曹建民　于明鑫

摘 要：隨著自動(dòng)化領(lǐng)域科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)控制的智能化、人性化日益成為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的一種大趨勢(shì)。集中監(jiān)控的系統(tǒng)化和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)度傳輸監(jiān)控已經(jīng)成為煤礦迫切的實(shí)際需求。自動(dòng)化信息平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，調(diào)度監(jiān)控，方便了數(shù)據(jù)的匯總、分析，便于領(lǐng)導(dǎo)級(jí)的管理者決策、進(jìn)行統(tǒng)籌、安排生產(chǎn)管理。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化 集中監(jiān)控 遠(yuǎn)程調(diào)度 信息平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TD654 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（c）-0016-02

隨著自動(dòng)化領(lǐng)域科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)控制的智能化、人性化日益成為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的一種大趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭領(lǐng)域在重視生產(chǎn)的同時(shí)，也希望把礦上的各個(gè)子系統(tǒng)，融于到一個(gè)共用的平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，調(diào)度監(jiān)控，方便了數(shù)據(jù)的匯總、分析，便于領(lǐng)導(dǎo)級(jí)的管理者決策，進(jìn)行統(tǒng)籌，安排生產(chǎn)管理。

1 項(xiàng)目背景

安陽(yáng)市主焦煤業(yè)風(fēng)井現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)：主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、瓦斯抽放泵站系統(tǒng)、瓦斯發(fā)電站系統(tǒng)以及變電所。除主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和變電所在一起外，其它系統(tǒng)整體來說相對(duì)分散，操作人員要全天候循環(huán)巡檢，不便于管理，有時(shí)設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)都不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

主通風(fēng)機(jī)和變電所已有自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)；壓風(fēng)機(jī)設(shè)備在投建時(shí)已經(jīng)配套了針對(duì)單臺(tái)設(shè)備的控制系統(tǒng)；瓦斯抽放泵站沒有自動(dòng)化后臺(tái)系統(tǒng)，水泵和抽放主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元低壓開關(guān)或者軟啟動(dòng)以及供配電的高低壓防爆開關(guān)等也不在同一設(shè)備房間，就地管理比較麻煩，設(shè)備出現(xiàn)故障不能及時(shí)得知設(shè)備故障原因。

總體來說，各個(gè)設(shè)備子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、分散，非常不便于操作人員的安全、科學(xué)管理。同時(shí)，集中監(jiān)控的系統(tǒng)化和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)度傳輸監(jiān)控已經(jīng)成為煤礦迫切的實(shí)際需求。

2 設(shè)計(jì)原則

（1）先進(jìn)性、成熟性：使用先進(jìn)、成熟、實(shí)用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，使得各個(gè)子系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期。

（2）實(shí)用性：由于現(xiàn)代煤礦的安全、生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度任務(wù)、各職能部門之間業(yè)務(wù)的聯(lián)系在很大程度上是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，而安全、生產(chǎn)監(jiān)控則對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求很高，因此，在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)的處理能力。

（3）可靠性：高效穩(wěn)定的系統(tǒng)，能提供全年365天，一天24 h的不停頓運(yùn)作。安全的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備與布線系統(tǒng)，必須能適應(yīng)嚴(yán)格的工作環(huán)境。

（4）安全性：網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)環(huán)節(jié)要盡可能多地提供安全保密措施，來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的性能。設(shè)備和終端必須反應(yīng)快速，充分配合實(shí)時(shí)性的需求。

（5）易操作性：先進(jìn)且易于使用的圖形人機(jī)界面功能，提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等有效工具。

（6）完整性：提供與各種外界系統(tǒng)通信的功能，確保信息的完整性并充分利用在整體系統(tǒng)的運(yùn)作上。

（7）互聯(lián)網(wǎng)和可擴(kuò)展性：把各子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，滿足信息層結(jié)果中各層之間的信息溝通，增加各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和可擴(kuò)展性。

（8）經(jīng)濟(jì)性：在一定的資金資源下，盡量有效地利用，以適當(dāng)?shù)耐度虢⒁粋€(gè)盡可能高水平的、完善的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)安陽(yáng)市主焦煤業(yè)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)狀及解決因系統(tǒng)分布分散而引起的管理困難、遠(yuǎn)程調(diào)度等問題的需求，制定如下自動(dòng)化平臺(tái)解決方案。

（1）針對(duì)瓦斯抽放泵站現(xiàn)在的無(wú)自動(dòng)化后臺(tái)系統(tǒng)，水泵和抽放主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元低壓開關(guān)或者軟啟動(dòng)以及供配電的高低壓防爆開關(guān)等不在同一設(shè)備房間，設(shè)備出現(xiàn)故障不能及時(shí)得知設(shè)備故障原因等現(xiàn)狀，在瓦斯抽放泵站的電控室內(nèi)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制后臺(tái)，就近解決整個(gè)瓦斯抽放泵站的管理問題，在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上去監(jiān)測(cè)控制瓦斯抽放泵站系統(tǒng)，從這個(gè)自動(dòng)化平臺(tái)上可以觀察到整個(gè)瓦斯抽放泵站的設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)行參數(shù)，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能很快得知系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因，提前決策，開啟備用機(jī)組，然后去處理設(shè)備故障。

（2）目前，風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、瓦斯抽放泵站各個(gè)子系統(tǒng)整體相對(duì)分散，操作人員要全天候循環(huán)巡檢，不便于管理，有時(shí)設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)都不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。采用綜合自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)，可把各個(gè)子系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的平臺(tái)系統(tǒng)上。這個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)安放在變電所監(jiān)控室內(nèi)，這樣在變電所監(jiān)控室就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)井各個(gè)子系統(tǒng)的日常數(shù)據(jù)觀測(cè)記錄、調(diào)度管理以及緊急故障快速處理。

（3）針對(duì)調(diào)度遠(yuǎn)傳要求，使用原有光纖網(wǎng)絡(luò)，增設(shè)必要的光端收發(fā)器、交換機(jī)以及調(diào)度用的調(diào)度監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控軟件系統(tǒng)，組建成一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。

（4）項(xiàng)目大體分為集成硬件系統(tǒng)、主通風(fēng)機(jī)在線接口軟硬件接入、壓風(fēng)機(jī)三機(jī)組控制系統(tǒng)接口軟硬件接入、瓦斯抽放泵站自動(dòng)化監(jiān)測(cè)后臺(tái)（含其軟硬件接口接入）等四塊。

信息平臺(tái)拓?fù)鋱D如圖1所示。

信息平臺(tái)搭建后，在變電所及調(diào)度中心的信息平臺(tái)監(jiān)控主機(jī)上就可以實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)、三套壓風(fēng)機(jī)機(jī)組以及瓦斯抽放泵站3個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與記錄、運(yùn)行狀態(tài)的及時(shí)反映、及時(shí)故障報(bào)警及其快速處理方案的制定等，最終實(shí)現(xiàn)了多個(gè)分散子系統(tǒng)的管理與調(diào)度，使得設(shè)備的管理更加先進(jìn)、科學(xué)合理，避免了安排大量操作人員要全天候循環(huán)巡檢記錄，繁瑣不便于管理的現(xiàn)象，更重要的是避免了有時(shí)設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)的事故現(xiàn)象。

4 自動(dòng)化信息平臺(tái)系統(tǒng)配置情況

4.1 瓦斯抽放泵站監(jiān)控子系統(tǒng)

配置設(shè)備：瓦斯抽放泵站監(jiān)控柜、水壓壓力傳感器變送器、電機(jī)溫度傳感、瓦斯氣體濃度傳感變送器、瓦斯氣體負(fù)壓傳感器變送器、瓦斯氣體流量傳感器變送器、瓦斯氣體排氣電動(dòng)閥體、瓦斯抽放泵站軟件程序系統(tǒng)、信號(hào)/傳輸電纜、瓦斯抽放泵站就地監(jiān)控及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳軟件程序。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)集成平臺(tái)（數(shù)據(jù)采集服務(wù)器及監(jiān)控中心）

配置設(shè)備：信息平臺(tái)集成監(jiān)控主機(jī)、顯示器和音箱、工業(yè)交換機(jī)、山特UPS（1kVA）智能、西門子人機(jī)界面軟件WinCC、主通風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳軟件程序、三套壓風(fēng)機(jī)機(jī)組數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳軟件程序、集成監(jiān)控平臺(tái)軟件程序、主通風(fēng)機(jī)以及3套壓風(fēng)機(jī)機(jī)組數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊協(xié)議網(wǎng)關(guān)、信號(hào)/傳輸電纜。

4.3 遠(yuǎn)程調(diào)度集成平臺(tái)

配置設(shè)備：光電轉(zhuǎn)換器、工業(yè)交換機(jī)、山特UPS（1kVA）智能、西門子人機(jī)界面軟件WinCC、遠(yuǎn)程調(diào)度集成平臺(tái)軟件程序、光纖網(wǎng)絡(luò)。

5 自動(dòng)化信息平臺(tái)的功能

組建后的信息平臺(tái)，在變電所控制室和遠(yuǎn)程調(diào)度中心就可以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程功能。

（1）可以適時(shí)監(jiān)測(cè)記錄主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)機(jī)組以及瓦斯抽放泵站的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)以及系統(tǒng)必要的性能參數(shù)。

（2）有統(tǒng)一的管理界面，方便進(jìn)入每一個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，動(dòng)畫人性化顯示主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)機(jī)組以及瓦斯抽放泵站的運(yùn)行情況。

（3）具備及時(shí)的語(yǔ)音報(bào)警功能，及時(shí)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的故障進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，及早讓操作人員進(jìn)行決策，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，保障系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

（4）具備故障記錄功能，可以顯示故障具體產(chǎn)生的部位以及初步故障分析，給設(shè)備故障的解決提供指導(dǎo)性的建議。

（5）具備數(shù)據(jù)再次遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ芙涌冢员銓淼V方進(jìn)行整個(gè)煤礦的信息平臺(tái)搭建。

6 主焦煤礦自動(dòng)化信息平臺(tái)應(yīng)用效果

（1）使用自控化信息平臺(tái)后，全礦輔助人員減少，降低了受傷害的幾率；設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)操作，避免了誤操作造成的設(shè)備事故；各設(shè)備保護(hù)、閉鎖裝置齊全可靠，消除了保護(hù)裝置不齊和失效等安全隱患，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全。

（2）設(shè)備自動(dòng)控制后，避免了運(yùn)行過程中的機(jī)械和電氣沖擊，設(shè)備的磨損減小，其修理周期和使用壽命延長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用大幅降低。

（3）全礦自動(dòng)化程度提高，操作人員只需監(jiān)視或進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）設(shè)備（如通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、瓦斯抽放泵站）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制后，運(yùn)行效率提高，可靠性提高，系統(tǒng)的能力得到提高，對(duì)保證正常生產(chǎn)十分有利。

7 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)井設(shè)備集中監(jiān)控及遠(yuǎn)程調(diào)度自動(dòng)化信息平臺(tái)在該礦投入使用以來，為該礦實(shí)現(xiàn)減人、增安、提效提供了有力的保障，節(jié)約了大量人工費(fèi)用。自動(dòng)化信息平臺(tái)可操作性強(qiáng)，能真實(shí)地反映主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)機(jī)組以及瓦斯抽放泵站的運(yùn)行情況，協(xié)助礦領(lǐng)導(dǎo)指導(dǎo)礦井生產(chǎn)，同時(shí)可減輕管理人員的勞動(dòng)，提高管理水平，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉得英.煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)在神東礦區(qū)的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2002（B01）：26-29.

[2] 趙四海.礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)研制[J].煤炭機(jī)械，2014，35（3）：195-197.

[3] 趙小虎，張申.基于礦山綜合自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，32（8）：15-18.

[4] 張建，鄧榮，湯俊.全礦井綜合自動(dòng)化在煤礦的應(yīng)用與發(fā)展[C]//煤礦自動(dòng)化與信息化.2010.