礦山自動化與信息技術(shù)的應(yīng)用

吳啟柱 孫偉

摘要：我國現(xiàn)有煤礦中，自動化與信息系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，對一個煤礦企業(yè)來說，礦山自動化技術(shù)能對人力資源和設(shè)備等進(jìn)行科學(xué)的配備，有效提高煤礦生產(chǎn)中的安全性，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的提升，也帶來了可觀的社會效益。文章簡要敘述了礦山自動化技術(shù)的概念，介紹了礦山自動化與信息系統(tǒng)，并分析了信息技術(shù)在礦山工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：礦山；自動化；信息化

引言

新時期科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，帶動了計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在一定程度上加快了礦山自動化的進(jìn)程。對目前的煤礦企業(yè)來說，企業(yè)多認(rèn)為自動化是正在形成的技術(shù)，因此在礦山生產(chǎn)中多半采用半自動化或者操作工輔助控制的中間緩沖技術(shù)。我國礦業(yè)與工業(yè)化國家的礦業(yè)相比，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)要落后，與其他行業(yè)相比也要落后，基于此種情況，我國礦業(yè)應(yīng)加大計算機(jī)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用力度，用計算機(jī)技術(shù)推動礦山自動化發(fā)展。

1礦山自動化的概念

礦山自動化的基本要素是高速大容量雙向全礦通信和信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；全礦范圍的信息與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；與全礦信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相接的自動化和遙控的機(jī)械設(shè)備；計算機(jī)化信息管理和自動化礦山計劃及其控制和維護(hù)；聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)的通信和監(jiān)控系統(tǒng)，是一種既先進(jìn)又復(fù)雜的高科技系統(tǒng)。實(shí)時自動化的控制能力是礦山自動化的基本條件，根據(jù)企業(yè)內(nèi)外條件變化，通過改變礦山內(nèi)部因素進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化，從而使產(chǎn)值達(dá)到最高水平。礦山工程是我國開發(fā)資源的關(guān)鍵項目，隨著全球范圍內(nèi)計算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，信息化已成為未來社會發(fā)展的必然趨勢，礦山工程必須通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，走數(shù)字化建設(shè)道路，節(jié)約礦山工程生產(chǎn)成本，推動礦山工程實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展。

2礦山自動化的應(yīng)用

2.1礦山自動化與信息化系統(tǒng)

2.1.1礦山自動化與信息化系統(tǒng)概述

礦山自動化系統(tǒng)的基本功能是實(shí)時監(jiān)控各子系統(tǒng)，分析設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、故障診斷，并將數(shù)據(jù)上傳至計算機(jī)，并加工成畫面和圖表的形式，對礦山工作進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與控制；合理的調(diào)整各子系統(tǒng)，使各子系統(tǒng)在健康、穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)子系統(tǒng)和設(shè)備出現(xiàn)故障或通信中斷時，能夠保障整個網(wǎng)絡(luò)的正常傳輸和安全，實(shí)現(xiàn)管控一體化，大大降低煤礦企業(yè)的人力資源與設(shè)備成本。

2.1.2自動化系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)層

自動化系統(tǒng)軟件的組成是圖形編輯與處理軟件、歷史查詢軟件、數(shù)據(jù)處理與采集軟件、實(shí)時監(jiān)測軟件、系統(tǒng)配置軟件和數(shù)據(jù)上傳軟件等。軟件采用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器和瀏覽器三層體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)測、控制與信息共享。在數(shù)據(jù)通訊方面采用多線程技術(shù)及動態(tài)鏈接庫，且具有矢量化組態(tài)圖顯示功能，可隨時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)、曲線、圖形和報警點(diǎn)等數(shù)值，使數(shù)據(jù)實(shí)時響應(yīng)，形成分析決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)前后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)的無縫鏈接。

集成平臺和待集成系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫接入，選用同一組態(tài)軟件，在人機(jī)界面上，為用戶在制作工藝流程圖時提供專業(yè)的圖形庫，軟件實(shí)時性、開放性、可操作性強(qiáng)，數(shù)據(jù)接入靈活，將不同技術(shù)途徑和技術(shù)層次的系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將安全、生產(chǎn)、管理中需要報警的信息如異常報警、超限報警、違章作業(yè)、設(shè)備運(yùn)行故障等信息進(jìn)行集中管理，建立統(tǒng)一的安全報警信息管理平臺，并對報警信息進(jìn)行相應(yīng)的分析處理。

2.1.3自動化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)層

自動化系統(tǒng)硬件由網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)備層、管理應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備主要由數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備組成，通過Ethernet，采集各個子系統(tǒng)和服務(wù)器的數(shù)據(jù)信息，并將控制指令發(fā)送給設(shè)備層的控制器，完成參數(shù)的監(jiān)測、趨勢分析、各種設(shè)備控制和報警；現(xiàn)場設(shè)備層由控制裝置、控制柜、傳感器、分站、智能儀表等組成，采用現(xiàn)場總線，通過實(shí)時傳遞底層信息，從網(wǎng)絡(luò)層中獲取數(shù)據(jù)，采用Ethernet進(jìn)行通訊，保證各子系統(tǒng)的安全性、實(shí)時性和可操作性；管理應(yīng)用層主要設(shè)備包括交換機(jī)、服務(wù)器等，煤礦企業(yè)各個部門利用設(shè)備層提供的數(shù)據(jù)信息，能夠不受位置的限制實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)里的各種數(shù)據(jù)，為礦業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)的支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，由于涉及煤礦的安全生產(chǎn)過程，因此需要采用人員身份認(rèn)證等安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全礦安全生產(chǎn)的信息化管理。

2.1.4數(shù)據(jù)采集層

礦山自動化系統(tǒng)中包含了能夠檢測到瓦斯、水、火、頂板及人員位置的在線檢測系統(tǒng)，包含了生產(chǎn)指揮信息采集系統(tǒng)如井下工業(yè)電視系統(tǒng)，還有綜合自動化系統(tǒng)，能夠?qū)ぷ髅孢M(jìn)行綜合采集、對膠帶機(jī)進(jìn)行集中控制等，同時，對于鉆孔、機(jī)電設(shè)備的非實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)、運(yùn)營管理數(shù)據(jù)和地震也需要予以采集，可以實(shí)現(xiàn)對井上和井下的動態(tài)實(shí)時信息進(jìn)行采集。

2.1.5數(shù)據(jù)存儲、傳輸與執(zhí)行層

數(shù)據(jù)存儲層包含了數(shù)據(jù)流通全過程的元數(shù)據(jù)庫與元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建數(shù)字礦山編碼的標(biāo)準(zhǔn)與體系，對瓦斯、水、火等多方面決策給予幫助的支持模型庫和知識庫，同時，它還具有在線檢測的管理功能以及綜合自動化生產(chǎn)手段；數(shù)據(jù)傳輸層主要由企業(yè)管理網(wǎng)與工業(yè)Ethernet兩方面組成，通過無線與有線的聯(lián)合可以組成全覆蓋網(wǎng)絡(luò)；管理決策層下達(dá)的決策會通過傳輸層最終到達(dá)執(zhí)行層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備、修正礦體空間形態(tài)的作用。

2.2信息化技術(shù)在礦山自動化的應(yīng)用

2.2.1人員考勤定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以劃分為硬件分和軟件部部分2個部分。硬件部分主要由液晶顯示屏、防爆交換機(jī)、接線盒、阻燃光纖、嵌入式軟件模塊、阻燃通信電纜、阻燃電源電纜、信息傳輸處理板以及信息采集處理板等部分組成；軟件部分為數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用以及分析3層架構(gòu)，這3個部分既互相獨(dú)立，又相互結(jié)合，因此，局部變化不會影響到整個系統(tǒng)，更易于對系統(tǒng)進(jìn)行安裝、升級、發(fā)布以及使用，軟件系統(tǒng)的應(yīng)用能對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)集成性，有利于實(shí)現(xiàn)信息資源共享，軟件主要應(yīng)用技術(shù)有Jscript技術(shù)、VML技術(shù)、SVG技術(shù)、XML技術(shù)等，通過特定算法可以對SVG動態(tài)生成問題、智能合班問題以及無閃爍局部刷新問題進(jìn)行有效處理。

2.2.2安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由硬件與軟件設(shè)備組成，主站與中心站的硬件由電源、計算機(jī)以及外圍設(shè)備構(gòu)成；軟件設(shè)備包括操作系統(tǒng)、存儲介質(zhì)以及應(yīng)用程序等。在實(shí)際工作過程中，該系統(tǒng)的傳感器主要任務(wù)是對被測物理量進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，例如風(fēng)速、開停以及瓦斯等，使其成為電信號，繼而利用傳輸電纜將電信號傳輸給分站；分站處理完電信號后，會將其傳輸給地面中心站；監(jiān)控主機(jī)處理電信號時，會將產(chǎn)生的控制信號傳輸給分站中的控制開關(guān)，系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)報警處理與斷電處理。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)以雙機(jī)熱備為主，通訊方式為RS485，具有良好的穩(wěn)定性能。該系統(tǒng)可以對礦山工程的各個高位地點(diǎn)以及場所進(jìn)行有效監(jiān)測，測點(diǎn)覆蓋范圍非常廣，實(shí)時監(jiān)測監(jiān)控工程施工過程中的各種情況，具有較強(qiáng)的靈敏性與可靠性。對于現(xiàn)階段的礦山工程，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有十分重要的意義，能夠有效保障礦山工程的安全生產(chǎn)。

結(jié)束語

礦山自動化與信息化系統(tǒng)統(tǒng)一了各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及畫面，并傳輸?shù)骄C合自動化平臺，實(shí)現(xiàn)了全礦山的數(shù)據(jù)采集、處理和共享，實(shí)時監(jiān)控煤礦生產(chǎn)的人員、環(huán)境、設(shè)備，對礦山的生產(chǎn)信息進(jìn)行集成化管理，為決策指揮、生產(chǎn)調(diào)度、處理各類突發(fā)事故和礦井預(yù)防提供有效手段。

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