礦井信息化建設(shè)探討與實踐

摘要：本文介紹了按管控一體化的思路，以綜合工業(yè)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺基礎(chǔ)，礦井信息化建設(shè)的主要內(nèi)容和做法，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理信息的高度集成和信息的分析處理，提高煤礦現(xiàn)代化管理水平和運行效率。

關(guān)鍵詞：煤礦信息化；網(wǎng)絡(luò)平臺；系統(tǒng)接入；管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP文獻標識碼：A文章編號：1673-9671-(2012)042-0140-02

南屯煤礦于1973年12月建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力150萬噸，經(jīng)改擴建，目前核定生產(chǎn)能力400萬噸。礦井自動化、信息化建設(shè)應用起步較早，現(xiàn)有計算機一體化系統(tǒng)、煤流提升系統(tǒng)、膠帶機運輸集控和選煤廠CIMS工程建設(shè)的實踐，積累了礦井信息化、自動化建設(shè)的經(jīng)驗，但各生產(chǎn)調(diào)度、安全監(jiān)控子系統(tǒng)相對獨立，且中央風井、壓風機、采區(qū)供電、中央排水、采煤工作面、注漿注氮等部分的自動控制還屬于空白狀態(tài)。構(gòu)建數(shù)字化煤炭企業(yè)，以信息化、自動化和智能化帶動礦區(qū)的改革與發(fā)展，開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的煤炭企業(yè)發(fā)展新模式，是實現(xiàn)南屯煤礦全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1礦井信息化建設(shè)的內(nèi)涵

礦井信息化是指礦井利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)等一系列現(xiàn)代化手段，通過對信息資源的廣泛利用和深度開發(fā)，不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、決策的效率和水平，從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益和企業(yè)競爭力的過程。信息化建設(shè)的總方針是立足信息化大前提，保證系統(tǒng)的先進性、安全性、可靠性，安裝、使用和維護方便簡單，將南屯煤礦信息化系統(tǒng)建設(shè)成為國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進的一流煤礦信息化系統(tǒng)。主要實現(xiàn)以下目標：

1）構(gòu)建礦井上下環(huán)行工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，為管理和監(jiān)測監(jiān)控信息的集成搭建信息高速公路。

2）完善各子系統(tǒng)的自動集控，分步集成礦井生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控、安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控信息。

3）逐步建立、完善全覆蓋的快速通訊系統(tǒng)以及礦井綜合管理信息系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)。

通過信息化建設(shè)使南屯煤礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息和視頻信息在一個統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺上運行，在異構(gòu)條件下進行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運行，使各自獨立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實現(xiàn)共享。

2礦井信息化建設(shè)主要內(nèi)容和做法

2.1建立完善的信息化保障體系

1）完善礦井信息集成基本條件。礦井信息化建設(shè)，是一個循序漸進的過程，不能一蹴而就，南屯煤礦經(jīng)過十幾年的科技投入和建設(shè)，建立各種和生產(chǎn)自動化相關(guān)的系統(tǒng)，如膠帶運輸機、風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、選煤廠自動控制系統(tǒng)等等，這些項目的實施為信息化集成奠定了重要的基礎(chǔ)條件。

2）建立強大的南屯煤礦技術(shù)隊伍。信息化建設(shè)離不開專業(yè)化人才的支持和保障，采取專群結(jié)合方式，立足自身力量，積極為信息化建設(shè)儲備人才。組織一批熟悉專業(yè)知識、有一定計 算機水平、熱心信息化建設(shè)的業(yè)務(wù)技術(shù)骨干，通過外委培訓、聘請專家專題講座、內(nèi)部研討、參觀考察等途徑，培養(yǎng)和造就一支掌握現(xiàn)代管理方法和管理理念的管理團隊。

2.2建立完善礦井設(shè)備信息化建設(shè)方案

礦井信息化建設(shè)實施策略為總體規(guī)劃，分步實施，效益推動。信息化建設(shè)開始后，機電、技術(shù)、計劃、財務(wù)、企管等各分管礦長、副總、科長認真履行職責，全面梳理業(yè)務(wù)流程現(xiàn)狀，對通風、提升、壓風、供電、排水等系統(tǒng)`進行了現(xiàn)場實地考察；按照國際先進的管理理念進行設(shè)計，對流程進行優(yōu)化固化，重組

再造。

2.2.1總體框架

南屯煤礦信息化體系結(jié)構(gòu)，其中礦山綜合自動化是礦山信息化的基礎(chǔ)，沒有自動化就沒有信息化，信息化帶動自動化。礦山信息化層面，即信息的采集與應用建立在一個綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)的平臺上，總體框架中各種監(jiān)測與控制系統(tǒng)的信息均進入同一傳輸網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。中間為信息集成層面，主要是以礦山信息網(wǎng)為基礎(chǔ)，各種信息處理與集成應用軟件，數(shù)據(jù)庫、專家知識庫等等。由它們完成信息的融合和信息可用度的提升，充分挖掘出各種信息采集系統(tǒng)獲得的信息的作用，并將處理的結(jié)果提供給管理決策層面或直接施用于受控設(shè)備。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計與實施

設(shè)計四個主干網(wǎng)絡(luò)，礦井Intranet網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度指揮控制中心以太網(wǎng)、1#8198;000 M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，同時采用一部分工業(yè)總線作為子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。其中調(diào)度指揮中心以太網(wǎng)、1#8198;000 M工業(yè)以太網(wǎng)部分稱作綜合自動化內(nèi)網(wǎng)，Intranet及以上部分稱作外網(wǎng)。內(nèi)外網(wǎng)之間通過網(wǎng)閘進行隔離。內(nèi)外網(wǎng)通過礦骨干交換機相連，并通過礦級路由器和Internet以及局計算中心建立連接。

2.2.3現(xiàn)有系統(tǒng)的接入及改造

在信息化實施過程中，充分利用已有的資源。

1）膠帶機監(jiān)控系統(tǒng)接入。2005年南屯煤礦實施完成了皮帶集控系統(tǒng)，該項目由井上控制中心和井下若干控制分站構(gòu)成，控制中心主要由工控機及大屏幕顯示器構(gòu)成，實現(xiàn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測監(jiān)控。井下控制分站主要由可編程控制器PLC構(gòu)成，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的直接控制并對設(shè)備運行狀態(tài)及各種保護信號進行采集與傳輸，采用現(xiàn)場總線將井下各PLC控制分站與井上控制中心進行聯(lián)網(wǎng)。

2）通風監(jiān)控系統(tǒng)接。礦井通風方式為中央并列與一翼對角混合式，主井、副井、混合井進風，中央風井與白馬河風井回風，中央風井設(shè)有兩臺2K60-5NO.28軸流式風機，通風機排風量

8#8198;772 m3/min。白馬河風井設(shè)有兩臺2K60-4NO.24軸流式通風機，通風機排風量為5#8198;021 m3/min。原四通風系統(tǒng)均已經(jīng)實現(xiàn)了在調(diào)度室內(nèi)集中監(jiān)測。南屯礦對控制系統(tǒng)用S7-300型PLC進行改造，相應監(jiān)視系統(tǒng)用S7-300型PLC改造。

3）井下水泵房自動化改造及接入。對排水系統(tǒng)實行遠程監(jiān)控和就地控制，把所監(jiān)測到的信號經(jīng)傳感器檢測，送入相應的信號變送器變成標準信號，由變送器再送入S7-300控制器配置的I/O模塊，PLC的信息通過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)信息和控制信息通過工業(yè)以太網(wǎng)進行傳輸，不具備工業(yè)以太網(wǎng)平臺條件的通過礦井光纖傳輸至地面上位機中，實現(xiàn)集中控制。上位機具備雙機熱備功能，同時設(shè)有一個觸摸屏和PLC連接，可顯示水泵系統(tǒng)工作狀態(tài)模擬圖，各種運行參數(shù)和電氣參數(shù)。

4）主副井及混合井系統(tǒng)接入。主、副井所有實時數(shù)據(jù)都能在調(diào)度室及相關(guān)單位顯示，并在工作站上進行工況的顯示，工況數(shù)據(jù)對有授權(quán)的用戶開放，可進行網(wǎng)上登錄訪問。系統(tǒng)具有語音、圖像以及報警功能，可以訪問歷史數(shù)據(jù)庫查閱系統(tǒng)工作情況等。

5）選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)接入。南屯煤礦選煤廠現(xiàn)有監(jiān)控自動化系統(tǒng)包括兩大部分： PLC集控系統(tǒng)；基于485總線的工藝參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。在地面環(huán)網(wǎng)設(shè)計中，在選煤廠調(diào)度室設(shè)置了交換機，選煤廠的各個控制子系統(tǒng)可通過交換機將數(shù)據(jù)送到礦調(diào)度指揮中心，實現(xiàn)遠程的監(jiān)測。在軟件方面，讀取選煤廠SQL/SERVER數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對選煤廠信息的共享。

6）井上下供電監(jiān)控系統(tǒng)接入。南屯煤礦需要進入綜合自動化的供電系統(tǒng)分為井上供電系統(tǒng)和井下供電系統(tǒng)兩部分。井上高壓35 kV供電系統(tǒng)已經(jīng)由南瑞RCS-9698AII綜控單元實現(xiàn)了微機控制，且運行狀況良好。井下供電系統(tǒng)采用南瑞的綜控單元，通過35 kV綜控單元進行監(jiān)測與控制的。

7）安全監(jiān)測及束管監(jiān)測系統(tǒng)接入。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)為KJ95，下掛分站為常州自動化KJF16分站36個，束管監(jiān)測為淄博祥龍KSS-200系統(tǒng)，均已接入集團監(jiān)控網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，納入礦井綜合自動化可調(diào)用集團調(diào)度系統(tǒng)和通防分析系統(tǒng)組態(tài)和分析數(shù)據(jù)。

8）工作面監(jiān)測系統(tǒng)接入。南屯煤礦需要進入綜合自動化系統(tǒng)的采煤工作面有3個。目前工作面采煤機控制開關(guān)均選用TD33開關(guān)進行控制，其具有Modbus通訊接口；其他運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、泵站由一套天馬公司TK-200監(jiān)測系統(tǒng)進行控制。由于工作面經(jīng)常需要移動，根據(jù)工作面的設(shè)備特點做出整體設(shè)計，主要分為TK200系統(tǒng)接入和天瑪系統(tǒng)接入。

2.2.4礦井工業(yè)電視系統(tǒng)改造

工業(yè)電視系統(tǒng)采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化嵌入式工業(yè)電視傳輸顯示系統(tǒng)，現(xiàn)場采集數(shù)字視頻信息，通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)或辦公數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行傳輸；采用標準的、功能完善的視頻服務(wù)器管理系統(tǒng)對視頻的采集、傳輸、用戶的身份認證進行統(tǒng)一管理，網(wǎng)絡(luò)視頻信號可以以數(shù)據(jù)包的形式傳送到調(diào)度控制指揮中心，還可以通過解碼器將網(wǎng)絡(luò)視頻流還原為模擬視頻信號顯示電視墻上，調(diào)度控制指揮中心人員可以在電視墻上隨意切換視頻信號源觀看。

3經(jīng)濟效益和社會效益

南屯煤礦的綜合自動化建設(shè)，將按管控一體化的思路，以數(shù)字化礦山三維信息平臺及無線通訊指揮反饋平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理信息的高度集成和信息的分析處理，提高煤礦現(xiàn)代化管理水平和運行的效率。實時監(jiān)測系統(tǒng)的建立，可以實現(xiàn)減人提效，并及時發(fā)現(xiàn)各生產(chǎn)系統(tǒng)與設(shè)備中存在的問題和隱患，減少設(shè)備故障，實現(xiàn)有計劃維修維護，提高了信息利用率，加大了安全監(jiān)測的力度。

參考文獻

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