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第六講煤礦綜合自動(dòng)化信息系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用機(jī)電科主任工程師礦山機(jī)電工程師、注冊(cè)平安工程師
隨著科學(xué)技術(shù)不斷開展,建設(shè)高產(chǎn)高效的自動(dòng)化、信息化管理為一體的現(xiàn)代化礦井是我國(guó)煤炭行業(yè)開展的必然趨勢(shì)。建立全礦井自動(dòng)化調(diào)度指揮中心,在礦井自動(dòng)化調(diào)度指揮中心對(duì)設(shè)備控制層所含設(shè)備進(jìn)行集中控制和監(jiān)視。
最終實(shí)現(xiàn)井下采煤機(jī)以外的所有電氣設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,地面各車間除副井絞車房和瓦斯抽放站外,也均實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,日常僅有巡檢工進(jìn)行巡視和維護(hù),巡檢工可以就地緊停現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況向調(diào)度中心匯報(bào)需要起停哪些設(shè)備,但設(shè)備的起停是由調(diào)度員根據(jù)總體情況來(lái)確定和操作的,實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化。
一般礦井地面設(shè)施集中布置在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)。為便于管理,在行政生產(chǎn)辦公樓設(shè)有整個(gè)礦井的生產(chǎn)調(diào)度指揮中心。一般的煤礦綜合自動(dòng)化信息系統(tǒng)如以下圖。
一般礦井地面設(shè)施集中布置在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)。為便于管理在行政生產(chǎn)辦公樓設(shè)有整個(gè)礦井的生產(chǎn)調(diào)度指揮中心。一般的煤礦綜合化自動(dòng)化信息系統(tǒng)如以下圖。一、煤礦綜合自動(dòng)化信息系統(tǒng)的組成現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體上劃分為三層信息管理層綜合自動(dòng)化層設(shè)備控制層1、信息管理層信息管理層由集團(tuán)公司統(tǒng)一的信息構(gòu)架進(jìn)行配置,由礦井通信站與集團(tuán)公司通信中心建立光纖聯(lián)接。礦行政辦公樓副總以上領(lǐng)導(dǎo)辦公室及業(yè)務(wù)科室設(shè)置信息系統(tǒng)顯示終端。在終端上有礦井財(cái)務(wù)管理、銷售管理、設(shè)備材料采購(gòu)、人力資源管理、調(diào)度信息管理、礦文件發(fā)布系統(tǒng)、Internet網(wǎng)絡(luò)效勞等。
信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)采用三層,包括數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器、應(yīng)用效勞器、WEB效勞器,數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器采用雙機(jī)熱備,當(dāng)主效勞器出現(xiàn)軟、硬件故障時(shí),備用效勞器自動(dòng)的接替主效勞器,防止數(shù)據(jù)中斷。效勞器都配置千兆網(wǎng)卡,保證網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。
綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)承擔(dān)全礦生產(chǎn)和平安的集中統(tǒng)一指揮控制、通訊聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集、上傳和共享的重任,是礦井生產(chǎn)自動(dòng)化和礦井管理信息化的關(guān)鍵和紐帶,依據(jù)礦井自動(dòng)化總體技術(shù)要求:系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、人機(jī)界面友好、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、方便升級(jí)要求并吸收以往煤礦自動(dòng)化集成經(jīng)驗(yàn),選用當(dāng)前先進(jìn)的軟件、硬件設(shè)備和采用領(lǐng)先成熟技術(shù)來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)平安可靠穩(wěn)定工作。2、礦井綜合自動(dòng)化層
建立全礦井的綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠把礦井的設(shè)備控制層各子系統(tǒng)連接到該系統(tǒng)平臺(tái)上,通過(guò)該系統(tǒng)往下能對(duì)礦井內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令,并能監(jiān)視各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),收集所需的生產(chǎn)和平安參數(shù);往上能夠聯(lián)接信息管理網(wǎng),實(shí)現(xiàn)礦井與集團(tuán)公司之間的生產(chǎn)與管理信息交換。通過(guò)全礦井綜合自動(dòng)化控制,有效地減少井下人員,提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率,保障煤礦平安生產(chǎn),降低設(shè)備損耗,提高礦井綜合經(jīng)濟(jì)效益。
在煤礦采掘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中,使用者對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限應(yīng)該有嚴(yán)格的控制,必須限制哪些用戶能夠登錄該系統(tǒng),可以使用系統(tǒng)中的哪些子系統(tǒng),以及對(duì)子系統(tǒng)能夠具備什么樣的操作權(quán)限。系統(tǒng)對(duì)所登錄的用戶ID的識(shí)別是限制用戶權(quán)限的關(guān)鍵。因此,在一體化監(jiān)控軟件中必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的用戶管理和對(duì)用戶的授權(quán)管理,以確保系統(tǒng)的平安性。
用戶管理子系統(tǒng)提供對(duì)用戶賬號(hào)的集中管理,以群組〔即是角色〕來(lái)組織用戶,便于應(yīng)用系統(tǒng)使用者請(qǐng)求使用應(yīng)用系統(tǒng)資源時(shí),對(duì)用戶身份和資源使用權(quán)限確實(shí)認(rèn)。1〕用戶管理子系統(tǒng)2〕資源管理子系統(tǒng)提供對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)資源的集中管理。這里的資源可以是一個(gè)或多個(gè)實(shí)體也可以是某種定義的操作。一個(gè)文件是一個(gè)資源,一個(gè)按鈕也可以一個(gè)資源,如果有需要,可以把一個(gè)按鈕的單擊和雙擊定義成兩個(gè)資源,進(jìn)而進(jìn)行權(quán)限控制。資源可以分組,可以把相同權(quán)限的資源編成一組,實(shí)現(xiàn)靈活方便的授權(quán)。應(yīng)用系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作都可定義為應(yīng)用系統(tǒng)資源。包括應(yīng)用系統(tǒng)菜單、操作畫面和畫面中的具體操作、數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的各種操作、可打印的報(bào)表和對(duì)報(bào)表的打印操作、系統(tǒng)文檔和對(duì)文檔的各種操作、通訊回線、通訊電文等。3〕地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)〔GeographicInformationSystem〕,簡(jiǎn)稱GIS,是收集、存儲(chǔ)、管理、綜合分析和處理空間信息的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)可以通過(guò)與自動(dòng)化設(shè)備監(jiān)控技術(shù),射頻技術(shù)或GPS技術(shù),信息分析和處理技術(shù)的集成,形成一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的有關(guān)地理數(shù)據(jù)管理、地理信息分析和設(shè)備監(jiān)控的綜合管理系統(tǒng)。
主要功能:
〔1〕主要使用GIS地理信息系統(tǒng)來(lái)綜合而且直觀地顯示和表達(dá)各種設(shè)備分布信息,設(shè)備所采集到的參數(shù)信息〔如各區(qū)域的瓦斯檢測(cè)器所檢測(cè)到的井下瓦斯信息,溫度傳感器檢測(cè)到的井下溫度信息〕,移動(dòng)目標(biāo)〔如配置了RFID識(shí)別器的人員、車輛〕的定位、跟蹤,報(bào)警定位和表達(dá),直接統(tǒng)計(jì)圖表等內(nèi)容?!?〕顯示整個(gè)礦井區(qū)域的地理信息;〔3〕實(shí)時(shí)跟蹤井下作業(yè)人員和車輛;〔4〕回放人員和車輛的歷史軌跡;〔5〕可以提供設(shè)施設(shè)備信息查詢定位;〔6〕選擇顯示設(shè)施設(shè)備重要屬性信息。4〕礦井平安監(jiān)控系統(tǒng)1〕收集礦井環(huán)境平安參數(shù)〔如瓦斯、一氧化碳、溫度、風(fēng)速等〕;2)參數(shù)超限時(shí),報(bào)警及與其他子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng);3)記錄報(bào)警日志和數(shù)據(jù)庫(kù)日志。5〕視頻監(jiān)控系統(tǒng)〔1〕通過(guò)視頻圖像監(jiān)視巷道煤粉揚(yáng)塵情況,是否散水降塵,區(qū)分粉塵爆炸隱患;〔2〕監(jiān)視巷道內(nèi)煙霧情況,及時(shí)通知巡檢人員確認(rèn)發(fā)生原因,如膠帶機(jī)摩擦著火或煤炭自燃等隱患;〔3〕檢查巷道內(nèi)往返人員平安裝備情況,如是否攜帶自救器、平安帽和礦燈、攜帶工具等情況〔4〕結(jié)合井下人員跟蹤系統(tǒng)軌跡回放功能和視頻數(shù)字錄像回放功能,在特殊情況下更具體地確認(rèn)人員行蹤,為定時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)路線進(jìn)行巡檢〔設(shè)備巡檢、平安巡檢等〕提供可靠的檢查依據(jù),和標(biāo)準(zhǔn)井下人員的行為,近一步保證礦井平安生產(chǎn)制度的落實(shí)。6〕屏幕顯示系統(tǒng)
支持實(shí)時(shí)視頻信號(hào)以及網(wǎng)絡(luò)方式的上屏幕操作,即可以利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)將需要的攝像機(jī)圖像顯示在大屏幕上,也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式將工作站的畫面上傳到大屏幕上,讓管理中心內(nèi)的管理人員更加方便快捷的共享信息,同時(shí)更加方便更加全面地了解現(xiàn)場(chǎng)信息和突發(fā)事件以便于指揮。在接收到子系統(tǒng)發(fā)來(lái)的聯(lián)動(dòng)請(qǐng)求時(shí),可以根據(jù)預(yù)定的方案,在指定的屏幕上顯示相應(yīng)的視頻圖像和工作站畫面。7〕緊急處理系統(tǒng)它綜合了先進(jìn)的CTI〔計(jì)算機(jī)電信集成〕技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),能夠快速受理各種緊急呼叫,同時(shí)獲得來(lái)電號(hào)碼,定位呼叫地點(diǎn),針對(duì)情況迅速做出反響,妥善處理各種突發(fā)事件,同時(shí)對(duì)于事件處理的情況進(jìn)行記錄和跟蹤,便于明確有關(guān)人員責(zé)任,從歷史事件中積累經(jīng)驗(yàn),不斷提高緊急事件的處理水平。8〕報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)
聯(lián)動(dòng)預(yù)案調(diào)度系統(tǒng)主要用于在各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警信號(hào)時(shí),根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的預(yù)案,調(diào)用指定的子系統(tǒng),進(jìn)行聯(lián)動(dòng),及時(shí)高效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。
9〕設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)電力調(diào)度子系統(tǒng);副井提升子系統(tǒng);礦井壓風(fēng)機(jī)子系統(tǒng);礦井日用消防水子系統(tǒng);主井提升子系統(tǒng);地面排矸子系統(tǒng);鍋爐房子系統(tǒng);礦井選煤廠電控系統(tǒng)
儲(chǔ)煤場(chǎng)電控系統(tǒng);快速裝車控制系統(tǒng);中央回風(fēng)井通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng);礦井平安監(jiān)控系統(tǒng);礦井注氮系統(tǒng);地面消防監(jiān)控系統(tǒng);礦井水處理子系統(tǒng);井下排水泵控制系統(tǒng);采煤工作面自動(dòng)化系統(tǒng);井下運(yùn)輸膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng);井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng);礦井人員平安檢測(cè)系統(tǒng);礦井抽放管道監(jiān)控系統(tǒng);降溫系統(tǒng);工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。3、設(shè)備控制層一般礦井需要對(duì)以下系統(tǒng)進(jìn)行控制監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng):電力調(diào)度子系統(tǒng)副井提升子系統(tǒng)礦井壓風(fēng)機(jī)子系統(tǒng)礦井日用消防水子系統(tǒng)主井提升子系統(tǒng)地面排矸子系統(tǒng)鍋爐房子系統(tǒng)礦井選煤廠電控系統(tǒng)儲(chǔ)煤場(chǎng)電控系統(tǒng)
快速裝車控制系統(tǒng)中央回風(fēng)井通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)礦井平安監(jiān)控系統(tǒng)礦井注氮系統(tǒng)地面消防監(jiān)控系統(tǒng)礦井水處理子系統(tǒng)井下排水泵控制系統(tǒng)采煤工作面自動(dòng)化系統(tǒng)井下膠帶運(yùn)輸機(jī)集中控制系統(tǒng)井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)礦用人員平安檢測(cè)系統(tǒng)礦井抽放管道監(jiān)控系統(tǒng)降溫系統(tǒng)工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)二、技術(shù)關(guān)鍵1、先進(jìn)性、成熟性和實(shí)用性使用先進(jìn)、成熟、實(shí)用和具有良好開展前景的技術(shù),使得各個(gè)子系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期,不盲目追求高檔次,既能滿足當(dāng)前的需求,又能適應(yīng)未來(lái)的開展〔包括設(shè)備和技術(shù)兩方面內(nèi)容〕。
2、可靠性高效穩(wěn)定的系統(tǒng),能提供全年365天,一天24小時(shí)的不停頓運(yùn)作。對(duì)于安裝的效勞器、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,特別考慮要適應(yīng)煤礦井下高溫、高濕、高瓦斯的客觀環(huán)境,以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
為了保證監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性,可采取如下措施:1)監(jiān)控系統(tǒng)最重要的設(shè)備采用冗余的帶有自愈功能的雙環(huán)光纖網(wǎng);2)主效勞器和中央交換機(jī)采用冗余結(jié)構(gòu);3)由于人機(jī)界面數(shù)據(jù)采集來(lái)源于中央數(shù)據(jù)庫(kù),所以中央操作室的多臺(tái)操作站形成互為冗余關(guān)系,操作站只要有一臺(tái)未停機(jī),仍能完成所有監(jiān)控功能;4)中央和遠(yuǎn)距離控制站使用的UPS設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)保持實(shí)時(shí)通信,對(duì)電源旁路、斷電、故障、電池充電容量〔%〕等隨時(shí)掌握情況。5)監(jiān)控系統(tǒng)的供電電源裝置采用三級(jí)防雷措施,確保供電系統(tǒng)平安可靠;6)中央控制室和弱電間均考慮防靜電措施,連油漆、裝飾布、操作臺(tái)、窗簾也考慮選用防靜電材料。采用精密空調(diào)和電動(dòng)鎖玻璃門,有效地控制室內(nèi)溫度、濕度和塵埃。
3、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。4、高效率性注重各子系統(tǒng)的信息共享,提高整個(gè)系統(tǒng)高效率的傳輸與運(yùn)行能力。5、實(shí)時(shí)性設(shè)備和終端必須反響快速,充分配合實(shí)時(shí)性的需求。故障恢復(fù)時(shí)間<300ms6、完整性提供與各種外界系統(tǒng)的通信功能,確保信息的完整性并充分利用在整體系統(tǒng)的運(yùn)作上。
1)統(tǒng)一的人機(jī)界面管理:各主要子系統(tǒng)都可以配置獨(dú)立的操作站,并有獨(dú)立的人機(jī)界面和操作系統(tǒng)。面對(duì)設(shè)置眾多不同類型的子系統(tǒng)操作站,會(huì)給運(yùn)行操作和維護(hù)帶來(lái)諸多不便。因此有必要建立一個(gè)統(tǒng)一的人機(jī)界面。2)統(tǒng)一的信息管理:監(jiān)控系統(tǒng)中,存在許多跨子系統(tǒng)之間的連鎖關(guān)系,如火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與播送、視頻、大屏、設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能,可變情報(bào)板和播送系統(tǒng)存在著許多的文字顯示和播送預(yù)案,這些預(yù)案的觸發(fā)信息來(lái)自不同的子系統(tǒng)等等??紤]實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)功能,有必要建立一個(gè)監(jiān)控一體化平臺(tái)軟件,統(tǒng)一處理和存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。
7、可查詢性提供易于使用的數(shù)據(jù)庫(kù)功能,讓使
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