礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用分析

李坤

摘要：隨著煤礦現(xiàn)代化程度的不斷提高，礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)中礦井的自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)憑其安全性、科學(xué)性、高效性、經(jīng)濟(jì)性終將成為主流技術(shù)，提升煤礦現(xiàn)代化和自動(dòng)化水平，提高企業(yè)監(jiān)控與管理水平。本文就對(duì)礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：礦井;自動(dòng)化;監(jiān)控技術(shù);應(yīng)用

1礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)結(jié)構(gòu)組成

礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)由設(shè)備層、控制層和信息層三大網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其中，系統(tǒng)的接口和地層設(shè)備是整個(gè)設(shè)備層的主要構(gòu)成部分，也是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行核心。而控制層則實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備層的監(jiān)控和管理。信息層則是一個(gè)企業(yè)的信息化綜合平臺(tái)，有效的呈現(xiàn)了礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)信息。

2礦井自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)各子系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1設(shè)備和環(huán)境安全監(jiān)控子系統(tǒng)

（1）已有監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理。當(dāng)前，我國的煤礦礦井有許多系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控功能。因此，只有做好系統(tǒng)的監(jiān)控和管理工作，確保各個(gè)系統(tǒng)能協(xié)調(diào)運(yùn)行，就能實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)的生產(chǎn)安全，確保提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。例如，可以采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集接口，按照標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議達(dá)到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)達(dá)到數(shù)據(jù)信息的集中傳輸，將已有的監(jiān)控系統(tǒng)綜合整合到系統(tǒng)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有監(jiān)控系統(tǒng)的集中監(jiān)控與管理。

（2）新增監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)。煤礦井中還有一些沒有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要增加自動(dòng)化程度，則有必要進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能有效地保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)達(dá)到數(shù)字化的采集和集中傳輸，提高煤礦井中工作效率。

2.2工業(yè)電視監(jiān)控子系統(tǒng)

（1）已有工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于已有工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的礦井而言，可直接在攝像頭的終端安裝一定的網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器，并將該服務(wù)器連接到附近的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)環(huán)境的有效監(jiān)控，以此就能有效的保障礦井的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平。

（2）對(duì)新增地點(diǎn)的視頻監(jiān)控。對(duì)于煤礦井上、下新增地點(diǎn)的視頻監(jiān)控，要分地點(diǎn)分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控。井上新增點(diǎn)可采用普通的彩色攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控;井底需采用高清攝像機(jī)才能保證傳輸?shù)秸{(diào)度中心的信號(hào)信息清晰、準(zhǔn)確無誤;此外，每臺(tái)攝像機(jī)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換都需要配置單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)視頻編碼服務(wù)器，經(jīng)過壓縮后成為數(shù)字信號(hào)。通過轉(zhuǎn)換后的視頻信號(hào)，要分為井上和井下2部分進(jìn)行系統(tǒng)接入。井下部分就近原則，選用本區(qū)域內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)接入系統(tǒng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸;井上部分則需接入到企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)中，通過企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸，最終實(shí)現(xiàn)井上與井下工業(yè)以太網(wǎng)的信號(hào)并入輸出。

2.3工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)

（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)的以太網(wǎng)經(jīng)常運(yùn)用在礦井作業(yè)中，比較適合礦井的生產(chǎn)環(huán)境。其中，礦井中一般多為狹長(zhǎng)的巷道，而且每個(gè)工作區(qū)域一般都集中在巷道內(nèi)。而為了實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)巷道的良好監(jiān)控，就應(yīng)在每個(gè)工作區(qū)域設(shè)置一個(gè)管理點(diǎn)，如變電所、膠帶頭等。根據(jù)礦井這一特點(diǎn)，工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用星型和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)適用于每個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工作區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)環(huán)境、設(shè)備等數(shù)據(jù)按星型集中接入本區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備中，達(dá)到分支網(wǎng)絡(luò)仍有百兆的網(wǎng)絡(luò)流量交換。

（2）冗余結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。冗余結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也是一種常見的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，其的應(yīng)用充分的考慮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此在礦井生產(chǎn)中，就可選用冗余結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來作為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)，并選擇采用光纜來作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拿浇?，確保提高信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎桶踩浴?/p>

2.4調(diào)度中心子系統(tǒng)

煤礦井中整個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和視頻信息都需要經(jīng)過調(diào)度中心系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度與分配環(huán)節(jié)，在經(jīng)過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)統(tǒng)一傳輸后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、分析、處理、反饋和集中輸出顯示。在整個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)中，調(diào)度中心子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)完成信息處理和集中顯示兩方面的系統(tǒng)功能。

2.5信息處理子系統(tǒng)

（1）服務(wù)器系統(tǒng)選擇。1）WEB服務(wù)器。WEB服務(wù)器是系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)不可獲取的組成部分，其可以通過瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)的有效構(gòu)建，這樣不僅可以方便人們對(duì)信息的查詢和獲取，而且還能滿足系統(tǒng)的應(yīng)用需求。2）數(shù)據(jù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要處理整個(gè)信息處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、分析和管理工作，其通過對(duì)客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式應(yīng)用平臺(tái)的選擇，為調(diào)度中心、各個(gè)監(jiān)控中心和操作中心提供可靠的數(shù)據(jù)分析和信息支持。3）視頻服務(wù)器。視頻服務(wù)器系統(tǒng)的功能主要就是較好的實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視系統(tǒng)中的數(shù)字視頻信息存儲(chǔ)以及管理功能，其的應(yīng)用還能有效的兼容瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式，這樣就能為礦井的安全化生產(chǎn)提供更加優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)。

（2）軟件選擇。整個(gè)信息處理子系統(tǒng)的應(yīng)用軟件包括客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)查詢監(jiān)控系統(tǒng)，瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)查詢監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集集成處理系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)系統(tǒng)、緊急備份系統(tǒng)幾部分。

2.6信息處理集中顯示設(shè)備選擇

（1）DLP光源方式選擇。DLP投影單元光源分為單燈光源、智能雙燈光源2種技術(shù)方式。煤礦井下24h不間斷的作業(yè)特點(diǎn)，決定了其生產(chǎn)方式和生產(chǎn)安全需要安全性能極高的光源系統(tǒng)作保障。調(diào)度中心作為煤礦井中的安全指揮和監(jiān)控中心，要對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起到全時(shí)段監(jiān)控和指揮調(diào)度的作用。因此要求煤礦調(diào)度中心的集成信息處理顯示系統(tǒng)具有非常高的清晰度、可靠性能和穩(wěn)定性能，具有支持連續(xù)24h作業(yè)和快速故障智能恢復(fù)的能力。因此，根據(jù)這一安全生產(chǎn)的特殊實(shí)際應(yīng)用需求，智能雙燈光源技術(shù)應(yīng)成為DLP大屏幕投影拼接技術(shù)方式的首選技術(shù)。

（2）顯示屏幕內(nèi)容選擇。一是，以工業(yè)電視監(jiān)控子系統(tǒng)顯示的視頻監(jiān)控圖像。這部分視頻監(jiān)控圖像將被直接輸入調(diào)度中心的視頻信號(hào)，經(jīng)過初次數(shù)字化和解碼還原成為視頻信號(hào)信息，最終以視頻矩陣切換形式在DLP大屏幕上得到顯示。二是，環(huán)境安全監(jiān)控與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)中的各種監(jiān)控應(yīng)用程序界面。操作站操作員通過對(duì)調(diào)度中心機(jī)房設(shè)備和環(huán)境安全監(jiān)測(cè)操作顯示到DLP大屏幕上。包括無線通信及人員定位跟蹤系統(tǒng)界面。

3結(jié)語

綜上，視頻服務(wù)器系統(tǒng)的功能主要就是較好的實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視系統(tǒng)中的數(shù)字視頻信息存儲(chǔ)以及管理功能，其的應(yīng)用還能有效的兼容瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式，這樣就能為礦井的安全化生產(chǎn)提供更加優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)。

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（作者單位：鄂爾多斯市中北煤化工有限公司）