淺談煤礦企業(yè)工業(yè)化與信息化融合

單光偉,趙　剛,陳　朋

（山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦,山東　新泰　271200）

淺談煤礦企業(yè)工業(yè)化與信息化融合

單光偉,趙剛,陳朋

（山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦,山東新泰271200）

摘要：隨著自動(dòng)化和信息化程度的不斷提高，煤礦逐步進(jìn)入了后工業(yè)化時(shí)代。而今，煤礦企業(yè)的發(fā)展不宜照走先工業(yè)化后信息化的老路，而是要工業(yè)化和信息化深度融合。本文對(duì)“兩化融合”提出總體構(gòu)想，即通過(guò)信息技術(shù)來(lái)加快煤炭工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)現(xiàn)代化，走一條新型的工業(yè)化道路。

關(guān)鍵詞：煤礦；工業(yè)化；信息化；融合

1　“兩化融合”概述

煤礦企業(yè)的“兩化融合”是指通過(guò)信息化和自動(dòng)化手段，配合先進(jìn)的管理方法，大幅度的提高煤礦開(kāi)采的機(jī)械化程度，充分利用現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控井下瓦斯、礦壓、水位等安全隱患，盡可能的減少井下作業(yè)人員，通過(guò)綜合自動(dòng)化平臺(tái)和信息化平臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的控制和管理，同時(shí)通過(guò)智能調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)調(diào)度指揮，促進(jìn)礦井的高效生產(chǎn)。

隨著自動(dòng)化技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的不斷更新，煤礦信息化正朝高度集成、自動(dòng)控制、智能決策的方向發(fā)展。

2　煤礦信息化現(xiàn)狀與要求

目前，部分煤礦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立運(yùn)行的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)等，在安全生產(chǎn)的各個(gè)方面發(fā)揮了積極地作用。但是從信息化的要求來(lái)說(shuō)，這些子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)信息共享，存在自動(dòng)化、信息化孤島現(xiàn)象。限制了信息發(fā)揮最大作用，同時(shí)造成了重復(fù)投資、維護(hù)困難。

煤礦信息化的主要內(nèi)容包括信息的采集（傳感器與檢測(cè)）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（控制器、工控機(jī)）、信息的應(yīng)用（自動(dòng)化）等。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井綜合信息化，必須建立基于網(wǎng)絡(luò)的大型開(kāi)放分布式控制系統(tǒng)，形成全礦井檢測(cè)、監(jiān)視、控制、管理一體化，保證對(duì)全礦井安全狀況和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。具體到某個(gè)煤礦來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有以下功能：

（1）往下能監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)，能對(duì)子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；往上能連接到上級(jí)部門(mén)局域網(wǎng)，方便信息共享。

（2）建立智慧化調(diào)度中心，能夠?qū)Ω髯詣?dòng)化系統(tǒng)集中監(jiān)控，井下各系統(tǒng)具備無(wú)人值守的條件。

（3）建立一個(gè)快捷、標(biāo)準(zhǔn)的傳輸平臺(tái)，滿足生產(chǎn)和管理的要求。

（4）結(jié)構(gòu)分層，整體規(guī)劃，分步實(shí)施，能隨著發(fā)展不斷升級(jí)。

（5）統(tǒng)一的軟件平臺(tái)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和數(shù)據(jù)平臺(tái)。

3　煤礦信息化總體架構(gòu)

煤礦信息化集成系統(tǒng)將自動(dòng)化和信息化有機(jī)的結(jié)合在一起，包含了實(shí)時(shí)控制信息和業(yè)務(wù)管理信息，以生產(chǎn)過(guò)程緊密相關(guān)的底層信息為基礎(chǔ)，對(duì)企業(yè)信息橫向或縱向集成，消除“孤島”。煤礦信息化采用分級(jí)分層的結(jié)構(gòu)，共分三級(jí)：部室級(jí)、廠礦級(jí)、集團(tuán)級(jí)。不同的級(jí)下邊，包含五層中的若干層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、過(guò)程控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、經(jīng)營(yíng)管理層、戰(zhàn)略決策層，如圖1。

圖1　煤礦信息化架構(gòu)圖

（1）礦井生產(chǎn)自動(dòng)化。大多數(shù)礦井的生產(chǎn)過(guò)程不同程度的實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，但在采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等各個(gè)環(huán)節(jié)上采用了不同的自動(dòng)化系統(tǒng)，彼此獨(dú)立，若將它們整合成為完整的礦井綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)，將大大提高礦井的自動(dòng)化水平，達(dá)到“減人提效”的目的。其中生產(chǎn)自動(dòng)化分地面和井下兩部分：地面包括通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、主副井提升機(jī)、降壓站、洗選廠監(jiān)控等，井下包括中央及采區(qū)配電所、中央及采區(qū)泵房、輸送機(jī)監(jiān)控等。

（2）礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控。煤礦的工作環(huán)境決定了礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控是煤礦信息化的一個(gè)重要組成部分，主要監(jiān)測(cè)與煤礦生產(chǎn)相關(guān)的安全信息，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)（瓦斯?jié)舛?、CO濃度、溫度、風(fēng)速等）、礦壓檢測(cè)，應(yīng)急廣播系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)，智能調(diào)度系統(tǒng)等等。

（3）企業(yè)管理信息系統(tǒng)。包括材料供應(yīng)、財(cái)務(wù)管理，安全質(zhì)量管理、人力資源管理等，管理人員通過(guò)計(jì)算機(jī)即可隨時(shí)了解安全、生產(chǎn)、人員、經(jīng)營(yíng)等各種信息，可對(duì)全礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)統(tǒng)一調(diào)度，對(duì)各種信息進(jìn)行優(yōu)化處理，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

5　信息傳輸

井上下生產(chǎn)自動(dòng)化采用千兆光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)將各個(gè)控制連接起來(lái)，并通過(guò)防火墻與辦公網(wǎng)連接。環(huán)網(wǎng)根據(jù)具體需要組成一個(gè)或多個(gè)光纖冗余環(huán)，系統(tǒng)傳輸介質(zhì)發(fā)生故障時(shí)，環(huán)形結(jié)構(gòu)將在小于300ms時(shí)間內(nèi)切換網(wǎng)絡(luò)工作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，提供標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP傳輸服務(wù)，可以方便的將地面、井下的控制信號(hào)、圖像信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)統(tǒng)一傳輸?shù)秸{(diào)度中心，做到三網(wǎng)合一?？紤]到網(wǎng)絡(luò)攝像頭數(shù)據(jù)流量較大，可在千兆網(wǎng)上提供專用的傳輸通道，合理安排優(yōu)先級(jí)和服務(wù)質(zhì)量。

在信息化系統(tǒng)建設(shè)中，采用客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）、瀏覽器/服務(wù)器（B/S）以及服務(wù)器冗余相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)與信息化的融合?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器（C/S）模式用于調(diào)度臺(tái)上各個(gè)控制站，實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦所有自動(dòng)化系統(tǒng)的控制和管理。瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式用于向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布生產(chǎn)的運(yùn)行界面，歸檔數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)瀏覽器便可瀏覽需要的生產(chǎn)信息。為了確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠,分別采用網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余、操作員站冗余等，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余配置。

6　總結(jié)

通過(guò)運(yùn)用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，骨干傳輸網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，集成礦井現(xiàn)有的各個(gè)子系統(tǒng)，統(tǒng)一通信接口，并與地面各類信息管理系統(tǒng)有機(jī)集成，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成完整的企業(yè)信息一體化系統(tǒng)，最終達(dá)到礦井高度的自動(dòng)化、信息化。

參考文獻(xiàn)：

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4　煤礦信息化組成部分

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)喂鈧ィ?973-），男，山東新泰人，工程師。