亞控科技：冀中能源東龐煤礦綜合自動化系統

北京亞控科技發展有限公司 李玉寶

亞控科技針對礦級、集團級以及安監局不同的監控和管理需求，提供有針對性的解決方案。針對礦級監控和安全生產提供智慧礦山解決方案；針對礦業集團全面監控管理提供礦業集團信息中心集控系統解決方案；針對安監總局及各分局提供安監局信息中心集控系統解決方案。

北京亞控科技發展有限公司市場部經理 李玉寶

項目背景

東龐礦是冀中能源股份有限公司主力礦井之一，煤炭地質儲量為4億噸，現年生產能力可達到500萬噸。本項目建設的東龐礦綜合自動化系統，將礦井的各個子系統匯聚到本系統平臺，具有與集團聯網功能，支持集團安全管理的需要，更好地體現了東龐礦獨有的“一礦四井四廠”特色，即一礦：統稱東龐礦；四井：東龐礦本部井，北井，升達井，西龐井；四廠：本部選煤廠，西龐選煤廠，本部電廠，邢東電廠。所接入的子系統涉及到安全、生產及通風等方面，形成全礦井監測、控制、管理一體化，實現全礦井生產各環節的過程控制自動化、生產綜合調度指揮和業務運營網絡化，使煤礦高效集中生產，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產水平。 礦井結構圖如圖1所示。

目標與原則

（1）往下能監測各子系統內設備的運行狀態以及所需的生產和安全參數，能對礦井各控制子系統發布控制命令；往上能夠上連集團公司局域網，實現礦井與公司之間的生產與管理信息及時交換，從而實現安全生產過程控制網絡化、企業綜合管理現代化。

（2）建立一個生產調度中心，在地面調度中心能夠對各自動化系統機電設備進行集中監控，井下部分系統、功能可實現無人值守，僅需巡檢工進行定期巡視和維護，實現全礦的管控一體化。

（3）建立一個快捷、標準的傳輸平臺，提供安全、先進、可靠的傳輸能力，滿足生產和管理的要求。

（4）隨著礦井建設能夠整體規劃分步實施，并能隨著技術的發展方便升級。

圖1 礦井結構圖

圖2 東龐煤礦綜合自動化系統架構圖

實施與應用情況

本項目實現了對所有支持OPC標準的組態軟件和硬件設備所組成子系統的集成，如IFIX、Intouch、Wincc、西門子S7系列PLC等；對于不支持OPC標準的子系統和硬件設備，只要其支持標準的通信協議或提供開發的數據接口，均可用KingSCADA作為系統上位機的節點和OPC SERVER，對既有系統也可以使用組態王采集并轉換成標準的OPC SERVER或電力104規約、Modbus TCP、亞控專有特殊接口等，實現接口的統一，便于系統維護和自動化集成管理。

東龐煤礦綜合自動化平臺以工業以太網絡為基礎，各子系統數據采集，組態開發維護，實時數據顯示，歷史數據存儲，控制室和調度室組態顯示在網內封閉運行。該系統具有服務器冗余、服務器鏡像、分布式點對點數據傳輸、數據緩存等特性。在系統設計時，亞控充分考慮了以下要求：

? 條件允許時，在物理和邏輯上都要考慮網絡信道的冗余，確保網絡通道的安全和無單點故障。

? 當系統的某個子系統的通信或元器件故障時，不能影響其他子系統的通信和整個網絡的傳輸性能。

圖2所示為東龐煤礦綜合自動化系統架構圖。

本平臺實現以下功能：

（1）實時顯示： KingSCADA和KingGraphic以動態工藝流程圖、圖表趨勢等形式實時顯示各子系統信息；

圖3 皮帶監控系統

（2）實時報警：系統數據庫提供分級報警、變化率報警、死區報警、優先級報警等多種功能；

（3）歷史報警：數據庫支持報警記錄與查詢、支持關系數據庫的報警保存；

（4）事件查詢：保證相關人員實時掌握故障、報警信息、操作信息等的記錄和查詢。

（5）遠程瀏覽：利用KingPotal在IIS服務器的WEB發布功能，可以將整個煤礦系統的實時信息和歷史數據圖表發布到局域網和INTERNET上；

（6）運行狀態統計與分析：對各個安全監測測點、皮帶、水泵、主井、副井等被控對象的運行狀態進行查詢、統計和分析，可使用報表、曲線控件顯示歷史信息；

（7）分布式系統設計：子系統、工業歷史數據庫、操作員站、集控中心等可以分布在工業以太網的不同節點上，實現整個系統的三網合一；充分利用網絡采集轉換的分散性與數據庫平臺統一接口的有機結合、使系統效率更高、更安全可靠；

（8）數據采集：亞控軟件支持上千種國內外常用設備的通訊協議，通過標準數據采集接口（如OPC協議、Modbus、DDE協議、TCP/IP協議、COM協議、API等方式）讀取子系統指定文件和設備的數據；

（9）規約轉換：通過KingSCADA的協議轉換技術可以將不同廠級的子系統數據統一轉換成標準規范的網絡數據。在此推薦使用OPC SERVER、電力104規約轉發、Modbus TCP轉發等接口技術，保證數據傳輸穩定可靠，提高系統的容錯性和開放性；

（10）特殊數據的二次處理：專業的計算引擎可以對采集到的數據進行二次處理，便于直接顯示和使用，工業數據庫支持變量的實時計算，支持計算與采樣結果的邏輯與物理的二次壓縮存儲技術，支持腳本的時間觸發和事件觸發；

（11）海量歷史數據存儲：工業級歷史數據庫KingHistorian的服務器可以采集存儲多達200萬個標簽點，每秒存儲和檢索超過20萬條記錄，并且具備TB級數據存儲容量。使用數據庫KingHistorian的組件和Client可以顯示和分析存儲的數據，也可以使用管理系統提前指定的數據；

（12）開發的數據庫接口：數據庫KingHistorian支持豐富的開發接口，如API、COM、OLEDB、EXCELAdd，為管理系統（如：ERP、MIS、MES、GIS系統）使用相關數據提供方便。

對于集團原始數據，KingHistorian數據庫利用自帶的OPC CLIENT采集器將子系統數據自動枚舉到工業庫中，無需手動創建變量，將東龐礦各子系統的數據全部匯集到工業庫KingHistorian中，并根據客戶需求為本項目專門開發了專用的數據轉發工具KH2iH，在iHistorian中提前做好標簽準備，為之后的實時數據和歷史數據的轉存到iHistorian數據庫做好鋪墊。亞控科技還開發了專門的文件采集器，能夠周期性的將子系統的文本文件類型數據文件采集到數據庫中。

效益分析

東龐礦綜合自動化系統建設后，實現了系統的安全性、穩定性、擴展性強等特點，并實現了設備穩定，可靠傳輸，系統安全，三網合一的目標，達到監、管、控一體化及減員增效的目的，并從煤礦安全管理、綜合數據集成、綜合自動化方面提供了結合國產化產品的綜合系統，能夠為煤礦帶來比較客觀的經濟效益和社會效益。

■貴公司近年來在礦業自動化市場發展情況如何？您感受到礦業自動化市場正在發生著哪些變化，呈現出哪些特點？

李玉寶：隨著我國礦山行業的快速發展，安全生產的形勢也日益嚴峻，對生產過程監控、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、自動化和智能化提出了新的要求。亞控科技作為專業的自動化和信息化軟件研發廠商和“兩化融合”完整解決方案供應商，一直積極探索和研發針對該行業的定制化解決方案，并在開灤集團單侯煤礦、冀中能源東龐礦等國家重點大型煤礦成功應用，目前正在大力推廣階段。

礦產資源是重要的不可再生資源，我國礦業發展滯后，曾長期停留在人工開采水平，生產效率低，安全隱患多，如瓦斯爆炸、地下滲水等事故經常發生，造成了巨大的生命和財產損失。近十年來，國家高度重視安全生產問題，不斷出臺和更新相關政策，加大監管力度，我國礦業生產得到了快速發展，新設備、新技術、新方法得到廣泛應用。作為現代化礦業企業的重要標志——自動化、信息化逐漸得以深度實施。

■貴公司能夠為礦業提供哪些產品或者解決方案？這些產品和解決方案具有怎樣的特色？核心優勢是什么？

李玉寶：亞控科技針對礦級、集團級以及安監局不同的監控和管理需求，提供有針對性的解決方案。針對礦級監控和安全生產提供智慧礦山解決方案；針對礦業集團全面監控管理提供礦業集團信息中心集控系統解決方案；針對安監總局及各分局提供安監局信息中心集控系統解決方案。

智慧礦山解決方案的顯著標志就是“無人”，即開采面無人作業、掘進面無人作業、危險場所無人作業、大型設備無人作業，直到整座礦山無人作業。整個礦山的各個方面都在智慧設備下操作完成。智慧礦山系統進行全方位的智能監控，在瓦斯、水、頂板、危險設備、爆破等危險環境周圍做到無人值守，在某些特定環境下防止外來人員誤入。在重體力勞動或重復性勞動環境下，系統實現對設備的自動控制與檢測或用戶遠程控制，做到無人操作，提高安全水平。其中包括：采煤、掘進、運輸等。智慧礦山系統具有設備在線運維功能，系統自動檢測設備狀態和故障報警。對設備的管理需要用戶對設備運行進行分析，包括累計設備運行時間、設備故障診斷、設備健康分析、設備維修、報警提醒、設備運行啟停次數監視。做到設備無人值守，檢測設備包括：皮帶機、水泵、供電、掘進機、采煤機等。

該方案的亮點：（1）礦井巷道圖達到無極縮放的效果，準確定位人員軌跡與報警設備；（2）針對井下的生產、運輸、維修等環節可以進行視頻、音頻等多方位的遠程指揮；（3）快速定位井下工作人員的行進軌跡，隨時查看工作內容與工作進度；（4）遠程控制皮帶機、水泵、壓風機等子系統的啟動與停止；（5）為開采災害事故提供智能決策方案，盡快解救井下被困人員。

礦業集團信息中心集控系統解決方案實質是依賴對煤礦地理、生產、安全、設備、管理等方面的信息進行采集、傳輸、處理、應用和提升，達到信息增值的目的。建立基于網絡的大型開放的分布式控制系統，形成全礦井監測、控制、管理一體化，實現全礦井生產各環節的過程控制自動化、生產綜合調度指揮和業務運營網絡化，使煤礦高效集中生產，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產水平。

該方案的亮點：（1）煤礦現場數據斷線續傳，即煤礦現場網絡如果出現斷線情況，現場數據不會丟失，將會全部緩存到當地，待網絡正常后將數據繼續傳輸到信息平臺；（2）容納多種數據傳輸介質，即針對大量的煤礦現場的不同條件，信息平臺支持多種數據傳輸介質和傳輸方式，包括INTERNET、GPRS、3G、VPN、TCP/IP、CDMA等；（3）支持煤礦單向傳輸數據，為了避免影響煤礦現場運行系統，亞控科技提供單向數據傳輸模塊，采取無回寫技術，成功的繞開了數據安全問題。（4）支持數據壓縮傳輸，由于大量的數據需要從各個煤礦匯集到調度中心，這樣勢必會影響傳輸效率和系統穩定性，亞控科技提供的數據傳輸模塊采取無損壓縮方式將數據進行帶時間戳格式的壓縮傳輸，不僅保證了數據的完整性，又提高了傳輸效率。

安監局信息中心集控系統解決方案是為了滿足安監部門對管轄的大量礦業生產情況進行監管而開發的遠程集控系統，它是一個復雜的、多層結構的信息化系統，該系統中需要集成多種硬件平臺、軟件平臺、多種開發工具來共同開發和實施。安監局建設信息中心集控系統不同于單個礦的綜合自動化系統，大量的信息傳輸需要統一傳輸介質，統一傳輸接口，并且需要考慮數據安全問題。針對安監局的管理需求，亞控科技推出了針對礦場多節點、多接口的完整解決方案，可以在比較短的時間內，建設出監督礦場現場情況的信息平臺。

■針對貴公司在礦業所從事的領域，您認為技術發展將具有怎樣的趨勢？

李玉寶：我們國家地大物博，礦產資源豐富，礦業發展必將保持穩定上升的態勢，而信息技術將大有可為。首先，隨著礦業自動化技術和信息化技術縱深發展，未來將向兩化深度融合和智能化發展。兩化深度融合包括自動化系統和生產管理系統的融合、自動化系統和地理信息系統的融合、自動化系統和視頻監控系統的融合。其次，礦產資源是國家的重要戰略資源，信息安全問題從未像今天這樣引起國際社會的高度關注，我國的數據安全已經上升到國家戰略層面，中國的自動化和信息化系統將向建立在開源或自主研發的操作系統遷移，特別是“棱鏡門”事件后，世界各國的自動化和信息化系統都將陸續向開源系統遷移。第三，移動技術和移動終端的發展將改變客戶端的格局，凡是移動終端能做的都將會從臺式機上轉到移動終端上；第四，云計算和物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，未來的技術發展必將符合這些趨勢。