鶴壁中泰礦業綜合自動化信息化網絡平臺系統研究及應用

摘 要：本文對當前煤礦自動化信息化現狀進行了簡要回顧，對存在的問題提出了解決方案。介紹了煤礦自動化信息化平臺系統的基本原理，對組成系統主要設備的性能及要求作了分析。

關鍵詞：煤礦；自動化；信息化；網絡

1 當前煤礦自動化信息化發展現狀及存在的問題

煤礦企業自動化建設是實現煤礦先進采煤技術的重要保證。隨著自動化技術、計算機技術、網絡技術、通訊技術、數據庫技術和信息化技術的發展，煤礦企業自動化在向信息化、綜合化、智能化和多功能化發展，以自動化和信息化技術為核心的“數字礦山”已成為我國煤炭行業自動化今后發展的方向，未來自動化煤礦是建立在大量使用傳感器對礦井各類設備運行過程的全方位控制的基礎上，并由工業以太網實現遠程控制。

目前，煤礦已建成了安全生產調度指揮系統、瓦斯監測監控系統、井上下應急通訊系統、井下人員定位系統、皮帶集中控制系統、視頻監視系統等。以上各個系統分別由不同的部門管理和應用，占用人員多，數據信息不能共享，造成了資源的浪費。通過建立礦井綜合自動化信息化網絡平臺系統，可有效利用現有資源，為實現煤礦自動化打好基礎。

2 鶴壁中泰礦業綜合自動化信息化網絡平臺系統原理及建設

煤礦綜合自動化信息化網絡平臺系統通過工業以太網和計算機技術，實現煤礦井上下各生產環節的生產工況信息在一個統一網絡平臺上運行，在異構條件下進行聯通與共享，能夠使不同功能的應用系統聯系起來，協調有序運行，使各自獨立的監控系統信息實現共享。

機房設備主要有IBM System x3950系列服務器，適用于數據庫、企業應用程序和虛擬化服務器工作負載的領先性。第四代IBM X架構芯片組設計，通過內存高可靠性和內在鏡像功能實現增強的錯誤恢復，幫助保持數據的完整性。具有熱插冗余后端操作式電源，利用第二個熱插拔電源消除另一個單點故障，增加系統與應用程序的正常運行時間，可從后端機柜進行操作，無需將系統從機架中拉出即可取下電源，從而提高了可用性。

鶴壁中泰礦業工業網絡劃分為井上和井下兩個環網，環網之間相互獨立，都直接連接到核心交換機，核心交換機互相冗余，并通過防火墻連接到企業信息網。各環網結點交換機及中心機房配置不間斷電源。

所使用的主要交換設備有赫思曼MACH4002工業以太網核心交換機2臺，通過配備不同的接口模塊使之達到千兆光纖以太網接口；采用赫思曼的專業網絡交換機監控軟件1套，用來監視和控制整個系統中的赫思曼工業以太網交換機。

網絡中所有工業級交換機都具備兩個全雙工光纖端口，一個連接上級交換機，一個用于連接下級交換機，構成一個完整的光纖環路。當其中某一段工作中的光纖線路被破壞或相應的網絡設備發生故障時，整個網絡會自愈，并在50ms內恢復正常的通訊，這樣就構成三級冗余。在地面機房還設有不間斷電源，配置了艾默生30KVA/4小時電源，為機房動力提供有力保障。在井下的傳輸通道中均配置了后備不間斷電源，在地面環網交換機和井下環網交換機交流供電系統掉電情況下可工作4小時。

系統軟件基于網絡平臺運行，以網絡操作系統Windows Server 2008為運行環境，由綜合集成監控平臺實時數據采集軟件、實時WEB服務器軟件、系統管理軟件等組成。采用C/B/S（客戶機/瀏覽器/服務器）混合架構。

客戶瀏覽器以WEB瀏覽器作為客戶端應用的容器，向WEB服務器提出請求服務，WEB服務器對用戶身份進行驗證后，與數據庫服務器進行交互，通過HTTP協議把相關內容返回給客戶端，客戶瀏覽器把接受到的主頁內容顯示出來。極大地簡化了客戶機的工作，真正實現了瘦客戶機模型和客戶端零配置，使得維護工作只在服務器上進行。

3 系統特點、應用效果及產生的效益

3.1 建成模塊化支持網絡管理的HIPER-Ring工業以太環網控制系統，分為井上和井下兩個環網，環網之間相互獨立，都直接連接至核心交換機，核心交換機互相冗余，并通過防火墻連接到企業信息網。各環網結點交換機及中心機房配置不間斷電源。

3.2 礦井建成綜合自動化平臺，實現安全、生產等各系統參數的自動接入與匯總處理，對井上下現場子系統進行地面遠程調控，實現礦井信息智能化管理模式。

3.3 圖形化的操作管理界面，模塊式、抽屜式的結構，維護、維修非常方便。同時通過集中管理平臺，可以幫助用戶采取更有效手段完成系統、數據庫、存儲備份的管理。

通過網絡平臺的建設，使礦井擁有一個貫穿井上下的高速千兆工業以太網絡，實現各單項自動化系統的集成，不同生產部門的監測監控系統和數據信息得到共享。

鶴壁中泰礦業礦井綜合自動化信息化網絡系統投入運行以來，使礦井生產管理的全過程全面實現自動化控制與管理，即“采煤、掘進、運輸、通風、供排水、供電”等20多個生產環節、輔助生產環節實現綜合自動化檢測監控。其中，“采煤”環節實現工作面生產自動監測；井下皮帶運輸環節實現地面集中控制，“井下供電”環節實現地面監測和停送電控制。不同功能的應用系統協調有序運行，使各自獨立的監控系統信息實現了共享，實現了全礦井的數據采集、生產調度、決策指揮的信息化。為礦井預防和處理各類突發事故和自然災害提供有效手段，為礦井的安全生產提供了保障，使中泰礦業成為一個本質安全型數字化科學管理的現代化礦井。

該系統投入運行后，產生了良好的安全效益、經濟效益和社會效益。（1）提高了礦井安全生產管理水平。將大量人員工作由現場操作轉變為對設備和系統的分析預防、維護管理等知識型工作，提高職工隊伍的技術和管理水平。（2）井上、下變電所、水泵房、井下皮帶運輸系統等均可實現減人值守或無人值守，每年可節省48萬元人工工資。通過集中監控，可實時監控各個煤倉存煤情況，減少設備空開情況，節能效果明顯。水泵經自動化控制后，可實現削峰填谷，降低電耗。每年可節約能源成本105萬元。能夠全面量化設備運行狀況，提升設備隱患排查能力，將隱患處理在萌芽時期，減少事故處理時間，每年可節約72小時，減少潛在損失653萬元。（3）達到了“多上設備少上人”和“管理、裝備、培訓”三并重原則的要求，體現了先進的安全管理理念，產生了良好的社會效益。

4 結束語

通過建設自動化信息化網絡平臺系統，使各種基礎設備自動化應用得以提高使用效率，實現各單項自動化系統的集成，實現了不同生產子系統能夠集中遠程控制和最大限度的信息共享。煤礦領導和相關專業部門人員通過其相應的權限對安全生產的主要環節、設備實時監測和進行必要的控制，對相關業務數據進行綜合分析，實現全礦井的數據采集、生產調度、決策指揮的信息化，為礦井預防和處理各類突發事故和自然災害提供了有效的手段，使鶴壁中泰礦業成為一個本質安全型數字化科學管理的現代化礦井。

參考文獻

[1]張敏，于寶申.煤礦綜合自動化監控系統設計及應用[J].煤炭技術，2008，27（2）：37-39.

[2]儲璐.淺談煤礦綜合自動化系統架構及實施[J].山東煤炭科技，2008（6）：132-133.

作者簡介：宋玉明（1970，4-），男，籍貫：河南省林州市，現職稱：助理工程師，學歷：大專，研究方向：煤礦機電。