大，容易出现较为严重的技术断层，进而影响故障排查及时性。

2.由于人体构造局限性，人力点检存在不足，且精力有限，无法与电子设备精确度比较。维保员一般采用倒班工作制度，存在精力不足、容易疲惫、效率较低导致维保效率低下，降低设备运行状态。

行李自动分拣系统维修新模式及趋势分析

（一）行李系统维修情况分析

2010至2018年来白云机场行李系统设备故障及维护情况如表1。

从表1可以看出，事前维修率占比逐年提升，机场行李分拣系统的可靠性逐年增强。

（二）目前维修方式不足

1.目前普遍采用的预防性维修难以保证不会发生随机性较强的功能性故障，而且不能保证实际维修效果；

2.目前采用的预防性维修方式过度依赖于人力资源，由此延伸了一系列问题：①因为预防性维修较为依赖设备状态评估的准确性，对维保人员的业务水平要求较高，容易发生人为错误；②对于工作环境有一定的要求，如果环境干扰会造成维保人员发生误判，排查故障时间也将浪费大量人工成本；③人员无法长时间高负荷工作，因此造成人和物不安全事件发生。

3.行李分拣系统近80%的保护性装置均由机械传动控制触发，这些较为落后的工作环境与工作方式存在一定缺陷：①机械装置存在较大误差，无论是作为保护装置还是作为检测装置，精度都无法与电子设备媲美；②机械装置在检测和数据采集比电子设备更为困难。

表1：2010～2018年白云机场行李系统维修情况对比分析

（三）物联网技术在行李系统维修中的应用

1.物联网技术

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。物联网的目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。我们也可以简单的把物联网理解为物物相连的互联网。

当前，5 G网络覆盖白云机场，结合5 G、L o R a和N B-I o T的特点，我们将通过各类不同的组合形式，将物联网技术引入到行李系统的设备故障诊断中来。将设备的温度、振动、润滑程度、电涡流、噪音、位置、张紧度等的数据进行采集，通过L o R a或N B-I o T实时传输到我们的数据分析库中，再通过数据的分析归类，按照数据变化趋势和经验设定的阈值提供预警和预测。人与物之间又能够通过移动终端A P P进行联动，对设备进行远程管理，实现对设备的预测性维护，如图2所示。

2.基于物联网技术的行李系统的维修

在主要或关键核心设备上加装对应的传感器，实时监控每一台设备的运行情况。采用A I控制的自动检测机器人，从上到下依次进行自动化收集，通过物联网将信息发送至后台进行大数据分析，结合过往案例分析得出设备高危点，自动通过移动终端安排维保员对问题设备进行预测性维修。实现情况如下：

（1）值机岛。通过柜台面板（加装可互联的新型面板）与A I进行交互，记录称量及按钮状态、三段式输送机的震动、温度、皮带厚度等数据。

（2）输送线。通过输送机时，将自动检测电机温度、震动情况，同时收集轴承、滚筒磨损信息。通过光电时将自动检测光电信号强弱，并对皮带状态、张紧度等情况进行收集。

（3）分流器。对分流器驱动电机温度等信息收集，并且记录摆动速度、光眼信号等。

（4）分拣机。记录分拣机速度有无异常，检测轨道震动地点，检测I OT T、T T S等保护装置有无正常工作。以及对噪音的收集，托盘有无异物等信息收集。途径直线电机时，会对直线电机温度进行检测。

考虑到分拣机是线性循环不间断运行的特点，可以改装一台小车，固定安装各类的传感器、发射和接收等设备，检测分拣机如振动，光眼校验情况，异物超声波检测，震动、偏移、噪音大小等。可以根据不同点位，安装局限性（如电源，有线网络等）确定使用有源传感模块，或采取无源R F I D等，收集周边设备传感器数据和定位。

基于物联网技术，机场行李分拣系统详细监测内容见表2所示。

目前，基于物联网技术，白云机场行李分拣系统设备改造情况如表3所示。

表2：应用物联网技术的行李分拣系统监测

表3：应用物联网技术的行李分拣系统改造情况分析

（四）对未来预测性维修模式的趋势分析

1.未来将采用以物联网+大数据为基础的预测性维修取代原有的维修方式。该种新型的维修方式有更多的优点：

（1）通过对设备的数据实时连续监控，减少随机性较强的突发故障，提高维保的实际效果。

（2）通过计算机智能算法客观得出维护建议，最大限度节约人力物力。

（3）利用大数据计算得出的“碎片时间”进行维修，可以无需停机停产完成维保。

2.利用信息化、集成化更高的电子检测装置替代原有的机械式检测装置，能有效的提高数据的准确率。这种物联网+大数据结合的平台具有更为实用的效果：

（1）电子化设备更为精确，无论作为检测亦或是保护装置效果都比机械装置更为完美。

（2）使用寿命长，因为电子装置具有高度集成化的优点，维修简单快捷。

（3）通过物联网技术可以达到信息的及时传递，由A I把控的信息收发系统可以有效避免错误的信息传达。

综上所述，基于物联网的机场行李自动分拣系统预测性维修模式是未来发展趋势，通过安装各类的传感器并对采集到的信息进行大数据分析和比对，参照维护标准，建立维护档案，输出最优秀维修方案，最终达到零停机的预测性维修目的。

结束语：

随着科技飞速发展，设备管理理念要与时俱进，实施有效设备管理方法进行设备维护，通过基于物联网对设备预测性维护新模式，为设备管理提供详细的解决方案，同时更清楚地了解设备运行的状态，使设备在故障前得到最有效的处理，确保设备的正常运行，最终提升机场服务质量。