礦井綜合信息化系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

1、-PAGE . z礦井綜合信息化系統(tǒng)建立與應(yīng)用寧煤集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦羊場(chǎng)灣煤礦是寧煤集團(tuán)開(kāi)發(fā)建立的集原煤生產(chǎn)、篩分洗選、裝車(chē)外運(yùn)與一體的特大型現(xiàn)代化礦井，也是國(guó)家十三個(gè)億噸煤炭生產(chǎn)基地寧東能源化工基地的主力生產(chǎn)礦井。礦井包括兩個(gè)自然井和一個(gè)群礦型洗煤廠，井田總面積71.1Km2，含煤地層均為早、中侏羅系組，共含煤2039層，其中編號(hào)煤層18層，主采煤層為二、十四、十五煤層。煤種大局部為不粘結(jié)煤，少量為長(zhǎng)焰煤，煤質(zhì)特點(diǎn)為低灰、低一特低硫、特低磷、高化學(xué)質(zhì)性、較高發(fā)熱量，地質(zhì)儲(chǔ)量為113196萬(wàn)噸，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量61000萬(wàn)噸其中不含詳查區(qū)D級(jí)儲(chǔ)量28340萬(wàn)噸。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力初期1000萬(wàn)噸/年。礦

2、井建立過(guò)程中，堅(jiān)持“以高新技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)思想，堅(jiān)持“系統(tǒng)簡(jiǎn)單化、生產(chǎn)集約化、裝備現(xiàn)代化、控制自動(dòng)化、管理信息化的設(shè)計(jì)和建立理念，以打造本質(zhì)平安型礦井為目標(biāo)，積極采用新技術(shù)、新裝備、新工藝，依靠科技進(jìn)步，設(shè)計(jì)和建立管控一體化的綜合信息化系統(tǒng)，推進(jìn)礦井高產(chǎn)高效建立步伐。一、礦井綜合信息化系統(tǒng)概述羊場(chǎng)灣煤礦綜合信息化系統(tǒng)按照“總體設(shè)計(jì)，統(tǒng)一規(guī)劃，分布實(shí)施的建立思路，分生產(chǎn)指揮管理系統(tǒng)、技術(shù)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)三個(gè)大模塊，按信息管理層、控制層、設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造設(shè)計(jì)和建立，突出統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)信息共享。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由中國(guó)礦大電子信息承當(dāng)，系統(tǒng)總承包由交大博通公司承當(dāng)

3、，2005年10月開(kāi)工建立，2006年12月竣工。一期工程建立容包括：生產(chǎn)指揮管理系統(tǒng)主運(yùn)輸、供電、排水、通風(fēng)、煤流計(jì)量的“三遙和平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)測(cè)、井下無(wú)線(xiàn)通訊、人員定位和入井考勤系統(tǒng)、平安生產(chǎn)調(diào)度子系統(tǒng)、視頻會(huì)議子系統(tǒng)等、技術(shù)管理系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)、礦數(shù)字化圖書(shū)館、通風(fēng)技術(shù)管理管理軟件、作業(yè)規(guī)程管理系統(tǒng)等、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、財(cái)務(wù)子系統(tǒng)、物資供給子系統(tǒng)等。同時(shí)將工業(yè)自動(dòng)化控制、平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控、井下無(wú)線(xiàn)通訊、人員定位和入井考勤系統(tǒng)與已經(jīng)建成的地理信息系統(tǒng)，直觀反映采掘生產(chǎn)形象進(jìn)度、設(shè)備運(yùn)行狀況、環(huán)境平安參數(shù)和井下作業(yè)人員分布。二、系統(tǒng)總體架構(gòu)管理層：集成化的信息瀏覽平臺(tái)，將全

4、礦生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng)集成為統(tǒng)一的用戶(hù)界面，并通過(guò)局域網(wǎng)以WEB頁(yè)方式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)信息共享，為管理者提供決策支持?？刂茖樱和ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和環(huán)境、設(shè)備工況參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳輸。操作層：為具體的執(zhí)行單元，通過(guò)執(zhí)行元件，承受并執(zhí)行操作指令，完成設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，監(jiān)測(cè)設(shè)備和環(huán)境信息并實(shí)時(shí)傳輸。三、建立容及系統(tǒng)功能1、主運(yùn)輸三遙系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成附圖1 羊場(chǎng)灣煤礦綜合信息化系統(tǒng)總體規(guī)劃高度集成化的信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)生產(chǎn)指揮管理系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)輔助系統(tǒng)通風(fēng)管理系統(tǒng)機(jī)電管理系統(tǒng)采掘接續(xù)管理系統(tǒng)平安管理系統(tǒng)調(diào)度管理系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物資供給管理系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)方

5、案管理系統(tǒng)財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)銷(xiāo)售管理系統(tǒng)人力資源管理系統(tǒng)井下無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)人員定位系統(tǒng)大屏幕系 統(tǒng)工業(yè)電視系統(tǒng)平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)供電監(jiān)控系統(tǒng)通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)排水監(jiān)控系統(tǒng)煤流計(jì)量系統(tǒng)工作面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)布地測(cè)管理系統(tǒng)附圖1：羊場(chǎng)灣煤綜合信息化系統(tǒng)架構(gòu)圖附圖2 羊場(chǎng)灣煤礦綜合信息化系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)造圖地面井下主運(yùn)輸系統(tǒng)由井下甲帶給料機(jī)、主斜井皮帶機(jī)和上落煤塔皮帶機(jī)組成。采用CST軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)和皮帶保護(hù)系統(tǒng)。皮帶保護(hù)系統(tǒng)由皮帶控制分站、操作屏以及保護(hù)傳感器等設(shè)備組成。其中控制分站采用S7-300 PLC。主要功能平安保護(hù)系統(tǒng)具有打滑、堆煤、超溫灑水、煙霧、溫度、拉線(xiàn)急停、跑偏、撕裂和語(yǔ)音系統(tǒng)

6、等多種保護(hù)裝置，在調(diào)度控制中心遠(yuǎn)程控制，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表功能。附圖3 主運(yùn)輸三遙系統(tǒng)主控制界面附圖4 主運(yùn)輸三遙系統(tǒng)保護(hù)狀態(tài)顯示附圖5 主運(yùn)輸三遙系統(tǒng)電機(jī)溫度歷史曲線(xiàn)2、排水三遙系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成排水系統(tǒng)由主排水泵房水泵和主斜井排水筒路，以及地面管路組成。控制系統(tǒng)由控制柜、操作屏、聲光報(bào)警系統(tǒng)等組成?？刂乒癫捎肧7-300 PLC。 主要功能完成3臺(tái)水泵系統(tǒng)的流量、壓力以及各控制閥的狀態(tài)、水泵電機(jī)軸承溫度數(shù)據(jù)采集與控制。在操作屏上控制各臺(tái)水泵的啟停和顯示各臺(tái)水泵系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)故障的聲光報(bào)警。在地面調(diào)度控制中心監(jiān)視水泵的啟停和顯示各臺(tái)水泵系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)了三臺(tái)泵的自動(dòng)/半自動(dòng)/手動(dòng)控制，到達(dá)

7、根據(jù)水倉(cāng)水位實(shí)現(xiàn)三臺(tái)水泵的自動(dòng)控制功能。自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)仿人智能模塊,實(shí)現(xiàn)智能控制。附圖6 井下泵房智能控制系統(tǒng)構(gòu)造示意圖涌水速度計(jì)算模塊水位測(cè)量模塊水泵系統(tǒng)調(diào)度室參數(shù)設(shè)定TCP/IP 和 PROFIBUS智能控制模塊附圖7 排水三遙系統(tǒng)主控制界面附圖8 排水三遙系統(tǒng)水倉(cāng)水位歷史曲線(xiàn)3、通風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)安裝兩套高效節(jié)能礦用防爆對(duì)旋式主通風(fēng)機(jī)，其中1套工作，1套備用?？刂葡到y(tǒng)由控制柜、監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門(mén)系統(tǒng)、電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及各種監(jiān)測(cè)的傳感器組成?？刂乒癫捎肧7-300PLC。主要功能利用液晶操作屏顯示電機(jī)定子電壓、電流、功率因數(shù)。通過(guò)指示燈顯示風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備的工作

8、狀態(tài)、風(fēng)壓等參數(shù)；風(fēng)機(jī)的開(kāi)停及附屬設(shè)備如風(fēng)門(mén)等的開(kāi)停狀態(tài)。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)展自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)倒風(fēng)。附圖9 通風(fēng)三遙系統(tǒng)監(jiān)測(cè)界面附圖10 通風(fēng)三遙系統(tǒng)控制界面附圖11 通風(fēng)三遙系統(tǒng)監(jiān)控歷史曲線(xiàn)4、供電三遙系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)由嵌入式計(jì)算機(jī)和ABC網(wǎng)關(guān)，以及RS232-RS485轉(zhuǎn)換器、UPS電源組成。主要功能對(duì)變電所高壓開(kāi)關(guān)柜的電壓、電流、頻率、功率、功率因素的測(cè)量，對(duì)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)展監(jiān)視和控制。實(shí)現(xiàn)在調(diào)度控制中心對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的遠(yuǎn)程控制。建立容目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面1*變電所、主井驅(qū)動(dòng)機(jī)房、風(fēng)機(jī)房、井下中央變電所、11采區(qū)變電所的三遙功能。在調(diào)度控制中心對(duì)各變電所開(kāi)關(guān)柜電流、電壓、頻率、功率因素等相關(guān)參數(shù)

9、進(jìn)展監(jiān)測(cè)。附圖12 供電三遙系統(tǒng)監(jiān)控界面5、煤流計(jì)量系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成由兩臺(tái)電子皮帶秤含鏈碼標(biāo)定裝置組成。主要功能電子皮帶秤具有停電保持?jǐn)?shù)據(jù)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)調(diào)間隔等功能，并有自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤，實(shí)物、掛碼、鏈碼、電子標(biāo)定功能。電子皮帶秤所測(cè)得的數(shù)據(jù)就近傳輸?shù)街骶?qū)動(dòng)機(jī)房控制分站和落煤塔控制分站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心。附圖13 煤流計(jì)量系統(tǒng)監(jiān)控界面附圖14 煤流計(jì)量系統(tǒng)流量歷史曲線(xiàn)6、工業(yè)電視系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)電視系統(tǒng)由井下局部、地面局部、調(diào)度室局部組成。能直觀地監(jiān)視井下、井上主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工業(yè)場(chǎng)所，有利于平安生產(chǎn)和調(diào)度指揮。主要功能工業(yè)電視系統(tǒng)在調(diào)度中心顯示集中各路監(jiān)視圖像，控制圖像切換在調(diào)度監(jiān)控中心

10、實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的遠(yuǎn)程控制。7、大屏幕系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成大屏幕系統(tǒng)由投影機(jī)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)及相關(guān)外圍設(shè)備組成。其屏幕投影系統(tǒng)選用東芝67” DLP一體化投影拼接箱體和拼墻專(zhuān)用圖像處理器及大屏幕管理軟件構(gòu)成。主要功能可以實(shí)時(shí)觀看羊場(chǎng)灣煤礦綜合信息化系統(tǒng)的各種信息，包括平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地測(cè)管理信息系統(tǒng)、各個(gè)生產(chǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)工業(yè)視頻監(jiān)控信號(hào)、各種管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、各種歷史數(shù)據(jù)圖像。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中調(diào)度的目的。附圖15 工業(yè)電視和大屏幕系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)效果8、井下無(wú)線(xiàn)通信及人員定位考勤管理系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成羊場(chǎng)灣煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信及人員定位考勤管理系統(tǒng)為KT23型，主要由交換機(jī)、定位效勞器、地面基站、井下基站、定位終端、網(wǎng)

11、管終端、通訊及定位手機(jī)組成。該系統(tǒng)是把“中國(guó)電信的小靈通系統(tǒng)，按煤礦井下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展平安技術(shù)處理，移植、延伸到井下，其系統(tǒng)邏輯、接口標(biāo)準(zhǔn)與無(wú)線(xiàn)市話(huà)一樣，可方便的接入電信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)通訊。主要功能本系統(tǒng)基于PHS無(wú)線(xiàn)通信平臺(tái)，采用mapinfo軟件作為GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，既可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通訊，又可實(shí)現(xiàn)人員定位，定位精度可達(dá)20-100米，并可直接利用AutoCad或地測(cè)繪圖軟件生成的礦圖顯示井下人員位置。系統(tǒng)具有定位跟蹤及考勤管理功能，可提供當(dāng)前井下人員動(dòng)態(tài)分布圖、實(shí)時(shí)定位信息列表、歷史運(yùn)行軌跡回放、排班資料設(shè)置、考勤統(tǒng)計(jì)、定位器緊急呼叫等效勞。附圖16 系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)造圖附圖17 系統(tǒng)控制界面圖附圖18

12、系統(tǒng)考勤統(tǒng)計(jì)界面附圖19 系統(tǒng)人員定位信息界面9、調(diào)度控制中心整個(gè)調(diào)度控制中心控制系統(tǒng)采用統(tǒng)一的集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)輸三遙系統(tǒng)、排水三遙系統(tǒng)、通風(fēng)三遙系統(tǒng)、供電三遙系統(tǒng)、煤流計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中采集和控制。實(shí)現(xiàn)與平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的界面集成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。目前防爆PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)環(huán)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)已經(jīng)平安運(yùn)行一年多。附圖20 調(diào)度控制中心與平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成附圖21調(diào)度控制中心與束管系統(tǒng)集成附圖22 調(diào)度控制中心與地理信息系統(tǒng)集成四、系統(tǒng)特點(diǎn)1、良好的平安性羊場(chǎng)灣煤礦綜合信息化系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)與INTERNET，局域網(wǎng)安裝硬件防火墻，系統(tǒng)

13、自身安裝有卡巴斯基防病毒軟件，可以有效防止網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊和病毒侵襲。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)礦管理流程設(shè)置權(quán)限和身份密碼，系統(tǒng)信息以WEB形式發(fā)布礦終端，提高了系統(tǒng)的平安性。2、良好的可靠性該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造上采用冗余環(huán)網(wǎng)形式，每個(gè)子系統(tǒng)均獨(dú)立掛接在系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)上，可有效防止由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)流大或網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路故障造成的通訊中斷。生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，均設(shè)有遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，一旦遠(yuǎn)程控制出現(xiàn)故障和設(shè)備檢修時(shí)，可切換到就地手動(dòng)控制狀態(tài)，最大限度地減小系統(tǒng)故障對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，保障設(shè)備檢修過(guò)程的平安。3、良好的可拓展性系統(tǒng)采用100兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)，各子系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮了今后拓展的空間，根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)展，可方便地增減、修改子系統(tǒng)模塊，具有良好的可拓展性。五、系統(tǒng)拓展和開(kāi)展規(guī)劃1、拓展生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，擴(kuò)大生產(chǎn)系