煤礦綜合自動化智能分析平臺的設(shè)計與研究

任富強

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南平頂山 467012）

煤礦綜合自動化智能分析平臺的設(shè)計與研究

任富強

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南平頂山 467012）

目前，我國大多數(shù)礦井已經(jīng)完成了自動化改造，實現(xiàn)了設(shè)備的遠程控制，但就如何利用好現(xiàn)場獲取的大量數(shù)據(jù)，使得設(shè)備運行更加智能高效，真正實現(xiàn)無人值守，成為急需解決的課題。基于此，設(shè)計一套煤礦綜合自動化智能分析平臺，其是集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、控制、協(xié)調(diào)、綜合智能判斷和圖文顯示為一體，并能在各種情況下準確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時處理，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作的智能化系統(tǒng)，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

綜合自動化；智能分析；數(shù)據(jù)分析；智能判斷；無人值守

“煤礦綜合自動化智能分析平臺”集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、控制、協(xié)調(diào)、綜合智能判斷和圖文顯示為一體［1］，能在各種情況下準確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時處理，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，達到實時、合理監(jiān)控的目的。其具有“集中管理、分散控制、全面采集、整合分析”的特點，從技術(shù)、設(shè)計、開發(fā)、維護等各個方面保證系統(tǒng)的先進性，是一套符合現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)集中控制的軟件系統(tǒng)。

1 綜合自動化智能分析平臺總體架構(gòu)

整個綜合自動化智能分析系統(tǒng)分為4層架構(gòu)，從低到高依次是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層、數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)接口層、應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層主要由各種接口適配器組成，負責各個分系統(tǒng)與平臺的物理連接；數(shù)據(jù)集成層通過組態(tài)軟件或接口程序，采集安全保障、生產(chǎn)主煤流、生產(chǎn)輔助等系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)接口層用于隔離應(yīng)用層和數(shù)據(jù)集成層，使應(yīng)用層可以在數(shù)據(jù)庫平臺上進行自由移植，方便應(yīng)用層的開發(fā)；應(yīng)用層主要是通過讀取數(shù)據(jù)集成層中的數(shù)據(jù)，并對其進行分析、綜合，最終以WEB發(fā)布方式進行對外發(fā)布，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。其中，應(yīng)用層以下是整個綜合自動化智能分析平臺的基礎(chǔ)，應(yīng)用層是對采集到的數(shù)據(jù)進行挖掘分析的關(guān)鍵層，其利用ASP. NET、FLASH和WEB等技術(shù)，用來顯示數(shù)據(jù)分析后的各種應(yīng)用。

2 綜合自動化智能分析平臺各模塊功能介紹

綜合自動化智能分析平臺實現(xiàn)了對礦井生產(chǎn)過程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)過程采集到信息的綜合利用和開發(fā)，其通過對信息集成、數(shù)據(jù)聯(lián)動分析、WEB瀏覽、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)趨勢分析模塊、作業(yè)優(yōu)化、能效分析、應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)支持等模塊的開發(fā)和利用，為礦井安全生產(chǎn)和領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)決策提供了有效支持。

2.1 信息集成模塊

信息集成模塊主要由IFIX組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器等組成，數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計采用了.NET技術(shù)。

信息集成模塊將實時數(shù)據(jù)流進行集成，同時針對統(tǒng)一信息平臺開發(fā)各種綜合的應(yīng)用。所有采集到的數(shù)據(jù)都存放到同一個數(shù)據(jù)庫，這樣方便了數(shù)據(jù)的綜合利用。該模塊采用標準功能組件，將各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集存儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，通過一組標準接口供其他程序調(diào)用，滿足礦井井上、井下的需求，具有良好的可靠性、兼容性、擴容性，支持C/S、B/S模式。集中的信息可以根據(jù)不同的權(quán)限進行訪問。

2.2 數(shù)據(jù)聯(lián)動分析模塊

綜合自動化智能分析平臺通過聯(lián)動預(yù)案調(diào)度系統(tǒng)為礦井建立一個故障預(yù)案庫。在各個子系統(tǒng)發(fā)生報警信號時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的預(yù)案，自動彈出預(yù)案提示，指揮調(diào)度人員及時正確地進行處置，在礦井允許的情況下還可調(diào)用指定子系統(tǒng)，進行聯(lián)動，及時高效地應(yīng)對突發(fā)事件。在發(fā)生重大事件時，監(jiān)控系統(tǒng)向信息化系統(tǒng)發(fā)送報警信號，系統(tǒng)調(diào)用視頻聯(lián)動和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控終端上。在發(fā)生報警時，系統(tǒng)的界面上會自動標示出報警設(shè)備，并啟動應(yīng)急預(yù)案，同時進行聲光報警，將報警信息記錄到數(shù)據(jù)庫中。為了防止由于誤報信號導(dǎo)致的錯誤操作，在管理人員面對突發(fā)事件時，須經(jīng)確認后再進行相應(yīng)聯(lián)動操作。系統(tǒng)允許人為設(shè)置聯(lián)動報警源、配置聯(lián)動報警預(yù)案。整個聯(lián)動預(yù)案調(diào)度系統(tǒng)還提供報警信息和聯(lián)動預(yù)案動作的查詢，便于管理人員管理。

2.3 Web瀏覽模塊

Web瀏覽模塊主要是對各自動化子系統(tǒng)實時采集的數(shù)據(jù)動態(tài)地顯示在Web頁面上，以方便各級管理人員通過瀏覽器在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)查看，及時掌握各子系統(tǒng)的運行狀況。該模塊可以對整個安全生產(chǎn)系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，并以各種報表和圖形顯示出來，提供在線瀏覽等，為礦領(lǐng)導(dǎo)及時作出決策提供依據(jù)。

2.4 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊根據(jù)各單位部門的職能，從設(shè)備管理部門的日常工作出發(fā)，注重設(shè)備生命周期的管理，包括設(shè)備申請、審批、借用、維修和報廢等，以及設(shè)備相關(guān)的備品備件和易耗品的日常管理。此系統(tǒng)的使用極大地提高了設(shè)備管理部門的工作效率，使設(shè)備管理人員解脫了繁重的手工勞動，實現(xiàn)了設(shè)備整個生命周期的計算機化管理，同時在與使用單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)配合的基礎(chǔ)上實現(xiàn)無紙化辦公。

2.5 數(shù)據(jù)趨勢分析模塊

數(shù)據(jù)趨勢分析模塊提供靈活的實時曲線和歷史曲線顯示功能。通過比較當前和歷史趨勢數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合裝備安全運行的多參數(shù)模型，及早報告故障隱患，并且通過對事故前后實時記錄的歷史數(shù)據(jù)分析，精確定位事故發(fā)生的原因，以避免事故的再次發(fā)生。可以查詢到系統(tǒng)中所有點的歷史值，并自動生成趨勢圖，為數(shù)據(jù)的深入分析提供了方便。

2.6 作業(yè)優(yōu)化模塊

作業(yè)優(yōu)化模塊是對整個作業(yè)進行效率分析，并對作業(yè)流程進行優(yōu)化，使整個煤礦作業(yè)流程大大的簡化，提高了作業(yè)效率。其包括兩部分，一是作業(yè)效率分析模塊。通過對設(shè)備開停時間的統(tǒng)計計算出設(shè)備運行時間，然后與產(chǎn)出進行比較，分析時間段內(nèi)系統(tǒng)的作業(yè)效率。二是作業(yè)流程優(yōu)化模塊。針對不同的子系統(tǒng)通過找出不同子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，從安全、高效、節(jié)能角度進行分析，為職能部門優(yōu)化作業(yè)流程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.7 能效分析模塊

能效分析模塊是將主提升、皮帶系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)的能效以時間段為條件生成曲線，進行分析。以排水系統(tǒng)為例，將水泵排水量和用電量以時間為條件進行分析，生成分析曲線。

2.8 應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)支持模塊

建立礦井應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)模塊的主要目的是：①萬一發(fā)生事故，控制危險源，避免事故擴大，在可能的情況下消除事故；②盡可能減少因事故所造成的人員和財產(chǎn)損失。因此，此模塊不僅要包括危險源預(yù)測、礦井環(huán)境狀況、關(guān)鍵設(shè)施分布情況、應(yīng)急救援力量等實體空間，而且還應(yīng)涉及社會經(jīng)濟領(lǐng)域的非實體因素，如人員分布、財產(chǎn)分布等。

根據(jù)預(yù)案中應(yīng)急救援機構(gòu)的不同職能，本模塊包括3個子部分，分別為調(diào)度室應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)、指揮機構(gòu)應(yīng)急救援子系統(tǒng)和相關(guān)單位應(yīng)急救援子系統(tǒng)。

3 結(jié)語

該平臺在平煤股份八礦實際應(yīng)用后，實現(xiàn)了對井下四大采區(qū)及地面煤樓膠帶運輸機，井下泵房、變電所，地面壓風機房的無人值守；同時提高了設(shè)備的有效使用率，節(jié)約了電能，延長了設(shè)備使用壽命。總之，提高了礦井生產(chǎn)效率和安全系數(shù)，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

［1］徐靜，譚章祿.智慧礦山系統(tǒng)工程與關(guān)鍵技術(shù)探討［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014（4）：79-82.

Design and Research of the Coal Mine Integrated Automation Intelligent Analysis Platform

Ren Fuqiang
（Eight Mine of Pingdingshan Tian’an Coal Mining Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467012）

At present,most of the mines in our country have already completed the automation reform,realized the re?mote control of equipment,but it was became an urgent subject to be solved to how to make good use of the large num?ber of data obtained in the field to make the device running more intelligent and efficient,truly unattended.Based on this,a set of intelligent mine integrated automation analysis platform was designed,it is an intelligent system to set the data communication,processing,collection,control,coordination,integrated intelligent judgment,graphic display as a whole,and can make the response accurately,reliably and rapidly in all kinds of situations,timely treatment and coordination of the work of the system,which has certain popularization and application value.

integrated automation；intelligent analysis；data analysis；intelligent judgment；unattended

TD67

A

1003-5168（2016）12-0027-02

2016-11-06

任富強（1981-），男，碩士，工程師，研究方向：綜合自動化信息化。