浅谈煤矿综合自动化集成平台及应用

1、浅谈煤矿综合自动化集成平台及应用 摘要：煤矿综合自动化集成平台对外展现企业形象对内集成各种管理予一体的大型系统，能够简便而准确地调用各种信息，能监测监控各种子系统，此平台的建设对提高劳动生产率、改善产品质量控制、有效利用资源和减少能耗、减人增安、提高矿井生产安全、改善劳动条件有重要作用和现实意义。关键词：煤矿；综合自动化；集成；管理；减人增效1、前言煤矿信息化、自动化技术在煤炭企业已得到了很好的应用，行业信息化水平正在不断提高。 甚至在煤炭行业近年来也不时提出了“数字矿山”、“数字化矿井”、 “感知矿山”等概念。许多煤炭企业根据实际需要也不同程度建设了各种信息化应用项目，但整体信息化集成及应用

2、水平不高；本文试图以B/S结构为框架建设煤矿综合自动化集成平台，通过现有硬件及软件技术有效把全公司安全、生产各类信息按照管理不同权限展现给每个使用者、分析者、决策者，从而实现有效的安全生产管理。 2、综合自动化集成平台系统概述2.1 平台主界面介绍系统主页如下图所示，以B/S结构为框架的煤矿综合自动化集成平台可以做为公司主页的链接项，为方便安全生产管理，在“我的工作台”集中显示出矿井安全生产的重要实时统计信息报表，主要包括：滚动显示报警记录、事故汇报程序、井下实时人员信息、本月故障分析报表、生产统计分析报表。管理人员可以根据这些实时信息实时监控安全生产状态，并以此做出安全决策。这是平台的登录和

3、主要界面，平台可集成的信息管理功能有：“安全生产”、“调度管理”、“综合集成”、“业务功能”、“工程技术管理”、“系统管理”等各种子系统。2.2 煤矿综合自动化集成平台系统建设目标 通过建设煤矿综合自动化集成平台系统，使煤矿井上下的安全信息、设备的工况信息、控制信息在一个统一的平台上传输，避免重复投资和建设，提高传输平台的可靠性和传输能力。而且，通过综合自动化软件平台，可以将现有的以及将来要上的自动化系统统一的综合自动化监测监控系统中，进行集中的调度管理，有效提高矿井生产安全调度水平，实现对煤矿机电设备和安全监测信息的远程集中检测与控制。达到如下目标：2.2.1、建立生产调度中心，向下监视各子

4、系统内设备的运行状态及所需的生产和安全参数，对各自动化系统机电设备进行集中控制，实现全矿的管控化；向上实现矿井与公司局域网之间的联网，实现安全生产过程控制网络化、企业综合管理现代化。（注：板集煤矿生产调度监控中心已建成，系统软硬件待矿井建设进度完善。）2.2. 2、整合资源，节省传输线路铺设和维护费用，建立一个快捷、标准的传输平台，提供安全、先进、可靠的传输能力，满足生产和管理的要求。2.2. 3、各系统可实现无人值守，仅需巡检工进行定期巡视和维护，减员增效，降低生产成本，减少人工操作失误，增强操作系统的可靠性，延长设备使用寿命。 2.2.4、 故障诊断与维护功能：系统能随时反映系统设备和传感

5、器的工作状态，能自动进行故障诊断并完成报警。同时，远程计算机也可以通过 Internet ，在不影响系统运行的情况下对系统进行诊断和维护。提高了对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故。同时，故障信息和报警信息存入数据库，供以后分析。 2.2.5、随矿井建设能够整体规划分步实施，并能随技术发展方便升级。 2.3 煤矿综合自动化集成平台应用及维护中的问题2.3.1 现存在的问题多数煤矿已安装或即将建设多种自动化系统，如：提升自动化系统、排水自动化系统、主运自动化系统、通风自动化系统、供电自动化系统、选煤自动化系统、工业电视系统、安全监测系统等。这些监测监控系统大多是在不同阶段建设，处于相互独立的

6、状态，存在很多问题，如 : 通讯线路重复建设、重复投资；整体可靠性能差，不利煤矿安全生产；各系统自成体系，占用值班、维护人员多，系统维护量大，维护检修困难，地压大、巷道易变形；各系统自成一体，信息不能互通，不能发挥自动化的综合效益，维护人员中精通基层设备的不熟悉信息传输，精通网络、传输及软件编程的不熟悉煤矿生产流程和基层设备，全部都精通的人才又留不住等问题。2.3.2 解决方案针对上述状况，为了从系统工程的角度整体上对矿山进行统一的自动化管理，防止“信息孤岛”现象，有效整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益，需要建立统一的煤矿综合自动化系统平台；煤炭企业要总体规划，各部门根据总体规划需要进行自

7、上而下建设，采用相同的技术、接口、协议，使信息互联互通、数据源一次录入整体受用，形成一个平台，煤矿综合自动化集成平台使用B/S 系统框架构件作为基础，内部的每一个子系统都作为一个构件，使用维护人员可以使用、修改、扩充、定制框架中的构件，而且框架的动态加载技术使整个平台软件便于升级和扩展 。系统建设按照“统一规划、分步实施、横纵兼顾、共享使用 ”，重要系统数据按国投集团要求进行上传为指导，做到国内领先，稳定可靠。平台应用模块化管理及维护，各系统自成模块让精通基层设备的不熟悉信息传输维护人员在自己熟悉的界面做事，让精通网络、传输及软件编程而不熟悉煤矿生产流程和基层设备在这个平台上做自己熟悉模块，3

8、 举例说明煤矿综合自动化集成平台中的一个子系统建设方案：安全生产子系统3.1安全生产调度3.2安全生产信息管理3.3管理看板3.4干部跟班3.5报表管理3.6实时历史曲线安全生产是指企事业单位在劳动生产过程中的人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等，它是企业管理不可忽视的重要工作之一。当进入首页，单击菜单栏“安全生产”，会出现安全生产方面的信息，如图2-1-1所示：3.1安全生产调度图3-1-1安全生产功模块3.1.1GIS动态数据综合监控当成功登录系统后，点击“安全生产调度”-“GIS动态数据综合监控”，出现三维矿井安全生产动态工矿如图2-1-2所示：图3-1-2GIS动态数据综合监控

9、浏览方式选择图3-1-3GIS动态数据综合监控操作区域常规情况下，只需要滑动鼠标滑轮或点击页面左上角图标的上、下、左、右箭头来移动画面，以及点击页面左侧图标的“+”和“-”来放大和缩小画面。在红色标记处，提供了多种查看三维画面的方式，供选择的查看方式有“卫星”、“道路”、“无”、“图例”，“标签”，“区域”。当点击某一项时，相应文字下面会出现实心的蓝色三角形，表示选中，再次点击则取消，默认为“无”背景，显示“图例”，附带“标签”的查看方式。各种方式的含义为：“卫星”，“道路”和“无”分别表示以卫星地图、平面交通地图为背景和没有背景的方式查看矿井整体情况。“图例”表示是否显示页面底部的图形示例说

10、明。“标签”表示是否显示三维画面中各监测点的蓝色背景标记。“区域”是为了方便监测某一个具体位置而设定的快速定位方法，点击之后选择某处，就能不通过鼠标滑动而快速定位到监测点。“区域”后面空白的文本输入框可以制定监测点，结合按钮也可查询某点实时情况，效果同“区域”相同。当只需要默认的查询方式进行查询，不需要做其它方式选择时，可以隐藏掉选择栏，点击按钮就可以实现隐藏。下面图3-1-4、5分别是以“卫星”、“道路”模式为例查看三维画面的效果：图32-1-4以卫星模式查看矿山安全生产图3-1-5以道路模式查看矿山生产情况重要实时信息显示地理坐标页面右上角图标表示鼠标当前所在位置的经纬度地理坐标。井下人数

11、页面左侧图标表示当前井下滞留人员总数。安全生产天数页面右侧图标表示连续安全生产天数。区域监测点实时信息矿井监测点总览如图2-1-6：图3-1-6 盐矿法定开采范围及各区域监测点总览总览图中模拟了矿井的实地情况，它能够将所有的矿井监测状态以图形的形式在Web页面的表现出来，用户可以直观的查看各种监测信息的分布（位置、监测值）和各种设备的运行情况以及矿井井下实际情况，为用户提供方便快捷的监督管理方式。当用户登录后，依次单击“安全生产”“安全生产调度”“GIS动态数据综合监控”后，就可以查询某监测点的实时情况，我们以查看通风机房的实时信息为例进行查看操作：单击“区域”“通风机房”，如图3-1-7：图

12、3-1-7通过区域定位监测点页面会自动定位到 “通风机房”监测点，如图2-1-8：图3-1-8定位后查看监测点信息鼠标滑动到图标上，页面会弹出监测点信息如图3-1-9图3-1-9 连接测点实时画面当鼠标点击某处图标时，平台会为用户连接到该测点的实时画面，如图3-1-10所示：图3-1-10查看测点实时画面画面中的这些按钮为实时图像显示的模式为但页面或多页面。单击图标可以查看设备运行实时情况，点击图标可以查看人员分布实时信息。其它监测点的方法与上面类似。3.1.2三维数字化矿井浏览用户成功登录后，点击“安全生产”“三维数字化矿井浏览”可以进入矿井三维数字化浏览如图2-1-11图3-1-11矿井三

13、维数字化浏览三维画面有助于用户从空间立体的角度获得矿井信息，主要有两种方式来进行对于三维画面的操作， 一是通过画面上的工具栏进行操作（这种操作方式请参考6.4.1节），二是右键单击画面，利用弹出的命令来操作，这里主要介绍右键单击操作，如图2-1-12图3-1-12矿井三维数字化浏览右键命名为了便于找准方位，依次点击“显示”“坐标系”如图2-1-13图3-1-13三维数字化坐标系选择当单击“选择”时，再单击画面的某个对象，页面会显示该对象的详细信息如图3-1-14,当我们选中“机电硐室”，左侧显示出相应属性2-1-14查看三维画面选定对象的属性“平移”、“缩放”、“矩形缩放”、“补满窗口”、“动

14、态观察”、“转盘”、“移动并旋转”等这些都是一些查看方式，使用方式同“选择”类似。“另存为”表示可以将当前画面保存到其它地方，如图2-1-15图2-1-15将三维画面右键“另存为”操作3.1.3三维监测监控与GIS动态数据综合监控相似，我们还可以以三维的方式来监测监控各测点，用户成功登录后，点击“安全生产”“三维监测监控”如图2-1-16所示：图2-1-16三维监控监测画面3.2安全生产信息管理3.2.1隐患管理通过实时监测，对各监测点查找相应隐患，并对其隐患进行统计、处理是一项重要的工作，现在对管理平台的隐患管理模块使用做出说明。进入路径：依次单击“安全生产”“安全生产信息管理”“隐患管理”

15、，进入界面如图3-18图3-2-1隐患管理界面这些按钮主要是对隐患信息进行编辑处理，“添加”是根据监测结果推断出新隐患并记录，“编辑”是根据时间和条件的改变，隐患的属性也在改变，需要做出一定的修订，“删除”是因为一些人工处理或自然消退的原因导致隐患排除时删除相应的隐患记录，“刷新”、“配置列”、“导出”同样是对隐患记录做一定的处理。单击这两个控件可以选择处理隐患记录的时间，前一个为统计隐患的起始时间，后一个为结束时间。以方便在一定的时间范围内进行查询。避免不必要的数据影响判断。3.2.2三违管理3.2.3伤亡事故管理3.2.4质量标准化管理3.2.5重大危险源管理3.3管理看板2.4干部跟班2

16、.5报表管理2.5.1生产统计报表图3-5-1未设定任何参数时的生产统计报表3.5.2系统测点报表每一个测点监测到的数据都会在平台中进行记录管理，我们可以根据需要查找所要查询的测点信息报表，步骤为：首先确定要查看哪些测点，逐级筛选查询条件；点击查询按钮，得到查询结果。如图23-5-6、7：图2-5-6系统测点报表页面图3-5-7经过筛选后查询的结果3.6实时历史曲线图3-6-1历史曲线查询4 接入综合自动化集成平台的部分子系统浅析4.1、 矿井提升自动化：主井提升自动化系统：主井提升任务单一，结合井上、井下煤仓煤位情况可实现全自动化。主要包括：提升机的自动控制、提升容器的自动装卸载、自动信号和

17、保护系统等。其中，自动信号包括水平选择、方向选择、深度指示、速度指示和故障信号等，保护系统包括超速、限速、限位、闸瓦磨损、松绳、压力监视、深度校正等；副井提升任务繁多，负载变化大，实现全自动化较难，一般多采用半自动化方式。以上分析的主提系统自动化、半自动化已经实现，容易实现主井集中控制和副井监视。 4.2、通风机集控系统： 通风机控制系统采用 PLC ，接入工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时，在通风机房设置工业电视摄像头，与固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。 它主要完成在地面调度集控中心对矿井通风机的远程开停和在线监测，实现通风机房无人值守，

18、达到减人提效的目的。实现了在矿地面集控中心对主扇的远程开停控制。由于通风机是重要安全生产的重要通风设施，根据安全规程不宜采取无人值守。 4.3、井下排水集中控制系统：井下排水控制系统采用 PLC 就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心对井下各泵房设备的远程开停和在线监测，实现各泵房无人值守，达到减人提效、提高矿井安全程度的目的。同时，在水泵房设置工业电视摄像头，与井下移动通信、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。 控制设备可实现单台水泵及多台智能优化控制，实现实时监测水位、流量、电压、电流、压力、真空度、温度、闸伐开度、以及控制闸伐的开度流量，可与电

19、力检测系统、矿井监控系统联网。 4.4、压风机房控制系统：压风机房 控制系统采用 PLC 就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时，在空压机房设置工业电视摄像头，与固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。 能够集中控制、连锁控制或实现智能化控制的空气压缩机，实现用风量的自行、交替开停多台或单台的电控设备。 4.5、 主煤流系统：井下皮带集中控制系统采用现场总线方式连接后通过 PLC 就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时，在皮带机头、机尾等重要地点设置工业电视摄像头，在井下安装移动通信系统，并与固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。 各皮带机均设有 煤仓煤位、 跑偏、堆煤、烟雾、温度、打滑、带速、电机电流、 沿线急停等保护，并在地面集控中心进行状态监视。 在地面集控中心对井下皮带运输系统的远程开停和在线监测，实现皮带运输系统现场岗位的无人值守，达到减人提效、提高矿井安全程度的目的。 4.6、供电集中控制系统：井下供电控制系统采用现场总线方式连接后通过 PLC 就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时，在变电所设置工业电视摄像头，与井下移动通信、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段