淺談煤礦自動化調度信息系統的設計與實現

孫朋飛

（安徽淮南礦業集團張集礦北區調度二所，安徽 淮南 232000）

1 煤炭工業管理模式及特點

1.1 煤礦管理模式特點

現代煤礦企業的管理機構一般是：礦務局(集團公司)、礦區(隊)班組這樣一種塔式結構的生產管理模式，局(公司)生產管理部門負責：局(公司)礦生產布局、生產發展中長期規劃、生產系統改造完善、設備更新改造等工作；礦生產管理部門負責生產發展規劃、生產系統改造完善的實施和日常生產組織管理工作。具體到一個煤礦管理機構一般為：礦長、分管礦長、各業務及生產職能科室、生產區隊、生產工人。職能科室包括：生產調度室、生產技術科、安監處、機電科、通風科等，這些部門完成生產計劃制定并落實執行，機電設備管理，礦井安全檢查等重要管理工作，管理信息都是以各類記錄或臺賬保存。

1.2 煤炭企業生產過程特點

煤炭工業在生產經營過程中有以下特點：

（1）生產對象在地下，地質條件復雜多變，生產場地隨開采進度不斷變化。

（2）生產作業環境艱苦，自然災害多，會出現透水、冒頂及瓦斯爆炸等災害事故。

（3）煤礦的生產過程涉及采掘、通風，提升運輸、排水、機電、調度通信等多種技術，專業面廣，需各學科、多工種相互配合 。

根據煤礦生產過程特殊性，安全生產系統應該作為煤礦信息化中一個重要內容，其生產調度及決策難度比其他行業大。因此，煤礦自動化調度信息系統不能套用流程行業或離散制造業的模式，應該研究具有煤礦特色的煤礦智能綜合調度系統。

2 煤礦自動化調度信息系統的功能設計

2.1 生產計劃管理功能

包括生產接續計劃和設備配套計劃。實現了接續計劃的全過程管理，接續計劃與設備配套、大項修、購置計劃的聯動編制，建立了設備配套知識庫，自動生成綜、連采設備配套計劃。

2.2 調度管理功能

包括計劃管理、安全管理、生產管理、隱患排查、應急指揮及預案管理、調度記錄、圖表臺賬。

2.3 調度匯報功能

包括班／日匯報、旬，月匯報、專題／季節性匯報、重大事件及突發事件匯報。從3次當班生產及安全情況，到發生傷亡事故或重大非傷亡事故等重大事故等，都要按照匯報程序及時匯報。

2.4 調度指揮功能

包括調度通信系統、可視化調度、調度大屏。調度過程中，可以顯示生產過程動態監控各子系統的實時數據和畫面、礦井生產數據、井下多路工業電視監控圖像，從而協助煤礦安全管理人員實時掌握煤礦安全生產情況，提高調度指揮的效率。

2.5 安全環境監控功能

包括實時安全數據監測、實時井下人員監控、產量遠程監控。實現對生產單位井下生產環境、井下人員、產量等數據進行實時監測，直觀詳盡了解各生產單位當前生產安全狀態，針對出現的安全隱患報警提示，即時發現處理。

2.6 生產過程監控功能

煤礦生產過程綜合自動化是生產過程監控、全礦井生產安全環境監控、生產過程信息綜合利用等方面的網絡化、自動化和智能化。

2.7 執法管理功能

包括生產單位基本信息管理、遠程安全信息實時監控、事故隱患報警、安全調度、執法信息發布、監看詳細信息、數據共享。

3 煤礦自動化調度信息系統的實現技術

3.1 煤礦自動化調度一體化網絡平臺設計

一體化網絡平臺是一種通用的適應各種通信業務需求，并滿足未來發展需要的網絡核心設備，是在數寧交換基礎上發展起來的，滿足多臺需求，多種業務的數字交換平臺。

3.1.1 數據傳輸與交換一體化

隨著計算機控制技術及光纖技術的發展，許多數字程控調度機的主機之間，主控與被控之間都已使用了光纖連接傳輸數據和信息，特別是虛擬調度機方式的出現，實現了遠端調度交換模塊功能化，一般都運用光纖與主機相連，交換與傳輸已無清晰的界線，在應用中可將JSQ-31、-512型調度總機設備中，將NO7信令相關標準作為標準接口，內嵌入調度機中，礦調度在兩至三個模塊之間采用光纖連接，內部構成三角環形網絡，保證了中繼有一點斷開，不影響通信，通過內部中繼冗余結構保持通話，以遠端模塊方式構成虛擬調度機，以單模光纖實現模塊間通信。

3.1.2 光纖光端設備資源的綜合利用

在數字視頻技術，圖像壓縮編碼、視頻數字傳輸技術發展成熟的今天，圖像通信已是綜合數字業務網(ISDN)中的一個應用十分廣泛的業務，瓦斯監測數據監控信號、工業電視、會議電視、可視電話等都以成熟地在通信網中大量應用。

因此，將工業電視監控系統、調度通信、瓦斯監測、井下變電所信息、給排水控制、皮帶運輸控制等納入通信信息化建設大平臺，是非常必要的，避免了網絡的重復投資，充分依托現有通信網絡，在未來的煤礦專網信息傳送中，光纖光端設備資源的充分綜合利用，使煤礦專網運行融于一體化信息網絡中是最現實的發展趨勢。

3.1.3 調度機與行政網的兩網合一

調度通信網與行政通信網的分離有著其歷史原因，由于技術設備可靠性及功能單一落后的調度機等諸多原因，形成了如今的全國大多數煤礦行業有著行政交換系統和調度系統，形成兩套獨立運行或環路中繼互連的通信網絡。

當前，在近幾年改造的集團公司煤礦的調度機，設備先進，功能齊全。普遍采用COM串口與主機相連，通過NO7號信令方式與行政交換機連接。將調度機作為交換主機的數據終端。把主機用戶端口狀態數據送給調度臺，并將調度臺的操作數據傳送至交換主機，因此，從技術先進性和功能的覆蓋性及可靠性方面，該數字調度機均可達到行政通信網、調度通信網合二為一的功能。

由此可見，在今后的新建礦井調度通信網中，要統一規劃，分步實施，在調度機選型、安全保護、軟件容錯、分散控制，主備冗余，彈性編碼及組網功能方面給予全方位考慮，在偏遠礦井建設中，調度交換機可隨時發揮調度機、行政交換機合二為一的功能，為有效設備投入節約資金發揮最大作用。

3.2 煤礦自動化調度信息系統的軟件實現技術要求

3.2.1 數據接口

系統需要實現與運銷、ERP、省局煤炭信息系統等，統一數據源，避免重復錄入。

3.2.2 系統非功能需求

（1）精度要求。數據采集率≥90%；動態信息及時率≥90%；靜態信息全而率≥90%；信息準確率≥90%。

（2）時間特性：響應時間：局域網≤5秒，城域網≤10秒，廣域網≤20秒，實時信息刷新劇期≤6O秒。

3.2.3 適應性和靈活性

系統開發環境要求為Web應用模式，服務器端進行配置安裝后，對客戶端的要求較低，客戶端不需要任何安裝，只要通過internet Exp1orer工具打開系統地址就可以進行訪問。系統模塊采用用戶定義方式，在以后的需求變化時能方便的進行功能擴充和模塊的增加。

結語

以響應國家號召，以人為本，以堅持安全生產為前提，保障人身安全為責任，從根本上排除隱患，充分的提高煤礦生產安全性和設備的先進性，同時減少政府的開支和執法部門的工作量，大大提高了監管力度及質量。通過對以上技術的應用將取代人員監視、測量、電話通知的傳統方法，實現了智能化，為國家節省了大量的人力、物力和財力，操作上既靈敏方便又安全，為國家在煤礦的安全建設上做出了巨大貢獻，并且具有非常深遠的社會效益。

[1]吳輝海.液壓絞車[J].煤炭科學技術，1983（04）.

[2]雷曉明.煤礦安全生產狀況分析[J].內蒙古煤炭經濟，2006（01）.