云煤一礦數(shù)字化及自動化平臺建設(shè)與應(yīng)用

張?zhí)煊?，劉岱碩

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 禹 州 461000）

1 搭建信息化網(wǎng)絡(luò)平臺

云煤一礦井實(shí)施上下千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)工程，建設(shè)了高速傳輸環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)選用MOXA千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，共安裝COMX交換機(jī)4臺，其中1臺核心交換機(jī)，環(huán)網(wǎng)設(shè)5臺冗余管理交換機(jī)，其他組環(huán)交換機(jī)采用RS30交換機(jī)。千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的建設(shè)，為礦井綜合信息化的全面實(shí)施提供了高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)平臺[1]。

2 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 調(diào)度指揮中心顯示系統(tǒng)

云煤一礦調(diào)度室為現(xiàn)代化礦調(diào)度指揮中心，該中心顯示系統(tǒng)由VWAS大屏幕投影系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等組成，使調(diào)度人員可以實(shí)時(shí)掌握井下現(xiàn)場生產(chǎn)情況，為調(diào)度人員指揮生產(chǎn)提供了有力的支持。VWAS大屏幕投影系統(tǒng)：整套拼接屏由6臺67inch的DLP投影單元組成，按2行×3列進(jìn)行疊加拼接。LED顯示系統(tǒng)：用以顯示安全生產(chǎn)的主要數(shù)據(jù)信息、值班人員等信息。工業(yè)電視：大屏兩側(cè)各安裝12臺40inch的液晶電視，按3行×4列進(jìn)行組裝，主要顯示地面監(jiān)視信息和礦井生產(chǎn)監(jiān)視信息。

2.2 調(diào)度通訊系統(tǒng)

調(diào)度指揮中心安裝上海華亨SH-3000D調(diào)度通訊系統(tǒng)，該通訊系統(tǒng)依托聯(lián)通公司網(wǎng)絡(luò)，主控板集成了時(shí)鐘電路、交換網(wǎng)絡(luò)電路、電話會議電路、網(wǎng)管接口電路、API接口電路等，信息傳遞可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性較好。同時(shí)提供多種調(diào)度工作模式，提供的調(diào)度功能有：一鍵直通，主叫號碼顯示、保持、排隊(duì)，手工撥號，錄音等一體化功能。

2.3 人員定位管理系統(tǒng)

KJ251A型煤礦人員定位管理系統(tǒng)，采用讀卡分站就近并入工業(yè)環(huán)網(wǎng)，一個(gè)讀卡分站可接多臺識別器，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測記錄井下人員到達(dá)的位置、入/出井時(shí)刻、重點(diǎn)區(qū)域入/出時(shí)刻、限制區(qū)域入/出時(shí)刻、工作時(shí)間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、井下人員的活動路線等。并具有對上述信息的顯示、打印、存儲、查詢、報(bào)警及管理等功能，為事故應(yīng)急搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

2.4 皮帶秤計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)

云煤一礦與國安電氣股份公司聯(lián)合投入并使用了皮帶稱計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)，在主井煤倉定量皮帶、主要運(yùn)輸皮帶等地點(diǎn)，安裝皮帶秤計(jì)量平臺，實(shí)時(shí)采集各地點(diǎn)皮帶的計(jì)量數(shù)據(jù)，動態(tài)掌握礦井原煤生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，便于協(xié)調(diào)平衡生產(chǎn)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測存儲、查詢、顯示、打印等功能。

2.5 工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

在重要生產(chǎn)部位、崗點(diǎn)共安裝光纖攝像儀67臺，其中地面42臺，井下25臺。在機(jī)房根據(jù)需要，將視頻圖像分別發(fā)送至調(diào)度電視墻、皮帶控制室、調(diào)度視頻監(jiān)視室、保衛(wèi)科監(jiān)視室等相關(guān)部門。在井下安裝網(wǎng)絡(luò)攝像儀18臺，并利用流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)網(wǎng)視頻網(wǎng)段內(nèi)，通過WEB頁面實(shí)時(shí)監(jiān)視的功能。該系統(tǒng)的實(shí)施建設(shè)，與傳統(tǒng)模擬攝像儀相比，數(shù)字化視頻可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（工業(yè)網(wǎng)）上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離的限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性；數(shù)字視頻可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用，無須重復(fù)布線。

2.6 安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

KJ835X安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示井下各監(jiān)測點(diǎn)內(nèi)瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、煙霧、溫度、風(fēng)機(jī)開停、風(fēng)門開關(guān)等參數(shù)，具有獨(dú)特的三級斷電控制和超強(qiáng)異地交叉斷電能力（中心站手控、分站程控和傳感器就地控制）?？呻S時(shí)顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖形、曲線和報(bào)警點(diǎn)及歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)上查詢、信息共享和手機(jī)短信報(bào)警功能。

3 綜合自動化平臺建設(shè)

3.1 主要運(yùn)輸皮帶集控監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)對井下四條主皮帶及部分綜掘頭給煤機(jī)進(jìn)行了信息化接入與集成，并在每條皮帶及給煤機(jī)處安裝了光纖攝像儀，通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)將信息上傳到地面皮帶控制室。界面采用模擬畫面，動態(tài)顯示帶式輸送機(jī)主要電氣設(shè)備的運(yùn)行工況及輸送機(jī)保護(hù)裝置的參數(shù)，并提供輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制指令給定窗體。系統(tǒng)提供事故報(bào)警功能，報(bào)警內(nèi)容完全等同單機(jī)電控系統(tǒng)的報(bào)警信息。另外，該系統(tǒng)具有給煤機(jī)和皮帶閉鎖關(guān)聯(lián)的功能，在皮帶未啟動或急停時(shí)，自動停止煤機(jī)。實(shí)現(xiàn)了主煤流系統(tǒng)無人值守，促進(jìn)了礦井減人提效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提高了礦井安全生產(chǎn)的能力。

3.2 變電所集控監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)在井下完成了-150m中央變電所的信息集成，并安裝了網(wǎng)絡(luò)攝像儀，利用流媒體技術(shù)將變電所情況實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婵刂剖?。動態(tài)顯示中央變電所，地面35kV變電所運(yùn)行的工況，以及涉及的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等模擬參數(shù)數(shù)值的變化。系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制高低防開關(guān)分合閘操作，以保證遠(yuǎn)程無人值守和無故障安全生產(chǎn)。

3.3 中央泵房集控監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)在地面實(shí)現(xiàn)了對中央泵房各設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制的目的。界面采用模擬畫面，動態(tài)顯示排水泵房主要電氣設(shè)備的運(yùn)行工況及排水管路壓力、水倉水位等參數(shù)，對電機(jī)和水泵的運(yùn)行參數(shù)及保護(hù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和傳送，并提供了水泵遠(yuǎn)程控制指令（單機(jī)啟停、聯(lián)鎖控制）給指定窗體，提供排水系統(tǒng)事故報(bào)警功能。系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)控制、就地自動控制、就地手動控制幾種操作方式。

3.4 提升實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

通過提升實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對副斜井提升運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，該系統(tǒng)具備了深度指示、實(shí)際運(yùn)行速度、時(shí)間、電機(jī)電流、制動壓力、潤滑壓力等生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，具備統(tǒng)計(jì)當(dāng)前班次、上一班次、當(dāng)日、上一日、本月、上月等的提升次數(shù)、提升量的功能。

3.5 壓風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

壓風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)能夠自動檢測壓風(fēng)機(jī)的開停、壓風(fēng)機(jī)的溫度、冷卻油溫、風(fēng)溫與風(fēng)壓等運(yùn)行參數(shù)，就地進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，監(jiān)控平臺除可顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、報(bào)警信息，進(jìn)行故障歷史查詢、監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線查詢和報(bào)表打印外，還可以通過檢測每臺壓風(fēng)機(jī)溫度、電機(jī)電流、電機(jī)電壓等參數(shù)，控制壓風(fēng)機(jī)輪流工作，合理調(diào)度所有壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)機(jī)工作的無人值守。

3.6 水文實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

KJ628水文監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以對礦井上下的水文情況進(jìn)行監(jiān)測，包括水位、水壓、水溫、流量、涌水突變等，也可配接離層、礦山壓力、瓦斯、負(fù)壓等其他多種礦用傳感器，采集各種測量數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)通過總線傳至地面，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，打印報(bào)表，繪制歷史曲線。也可與瓦斯檢監(jiān)測統(tǒng)連接，通過瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到地面調(diào)度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)表、曲線以及水位流里等參數(shù)超限報(bào)警。

3.7 瓦斯抽（采）管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

KJ751煤礦瓦斯抽（采）管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)對抽放管道內(nèi)溫度、壓力、瓦斯?jié)舛?、氣體流量和一氧化碳濃度進(jìn)行監(jiān)測，通過各管道工況流量自動計(jì)算出標(biāo)況流量，自動累計(jì)該管道的日、月、年累計(jì)抽放流量；采集設(shè)備開停、供電狀態(tài)等生產(chǎn)參數(shù)，以及瓦斯抽放工況混合流量、瓦斯抽放工況純流量、瓦斯抽放標(biāo)礦混合流量、瓦斯抽放標(biāo)礦純流量，可以控制設(shè)備的通、斷電。

4 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦的不斷應(yīng)用，煤礦正由經(jīng)驗(yàn)型、傳統(tǒng)型向科學(xué)型、定量分析與處理、自動化方向發(fā)展。云煤一礦依托數(shù)字化、自動化礦井系統(tǒng)，變“人控”為“機(jī)控”，在加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控，保障安全生產(chǎn)的同時(shí)，大力推廣新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，著力打造機(jī)械化、智能化、數(shù)字化、高效化的本質(zhì)安全型礦井。