王琛琛， 鄒 濤， 王金波， 曹輝勇， 張 博

(北京瑞賽長城航空測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100176)

2020年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、應(yīng)急管理部、國家煤礦安全監(jiān)察局、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、科技部、教育部聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》[1]中明確指出要提高煤礦智能化技術(shù)與裝備水平，加快實(shí)現(xiàn)井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)礦用制氮裝置的本地自動(dòng)化運(yùn)行與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控將解決長久以來煤礦用制氮裝置手動(dòng)操作煩瑣、啟動(dòng)時(shí)間長、需要手動(dòng)記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等自動(dòng)化程度較低和難以集中監(jiān)測(cè)的問題[2]，是推動(dòng)煤礦安全保障的自動(dòng)化、智能化進(jìn)程中的重要環(huán)節(jié)。

當(dāng)前，對(duì)礦用制氮裝置的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)研究多是以PLC為核心實(shí)現(xiàn)對(duì)制氮裝置自動(dòng)化控制和現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏顯示[3]。在此基礎(chǔ)上，王選亮[4]提出了一種將PLC采集到的數(shù)據(jù)通過Modbus協(xié)議接入到煤礦多功能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，多功能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)上傳到地面服務(wù)器進(jìn)行終端平臺(tái)監(jiān)控的方案。但是在煤礦遠(yuǎn)距離通信的過程中，多協(xié)議轉(zhuǎn)換和串口傳輸速度的限制將會(huì)產(chǎn)生信號(hào)延時(shí)和指令響應(yīng)速度的問題，同時(shí)其系統(tǒng)數(shù)據(jù)連續(xù)完整性缺乏冗余措施，對(duì)制氮裝置及其配套空壓機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也沒有直觀有效的視頻監(jiān)控手段。

為了提高對(duì)多套制氮裝置的集中監(jiān)控能力，需要進(jìn)一步增強(qiáng)制氮裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、直觀性和智能化水平。筆者在梳理制氮裝置無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種基于iFIX組態(tài)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制平臺(tái)的制氮裝置無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用PLC對(duì)制氮裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行終端監(jiān)測(cè)和控制，通過集成工業(yè)以太網(wǎng)攝像機(jī)對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻監(jiān)控。其中，PLC和工業(yè)以太網(wǎng)攝像機(jī)均通過制氮裝置控制箱內(nèi)置的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)模塊直接并入TCP/IP光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可顯著提高制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦復(fù)雜電磁環(huán)境和遠(yuǎn)距離通信狀態(tài)下的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性；系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)過程中采取了充分的冗余措施以確保其可靠性；考慮到煤礦智能化[5-6]發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)軟件框架、系統(tǒng)組態(tài)、相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)靈活，從而可實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件工作界面簡潔易用且實(shí)現(xiàn)全要素可視化，具備設(shè)備遠(yuǎn)程一鍵安全啟動(dòng)、故障自診斷評(píng)估、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)警等智能化操作功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

制氮裝置無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對(duì)多套礦用制氮裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)合監(jiān)測(cè)控制。為保證制氮裝置穩(wěn)定自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)時(shí)高效，本系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、信息技術(shù)、組態(tài)技術(shù)和智能控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了制氮裝置控制系統(tǒng)及其遠(yuǎn)程監(jiān)控中心平臺(tái)，根據(jù)煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化設(shè)計(jì)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保障系統(tǒng)可穩(wěn)定高速運(yùn)行。

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

制氮裝置監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括作為接入層的制氮裝置控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和核心層的中心站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

中心站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用星狀千兆以太網(wǎng)，制氮監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用由多臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)組建的工業(yè)以太網(wǎng)冗余環(huán)網(wǎng)[7-9]。由于煤礦現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，制氮裝置控制箱內(nèi)部均集成以太網(wǎng)交換機(jī)模塊，多套制氮機(jī)控制系統(tǒng)直接組建光纖環(huán)網(wǎng)，極大地提高了系統(tǒng)的通信速率和響應(yīng)速度。

中心站監(jiān)控部署兩臺(tái)SCADA服務(wù)器(SCADA1和SCADA2)作為雙機(jī)熱備份[10]，一主一備，互為冗余。交換機(jī)配置如下。

① 制氮裝置控制箱交換機(jī)：采用工業(yè)以太網(wǎng)卡軌式網(wǎng)管型交換機(jī)，端口模塊化，支持4個(gè)100/1000 Mbit/s SFP接口，8個(gè)10/100 Mbit/s RJ45端口，滿足本質(zhì)安全要求，支持多種拓?fù)淙哂鄥f(xié)議，以及遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能。

② 中心站核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)管型機(jī)架式交換機(jī)，4個(gè)1000 Mbit/s SFP接口，16個(gè)100 Mbit/s RJ45接口，支持DT-Ring協(xié)議簇及RSTP等冗余組網(wǎng)機(jī)制。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

制氮裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體上可分為制氮裝置控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心平臺(tái)這兩個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

制氮裝置控制系統(tǒng)的控制單元以PLC為核心，配接關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的傳感器和執(zhí)行器，根據(jù)制氮工藝流程設(shè)計(jì)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)制氮裝置全自動(dòng)運(yùn)行。另外，可實(shí)時(shí)獲取制氮機(jī)組入口溫度、管道溫度、空氣壓力、氮?dú)庋a(bǔ)償壓力、氮?dú)饬髁康汝P(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過深化整機(jī)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行、設(shè)備故障自診斷、緊急故障處理、性能趨勢(shì)等智能化運(yùn)行。同時(shí)，制氮自動(dòng)控制系統(tǒng)將采集的設(shè)備狀態(tài)信息、工藝流程參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻等通過以太網(wǎng)模塊傳輸?shù)较到y(tǒng)環(huán)網(wǎng)，再經(jīng)由中心站核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心平臺(tái)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心平臺(tái)主要由工作站、服務(wù)器和相關(guān)外接設(shè)備組成。服務(wù)器負(fù)責(zé)采集制氮控制系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理功能，并交由工作站調(diào)用。工作站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理和顯示，監(jiān)管人員可通過客戶端軟件平臺(tái)對(duì)制氮裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制指令經(jīng)由以太網(wǎng)下發(fā)至制氮控制系統(tǒng)執(zhí)行。

2 制氮裝置控制系統(tǒng)

2.1 制氮裝置控制系統(tǒng)組成

制氮裝置控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)制氮工藝流程的全過程進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行視頻監(jiān)控。其既能夠執(zhí)行中心站軟件監(jiān)控平臺(tái)的指令以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，又能夠?qū)崿F(xiàn)本地控制。當(dāng)遠(yuǎn)程控制出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員仍可以通過本地控制就近保障制氮裝置正常運(yùn)行。

制氮控制系統(tǒng)按功能可劃分為以下4個(gè)部分。

① 電氣控制。制氮控制系統(tǒng)的電氣控制部分是數(shù)據(jù)采集和終端控制的關(guān)鍵執(zhí)行部分。該部分采用西門子S7-1200系列PLC作為控制器[11]，組合I/O模塊和智能儀表(傳感器/變送器)、執(zhí)行器、空壓機(jī)控制器之間使用電纜進(jìn)行一對(duì)一連接。通過現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議完成對(duì)制氮裝置工藝流程的溫度、壓力、流量、氮?dú)饧兌鹊认嚓P(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，以及對(duì)空壓機(jī)、電磁閥等執(zhí)行器的精準(zhǔn)控制。

② 視頻監(jiān)控。控制系統(tǒng)采用?？低暩咔寰W(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對(duì)制氮裝置及現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻監(jiān)控，同時(shí)具備熱成像溫度監(jiān)測(cè)、煙火監(jiān)測(cè)報(bào)警等功能。

③ 人機(jī)交互界面(Human Machine Interface,HMI)?？刂葡到y(tǒng)人機(jī)交互功能通過威綸通MT8071IP觸摸屏和控制箱體按鈕實(shí)現(xiàn)?？刂破鱌LC與顯示屏之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,按鈕則直接接入PLC數(shù)字量輸入作為開關(guān)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能選擇?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員可通過HMI顯示的傳感器數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)置、設(shè)備啟停等內(nèi)容進(jìn)行手動(dòng)控制操作。

④ 通信單元。PLC和網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過交換機(jī)模塊接入到制氮控制系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了制氮控制系統(tǒng)與中心站上位機(jī)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 制氮裝置自動(dòng)控制邏輯

制氮裝置的工藝流程主要經(jīng)過了壓縮、凈化、分離3個(gè)階段。實(shí)際制氮裝置主要由空壓機(jī)組和制氮機(jī)組兩個(gè)部分組成，空壓機(jī)組壓縮空氣輸送到制氮機(jī)組，制氮機(jī)組完成對(duì)壓縮空氣的凈化和分離。制氮裝置自動(dòng)控制流程圖如圖3所示。

圖3 制氮裝置自動(dòng)控制流程圖

制氮裝置啟動(dòng)運(yùn)行后，控制系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化處理，即檢測(cè)裝置各設(shè)備狀態(tài)是否能夠正常運(yùn)行，若有設(shè)備異常則系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示。初始化后各傳感器開始啟動(dòng)工作，采集不同工藝節(jié)點(diǎn)的溫度、壓力、流量等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，PLC對(duì)傳感器(控制器)采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在問題，PLC會(huì)進(jìn)入異常和故障處理程序控制聲光報(bào)警器發(fā)出聲音和燈光報(bào)警提醒，同時(shí)顯示屏和中心站監(jiān)控軟件也會(huì)彈窗提示。只有在裝置設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)符合啟動(dòng)條件的情況下，制氮控制系統(tǒng)才能完全啟動(dòng)。同時(shí)，裝置在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)狀態(tài)或者數(shù)據(jù)異常，PLC也會(huì)進(jìn)入異常和故障處理程序，并根據(jù)不同的故障類型做分級(jí)報(bào)警和故障處理。

制氮控制系統(tǒng)完全啟動(dòng)后，PLC與空壓機(jī)控制器通過Modbus-RTU協(xié)議進(jìn)行通信，啟動(dòng)空壓機(jī)。系統(tǒng)進(jìn)入制氮控制程序，排污閥進(jìn)行自動(dòng)定時(shí)排污(每15 min開啟3 s)，并將結(jié)果上傳到中心站?？諌簷C(jī)正常啟動(dòng)后為制氮機(jī)組的入口注入壓縮空氣，通過管道入口的壓力傳感器和溫度傳感器檢測(cè)入口空氣壓力和溫度。如果空氣壓力超過1.2 MPa，系統(tǒng)開啟卸壓閥并進(jìn)行超壓報(bào)警提示檢查空壓機(jī)組，PLC同步控制空壓機(jī)組停機(jī)。如果入口溫度超過40 ℃，系統(tǒng)給出超溫報(bào)警提示并檢查入口冷卻器，同時(shí)緊急停車處理。當(dāng)入口空氣壓力0.4 MPa≤P≤1.2 MPa時(shí)，系統(tǒng)閥開啟，壓縮空氣進(jìn)入氮?dú)夥蛛x處理流程。

經(jīng)過多級(jí)過濾器“凈化”預(yù)處理的壓縮空氣，根據(jù)不同工藝要求通過不同分離材料，實(shí)現(xiàn)氮?dú)夂推渌諝饨M分的分離。系統(tǒng)經(jīng)制氮機(jī)組出口管道處的氮?dú)鉂舛葌鞲衅鳈z測(cè)分離后富集的氮?dú)鉂舛?，?dāng)?shù)獨(dú)鉂舛取?7%時(shí)，控制切換閥開啟，輸出合格的高純度氮?dú)?，通過電動(dòng)執(zhí)行器控制氮?dú)廨敵隽髁?，瞬時(shí)流量和累計(jì)流量經(jīng)氮?dú)饬髁總鞲衅鬟M(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到氮?dú)鉂舛?97%時(shí)，系統(tǒng)控制切換閥關(guān)閉，將不合格的氮?dú)馀趴铡Ｖ链?，制氮裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行控制，具體工藝安全參數(shù)設(shè)定需要結(jié)合煤礦現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)一步調(diào)整，以保證制氮控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

3.1 制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)

制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件是基于iFIX5.8系列工業(yè)組態(tài)軟件開發(fā)的過程監(jiān)測(cè)控制軟件，支持Windows操作系統(tǒng)，同時(shí)具有易用性、實(shí)時(shí)性、通用性和安全性。該軟件采用C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，使用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、歸檔。SCADA服務(wù)器作為iFIXServer,部署兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)互為冗余，配置NVR服務(wù)器存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)可視化視頻。

iFIX5.8組態(tài)軟件無法直接與PLC、DCS等過程控制硬件直接連接，必須通過配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，I/O驅(qū)動(dòng)器將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻IT(驅(qū)動(dòng)器映像表)，然后經(jīng)過SAC(掃描報(bào)警控制)存儲(chǔ)到PDB(過程數(shù)據(jù)庫)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警、生成報(bào)表等過程。利用iFIX軟件的人機(jī)交互功能，客戶端通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)最終以圖表、動(dòng)畫等形式顯示到工作界面上。iFIX軟件數(shù)據(jù)流向圖如圖4所示。

圖4 iFIX軟件數(shù)據(jù)流向圖

軟件開發(fā)主要分為數(shù)據(jù)庫和客戶端兩個(gè)部分。在SCADA服務(wù)器上創(chuàng)建SQL Server數(shù)據(jù)庫，采用4級(jí)標(biāo)簽命名法，明確系統(tǒng)、設(shè)備、部件和參數(shù)之間的聯(lián)系，減少了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫重復(fù)標(biāo)簽出現(xiàn)的概率，同時(shí)提高了數(shù)據(jù)庫的檢索速度。客戶端部分根據(jù)設(shè)備屬性和用戶需求主要完成了制氮裝置工藝流程和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)顯示統(tǒng)計(jì)、遠(yuǎn)程操控、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)報(bào)警、數(shù)據(jù)報(bào)表曲線統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、裝置維護(hù)保養(yǎng)記錄和用戶權(quán)限管理等功能。其中，遠(yuǎn)程控制功能可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程單機(jī)控制、遠(yuǎn)程聯(lián)控等多種控制方式。制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 制氮遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)圖

3.2 工作圖形界面設(shè)計(jì)

制氮監(jiān)控軟件圖形界面的主要功能是集中顯示多套制氮裝置的設(shè)備運(yùn)行情況以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制，當(dāng)有異?；蚬收习l(fā)生時(shí)，工作界面將進(jìn)行報(bào)警提示并記錄報(bào)警信息和異常故障內(nèi)容。系統(tǒng)采用服務(wù)器-HMI的形式，HMI內(nèi)不加載PDB直接調(diào)用SCADA服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。圖形界面利用iFIX集成的Active控件和VBA腳本制作。

制氮裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畫面布局主要分為4個(gè)部分：頂部標(biāo)志區(qū)、中部顯示區(qū)、底部日志區(qū)和左側(cè)導(dǎo)航區(qū)，詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容如下。

① 標(biāo)志區(qū)：顯示系統(tǒng)名稱、當(dāng)前時(shí)間和軟件版本號(hào)。

② 顯示區(qū)：軟件的功能顯示區(qū)。根據(jù)導(dǎo)航菜單的不同功能，將在顯示區(qū)切換顯示對(duì)應(yīng)的具體內(nèi)容，默認(rèn)顯示制氮工藝流程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

③ 日志區(qū)：顯示系統(tǒng)運(yùn)行過程中不同事件標(biāo)志發(fā)生事件和簡要內(nèi)容(包括異常報(bào)警事件)。

④ 導(dǎo)航區(qū)：軟件主要功能導(dǎo)航區(qū)。主要包括工藝流程組態(tài)實(shí)時(shí)顯示、制氮機(jī)和空壓機(jī)狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、控制參數(shù)和量程參數(shù)的設(shè)置、視頻監(jiān)控畫面、報(bào)警歷史、歷史曲線、保養(yǎng)記錄、登錄注銷等功能。

軟件利用vxDATA數(shù)據(jù)控件通過ODBC協(xié)議從SQL數(shù)據(jù)庫調(diào)用各套制氮裝置的空氣壓力、氮?dú)鈮毫?、氮?dú)饬髁俊⒌獨(dú)鉂舛?、濾芯耗時(shí)、管道溫度、加熱器溫度、閥門狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、空壓機(jī)狀態(tài)等參數(shù)，從NVR監(jiān)控服務(wù)器獲取制氮裝置現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)視頻，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)制氮裝置的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、狀態(tài)趨勢(shì)圖和制氮量統(tǒng)計(jì)表等功能。而且，系統(tǒng)預(yù)留豐富的軟件接口，可與現(xiàn)有主流安全監(jiān)控系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)等進(jìn)行深度融合聯(lián)動(dòng)。工作人員可通過監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)設(shè)置、量程參數(shù)修改和制氮裝置遠(yuǎn)程一鍵啟停，從而完成對(duì)制氮裝置的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制氮裝置的監(jiān)、管、控平臺(tái)一體化。

4 工業(yè)試驗(yàn)應(yīng)用

完成系統(tǒng)整體搭建后，進(jìn)行系統(tǒng)初步檢驗(yàn)聯(lián)調(diào)，確保產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)過相關(guān)防爆及安全認(rèn)證合格后進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，監(jiān)控軟件工作界面如圖6和圖7所示，部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)如8和圖9所示。結(jié)果表明，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定，安全保障機(jī)制完備。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制啟停、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表等多項(xiàng)功能均滿足預(yù)期需求。同時(shí)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)的異常情況，當(dāng)相關(guān)設(shè)定值超過預(yù)期或者短時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)接近風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)狀態(tài)時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入緊急安全模式，同時(shí)給出報(bào)警提示，提醒工作人員進(jìn)行處理，從而有效防范了風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 制氮監(jiān)控軟件工作主界面

圖7 制氮監(jiān)控軟件視頻監(jiān)控界面

圖8 制氮裝置部分運(yùn)行記錄

圖9 氮?dú)夂壳€圖

5 結(jié)束語

針對(duì)礦用制氮裝置自動(dòng)化程度較低和缺乏有效的統(tǒng)一監(jiān)管措施的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種以PLC、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)組態(tài)軟件為基礎(chǔ)的制氮裝置無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案。制氮裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)(視頻)采集、設(shè)備控制、信息傳輸為一體，綜合考慮了制氮工藝流程、煤礦應(yīng)用安全性、系統(tǒng)總體穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，以及各制氮裝置的部署位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用制氮裝置及其運(yùn)行環(huán)境實(shí)時(shí)全方位智能化監(jiān)管，具有較高的可靠性、時(shí)效性和擴(kuò)展性，既提高了煤礦安全生產(chǎn)的保障水平，又完成了固定崗位減人增效的目標(biāo)，卓有成效地推動(dòng)了煤礦智能化的發(fā)展。與此同時(shí)，后續(xù)研究將對(duì)組態(tài)軟件采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析，借助大數(shù)據(jù)相關(guān)算法，為系統(tǒng)智能決策提供更可靠的依據(jù)。