高陽選煤廠煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡的應用

郭戰(zhàn)英

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團 高陽選煤廠，山西 孝義 032300)

汾西礦業(yè)集團高陽選煤廠(以下簡稱“高陽選煤廠”)是經(jīng)國家發(fā)改委批準立項建設的高陽煤礦6.00 Mt/a礦井配套工程，屬礦井型選煤廠，由澳大利亞約翰芬雷公司以總承包方式建設，工程建設分兩期完成。一期工程設計生產(chǎn)能力4.00 Mt/a，于2006年9月28日建成投產(chǎn)，總投資3.89億元；二期工程設計生產(chǎn)能力2.00 Mt/a，于2010年8月28日建成投產(chǎn)，投資0.86億元。現(xiàn)已具備入洗6.00 Mt/a原煤的生產(chǎn)能力，為汾西礦業(yè)集團公司入洗能力最大的選煤廠[1]。高陽選煤廠洗選工藝采用預先脫泥—有壓重介旋流器分選—粗煤泥分選—浮選—煤泥壓濾的聯(lián)合工藝流程。

高陽選煤廠自動化及網(wǎng)絡平臺雖已經(jīng)構(gòu)建完成，但目前仍存在產(chǎn)品監(jiān)控盲區(qū)，自動采樣裝置和無源灰分儀雖投入使用，但灰分數(shù)據(jù)無法實時采集，而人工灰分化驗結(jié)果指導生產(chǎn)有限。部分重要崗位也存在視頻監(jiān)控不到位的情況。同時產(chǎn)品監(jiān)控更沒有接入高陽礦綜合自動化平臺，無法實現(xiàn)組態(tài)監(jiān)測和遠程控制等功能。為此，高陽選煤廠提出構(gòu)建煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡，建立數(shù)據(jù)采集平臺、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺的技術思路，以期解決上述問題。

1 方案設計及網(wǎng)絡架構(gòu)

1.1 煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺方案設計

高陽選煤廠廢棄物監(jiān)控點布置有4點，分別為：374重介矸石膠帶處、711矸石輸送膠帶處、902矸石輸送膠帶處和722尾煤膠帶處，保證選煤廠廢棄物和煤泥全覆蓋(詳見圖1所示)。

圖1 選煤廠矸石、煤泥監(jiān)控點

1.2 煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺網(wǎng)絡架構(gòu)

高陽選煤廠煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡由WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、視頻服務器、控制器、監(jiān)控臺等底層設備組成。

選煤廠底層實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控，再通過與汾西礦業(yè)集團環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)信息匯聚，最終形成完整的選煤廠煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡平臺，該平臺可進行煤泥灰分遠程監(jiān)測、矸石遠程自動采樣、矸石和煤泥現(xiàn)場視頻監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進行記錄和后續(xù)分析。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲如圖2所示。

2 項目實施及主要功能

2.1 煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺實施方案

(1)根據(jù)高陽選煤廠現(xiàn)場實際情況，在374矸石輸送膠帶機機頭溜槽安裝矸石自動采樣系統(tǒng)，在機頭溜槽東側(cè)開口，采樣后通過溜槽導入膠帶旁樣品收集箱中。利用西門子1200PLC對采樣機進行集中控制，并通過光線以及網(wǎng)線與機房服務器連接。在上位機Web組態(tài)軟件實現(xiàn)集中控制與視頻監(jiān)控融合，上位機監(jiān)控軟件平臺可在視頻監(jiān)控狀態(tài)下進行遠程采樣、遠程實時監(jiān)視、檢測運行參數(shù)，查看歷史數(shù)據(jù)。為工作人員提供有效的設備運行狀態(tài)監(jiān)控及預警能力。

(2)在722壓濾尾煤膠帶、711矸石膠帶安裝NGAM-2008天然射線灰分儀?；曳謨x通過光纖與集控室服務器連接，配備灰分儀廠家軟件將采集的數(shù)據(jù)計算處理。同時將計算處理后的數(shù)據(jù)以TXT文檔進行存儲，機房服務器通過光纖與集控室的灰分儀工控機服務器通訊，利用SQL Server數(shù)據(jù)庫對TXT文檔中的數(shù)據(jù)進行提取，并將數(shù)據(jù)傳送給Web組態(tài)軟件后臺數(shù)據(jù)庫。上位機組態(tài)軟件將采集的灰分數(shù)據(jù)以圖形、圖像、文字、曲線等方式，直觀、形象地實時反映灰分儀當前工作狀態(tài)以及各變量和參數(shù)的變化，實施壓濾煤泥灰分在線檢測。

(3)視頻方面：分別在矸石采樣機處、尾煤灰分儀處、矸石去向處安裝防爆攝像機，通過視頻服務器對其視頻信號進行采集并存儲，實施遠程實時監(jiān)視、歷史查看、錄像下載等功能。

2.2 煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺主要功能

高陽選煤廠煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡可實現(xiàn)以下主要功能。

(1)基于WEB網(wǎng)頁開發(fā)技術，集現(xiàn)場視頻監(jiān)控、灰分遠程檢測與顯示和采樣遠程操控組態(tài)為一體，實現(xiàn)了灰分檢測、自動采樣及視頻遠程監(jiān)測，實現(xiàn)了采樣機遠程采樣，界面集成度高，便于操作。

(2)基于無源測灰儀，通過組態(tài)界面趨勢功能，實現(xiàn)了壓濾尾煤灰分數(shù)據(jù)實時采集與顯示，實時顯示1 min灰分、10 min灰分、1 h灰分和班灰分等數(shù)據(jù)及變化趨勢，包括實時曲線，歷史曲線。以更直觀地觀測各變量的走勢，幫助管理操作人員作出判斷，指導生產(chǎn)，減少損失[2]。

(3)通過本平臺可將多路視頻信號集成到統(tǒng)一界面，可任意切換界面、選擇回放日期及回放進度，實現(xiàn)對原煤、矸石、尾煤等進行視頻監(jiān)控與回溯。

(4)對采集的數(shù)據(jù)進行實時顯示，如：智能網(wǎng)關數(shù)據(jù)、灰分儀數(shù)據(jù)、皮帶秤數(shù)據(jù)[3]。

(5)顯示各監(jiān)測變量的歷史數(shù)據(jù)，管理者可以通過監(jiān)測臺實時觀察各變量的變化趨勢，利于指導生產(chǎn)。

(6)可查詢歷史報表數(shù)據(jù)，在報表名稱處輸入想要查詢的報表名稱，支持模糊查詢(查詢?nèi)請筝斎肴占纯?，月、小時、分鐘同理)。選擇起始時間和結(jié)束時間，就會出現(xiàn)所需的報表，支持單獨下載每一份報表。

(7)警告管理，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可查詢故障報告日志，通過報警信息可以及時了解現(xiàn)場設備工況并及時作出決策，對故障進行排查修復。

(8)該系統(tǒng)的灰分檢測、遠程自動采樣及視頻監(jiān)控功能可面向選煤廠、礦、集團公司進行授權(quán)發(fā)布，實現(xiàn)集團內(nèi)部數(shù)據(jù)共享與遠程監(jiān)控與操作，也可對采集數(shù)據(jù)進行分析并指導生產(chǎn)。

(9)通過Web服務器將采集到的實時數(shù)據(jù)、視頻信號、界面等在局域網(wǎng)內(nèi)Web發(fā)布之后，局域網(wǎng)內(nèi)的遠程用戶可通過客戶端登錄IP方式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、視頻查閱等功能。為保證系統(tǒng)安全，設置登錄權(quán)限，區(qū)分查看與監(jiān)控、管理用戶。

3 應用效果

(1)NAGM-2008天然射線灰分儀測定值與采樣化驗數(shù)據(jù)對比見表1。結(jié)果表明：灰分儀誤差波動范圍為-2.49%～2.41%，平均絕對差值為1.63%，小于3.0%，灰分儀測量結(jié)果達到了高陽選煤廠的技術指標要求，且誤差小，完全能夠滿足生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的需求。

(2)通過建立數(shù)據(jù)視頻采集平臺，實現(xiàn)在上位軟件中集中控制與視頻監(jiān)控功能，這種方式既有利于集中控制與畫面監(jiān)控系統(tǒng)的融合，又有利于設備成本的降低。煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺通過客戶端Web登錄方式，進行上位監(jiān)控和視頻瀏覽，不僅可以實現(xiàn)客戶端監(jiān)控功能，同時可以實現(xiàn)多路視頻實時監(jiān)視、歷史查看、錄像下載等功能，在帶寬足夠的情況下，可以實時傳輸視頻信號來實現(xiàn)對煤樣產(chǎn)品去向的監(jiān)測。

表1 NAGM-2008天然射線灰分儀測定值與化驗數(shù)據(jù)對比

此外，該網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)協(xié)同辦公、輔助決策類等深層次分析挖掘和綜合利用。對采集到的數(shù)據(jù)、視頻面向集團公司、高陽礦、選煤廠進行有權(quán)限數(shù)據(jù)發(fā)布，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；分析采集數(shù)據(jù)，指導生產(chǎn)。

4 結(jié) 語

精細化管理的一個重要組成部分就是企業(yè)數(shù)據(jù)的采集、分析、分享，高陽選煤廠建設廢棄物及副產(chǎn)品煤質(zhì)監(jiān)控及信息網(wǎng)絡平臺，生產(chǎn)實踐表明，高陽選煤廠煤質(zhì)監(jiān)控及信息一體化網(wǎng)絡可實現(xiàn)高陽選煤廠產(chǎn)品指標實時在線監(jiān)測監(jiān)控，在提升選煤廠質(zhì)量監(jiān)測精度的同時，也降低了職工的勞動強度。