楊 帥

（晉煤集團趙莊煤業(yè)有限責任公司趙莊二號井，山西 長治 046608）

趙莊二號井是晉煤集團下屬大型現(xiàn)代化礦井，礦井位于山西省長子縣境內，現(xiàn)已安裝電力監(jiān)控系統(tǒng)、自動化排水控制系統(tǒng)、主副井提升系統(tǒng)、主扇控制系統(tǒng)等，但是每個系統(tǒng)都有相對獨立的數(shù)據傳輸通道，浪費寶貴的通信資源，同時，進行統(tǒng)一協(xié)調調度較為繁瑣。綜合自動化系統(tǒng)環(huán)形網建成以后，所有獨立系統(tǒng)均可接入工業(yè)環(huán)網，保障整個系統(tǒng)數(shù)據傳輸迅速。

隨著國內的自動與信息化技術迅猛發(fā)展，自動化控制技術逐步被應用于各個生產領域。基于現(xiàn)代化企業(yè)管理與構建安全監(jiān)控系統(tǒng)的需要，構建以信息化、自動化為基石的新型現(xiàn)代化已成為當前煤炭行業(yè)提升企業(yè)競爭力、保障礦井安全生產的必然趨勢[1-4]。

1 系統(tǒng)建設的目標

煤炭行業(yè)綜合自動化控制系統(tǒng)主要由生產設備控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩部分構成。通過對現(xiàn)有的煤礦控制系統(tǒng)進行分析，迫切需要在現(xiàn)有的控制系統(tǒng)基礎上，建立一個事件處置高效、通信網絡穩(wěn)定、數(shù)據真實可靠的信號傳輸與監(jiān)控的綜合信息化平臺，依托于穩(wěn)定的通訊網絡，將現(xiàn)有的單個監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據完整地有機集成起來。自動化控制系統(tǒng)可有效將礦井各個生產環(huán)節(jié)的設備實時信息與視頻監(jiān)控有機地融為一體，在地面中央控制室便可實現(xiàn)對全礦井的各個生產環(huán)節(jié)的監(jiān)控。同時，可將最新的信息反饋給各級決策者，使決策者在地面即可隨時了解井下的實際生產情況，便于實現(xiàn)全礦井的統(tǒng)一管理[5-6]。

2 礦井綜合自動化系統(tǒng)建設情況

礦井現(xiàn)有井下高低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)、泵房自動化排水控制系統(tǒng)、地面主副井提升系統(tǒng)、主扇控制系統(tǒng)，迫切需要與地面管理系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制，主要建設內容如下。

2.1 礦井綜合自動化控制平臺

礦井綜合自動化平臺將把趙莊二號井各個子系統(tǒng)有機整合在一起，集控室將中央泵房、主副井提升機房、主扇機房的控制系統(tǒng)進行集中，通過光纖和交換機進行信息的交互通訊。確保礦井各個生產環(huán)節(jié)的實時信息在統(tǒng)一平臺上進行有效集成，實現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據的深入挖掘、分析處理以及對關聯(lián)業(yè)務數(shù)據的綜合評估，進而實現(xiàn)對各生產環(huán)節(jié)的實時控制，達到“管控一體化”的目標。

圖1 井上下綜合自動化集中控制系統(tǒng)拓撲結構圖

2.2 站控主單元

站控主單元的主要功能為現(xiàn)場數(shù)據的采集、處理、通信等，同時提供各類硬件通信設施接口，用于現(xiàn)場數(shù)據的采集并實時處理配電室內所有的保護裝置、測控裝置、智能設備的數(shù)據，形成各種信息轉發(fā)表，同時向礦井遠程后臺控制系統(tǒng)、調度集控中心進行發(fā)送。

井下電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝在井下中央變電所、各盤區(qū)變電所及各采區(qū)配電點，其主站系統(tǒng)硬件構成主要包括通訊服務器、數(shù)據服務器、監(jiān)控工作站三大部分。能夠實現(xiàn)遠程遙測、遙信、遙控、遙調的四遙功能，在地面即可實現(xiàn)對井下開關設備的分合閘、設備相關參數(shù)的調整與修改，對開關設備動作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，同時，故障報警與查詢信息的反饋可以加快對故障點的及時處理，縮短事故影響時間。

主、副井提升機及主扇機房綜合自動化系統(tǒng)均采用新型的PCS-9700集控站系統(tǒng)，其主要構成包括操作員站、以太網、交換機、UPS及PCS-9700保護測控裝置等。

其配套的間隔級控制設備應當保證在無屏蔽狀態(tài)下，仍具有足夠的抵抗電磁干擾的能力。在整套綜合自動化系統(tǒng)中，當其中任一設備發(fā)生故障時均不應影響系統(tǒng)中其他設備的正常運行?？梢詫崿F(xiàn)遠程監(jiān)控主副井提升機、主扇風機的運行情況并能對相應供電系統(tǒng)實現(xiàn)四遙功能；在集控室實時監(jiān)控中央泵房設備的運行情況，通過自動、手動、聯(lián)動多種方式實現(xiàn)遠程操控主水泵運行。

2.3 后臺監(jiān)控系統(tǒng)

后臺監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)井下數(shù)據的采集、存儲、實時監(jiān)控，同時具有圖表顯示、緊急事件報警與記錄、設備實時狀態(tài)及參數(shù)的查詢、操作控制命令的解釋和下達等功能。操作界面采用簡潔清晰的風格，操作簡便，值班人員能夠實現(xiàn)對井下設備的遠程實時監(jiān)控，在出現(xiàn)故障報警時能夠輔助值班人員迅速做出判斷。

圖2 主排水在線監(jiān)測畫面

圖3 井下電力監(jiān)控系統(tǒng)畫面

3 礦井綜合自動化系統(tǒng)的經濟效益

在建立礦井遠程綜合自動化控制系統(tǒng)后，對原有的組織管理機構及制度進行合理調整，制定與綜合自動化控制系統(tǒng)相適應的管理制度，采用現(xiàn)代化管理手段，嚴格執(zhí)行與自動化平臺相對應的規(guī)定，提高工作效率和管理水平，體現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)的經濟效益，具體表現(xiàn)在以下兩點。

3.1 節(jié)能效益分析

綜合自動化系統(tǒng)完工后，實現(xiàn)對中央水泵房遠程實時監(jiān)控，達到削谷填峰的目的；同時與能源綜合管理等手段相結合有效降低電耗，按噸煤電耗減少2kW·h計算，則每年可節(jié)約能源成本為：0.5元/kW·h×2kW·h/t×90萬t=90萬元。

3.2 生產效能分析

綜合自動化系統(tǒng)能夠全面量化設備運行狀況，在事故未發(fā)生前，及時準確地找出隱患發(fā)生點，調度相關人員提前處理，盡可能將隱患消除在萌芽階段。同時，提升設備隱患排查能力，按照平均每月減少事故處理影響時間6h計算，每年可節(jié)約6×12=72h。趙莊二號井2012年生產能力為90萬t/a，據了解每小時約出煤l20t，每年可多出72×120=8640t原煤，按300元/t計算，每年可減少潛在損失259萬元。

4 結語

趙莊二號井綜合自動化控制系統(tǒng)投入使用后，在地面調度室通過站控主單元、后臺監(jiān)控系統(tǒng)即可實現(xiàn)礦井的井下高低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)、泵房自動化排水控制系統(tǒng)、地面主副井提升系統(tǒng)、主扇控制系統(tǒng)與地面管理系統(tǒng)的集中控制，有效降低噸煤成本，提高煤炭生產效率，取得了良好的經濟效益，同時，提高礦井安全生產管理水平，有效保障職工人身安全，促進了本安型礦井的建設。