淺談工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化設(shè)計與應(yīng)用

朱彤　等

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化技術(shù)受到了越來越多煤礦企業(yè)的關(guān)注。工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化系統(tǒng)能有效保證煤礦的穩(wěn)定安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中能依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面實施監(jiān)控管理，避免了礦井事故的發(fā)生，提高了礦井的工作質(zhì)量和效率。文章對工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化設(shè)計與應(yīng)用展開了分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；煤礦企業(yè)；綜合自動化技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；煤炭開采 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD665 文章編號：1009-2374（2015）19-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.081

由于煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，促使煤礦企業(yè)的管理水平不斷提高，煤礦的開采難度也不斷增大，由此就為煤礦企業(yè)穩(wěn)定安全的生產(chǎn)提出了更高的要求。近年來，工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化得到了煤礦企業(yè)的普遍運用，通過先進的網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)能實現(xiàn)科學(xué)的監(jiān)控管理，能及時收集到各項井下煤礦生產(chǎn)的信息數(shù)據(jù)，對所有信息進行判斷分析有利于生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。通過建立工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的煤礦綜合自動化系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場總線和工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)信息能完成傳輸、共享，把每個不同分系統(tǒng)的作用聯(lián)系起來，防止出現(xiàn)信息孤島的現(xiàn)象，充分利用系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)資源以及設(shè)備資源，運用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)不斷提高煤礦企業(yè)的監(jiān)控管理水平，提高煤礦的生產(chǎn)效率，促進煤礦企業(yè)安全持續(xù)的發(fā)展。

1 煤礦綜合自動化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.1 煤礦綜合自動化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

煤礦綜合自動化系統(tǒng)的通訊平臺主要采取用千兆冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，通過建立三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把各項信息、音視頻、通訊于一條線路進行網(wǎng)絡(luò)傳遞。利用以太環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，合理分配各項資源，保證數(shù)據(jù)信息能及時共享，讓管理人員能了解井下的實時情況，做出正確的判斷。要想建立起統(tǒng)一的煤礦綜合自動化信息監(jiān)控管理平臺，就要利用光纖通信把各個分系統(tǒng)連接起來，統(tǒng)一調(diào)度各系統(tǒng)的功能。這些系統(tǒng)分別為礦井子系統(tǒng)、井上管理控制系統(tǒng)、井下工作人員的定位系統(tǒng)等。

1.2 煤礦綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)是礦井下監(jiān)測的重要核心網(wǎng)絡(luò)，通過運用現(xiàn)場總線傳輸以及光纖工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，普遍設(shè)立在區(qū)域廣闊，便于搭線的主要巷道區(qū)域。利用核心交換機的作用把井下的各個自動控制系統(tǒng)和井上管理監(jiān)控系統(tǒng)相連接。工業(yè)以太網(wǎng)的各個接口則于骨干網(wǎng)中獲取，整個綜合自動化系統(tǒng)能充分地發(fā)揮擴展功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，能第一時間自動地回復(fù)通信，保持信息傳輸?shù)牟婚g斷，從而有利于控制室的監(jiān)控管理，為煤礦企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的保障。煤礦綜合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常由兩部分組成，分別是井上的網(wǎng)絡(luò)以及井下的網(wǎng)絡(luò)，這兩個網(wǎng)絡(luò)的共同點就是都是環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)，它們之間的聯(lián)系是通過核心交換機完成的。整個煤礦的網(wǎng)絡(luò)是通過1000M工業(yè)以太網(wǎng)建立的，整個煤礦的相關(guān)系統(tǒng)都能獲取網(wǎng)絡(luò)接口，無論是井上的管理系統(tǒng)，還是井下的控制系統(tǒng)。井上的管理控制系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，分別是以太環(huán)網(wǎng)以及核心交換機，通過利用1000M的寬帶網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)能保持通暢性和穩(wěn)定性，相關(guān)的各個子系統(tǒng)可以通過核心交換機的功能與主系統(tǒng)相連接，統(tǒng)一供井上主網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度控制。井下的控制系統(tǒng)則由千兆以太環(huán)網(wǎng)構(gòu)成，直接完成井下的自動化控制工作。

2 煤礦綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計的特點

煤礦綜合自動化系統(tǒng)主要有兩個功能，分別為監(jiān)控和管理，通過利用網(wǎng)絡(luò)計算機界面分別完成對煤礦生產(chǎn)工作的管理和監(jiān)控。綜合自動化系統(tǒng)利用集成結(jié)構(gòu)平臺統(tǒng)一管理各個軟件系統(tǒng)。它的設(shè)計特點主要有以下三種：

2.1 建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫

煤礦綜合自動化系統(tǒng)分為主系統(tǒng)和子系統(tǒng)，每個系統(tǒng)之間都有特定的數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫都與相關(guān)的作用一一對應(yīng)，各項數(shù)據(jù)相互獨立，沒有產(chǎn)生聯(lián)系。因此，煤礦綜合自動化系統(tǒng)會建立其統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，將各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)抽取出來，分別進行整理匯總，把不一致的數(shù)據(jù)清除掉，從而保證每個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息都是與煤礦企業(yè)的全局信息一致的。

2.2 各個子系統(tǒng)信息相互分享、互相聯(lián)通

煤礦綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享設(shè)計，使每個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息都能得到互相利用，完成煤礦綜合自動化系統(tǒng)中各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，聯(lián)動控制。井上的主管理控制室能統(tǒng)一對井下的工作人員和各種設(shè)備進行管理控制，

實現(xiàn)整個礦井工作的互相連通，不讓信息成為孤島。

2.3 提供開放式數(shù)據(jù)接口

煤礦綜合自動化系統(tǒng)的軟件可以提供開放式的網(wǎng)絡(luò)接口，能有效提高各個子系統(tǒng)的安全性、靈活性以及可擴展性，保持信息數(shù)據(jù)的及時傳輸分享。

3 煤礦綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)

煤礦綜合自動化系統(tǒng)由各個子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)包括井下工作人員定位系統(tǒng)、鍋爐房子系統(tǒng)、壓風(fēng)機子系統(tǒng)、中央回風(fēng)井通風(fēng)機子系統(tǒng)等。通過組態(tài)軟件能滿足每個子系統(tǒng)軟件的達成，顯示出現(xiàn)場的三維動態(tài)圖，能第一時間分析數(shù)據(jù)。比如在井下安裝的主排水系統(tǒng)監(jiān)控軟件，通過組態(tài)軟件能有效完成水泵的實時監(jiān)測以及自動化控制功能，對水泵在工作過程中的每項參數(shù)進行分析處理、顯現(xiàn)出來。要想保持水泵穩(wěn)定安全的持續(xù)運行，就要利用智能專家系統(tǒng)的功能，合理分析故障的參數(shù)及時報警，避免各種事故的發(fā)生，杜絕錯誤的施工操作，通過預(yù)先制定工作程序，自動完成水泵的各種操作啟動，通過智能

或者遠程控制水泵，實現(xiàn)水泵的自動化高效運行。

4 結(jié)語

綜上所述，建立工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的綜合自動化系統(tǒng)能有效對煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程實行全面監(jiān)控管理，保持各項數(shù)據(jù)信息的共享，實現(xiàn)煤礦企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化、數(shù)字化、自動化，不斷提高煤礦的生產(chǎn)效率，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生，促進煤礦企業(yè)安全穩(wěn)定的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：朱彤（1984-），河南義馬人，鄭煤集團楊河煤業(yè)初級工程師，工程碩士，研究方向：電氣工程；趙娟（1981-），女，河南南陽人，河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院助教，研究方向：電子信息；周凱麗（1990-），河南新密人，鄭煤集團楊河煤業(yè)初級工程師，研究方向：信息管理。

（責(zé)任編輯：王 波）