智慧园区 工业煤矿集中监控管理系统项目建设方案V3

智慧区

工业煤矿集中监控管理系统

项目建设方案

文件编号202XQK011/BT-ZTA-QK011

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目录

第一章项目背景...................................................................5

1.1.项目概述................................................................5

1.1.1.监控系统.........................................................5

1.1.2.监测系统.........................................................6

1.2.系统接入................................................................7

1.2.1.空压机控制.......................................................7

1.2.2.锅炉监控.........................................................7

1.2.3.制冷机监控.......................................................8

1.2.4.动筛监控.........................................................8

1.2.5.通风机监控.......................................................8

1.2.6.主井提升监控.....................................................9

1.2.7.副井提升.........................................................9

1.2.8.井下主煤流运输..................................................11

1.2.9.井下中央泵房排水................................................11

1.2.10.矿井供配电控制.................................................11

第二章设计标准..................................................................13

2.1.设计标准...............................................................13

2.2.设计依据...............................................................14

2.2.1,安全性..........................................................14

2.2.2.先进性..........................................................15

2.2.3,经济性..........................................................15

第三章总体设计..................................................................16

3.1.设计目标...............................................................16

3.2.建设要求...............................................................16

3.2.1.监控软件........................................................16

3.2.2.软件技术........................................................18

3.2.3.数据采集........................................................20

3.2.4.工业数据........................................................20

3.2.5.监控组杰........................................................21

3.2.6.信息发布........................................................22

3.2.7.系统配置........................................................22

3.2.8.终端技术........................................................23

3.3.平台搭建...............................................................24

3.3.1.采集服务........................................................24

3.32归档服务.......................................................25

333.信息发布........................................................25

3.3.4.防病毒..........................................................25

第四章功能体系..................................................................27

4.1.平台功能...............................................................27

4.1.1.综合展示........................................................27

4.1.2.WEB浏览.......................................................27

4.1.3.权限监控........................................................28

4.1.4.分级管理........................................................28

4.1.5.实时报警........................................................29

4.1.6.事件记录........................................................29

4.1.7.报警分析........................................................30

4.1.8.综合查询........................................................31

4.1.9.历史曲线........................................................31

4.1.10.故障分析.......................................................32

4.1.11.扩展接口.......................................................32

4.2.组态功能...............................................................33

4.2.1.系统容量........................................................33

4.2.2.故障诊断........................................................33

4.2.3.系统维护........................................................33

4.2.4.显示功能........................................................33

4.2.5,实时数据........................................................34

4.2.6.报表曲线........................................................34

4.2.7.历史事件........................................................34

4.2.8.事故追忆........................................................35

4.29打印功能.......................................................35

4.2.10.数据发布.......................................................35

4.2.11.网络监视.......................................................35

第五章集成接入..................................................................36

5.1.集成架构...............................................................36

5.2.通风机.................................................................37

5.2.1.接入路由........................................................37

5.2.2.接入平台........................................................37

5.3.压风机.................................................................37

5.3.1.接入路由........................................................38

5.3.2.接入平台........................................................38

5.4.锅炉监控...............................................................38

5.4.1.接入路由........................................................38

5.4.2.接入平台........................................................38

5.5.制冷机监控.............................................................39

5.5.1.接入路由........................................................39

5.5.2.接入平台........................................................39

5.6.动筛监控...............................................................40

5.6.1.接入路由........................................................40

5.6.2.接入平台........................................................40

5.7.主井提升...............................................................41

5.7.1.接入路由........................................................41

5.7.2.接入平台........................................................41

5.8.副井提升...............................................................42

5.8.1.接入路由........................................................42

5.8.2.接入平台........................................................42

5.9.井下主煤流运输.........................................................42

5.9.1.接入路由........................................................43

5.9.2.接入平台........................................................43

5.10.井下中央泵房排水......................................................43

5.10.1.接入路由.......................................................44

5.10.2.接入平台.......................................................44

5.11.矿井供配电控制........................................................44

5.11.1.接入路由.......................................................44

5.11.2.接入平台.......................................................45

第六章系统安全..................................................................46

6.1.控制安全...............................................................47

6.2.操作系统安全...........................................................47

6.3.文件系统安全...........................................................48

6.4.数据库安全.............................................................48

6.5.网络安全...............................................................49

6.6.交换安全...............................................................49

6.7.病毒安全防护...........................................................50

第七章运行环境..................................................................51

7.1.数据采集...............................................................51

7.2.归档服务...............................................................51

7.3.Web月艮务..............................................................52

7.4.工程师站...............................................................52

7.5.防病毒月艮务.............................................................53

7.6.操作员站...............................................................53

第八章其它要求..................................................................54

8.1.性能指标...............................................................54

8.2.WINCC..................................................................................................................................54

第九章效益分析..................................................................59

9.1.投资效益...............................................................59

9.2.安全效益...............................................................59

9.3.人员效益...............................................................59

9.4.生产效益...............................................................59

9.5.管理效益...............................................................60

第一章项目背景

1.1.项目概述

煤矿计划建设综合自动化系统平台一套，汇接生产现场专业子系

统，形成集成有全矿井上、井下主要生产控制系统的统一的工业控制

平台，所接入系统又分为监控系统和监测系统两个部分，具体接入系

统及要求如下：

1.1.1.监控系统

监控系统指子系统接入综合自动化平台后需具有数据采集、处理、

控制、存储及显示等功能，包括：

（1）空压机监控系统；

（2）通风机监控系统；

（3）主井提升系统；

（4）井下主煤流运输系统；

（5）井下中央泵房排水系统；

（6）井下制冷系统;

（7）矿井水处理系统。

1.1.2.监测系统

监测系统指子系统接入综合自动化平台后需具有数据采集、处理、

存储及显示等功能，包括：

（1）锅炉监控系统；

（2）制冷机监控系统；

（3）动筛监控系统；

（4）副井提升系统；

（5）矿井供配电控制系统（35kV变电所、地面区域变电所、井

下中央变电所、井下采区变电所）；

（6）矿井安全生产监测监控系统；

（7）井下人员管理系统；

（8）束管监测系统；

（9）辅助运输信号。

平台集成上述系统，在统一平台下实现集中监测、控制、存储数

据、显示、发布等。平台服务器平台集中搭建于矿新建集控中心机房。

1.2.系统接入

1.2.1.空压机控制

压风机房现配备有螺杆空压机，配备有空压机专用控制器。

上位机电脑直接与空压机专用控制器通讯，上位机空压机监控系

统软件平台为组态王。

1.2.2.锅炉监控

锅炉监控系统配备有控制柜，控制柜内配备有西门子PLC控制

器，负责整个系统的数据分析、处理，因关集量较多，控制系统配备

扩展数字量、模拟量采集模块数量。

PLC通过以太网传输的方式与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.3,制冷机监控

制冷机系统控制柜内配备控制器，负责整个系统的数据分析、处

理。

整个制冷机监控系统上位机系统平台软件PLC通过以太网传输

的方式与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.4.动筛监控

动筛监控系统配备有控制柜，控制柜为配备PLC控制器，负责

整个系统的数据分析、处理。

动筛监控系统上位机软件平台为组态王，PLC加ETH-MPI转换

器，通过以太网传输的方式与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.5.通风机监控

通风机监控系统配备PLC控制器，负责整个系统的数据分析、

处理。

通风机监控系统上位机软件平台为组态王，PLC加ETH-MPI转

换器，通过以太网传输的方式与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.6.主井提升监控

主井提升监控系统分为主井自动装卸载系统和主井提升系统两

部分。

1.2.6.1.自动装卸载

主井自动装卸载系统配备PLC控制器，负责整个系统的数据分

析、处理。

主井自动装卸载系统上位机软件平台为组态王，PLC通过DP

总线方式直接与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.6.2.主井提升

主井提升系统通过现场总线与调节系统、液压站、冷却系统等通

信，实现主井提升综合自动化控制。

1.2.7.副井提升

副井提升监控系统分为副井冷却风机变频系统和副井提升系统

两部分。

1.2.7.1.冷却风机变频

冷却风机变频系统配备PLC控制器，负责整个系统的数据分析、

处理。

冷却风机变频系统上位机软件平台为组态王，PLC通过DP总线

方式直接与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.7.2.副井提升

副井提升系统通过现场总线与调节系统、液压站、冷却系统等通

信，实现副井提升综合自动化控制。

1.2.8.井下主煤流运输

井下主运皮带系统控制设备包括带式输送机，使用皮带保护装置,

无上位机。

1.2.9.井下中央泵房排水

井下中央泵房排水系统配备PLC控制器，负责整个系统的数据

分析、处理。

井下中央泵房排水系统上位机软件平台为组态王，PLC通过以

太网传输的方式与上位机进行通讯，系统运行正常。

1.2.10.矿井供配电控制

矿井供配电系统包括35kV变电所供电自动化系统及计划新建的

地面区域变电所、井下中央变电所、井下采区变电所供电自动化系统。

煤矿35KV降压站供电监控系统，新是供电自动化系统监控范围

包括：井下中央变电所、井下采区变电所、地面压风机房变电所、地

面动筛车间变电所、地面通风机房变电所、地面主井变电所及地面副

井变电所。

第二章设计标准

2.1.设计标准

矿井综合信息控制平台的设计和制造执行最新版国家标准（GB）

和行业标准。

❖《煤矿安全规程》；

《煤炭工业矿井设计规范》；

《煤矿安全装备基本要求》；

❖《煤矿监控系统总体设计规范》；

❖《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；

❖《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备

要求》；

❖《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；

《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》

(MT209)；

♦：♦《设备可靠性试验》(GB5080.1〜7)；

♦：♦《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》(GB4859-84)；

《矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定》；

《“九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要》；

❖《煤炭调度信息化装备技术规范》；

《矿务局管理信息系统基本模式与实施建议》；

《监测监控质量标准化实施标准》；

2.2.设计依据

2.2.1.安全性

1)拥有远端控制及就地控制两种控制方式，就地控制方式又可

分为就地集中控制及就地手动控制。

2)全方位监控各环节，对系统出现的异常能够提前给出预警0

3)严格规范地按照规定的程序对进行自动启、停。

4)选用可靠的控制原器件。

2.2.2.先进性

1）由于采用了光纤环网通讯技术取代了原来的总线传输技术使

得数据传输更加快捷、可靠。

2）采用了组态软件控制技术取代了VC编程技术，不仅使可靠

性大为提高而且使程序更加具有通用性，也使系统的二次开发及扩容

变得更加规范、容易。

3）本系统遵循矿井综合监控系统标准子系统接口规范使得该系

统可以非常容易地并入矿井综合监控系统中，与其它子系统实现数据

的共享。

2.2.3.经济性

由于本系统是按照无人值守的原则进行设计，所以现场无需人员

进行值守，这样就节省了大量的人力资源。

第三章总体设计

3.1.设计目标

系统建设完成后应能够使矿井上下各生产环节的生产工况信息

在异构条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来,

协调有序运行，使各自独立的监控系统信息实现共享，与矿信息管理

网络实现无筵联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。

系统建设完成后能够对全矿井安全、生产的主要环节进行实时监

测、监视和必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指

挥的信息化、科学化，为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突

发事故和自然灾害，提供有效手段，为企业信息化的应用和发展奠定

基础。最终建成国内领先、国际先进的矿井综合自动化控制系统。

32建设要求

3.2.1.监控软件

(1)统一采用Windows2003操作系统，保证可靠、稳定和易

用。

（2）认证采用基于RDBC的统一认证方式，并同集团公司调度

系统建立信任。

（3）提供良好的安全性，不受病毒、安全攻击的威胁。

（4）基于工业以太网络，采用全球通用的TCP/IP协议作为网

络间的数据交换协议，为在自动化领域采用信息技术通信提供一个开

放的平台。

（5）软件具有海量实时数据交换功能，支持主流PLC系统和

OPC标准。

（6）软件支持控制逻辑的实现，具有灵活、可靠的控制功能，

能够对现场设备进行实时控制。

（7）软件能够以组态图形方式直观显示来自生产现场的实时数

据，人机界面良好C

（8）软件支持各种报警条件的定义，可以灵活划分告警区域，

能对现场的异常情况及时报警。

（9）提供实时、历史数据存储，能够将历史数据存入数据库，

历史数据库支持标准关系型数据库C

（10）能够以WEB方式实现历史数据和实时数据的显示和查询,

提供相关生产报表的自动生成和查询。

（11）系统结沟合理，支持25000个监控点以上的并发监控，

并能进行扩展C

（12）与集团公司安全生产调度系统无缝数据交换。

（13）系统应具备与工业电视系统联动的功能，提供与工业可视

系统联动的OPC接口（本系统作为OPC服务器提供标准联网控件）。

3.2.2.软件技术

（1）软件支持采用面向对象的工程方法，最大限度实现工程重

用，提供强大的树型结构组织现场应用，与实际的现场设备对应。

（2）软件支持分布式计算和负载均衡。能够利用统一的环境集

中开发，在多个节点分布运行。测点实时数据可自动无缝的提供给实

时监控软件和数据库。

（3）软件支持节点间的容错功能，采用容错技术的运行节点间

可以互为备份。

（4）分布式计算无点数限制与硬件设备限制，支持最高实际测

算监控点在20万点巨型系统。

（5）软件支持网络在线开发，不影响系统运行，可以分平台分

系统重新发布和撤销监控点。

（6）支持多月户开发环境。允许多个用户直接在一个系统上同

时开发，维护工作量小。

（7）支持存储转发功能，数据库故障时运行节点能自动缓存历

史数据。

（8）可灵活的定义各种报警条件、报警级别，并可对报警进行

分组。

（9）可灵活定义测点间逻辑关系，实现不同生产子系统间的数

据耦合。

（10）有完善的多种安全机制并能够实现数据级的安全。

（11）支持RDBC认证，支持不同的用户访问不同的数据和报

警。

（12）支持.NET进行二次开发。

3.2.3.数据采集

（1）支持冗余数据采集，并发采集25000测点无错误。

（2）支持OPC、DDE、NETDDE等开放标准。

（3）支持大多数主流现场总线，可单独运行，提供驱动开发接

口。

（4）提供测点质量信息。

（5）提供开发工具包，可根据需要开发非标接口驱动。

3.2.4.工业数据

（1）配合系统平台软件，支持历史数据的自动存储，无需人工

干预。

（2）支持25000测点并发数据采集和访问无错误。

（3）提供实时数据库功能，支持时间标签，支持内存实时数据

访问。

（4）提供数捱压缩功能，无损压缩比支持1：50以上。

（5）支持存储转发功能，历史数据可在故障恢复后自动存储。

（6）提供良好的数据库接口，与SQL数据库无缝连接。

（7）提供.NET二次开发接口。

3.2.5.监控组态

（1）配合系统平台软件，支持测点数据的自动获取，无需本身

定义。

（2）配合系统平台软件，支持支持各种控制逻辑，报警展现。

（3）支持面向对象开发，支持SmartSynbol。

（4）支持多种图形、声音格式，预配置多种图库，可制作精美

监视、操作界面。

（5）支持历史趋势和报表。

（6）支持低速网络NAD开发。

（7）支持在线组态，能对工业控制系统中的各种资源（设备、标

签量、画面等）进行配置和编辑。

（8）支持在线发布，更新监控画面无需重启计算机。

（9）支持RDBC认证，配合系统认证可实现在同一工程中不同

用户监视操作不同的画面。

（10）可以使用脚本语言、.NET进行二次开发。

3.2.6.信息发布

（1）支持RDBC认证，配合系统认证可方便的配置不同的用户

查询面板。

（2）灵活定义权限，不同用户根据权限可查询不同的数据，数

据粒度可到设备类型一级。

（3）支持工业数据库数据源，可快速访问实时和历史数据，支

持50用户并发查询1000条数据。

（4）提供曲线、报表组件，支持利用.NET进行二次开发，实现

实时历史数据分析统计功能。

（5）提供实时组态图开发组件，实现与实时监控组态软件相同

的页面效果。

3.2.7.系统配置

（1）提供1套系统平台软件，支持25000点测点的并发处理,

分布运行在11个工作节点。

(2)提供1套系统平台开发维护软件，无限制点数。

(3)提供2套数据采集软件，无限制点数。

(4)提供1套数据采集开发工具软件。

(5)提供1套工业数据库软件，支持25000点数据的并发存储

(1年)与访问。

(6)提供6套监控组态软件

(7)提供1套WEB信息发布软件，支持50个客户端并发访问。

3.2.8.终端技术

监控客户机实现对各生产控制子系统的在线编程和诊断，其技术

要求如下：

(1)采用Windows2003操作系统，保证可靠、稳定和易用。

(2)基于工业以太网络，支持TCP/IP协议作。

(3)支持西匚子、AB和施耐德系列PLC的远程在线编程。

(4)支持Profinet.Ethnet/IP和Modbus/TCP控制协议。

(5)支持OPC标准。

33平台搭建

监控服务器包括数据采集服务器和冗余服务器、归档服务器、

WEB信息发布服务器、防病毒服务器。

3.3.1.采集服务

数据采集服务器（冗余配置）采集全矿生产、安全等全部信息，

并提供给管理以太网上各个操作员站，各个操作员站对全矿子系统的

控制信息也由服务器，经由工业以太网上相应节点发送到被控子系统。

采集服务器采用双服务器实现双机热备用，当其中一台计算机出现故

障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控C使

用WinCC/Redundancy选件，可并行运行两个相连的WinCC单用

户系统或服务器，并使两台机器彼此监视对方。两个冗余伙伴服务器

分别需要两个冗余度授权中的一个，这是与该选件一起供应的。当两

个服务器中的一个出现故障时，第二个服务器承担整个系统的控制任

务。当故障的服务器恢复运行时，所有消息内容和过程值归档都被复

制回这台运行的服务器内，从而显著地提高了系统的可用性。换句话

说，即使一台服务器发生故障，生产依旧处于正常的运行状态。系统

不只是在一个服务器出现故障时，自动地切换到冗余伙伴服务器；在

过程通讯或应用程序受到干扰时，系统也会自动地进行切换。

3.3.2.归档服务

配置1台归档服务器用于将各个自动化系统中的有用数据进行

实时归档，以供后续查询、分析调用。

3.3.3.信息发布

负责把信息传送到公司局域网。由于考虑到工业以太网和管理信

息网的隔离，所以通过设置一台WEB服务器，通过防火墙与矿局域

网的交换机相连，来接入管理信息网。在矿局域网上的任何一台PC

可以通过访问WEB服务器，来浏览和查询自动化系统的数据。这样

即做到工业以太网与局域网的安全防护，又满足了领导对自动化信息

的查询。

3.3.4.防病毒

（1）、实现网关防护，将病毒隔离在局域网之外；

（2）、统一防病毒策略。对局域网中的所有客户机实现统一管理、

统一调控；

（3）、定期更新定义文件和引擎，可以在无人干预的情况下，实

现局域网内每个客户机和服务器的病毒定义和软件更新；

(4)、防病毒客户软件安装自动化，实现登录到网络域中的计算

机防病毒客户端的自动安装。

第四章功能体系

综合自动化后台管理系统不仅仅是对所接入系统的信息综合，更

关键的把数据分类、共享，建立有效的管理系统，为领导决策提供依

据。

4.1.平台功能

4.1.1.综合展示

矿井综合自动化平台系统将需接入的各子系统信息通过标准的

数据交换方式与集控中心进行数据存取，并将各子系统的信息进行综

合处理。系统平台负责将实时、历史及综合分析后的信息提供给系统

中的用户。

4.1.2.WEB浏览

矿井综合自动化平台系统可将各子系统显示的各类实时动态图

形（符合要求的）转换为HTML或XML文件，供相关管理部门通过

IE浏览。

通过Web发布功能，可以实现在浏览器上监视实时数据和报警,

但禁止通过Web方式进行设备控制。Web发布基于B/S系统，通过

B/S组态画面设计模块进行组态页面的制作，通过Web发布管理模

块上传制作好的组态画面/图库及图库精灵/相关图片等文件。

Web发布的环境服务端采用windows下IIS服务，客户端浏览

器采用的是IE。

采用web发布平台，管理者可以在浏览器上看到最直接的流程

数据和画面。web服务器与数据服务器都在控制网内，web服务器

与数据服务器进行通讯，将自动化系统的各项数据进行web发布。

Web服务器通过防火墙（网闸）与管理网连接，对管理网进行各系

统数据的发布。

4.1.3.权限监控

操作员站通过C/S模式实时访问采集服务器上的数据，各操作

员站赋予相应操作权限，只针对某个系统进行监控，相同的用户名不

允许在两台操作员站上面同时登陆。

4.1.4.分级管理

数据库进行定时备份，每天零点将归档服务器的数据库进行备份

到Web服务器或者防病毒服务器，存储数据一周以上。归档服务器

硬盘存储满后自动删去原来数据，归档服务器数据数据要求存储一年

以上。

4.1.5.实时报警

信息化网络平台将数据库总记录的各种报警情况，分系统进行管

理，并且可以按照时间，子系统等信息进行分类查询。完成对超限报

警，开关报警的记录查询功能。报警方式为实时报警弹出报警窗口并

增加语音报警，操作员站均要求增加音箱达到语音报警的功能，报警

进行历史记录并可查询。

系统还可以通过后台的通讯获得实时报警信息，显示到客户端。

对于可以反馈报警信号的在线设备，记录设备的故障或者通断情况。

4.1.6.事件记录

在子系统建立完备并提供标准接口的基础上，在归档服务器中建

立综合历史数据库，按时间顺序，将各个历史动作的顺序、时间记录

下来，供事后分析用；

即时将生产、经营等数据存入数据库中；制作计划、生产完成情

况的趋势分析图表，为今后的生产计划提供参考；根据外运下达的计

划和设备实际状态、仓储煤量，合理安排生产计划、设备维修计划,

以最大限度的减少对生产外运的影响。

分级报表功能：根据矿方要求，与现场实际情况，生成不同级别

的报表供不同单位进行分级浏览（这些报表包括各矿级领导关心的报

表、主要业务科室关心的报表等），生成的报表可以通过Web发布供

各单位浏览。

4.1.7.报警分析

设计预警功能，通过分析子系统相关设备部件的温度、电压、电

流等参数来对设备进行诊断、预警，通过比较当设备运行出现故障症

状时提前更换设备部件。

系统中实时监控列出的所有的当前报警总表，也可以查看今天，

昨天的所有报警。点击某个报警，显示报警的详细信息，例如：时间，

事件描述，确认人员，是否恢复等。

网络信息系统平台，根据数据库中记录的报警信息和子系统类型,

可以进行分别统计c提供出故障和报警的趋势图标。

报警及报警处理可设定不同的报警优先级，以区分不同级别的报

警信息，报警用弹出报警窗口的办法，系统可查询所有报警。

系统可以对报警进行分类，分级管理。影响安全，影响生产，普

通报警，故障等类型，每种类型还可以分为多个级别，使监控管理的

报警事件处理过程知重要性更加清晰。

4.1.8.综合查询

网络信息系统平台中，对于设备开停的信息也保留到数据库当中,

除了实时监控部分查看到的实时信息之外，还可以查看到重要设备的

累计运行事件和开启情况，便于管理者根据设备的使用情况进行调整

和管理设备，平衡设备的使用，延长设备的寿命。

所有的操作信息要求实时记录，包括所有设备的操作控制是由哪

一台操作员站哪一个用户进行操作的。两台操作员站不允许使用一个

用户名进行登录和设备控制。

4.1.9.历史曲线

系统选择日期查看某测点历史数据的曲线，在曲线的值坐标上可

以自定义刻度。按时间顺序，将各个历史动作的顺序、时间记录下来，

供事后分析用。系统提供自由制作报表的工具、报表编译器，它是图

文合一的报表组态工具，有丰富的编辑手段，可生成各种图文并茂的

图形报表。报表包括日报、周报、旬报、月报、季报、年报。曲线画

面形象地显示了作为时间函数顺序数据，可显示历史、当前和将来的

变化趋势，而历史趋曲线。实时曲线画面只反映画面显示时刻一定时

间间隔的实时数据的变化趋势，历史趋势由线画面则反映给定某个时

间段的实时数据变化趋势。通过报表、曲线将矿井的各个主要参数连

续的记录，以曲线的方式记录并保存，以便以后的查询，调用管理。

4.1.10.故障分析

当系统出现故障和报警的时候会自动弹出窗口或弹出报警条，根

据用户自定义的等级严重性排序，并提供声音报警，不同级别的报警

有不同的声音。

依据其影响程度进行分类、分级。

类别包括：影响安全、影响生产、普通报警或故障；

等级包括：一级、二级、三级。

4.1.11.扩展接口

矿井综合自动化系统平台采用统一标准的数据接口采集各监测

系统的数据，保证采集数据的准确性。接口数据具有实时性与可扩展

性，可满足实时数据的要求。当监测数据有增、减等变动时，应自动

反映到系统中。同时，可将各监测系统的数据进行专业级处理后，作

为上一级信息网的信息源。选用计算机和系统软件应留有备用容量和

接口，可以很方便地进行扩展，以满足将来更高的需要。

42组态功能

4.2.1.系统容■

系统输入/输出点位能够满足可采集64K个监控点；巡检周期符

合行业规定。

4.2.2.故障诊断

软件应具有强大的系统自诊断功能与故障报警功能，可准确判断

故障类型、位置并能进行图像和语音提示以及打印输出，易于管理与

维护；

4.2.3.系统维护

系统中文界面，维护方便。

4.2.4.显示功能

系统应实时、准确地采集监控设备的相关数据，并以画面和图表

的形式表现出来，操作人员根据授权可以监视自动化系统的设备运行

情况，同时可以根据生产和调度的要求控制现场的设备。软件应具有

友好的操控界面，丰富的全汉字的图形组态，可实现复杂漂亮的图形

画面，并支持动化技术、图形缩放技术、多级窗口技术，各种数据、

曲线、各种仪表盘等的实时显示，并能方便地进行多画面切换；当设

备故障或模拟量超限时，显示故障设备名称、报警测点名称及数值，

并将故障信息和报警信息存入数据库，供乂后统计分析。

4.2.5.实时数据

生成实时数据库，实时数据库在线监测、实时数据库的在线修改

（包括数据修改、添加和删除等维护操作）。系统具有编辑态、置数

态和运行态三个状态，在编辑态下可修改系统的一些静态和统计数据,

在置数态下可对一些动态数据进行修改，在运行态下只能对实时数据

进行监视。

4.2.6.报表曲线

系统可显示历史、当前监控数据的变化趋势，实时曲线画面只反

映画面显示时刻一定时间间隔的实时数据的变化趋势，历史趋势曲线

画面则反映给定某个时间段的实时数据变化趋势。通过报表、曲线将

矿井的各个主要参数连续的记录，以曲线的方式记录并保存，以便以

后的查询，调用管理。

4.2.7.历史事件

按时间顺序，将各个历史动作的顺序、时间记录下来，供事后分

析用。

4.2.8.事故追忆

在某传感器输出超过预警门限时，启动系统中的主要参数记录下

来，供事后分析用。时间段长度可由系统维护人员在系统数据库中修

改，事故前追忆点数和事故后延续点数也可在参数中修改。

4.2.9.打印功能

能实时或按时'可段打印各子系统相关设备的运行参数和运行状

态（如开停状态、故障类型、故障发生时间等）。

4.2.10.数据发布

自动化系统使用WEB发布功能，进行实时监测数据发布，供矿

领导与相关工程技术人员浏览查询。

4.2.11.网络监视

系统集成平台通过OPC通用接口，使用SNMP协议对环网各个

节点的状态进行监视并提供网络诊断，供操作员实时快速的对问题节

点进行故障排除从而保证整个系统平台的网络稳定性。

第五章集成接入

5.1.集成架构

工业顿系统

52通风机

以太环网

5.2.1.接入路由

地面主扇风机监控系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.2.2.接入平台

利用现场配备的上位机组态王提供的OPC服务，由WINCC直

接读取。

5-3-压风机

、、采集服务器

空压机

以太环网

5.3.1.接入路由

地面压风机系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.3.2.接入平台

利用现场配备的上位机组态王提供的OPC服务，由WINCC直

接读取。

54锅炉监控

5.4.1.接入路由

锅炉系统PLC控制器一环网交换机一采集服务器。

5.4.2.接入平台

WINCC直接读取现场西门子数据。

55制冷机监控

以太环网

5.5.1.接入路由

制冷系统上位机一＞环网交换机一采集服务器。

5.5.2.接入平台

利用现场配备的上位机WINCC提供的OPC服务，由WINCC

直接读取。

56动筛监控

以太环网

5.6.1.接入路由

动筛系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.6.2.接入平台

利用现场配备的上位机组态王提供的OPC服务，由WINCC直

接读取。

57主井提升

以太环网

5.7.1.接入路由

主井提升系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.7.2.接入平台

利用现场ABB控制软件所提供的OPC服务，由WINCC直接读

取。

5.8.副井提升

以太环网

5.8.1.接入路由

主井提升系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.8.2.接入平台

利用现场ABB控制软件所提供的OPC服务，由WINCC直接读

取。

5.9.井下主煤流运输

5.9.1.接入路由

主运系统上位机一环网交换机一采集服务器。

5.9.2.接入平台

此系统现未建设上位机，平台无法直接读取现场控制器数据，故

需要建设上位机，并提供OPC数据发布，然后由采集服务器WINCC

直接读取。

5・10.井下中央泵房排水

5.10.1.接入路由

中央泵房排水系统PLC控制器一环网交换机一采集服务器。

5.10.2.接入平台

WINCC直接读取现场西门子数据。

5.11.矿井供配电控制

区

采集服务器

域

变

电

所

以太环网

5.11.1.接入路由

35KV降压站通讯管理机一串口服务器一环网交换机一采集服务

器。区域变电所电力监控分站一环网交换机一采集服务器。

5.11.2.接入平台

35KV降压站数据经CDT规约转发后由串口服务器接入环网，

在采集服务器处安装专用OPC驱动，由WINCC直接读取。

区域变电所电力监控分站直接将数据由OPC转发接入环网，采

集服务器WINCC直接读取数据。

第六章系统安全

控制网内只有防病毒服务器可以访问瑞星网站进行防病毒软件

的升级，其他服务器一律不能访问互联网；安全监测服务器通过防火

墙映射实时向集团公司安全监测联网系统传送数据，若有需要可向新

疆煤管局传送实时数据，单独划分VLAN给安全监测系统使用；视频

采集服务器网卡接入工业以太网交换机，通过防火墙映射到办公网，

办公网用户通过访问映射的地址实时浏览图像。控制网内用户直接访

问视频采集服务器浏览图像。

Web服务器通过防火墙映射到办公网，办公网用户通过身份认

证浏览本权限内的子系统数据及报表。（建立在矿上各科室及领导的

要求之上）。

在防火墙上设置访问权限，办公网用户通过具有访问权限的IP

地址浏览控制网内的数据。

系统具有较强的身份认证、授权、加密等机制、完善全面的事件

日志、数据备份和病毒防护功能。系统健壮、抗干扰能力强、容错性

好，具有优良的安全验证体系，支持系统的安全性恢复，支持数据备

份，保证系统安全可靠。网页的访问必须通过口令，没有授权的用户

不能查看网页。对网络加设防火墙，安装网络版防病毒软件，具有网

络冗余、备份数据机制，最大可能的实现网络及数据的安全性。

6.1.控制安全

控制功能与原自动化系统控制软件功能一致，不允许有缺项；具

有远程启动、停止、复位和测试功能，并具有可进行地面远程编程、

故障（保护）屏蔽及控制方式转换等功能。在子系统接入后充分考虑系

统运行的安全防护与操作顺序，通过多级确认的办法来防止控制系统

的误操作。

操作员站的分系统每项控制操作需要增加二次确认选项，避免误

操作。

6.2.操作系统安全

操作系统的系统文件全部应为只读文件，要防止系统崩溃的发生,

对发生系统错误应有恢复能力，应采用日志型操作系统。

操作系统要有一定级别的安全措施，严格限制用户权限。按应用

划分用户的作用域，对跨域访问进行控制。

所有的服务器操作系统及软件系统均要求进行备份，所有备份的

镜像刻录到光盘交由矿方保存，出现故障时可以直接还原备份。

6.3.文件系统安全

控制文件的物理位置和逻辑组织，按文件的类划分文件的存储区

域。

由操作系统控制的合法用户对文件系统的访问，要根据用户的身

份及文件的逻辑组织进行控制。

限制用户在相应文件逻辑区域内对文件的操作权限，防止非法建

立修改、删除文件，严格设置用户对文件的读、写权限。

对主要文件的存储和传输应进行加密，防止信息泄露，防止盗用

访问口令C

6.4.数据库安全

数据库系统的访问控制分别在系统级和应用级实施，系统级应控

制数据库的备份和加密，应用级应控制数据库系统的输入和输出。

应维护数据库系统的数据完整性，具有较好的数据安全机制，在

系统故障时能启动事件保护和恢复相应数据。

65网络安全

由于考虑到工业以太网和管理信息网的隔离，所以通过设置

WinCCWeb服务器，通过NGFW4000防火墙与矿局域网的交换机

相连，来接入管理信息网，管理人员可通过IE浏览器访问WinCC

服务器，实现B/S结构的组态服务，在矿局域网上的任何一台PC机

可根据授权通过访问WEB服务器，来浏览和查询自动化系统的数据。

操作人员通过C/S模式访问控制网，管理人员通过B/S模式通

过IE浏览器访问控制网。

66交换安全

通过对相应端口设置许可的MAC地址来使拥有与之对应的（1

个或多个）MAC地址的操作员站连接到网络上；如果网卡上的MAC

地址不对应，则此工作站则不能在此端口上网。端口安全属性保证了

只有合格的工作站才能连到工业以太网络上。

所有操作员站分开连接到两个核心交换机上，不允许全部接到一

台交换机上。服务器同时接到两台核心交换机上，绑定同一个IP地

址。各子系统分别划定独立Vian确保某个系统出现问题时不会影响

其他系统，Vian之间不允许互访，但是所有操作员站与服务器均可

访问所有vlano

通过全盘的、整体性的安全措施，为用户提供一个集成的、具有

很好扩展性和可用性的数据通信工业以太网络解决方案。因此，为了

保证黑沟煤矿以太网络的高可用性和高可靠性，系统从结构设计、冗

余备份考虑网络的整体安全设计理念。全冗余的设备平台，网络层次

化结构，网络中每个节点基本都有多条链路上联，实现负载均衡和备

份；核心层和汇聚层设备支持端到端的QoS,线速的ACL,内置的

防DoS攻击等。

同时本系统从策略方面综合考虑了802.1QPrivateVlan限制，

ACL列表，带宽限制，802.1X用户认证，MAC地址绑定。

6.7.病毒安全防护

在工业以太网布置采用网络版病毒服务器防杀系统，防止计算机

病毒的侵入及扩散C

预防：提供可靠的病毒预防机制，如协助制定网络使用管理规定、

监控硬盘访问、对网络管理员