冀中能源股份公司礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用研究

寇文宏

摘 要：本文詳細(xì)介紹冀中能源股份公司的煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方面的情況，從公司自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析、實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)、技術(shù)要求、組成結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的功能作用等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述，礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，將大大提高了礦井安全預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)能力，具有不可估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：煤礦 綜合自動(dòng)化 系統(tǒng)集成

中圖分類號(hào)：TD5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0032-02

冀中能源股份有限公司是由冀中能源集團(tuán)控股的上市公司，企業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，目前涉及到煤礦、化工、建材等多個(gè)行業(yè)，地域橫跨冀、晉、內(nèi)蒙古，如何更好地實(shí)行跨地域、跨行業(yè)的運(yùn)作和管理，成為企業(yè)面臨的問(wèn)題。幾年來(lái)煤炭工業(yè)的發(fā)展證明，建設(shè)以自動(dòng)化、信息化為標(biāo)志的新型現(xiàn)代化礦井已成為煤炭企業(yè)提高礦井安全程度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的必然途徑。因此，冀中能源股份公司幾年大力發(fā)展信息化，建設(shè)了覆蓋煤礦生產(chǎn)調(diào)度全方面功能的冀中能源生產(chǎn)調(diào)度指揮綜合信息系統(tǒng)，達(dá)到提升企業(yè)組織生產(chǎn)的管理水平，加強(qiáng)安全生產(chǎn)保障，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的目的，作為其中的一項(xiàng)核心功能，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)為企業(yè)生產(chǎn)指揮功能的發(fā)揮起到了重要的作用。

1 公司礦井自動(dòng)化信息系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前，股份公司已建立公司級(jí)綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)，2008年對(duì)本部六礦及山西二礦實(shí)施了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集成，其它自動(dòng)化系統(tǒng)方面，各礦實(shí)施了人員定位、礦壓監(jiān)測(cè)、壓風(fēng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)監(jiān)控、皮帶運(yùn)輸監(jiān)控、排水監(jiān)控、主井提升監(jiān)控、井下與地面變電所監(jiān)控，各礦對(duì)井下主要地點(diǎn)實(shí)施了視頻監(jiān)視。

2 礦井自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)對(duì)公司生產(chǎn)礦井在生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行信息集成，達(dá)到在“生產(chǎn)調(diào)度中心”實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一管理分析的目標(biāo)。具體目標(biāo)如以下幾點(diǎn)。

（1）各礦井下皮帶、運(yùn)輸、供電、排水、通風(fēng)、礦井提升等自動(dòng)控制子系統(tǒng)采用OPC及組態(tài)軟件等技術(shù)接入礦級(jí)綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)，基于該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了在地面集控中心對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)停控制和在線監(jiān)測(cè)，減少井下現(xiàn)場(chǎng)人員，提高了礦井安全水平。

（2）煤礦安全監(jiān)控、人員定位等監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在地面接入煤礦自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了人員定位信息、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)信息的集成、共享和Web發(fā)布等功。

（3）在礦調(diào)度室建立了礦井自動(dòng)化監(jiān)控中心，具有大屏幕顯示功能，對(duì)所有的自動(dòng)化信息進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。

（4）建立了礦井工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，將井下和地面各主要地點(diǎn)攝像機(jī)的信號(hào)傳輸?shù)降孛嬉曨l服務(wù)器，在集控中心顯示和切換圖像，為地面遠(yuǎn)程控制提供了必備的監(jiān)視手段。

（5）實(shí)現(xiàn)礦級(jí)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與公司生產(chǎn)調(diào)度綜合系統(tǒng)的集成，將煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化信息、安全監(jiān)測(cè)信息、井下視頻與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)通，所有信息可以在公司調(diào)度中心大屏上顯示并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)要求如下

（1）通過(guò)公司多級(jí)集成的調(diào)度指揮系統(tǒng)圖（基于公司統(tǒng)一的組態(tài)圖形）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各礦廠生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中主要設(shè)備的運(yùn)行狀況，包括運(yùn)行狀態(tài)、是否帶病運(yùn)行、是否需要檢修。

（2）可實(shí)現(xiàn)對(duì)各礦廠安全、產(chǎn)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)，并建立動(dòng)態(tài)報(bào)表，根據(jù)實(shí)際需要預(yù)覽打印。

（3）設(shè)備運(yùn)行故障時(shí)，能夠和工業(yè)電視系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)將對(duì)應(yīng)工業(yè)電視畫(huà)面彈出顯示，并明確表示聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

（4）定期對(duì)影響煤礦生產(chǎn)的各類因素和影響時(shí)間進(jìn)行分析評(píng)估，指導(dǎo)管理人員對(duì)經(jīng)常影響生產(chǎn)的環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理；分析礦井生產(chǎn)過(guò)程中能耗與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)信息，指導(dǎo)管理人員對(duì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化控制，節(jié)約能耗，提高產(chǎn)量。

4 礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集成方式及組成結(jié)構(gòu)

礦井自動(dòng)化過(guò)程信息集成采用統(tǒng)一的組態(tài)軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公司、礦的二級(jí)集成。

冀中能源股份公司通過(guò)對(duì)各實(shí)現(xiàn)過(guò)程信息的分級(jí)集成，實(shí)現(xiàn)基于公司統(tǒng)一的組態(tài)圖形，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要設(shè)備的運(yùn)行狀況。各單位可以按權(quán)限分級(jí)進(jìn)行篩選查看，形成動(dòng)態(tài)報(bào)表，按需完成統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)軟件布置（如圖1）。

綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)技術(shù)選型設(shè)計(jì)：本次方案設(shè)計(jì)采用“定制+組態(tài)”方式，組態(tài)軟件采用IFIX+iHistorian實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)集成；定制開(kāi)發(fā)軟件采用TD-AUTO用于來(lái)做WEB數(shù)據(jù)發(fā)布，并實(shí)現(xiàn)各類安全、生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整體集成和綜合應(yīng)用。

礦級(jí)單位數(shù)據(jù)采集方式。

在基層單位建立I/O服務(wù)器，一方面負(fù)責(zé)采集各生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同時(shí)具備OPC服務(wù)功能，為公司總部集成平臺(tái)提供數(shù)據(jù)源。首先，考慮采用OPC方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成；其次，針對(duì)定制開(kāi)發(fā)而不支持OPC方式的生產(chǎn)系統(tǒng)可采用DDE方式，并逐步在新裝備系統(tǒng)中要求采取OPC 方式接入。

公司總部數(shù)據(jù)采集方式。

需要在基層單位建立OPCSERVER，一方面負(fù)責(zé)采集各生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同時(shí)具備OPC服務(wù)功能，為公司總部集成平臺(tái)提供數(shù)據(jù)源，而在公司總部配置HMI SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，同時(shí)安裝采集器Collector，該采集器可以實(shí)時(shí)采集礦OPCSERVE的安全生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在壓縮之后發(fā)送給Historian 服務(wù)器。

5 礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能及作用

5.1 真實(shí)反映作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全、生產(chǎn)狀況

在生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，管理人員可直接通過(guò)大屏幕系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握各基層單位的安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)狀況；主要作業(yè)地點(diǎn)如采區(qū)、采煤工作面、掘進(jìn)工作面等的安全信息如隱患。

5.2 安全生產(chǎn)報(bào)警防范及聯(lián)動(dòng)機(jī)制

通過(guò)設(shè)立專用計(jì)算機(jī)，建立獨(dú)立的預(yù)、報(bào)警系統(tǒng)平臺(tái)，將安全、生產(chǎn)、管理中需要報(bào)警的信息進(jìn)行集中管理。

5.3 預(yù)警/故障管理

對(duì)于作業(yè)環(huán)境中的非開(kāi)關(guān)量參數(shù)，充分利用歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的比較、對(duì)比關(guān)聯(lián)、分類聚類等發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并通過(guò)相應(yīng)的核心算法建立異動(dòng)預(yù)警模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

5.4 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境異常分析

對(duì)基層礦井各類環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（不包含開(kāi)關(guān)量）的異動(dòng)情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警，使管理人員能夠盡早將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

5.5 調(diào)度指揮及應(yīng)急救災(zāi)指揮管理

當(dāng)發(fā)生災(zāi)害或有重大隱患時(shí)，能夠啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，并將整個(gè)處理過(guò)程自動(dòng)記錄下來(lái)，從而提高搶險(xiǎn)救災(zāi)的效率，有效避免事故擴(kuò)大、減少事故造成的損失。

5.6 多系統(tǒng)之間互聯(lián)動(dòng)

當(dāng)監(jiān)測(cè)到基層礦井某區(qū)域有重大隱患（嚴(yán)重報(bào)警）或有災(zāi)情時(shí)，能夠在大屏幕畫(huà)面上提示危險(xiǎn)區(qū)域人員的撤離路線、該區(qū)域的環(huán)境狀況和主要設(shè)備運(yùn)行情況，同時(shí)將該區(qū)域的工業(yè)電視畫(huà)面顯示在大屏幕上。

5.7 各類數(shù)據(jù)的綜合利用

（1）WEBGIS應(yīng)用。

將生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)軟件平臺(tái)與WEBGIS技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映礦井環(huán)境參數(shù)變化、主要設(shè)備的運(yùn)行位置及狀態(tài)，為提高監(jiān)管效率及監(jiān)管深度提供無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（2）作業(yè)區(qū)域環(huán)境安全評(píng)估。

利用安全監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)礦井某區(qū)域的安全狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

6 結(jié)語(yǔ)

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的發(fā)展具有重大意義，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在煤礦地面控制中心對(duì)井下運(yùn)輸、供電、排水、壓風(fēng)、提升系統(tǒng)的開(kāi)停控制，并可實(shí)現(xiàn)礦及公司兩級(jí)對(duì)井下系統(tǒng)的監(jiān)控，公司領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)能夠以多種方式及時(shí)獲取準(zhǔn)確的安全生產(chǎn)信息，并迅速作出響應(yīng)，有效保障企業(yè)生產(chǎn)安全，大大提高了礦井安全預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)能力，具有不可估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。