亞控科技：冀中能源東龐煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

北京亞控科技發(fā)展有限公司 李玉寶

亞控科技針對(duì)礦級(jí)、集團(tuán)級(jí)以及安監(jiān)局不同的監(jiān)控和管理需求，提供有針對(duì)性的解決方案。針對(duì)礦級(jí)監(jiān)控和安全生產(chǎn)提供智慧礦山解決方案；針對(duì)礦業(yè)集團(tuán)全面監(jiān)控管理提供礦業(yè)集團(tuán)信息中心集控系統(tǒng)解決方案；針對(duì)安監(jiān)總局及各分局提供安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案。

北京亞控科技發(fā)展有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理 李玉寶

項(xiàng)目背景

東龐礦是冀中能源股份有限公司主力礦井之一，煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量為4億噸，現(xiàn)年生產(chǎn)能力可達(dá)到500萬(wàn)噸。本項(xiàng)目建設(shè)的東龐礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，將礦井的各個(gè)子系統(tǒng)匯聚到本系統(tǒng)平臺(tái)，具有與集團(tuán)聯(lián)網(wǎng)功能，支持集團(tuán)安全管理的需要，更好地體現(xiàn)了東龐礦獨(dú)有的“一礦四井四廠”特色，即一礦：統(tǒng)稱東龐礦；四井：東龐礦本部井，北井，升達(dá)井，西龐井；四廠：本部選煤廠，西龐選煤廠，本部電廠，邢東電廠。所接入的子系統(tǒng)涉及到安全、生產(chǎn)及通風(fēng)等方面，形成全礦井監(jiān)測(cè)、控制、管理一體化，實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過(guò)程控制自動(dòng)化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化，使煤礦高效集中生產(chǎn)，達(dá)到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產(chǎn)水平。 礦井結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

目標(biāo)與原則

（1）往下能監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)，能對(duì)礦井各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；往上能夠上連集團(tuán)公司局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦井與公司之間的生產(chǎn)與管理信息及時(shí)交換，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)化、企業(yè)綜合管理現(xiàn)代化。

（2）建立一個(gè)生產(chǎn)調(diào)度中心，在地面調(diào)度中心能夠?qū)Ω髯詣?dòng)化系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，井下部分系統(tǒng)、功能可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，僅需巡檢工進(jìn)行定期巡視和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化。

（3）建立一個(gè)快捷、標(biāo)準(zhǔn)的傳輸平臺(tái)，提供安全、先進(jìn)、可靠的傳輸能力，滿足生產(chǎn)和管理的要求。

（4）隨著礦井建設(shè)能夠整體規(guī)劃分步實(shí)施，并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級(jí)。

圖1 礦井結(jié)構(gòu)圖

圖2 東龐煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)圖

實(shí)施與應(yīng)用情況

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有支持OPC標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備所組成子系統(tǒng)的集成，如IFIX、Intouch、Wincc、西門子S7系列PLC等；對(duì)于不支持OPC標(biāo)準(zhǔn)的子系統(tǒng)和硬件設(shè)備，只要其支持標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議或提供開發(fā)的數(shù)據(jù)接口，均可用KingSCADA作為系統(tǒng)上位機(jī)的節(jié)點(diǎn)和OPC SERVER，對(duì)既有系統(tǒng)也可以使用組態(tài)王采集并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的OPC SERVER或電力104規(guī)約、Modbus TCP、亞控專有特殊接口等，實(shí)現(xiàn)接口的統(tǒng)一，便于系統(tǒng)維護(hù)和自動(dòng)化集成管理。

東龐煤礦綜合自動(dòng)化平臺(tái)以工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，組態(tài)開發(fā)維護(hù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，控制室和調(diào)度室組態(tài)顯示在網(wǎng)內(nèi)封閉運(yùn)行。該系統(tǒng)具有服務(wù)器冗余、服務(wù)器鏡像、分布式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)緩存等特性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，亞控充分考慮了以下要求：

? 條件允許時(shí)，在物理和邏輯上都要考慮網(wǎng)絡(luò)信道的冗余，確保網(wǎng)絡(luò)通道的安全和無(wú)單點(diǎn)故障。

? 當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)子系統(tǒng)的通信或元器件故障時(shí)，不能影響其他子系統(tǒng)的通信和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

圖2所示為東龐煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)圖。

本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）實(shí)時(shí)顯示： KingSCADA和KingGraphic以動(dòng)態(tài)工藝流程圖、圖表趨勢(shì)等形式實(shí)時(shí)顯示各子系統(tǒng)信息；

圖3 皮帶監(jiān)控系統(tǒng)

（2）實(shí)時(shí)報(bào)警：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供分級(jí)報(bào)警、變化率報(bào)警、死區(qū)報(bào)警、優(yōu)先級(jí)報(bào)警等多種功能；

（3）歷史報(bào)警：數(shù)據(jù)庫(kù)支持報(bào)警記錄與查詢、支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的報(bào)警保存；

（4）事件查詢：保證相關(guān)人員實(shí)時(shí)掌握故障、報(bào)警信息、操作信息等的記錄和查詢。

（5）遠(yuǎn)程瀏覽：利用KingPotal在IIS服務(wù)器的WEB發(fā)布功能，可以將整個(gè)煤礦系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息和歷史數(shù)據(jù)圖表發(fā)布到局域網(wǎng)和INTERNET上；

（6）運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析：對(duì)各個(gè)安全監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)、皮帶、水泵、主井、副井等被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，可使用報(bào)表、曲線控件顯示歷史信息；

（7）分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：子系統(tǒng)、工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、操作員站、集控中心等可以分布在工業(yè)以太網(wǎng)的不同節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的三網(wǎng)合一；充分利用網(wǎng)絡(luò)采集轉(zhuǎn)換的分散性與數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)統(tǒng)一接口的有機(jī)結(jié)合、使系統(tǒng)效率更高、更安全可靠；

（8）數(shù)據(jù)采集：亞控軟件支持上千種國(guó)內(nèi)外常用設(shè)備的通訊協(xié)議，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集接口（如OPC協(xié)議、Modbus、DDE協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、COM協(xié)議、API等方式）讀取子系統(tǒng)指定文件和設(shè)備的數(shù)據(jù)；

（9）規(guī)約轉(zhuǎn)換：通過(guò)KingSCADA的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將不同廠級(jí)的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在此推薦使用OPC SERVER、電力104規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)、Modbus TCP轉(zhuǎn)發(fā)等接口技術(shù)，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性和開放性；

（10）特殊數(shù)據(jù)的二次處理：專業(yè)的計(jì)算引擎可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理，便于直接顯示和使用，工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)支持變量的實(shí)時(shí)計(jì)算，支持計(jì)算與采樣結(jié)果的邏輯與物理的二次壓縮存儲(chǔ)技術(shù)，支持腳本的時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)；

（11）海量歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：工業(yè)級(jí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)KingHistorian的服務(wù)器可以采集存儲(chǔ)多達(dá)200萬(wàn)個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)，每秒存儲(chǔ)和檢索超過(guò)20萬(wàn)條記錄，并且具備TB級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。使用數(shù)據(jù)庫(kù)KingHistorian的組件和Client可以顯示和分析存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也可以使用管理系統(tǒng)提前指定的數(shù)據(jù)；

（12）開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)接口：數(shù)據(jù)庫(kù)KingHistorian支持豐富的開發(fā)接口，如API、COM、OLEDB、EXCELAdd，為管理系統(tǒng)（如：ERP、MIS、MES、GIS系統(tǒng)）使用相關(guān)數(shù)據(jù)提供方便。

對(duì)于集團(tuán)原始數(shù)據(jù)，KingHistorian數(shù)據(jù)庫(kù)利用自帶的OPC CLIENT采集器將子系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)枚舉到工業(yè)庫(kù)中，無(wú)需手動(dòng)創(chuàng)建變量，將東龐礦各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部匯集到工業(yè)庫(kù)KingHistorian中，并根據(jù)客戶需求為本項(xiàng)目專門開發(fā)了專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工具KH2iH，在iHistorian中提前做好標(biāo)簽準(zhǔn)備，為之后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存到iHistorian數(shù)據(jù)庫(kù)做好鋪墊。亞控科技還開發(fā)了專門的文件采集器，能夠周期性的將子系統(tǒng)的文本文件類型數(shù)據(jù)文件采集到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

效益分析

東龐礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備穩(wěn)定，可靠傳輸，系統(tǒng)安全，三網(wǎng)合一的目標(biāo)，達(dá)到監(jiān)、管、控一體化及減員增效的目的，并從煤礦安全管理、綜合數(shù)據(jù)集成、綜合自動(dòng)化方面提供了結(jié)合國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品的綜合系統(tǒng)，能夠?yàn)槊旱V帶來(lái)比較客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

■貴公司近年來(lái)在礦業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展情況如何？您感受到礦業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)正在發(fā)生著哪些變化，呈現(xiàn)出哪些特點(diǎn)？

李玉寶：隨著我國(guó)礦山行業(yè)的快速發(fā)展，安全生產(chǎn)的形勢(shì)也日益嚴(yán)峻，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和智能化提出了新的要求。亞控科技作為專業(yè)的自動(dòng)化和信息化軟件研發(fā)廠商和“兩化融合”完整解決方案供應(yīng)商，一直積極探索和研發(fā)針對(duì)該行業(yè)的定制化解決方案，并在開灤集團(tuán)單侯煤礦、冀中能源東龐礦等國(guó)家重點(diǎn)大型煤礦成功應(yīng)用，目前正在大力推廣階段。

礦產(chǎn)資源是重要的不可再生資源，我國(guó)礦業(yè)發(fā)展滯后，曾長(zhǎng)期停留在人工開采水平，生產(chǎn)效率低，安全隱患多，如瓦斯爆炸、地下滲水等事故經(jīng)常發(fā)生，造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。近十年來(lái)，國(guó)家高度重視安全生產(chǎn)問(wèn)題，不斷出臺(tái)和更新相關(guān)政策，加大監(jiān)管力度，我國(guó)礦業(yè)生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，新設(shè)備、新技術(shù)、新方法得到廣泛應(yīng)用。作為現(xiàn)代化礦業(yè)企業(yè)的重要標(biāo)志——自動(dòng)化、信息化逐漸得以深度實(shí)施。

■貴公司能夠?yàn)榈V業(yè)提供哪些產(chǎn)品或者解決方案？這些產(chǎn)品和解決方案具有怎樣的特色？核心優(yōu)勢(shì)是什么？

李玉寶：亞控科技針對(duì)礦級(jí)、集團(tuán)級(jí)以及安監(jiān)局不同的監(jiān)控和管理需求，提供有針對(duì)性的解決方案。針對(duì)礦級(jí)監(jiān)控和安全生產(chǎn)提供智慧礦山解決方案；針對(duì)礦業(yè)集團(tuán)全面監(jiān)控管理提供礦業(yè)集團(tuán)信息中心集控系統(tǒng)解決方案；針對(duì)安監(jiān)總局及各分局提供安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案。

智慧礦山解決方案的顯著標(biāo)志就是“無(wú)人”，即開采面無(wú)人作業(yè)、掘進(jìn)面無(wú)人作業(yè)、危險(xiǎn)場(chǎng)所無(wú)人作業(yè)、大型設(shè)備無(wú)人作業(yè)，直到整座礦山無(wú)人作業(yè)。整個(gè)礦山的各個(gè)方面都在智慧設(shè)備下操作完成。智慧礦山系統(tǒng)進(jìn)行全方位的智能監(jiān)控，在瓦斯、水、頂板、危險(xiǎn)設(shè)備、爆破等危險(xiǎn)環(huán)境周圍做到無(wú)人值守，在某些特定環(huán)境下防止外來(lái)人員誤入。在重體力勞動(dòng)或重復(fù)性勞動(dòng)環(huán)境下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制與檢測(cè)或用戶遠(yuǎn)程控制，做到無(wú)人操作，提高安全水平。其中包括：采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)?。智慧礦山系統(tǒng)具有設(shè)備在線運(yùn)維功能，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)和故障報(bào)警。對(duì)設(shè)備的管理需要用戶對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行分析，包括累計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備故障診斷、設(shè)備健康分析、設(shè)備維修、報(bào)警提醒、設(shè)備運(yùn)行啟停次數(shù)監(jiān)視。做到設(shè)備無(wú)人值守，檢測(cè)設(shè)備包括：皮帶機(jī)、水泵、供電、掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等。

該方案的亮點(diǎn)：（1）礦井巷道圖達(dá)到無(wú)極縮放的效果，準(zhǔn)確定位人員軌跡與報(bào)警設(shè)備；（2）針對(duì)井下的生產(chǎn)、運(yùn)輸、維修等環(huán)節(jié)可以進(jìn)行視頻、音頻等多方位的遠(yuǎn)程指揮；（3）快速定位井下工作人員的行進(jìn)軌跡，隨時(shí)查看工作內(nèi)容與工作進(jìn)度；（4）遠(yuǎn)程控制皮帶機(jī)、水泵、壓風(fēng)機(jī)等子系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止；（5）為開采災(zāi)害事故提供智能決策方案，盡快解救井下被困人員。

礦業(yè)集團(tuán)信息中心集控系統(tǒng)解決方案實(shí)質(zhì)是依賴對(duì)煤礦地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達(dá)到信息增值的目的。建立基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放的分布式控制系統(tǒng)，形成全礦井監(jiān)測(cè)、控制、管理一體化，實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過(guò)程控制自動(dòng)化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化，使煤礦高效集中生產(chǎn)，達(dá)到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產(chǎn)水平。

該方案的亮點(diǎn)：（1）煤礦現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)斷線續(xù)傳，即煤礦現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)如果出現(xiàn)斷線情況，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，將會(huì)全部緩存到當(dāng)?shù)?，待網(wǎng)絡(luò)正常后將數(shù)據(jù)繼續(xù)傳輸?shù)叫畔⑵脚_(tái)；（2）容納多種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，即針對(duì)大量的煤礦現(xiàn)場(chǎng)的不同條件，信息平臺(tái)支持多種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸方式，包括INTERNET、GPRS、3G、VPN、TCP/IP、CDMA等；（3）支持煤礦單向傳輸數(shù)據(jù)，為了避免影響煤礦現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行系統(tǒng)，亞控科技提供單向數(shù)據(jù)傳輸模塊，采取無(wú)回寫技術(shù)，成功的繞開了數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。（4）支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮傳輸，由于大量的數(shù)據(jù)需要從各個(gè)煤礦匯集到調(diào)度中心，這樣勢(shì)必會(huì)影響傳輸效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，亞控科技提供的數(shù)據(jù)傳輸模塊采取無(wú)損壓縮方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行帶時(shí)間戳格式的壓縮傳輸，不僅保證了數(shù)據(jù)的完整性，又提高了傳輸效率。

安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案是為了滿足安監(jiān)部門對(duì)管轄的大量礦業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)管而開發(fā)的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，它是一個(gè)復(fù)雜的、多層結(jié)構(gòu)的信息化系統(tǒng)，該系統(tǒng)中需要集成多種硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)、多種開發(fā)工具來(lái)共同開發(fā)和實(shí)施。安監(jiān)局建設(shè)信息中心集控系統(tǒng)不同于單個(gè)礦的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，大量的信息傳輸需要統(tǒng)一傳輸介質(zhì)，統(tǒng)一傳輸接口，并且需要考慮數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。針對(duì)安監(jiān)局的管理需求，亞控科技推出了針對(duì)礦場(chǎng)多節(jié)點(diǎn)、多接口的完整解決方案，可以在比較短的時(shí)間內(nèi)，建設(shè)出監(jiān)督礦場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況的信息平臺(tái)。

■針對(duì)貴公司在礦業(yè)所從事的領(lǐng)域，您認(rèn)為技術(shù)發(fā)展將具有怎樣的趨勢(shì)？

李玉寶：我們國(guó)家地大物博，礦產(chǎn)資源豐富，礦業(yè)發(fā)展必將保持穩(wěn)定上升的態(tài)勢(shì)，而信息技術(shù)將大有可為。首先，隨著礦業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)縱深發(fā)展，未來(lái)將向兩化深度融合和智能化發(fā)展。兩化深度融合包括自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融合、自動(dòng)化系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的融合、自動(dòng)化系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的融合。其次，礦產(chǎn)資源是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，信息安全問(wèn)題從未像今天這樣引起國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注，我國(guó)的數(shù)據(jù)安全已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，中國(guó)的自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)將向建立在開源或自主研發(fā)的操作系統(tǒng)遷移，特別是“棱鏡門”事件后，世界各國(guó)的自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)都將陸續(xù)向開源系統(tǒng)遷移。第三，移動(dòng)技術(shù)和移動(dòng)終端的發(fā)展將改變客戶端的格局，凡是移動(dòng)終端能做的都將會(huì)從臺(tái)式機(jī)上轉(zhuǎn)到移動(dòng)終端上；第四，云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，未來(lái)的技術(shù)發(fā)展必將符合這些趨勢(shì)。