地下礦山智能集中操控系統(tǒng)在鐵礦中的應(yīng)用

1、 地下礦山智能集中操控系統(tǒng)在鐵礦中的應(yīng)用劉近鋒（西安利雅得電氣股份有限公司）摘要：根據(jù)現(xiàn)代化礦山系統(tǒng)的發(fā)展要求，設(shè)計(jì)出基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集控操控平臺(tái)，將礦山的提升、通風(fēng)、變電站、充填、水泵房等13大系統(tǒng)集中到集中控制室進(jìn)行控制和監(jiān)視管理。實(shí)際應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)、停止、安全控制等各項(xiàng)操作，達(dá)到了各系統(tǒng)的聯(lián)鎖操作。各現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，提高了工作效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。關(guān)鍵詞： 礦山智能化；集中操控；金屬礦山；工業(yè)以太網(wǎng)；web發(fā)布；多設(shè)備接口；引言：礦山系統(tǒng)中涉及到的系統(tǒng)較多，對(duì)于管理和系統(tǒng)維護(hù)控制及其不便，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的好壞與優(yōu)劣直接影響到礦山的生產(chǎn)效率，甚至影響到礦山

2、的生產(chǎn)安全。隨著企業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)任務(wù)不斷加重，而勞動(dòng)力資源卻在自然的減員，迫切要求礦山對(duì)井下和地表系統(tǒng)的集中控制和管理。實(shí)現(xiàn)多套系統(tǒng)的機(jī)房無(wú)人值守，減少勞動(dòng)力，提高效率，增強(qiáng)工人的勞動(dòng)素質(zhì)和改善工作環(huán)境。保證礦山多個(gè)系統(tǒng)有機(jī)配合和安全運(yùn)行。為此，在富全鐵礦設(shè)計(jì)了礦山智能化集中操控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)十三大系統(tǒng)的自動(dòng)和手動(dòng)操作功能，減少了勞動(dòng)力數(shù)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了礦山現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的無(wú)人值守。1研究?jī)?nèi)容：整個(gè)系統(tǒng)包括十三大系統(tǒng)，主要為主/副井提升系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、井下/35KV變電系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、充填系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)、水泵房系統(tǒng)、產(chǎn)量計(jì)量系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、水處理、電話、視頻系統(tǒng)。

3、對(duì)這十三大系統(tǒng)與集控平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的接口連接通訊，采集現(xiàn)場(chǎng)各系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及發(fā)送控制數(shù)據(jù)。將采集的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的重新整合，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)運(yùn)行，集控中心通過(guò)人員定位、視頻、產(chǎn)量計(jì)量的一系列的礦山監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)礦山的運(yùn)營(yíng)情況有所整體把握，根據(jù)實(shí)時(shí)情況更好的指導(dǎo)和制定最新最完善的管理方案。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)我公司將依據(jù)中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司的數(shù)字化監(jiān)控要求及礦山設(shè)備安全性和高效性的要求，結(jié)合當(dāng)前礦山控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及我公司多年來(lái)積累的工程經(jīng)驗(yàn)，本方案主要采用開放性的TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、安全的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)組態(tài)技術(shù)、可靠的檢測(cè)技術(shù)、智能的專家策略系統(tǒng)等。本項(xiàng)目

4、的成功實(shí)施將使貴公司的礦區(qū)控制系統(tǒng)，技術(shù)更加先進(jìn)，功能更加強(qiáng)大、在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，進(jìn)一步推動(dòng)全國(guó)礦山行業(yè)的科技水平。本系統(tǒng)所有控制信號(hào)均集成在網(wǎng)絡(luò)之中，各個(gè)控制系統(tǒng)均通過(guò)PROFIBUS及INDUSTRIAL ETHERNET網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。采用1000M工業(yè)以太網(wǎng)（光纖），網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)冗余配置。在調(diào)度控制中心建立集中化控制總站，設(shè)立切換監(jiān)視系統(tǒng)，建立多級(jí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)安全控制系統(tǒng)。2.1 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)內(nèi)容具體的主要內(nèi)容包括以下內(nèi)容：1、將主副井提升機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)柜、工控機(jī)、顯示器等搬到調(diào)度室。能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并將該系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況

5、。2、將35KV變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并將該系統(tǒng)主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況。3、 將選礦廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，在調(diào)度室不做遠(yuǎn)程控制要求。只將該系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況。4、 將-320水平水泵房及井下中央變電所的監(jiān)視畫面、水泵運(yùn)行情況、水位情況、電力系統(tǒng)情況等上傳到調(diào)度室，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并將該系統(tǒng)主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況。5、 新增水源熱泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并將水源熱泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主

6、畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況。6、將廠區(qū)污水處理系統(tǒng)及生產(chǎn)補(bǔ)充用水系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。并將系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況。7、 將風(fēng)機(jī)站控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。并將系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況。8、將空壓機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，能在調(diào)度室進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并將系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況。9、將凈銷售量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，并將主要參數(shù)集成到主畫面上。 10、新增主溜井、各個(gè)采場(chǎng)溜井、下部礦倉(cāng)的料位監(jiān)視系統(tǒng)，并將主要參數(shù)集成到主畫面上。實(shí)時(shí)監(jiān)

7、視礦倉(cāng)料位狀況。 11、人員定位系統(tǒng)的人員和設(shè)備定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，在調(diào)度室不做遠(yuǎn)程控制要求。只將該系統(tǒng)的主要參數(shù)集成到調(diào)度室主畫面上，實(shí)時(shí)監(jiān)視人員和設(shè)備定位狀況。2.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及特點(diǎn)2.2.1集中管理控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)a.全系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容。b.保證數(shù)據(jù)傳送的快速性，使用光纖作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。c.所有的監(jiān)控設(shè)備集中在調(diào)度室，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)度，集中監(jiān)控。2.2.2集中管理控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1） 圖12.3實(shí)現(xiàn)的功能1、 能監(jiān)視各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及生產(chǎn)和安全參數(shù)。并以畫面和圖表的形式表現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)可

8、以根據(jù)生產(chǎn)和調(diào)度的要求起、?，F(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備。 2、當(dāng)設(shè)備故障或報(bào)警時(shí)，監(jiān)控子系統(tǒng)與自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)同步顯示故障設(shè)備名稱、報(bào)警測(cè)點(diǎn)名稱及數(shù)值，同時(shí)伴有聲音報(bào)警。并將故障信息和報(bào)警信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供以后統(tǒng)計(jì)分析。3、集成化的編程組態(tài)。實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)、編程、硬件組態(tài)、測(cè)試到操作診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)的全過(guò)程組態(tài)應(yīng)用。采用統(tǒng)一化的用戶圖形界面和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使用起來(lái)輕松自如；采用模塊化的設(shè)計(jì)，使用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇；采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，保證了符號(hào)和變量在項(xiàng)目中的一致性，便于維護(hù)和提高效率。4、實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)視和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)事故的準(zhǔn)確上報(bào)；實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)的預(yù)維護(hù)和迅速的數(shù)據(jù)處理；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的

9、遠(yuǎn)程管理、故障的遠(yuǎn)程診斷；實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、監(jiān)護(hù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的集中控制、集中管理、集中調(diào)配；實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)的集中化管理、控制。5、增加各種報(bào)表功能，包括有班產(chǎn)量報(bào)表、日產(chǎn)量報(bào)表和月產(chǎn)量報(bào)表和點(diǎn)檢報(bào)表、歷史報(bào)警報(bào)表、銷售量報(bào)表、人員下井記錄報(bào)表等。6、實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)集成。以信息集成平臺(tái)為核心，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流在企業(yè)統(tǒng)一信息平臺(tái)上集成起來(lái)，同時(shí)，針對(duì)統(tǒng)一信息平臺(tái)開發(fā)各種綜合應(yīng)用，形成集成化、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。各種圖形、圖像、報(bào)表信息都可以通過(guò)Web的方式在任何一臺(tái)終端統(tǒng)一瀏覽，統(tǒng)一界面。7、主畫面顯示采礦、運(yùn)輸、破碎、提升、排水、通風(fēng)、地表皮帶、地表破碎、磨機(jī)等主要設(shè)備的形象聯(lián)系圖，并實(shí)時(shí)顯示運(yùn)

10、轉(zhuǎn)與否和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，各溜井、礦倉(cāng)的料位情況。各畫面可以自由切換，主畫面可分別顯示，也可集中顯示系統(tǒng)情況。8、通過(guò)西門子的WINCC WEB 發(fā)布系統(tǒng)軟件將WINCC畫面發(fā)布到局域網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)客戶端和手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)全廠任何時(shí)間和地點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。2.4 視頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用國(guó)際最卓越的DLP高清晰度數(shù)碼顯示技術(shù)、無(wú)縫拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)、信號(hào)切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的應(yīng)用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先進(jìn)的大屏幕顯示系統(tǒng)。視頻系統(tǒng)的框圖如下圖（圖2）： 圖2通過(guò)這套電視墻顯示系統(tǒng)可以將各類計(jì)算機(jī)信號(hào)、視頻信號(hào)在大屏幕DLP和液晶電視上顯示，形成一套功能完善、技

11、術(shù)先進(jìn)的信息顯示管理控制系統(tǒng)，為用戶提供一個(gè)交互式的靈活系統(tǒng)，為富全礦業(yè)綜合調(diào)度系統(tǒng)提供了一個(gè)信息綜合顯示平臺(tái)，適應(yīng)鐵礦不斷發(fā)展的各種需要。本次技術(shù)方案電視墻系統(tǒng)選用大華公司的DLP拼接屏、圖像拼接器、圖像拼接軟件DH-DSCS、液晶電視、信號(hào)切換系統(tǒng)、電視墻、LED顯示屏。3 應(yīng)用實(shí)例 中鋼富全礦業(yè)位于山東省濟(jì)寧市汶上縣郭倉(cāng)鄉(xiāng)。為新興的鐵礦山企業(yè)，年產(chǎn)量為120萬(wàn)噸，是中國(guó)中鋼集團(tuán)下屬的具有代表性的現(xiàn)代化礦山。礦山中的系統(tǒng)包括主/副井提升系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、井下/35KV變電系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)等。該系統(tǒng)于2011年由西安利雅得電氣股份有限公司經(jīng)過(guò)研究設(shè)計(jì)，與礦山現(xiàn)場(chǎng)對(duì)礦山的十三大操控系統(tǒng)進(jìn)行了遠(yuǎn)程的

12、、集中的、智能的實(shí)現(xiàn)。并且該項(xiàng)目通過(guò)中國(guó)冶金礦業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)的技術(shù)鑒定。富全鐵礦通過(guò)地下礦山智能集中操控系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)了礦山多處控制系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，不僅減少了勞動(dòng)力資源，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)操控系統(tǒng)無(wú)人值守，而且提高了工作效率、增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，建立了新型的設(shè)備管理模式和設(shè)備點(diǎn)檢體系。整個(gè)系統(tǒng)自2011至今，運(yùn)行安全可靠，實(shí)現(xiàn)了減員增效的目的，深的用戶好評(píng)。4 結(jié)語(yǔ)礦山智能化集中操控系統(tǒng)在礦山上的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，而且提高了系統(tǒng)的安全可靠性，礦山智能自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，為礦山有勞動(dòng)力密集型向技術(shù)密集型企業(yè)轉(zhuǎn)變邁進(jìn)一大步，在富全鐵礦的智能化操控系統(tǒng)平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用情況表明，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)十三大系統(tǒng)的有機(jī)融合，達(dá)到了遠(yuǎn)程自動(dòng)和手動(dòng)控制功能，不僅減少了勞動(dòng)力資源，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn)：1 張鷹 盧黎明 .基于公用采集平臺(tái)的集控站自動(dòng)化系統(tǒng)及其特點(diǎn)分析.浙江電力2005年 第4期 2秦艷軍，郭志林. 淺談王莊礦選煤廠模塊化技術(shù)改造自動(dòng)化系統(tǒng).煤