淺談工業以太環網的煤礦綜合自動化設計與應用

朱彤　等

摘要：隨著科學技術的不斷發展，工業以太環網的煤礦綜合自動化技術受到了越來越多煤礦企業的關注。工業以太環網的煤礦綜合自動化系統能有效保證煤礦的穩定安全生產，在生產過程中能依靠網絡技術全面實施監控管理，避免了礦井事故的發生，提高了礦井的工作質量和效率。文章對工業以太環網的煤礦綜合自動化設計與應用展開了分析。

關鍵詞：工業以太環網；煤礦企業；綜合自動化技術；網絡技術；煤炭開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD665 文章編號：1009-2374（2015）19-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.081

由于煤礦行業的快速發展，促使煤礦企業的管理水平不斷提高，煤礦的開采難度也不斷增大，由此就為煤礦企業穩定安全的生產提出了更高的要求。近年來，工業以太環網的煤礦綜合自動化得到了煤礦企業的普遍運用，通過先進的網絡計算機技術能實現科學的監控管理，能及時收集到各項井下煤礦生產的信息數據，對所有信息進行判斷分析有利于生產的安全穩定。通過建立工業以太環網的煤礦綜合自動化系統，結合現場總線和工業以太環網技術，實現各項數據信息能完成傳輸、共享，把每個不同分系統的作用聯系起來，防止出現信息孤島的現象，充分利用系統的信息數據資源以及設備資源，運用工業以太環網不斷提高煤礦企業的監控管理水平，提高煤礦的生產效率，促進煤礦企業安全持續的發展。

1 煤礦綜合自動化系統的組成結構與網絡架構

1.1 煤礦綜合自動化系統的組成結構

煤礦綜合自動化系統的通訊平臺主要采取用千兆冗余工業以太環網，通過建立三層的網絡結構，把各項信息、音視頻、通訊于一條線路進行網絡傳遞。利用以太環網的網絡技術，合理分配各項資源，保證數據信息能及時共享，讓管理人員能了解井下的實時情況，做出正確的判斷。要想建立起統一的煤礦綜合自動化信息監控管理平臺，就要利用光纖通信把各個分系統連接起來，統一調度各系統的功能。這些系統分別為礦井子系統、井上管理控制系統、井下工作人員的定位系統等。

1.2 煤礦綜合自動化系統網絡架構

工業以太網系統是礦井下監測的重要核心網絡，通過運用現場總線傳輸以及光纖工業以太網的網絡架構，普遍設立在區域廣闊，便于搭線的主要巷道區域。利用核心交換機的作用把井下的各個自動控制系統和井上管理監控系統相連接。工業以太網的各個接口則于骨干網中獲取，整個綜合自動化系統能充分地發揮擴展功能，當網絡發生故障時，能第一時間自動地回復通信，保持信息傳輸的不間斷，從而有利于控制室的監控管理，為煤礦企業的安全穩定生產提供了有力的保障。煤礦綜合自動化系統的網絡結構通常由兩部分組成，分別是井上的網絡以及井下的網絡，這兩個網絡的共同點就是都是環型拓撲結構，它們之間的聯系是通過核心交換機完成的。整個煤礦的網絡是通過1000M工業以太網建立的，整個煤礦的相關系統都能獲取網絡接口，無論是井上的管理系統，還是井下的控制系統。井上的管理控制系統主要由兩部分構成，分別是以太環網以及核心交換機，通過利用1000M的寬帶網絡，系統的運轉能保持通暢性和穩定性，相關的各個子系統可以通過核心交換機的功能與主系統相連接，統一供井上主網絡的調度控制。井下的控制系統則由千兆以太環網構成，直接完成井下的自動化控制工作。

2 煤礦綜合自動化系統設計的特點

煤礦綜合自動化系統主要有兩個功能，分別為監控和管理，通過利用網絡計算機界面分別完成對煤礦生產工作的管理和監控。綜合自動化系統利用集成結構平臺統一管理各個軟件系統。它的設計特點主要有以下三種：

2.1 建立統一的網絡數據庫

煤礦綜合自動化系統分為主系統和子系統，每個系統之間都有特定的數據庫，每個數據庫都與相關的作用一一對應，各項數據相互獨立，沒有產生聯系。因此，煤礦綜合自動化系統會建立其統一的數據庫，將各個系統數據庫中的數據抽取出來，分別進行整理匯總，把不一致的數據清除掉，從而保證每個數據庫中的數據信息都是與煤礦企業的全局信息一致的。

2.2 各個子系統信息相互分享、互相聯通

煤礦綜合自動化系統的數據共享設計，使每個子系統的數據信息都能得到互相利用，完成煤礦綜合自動化系統中各個系統的數據共享，聯動控制。井上的主管理控制室能統一對井下的工作人員和各種設備進行管理控制，

實現整個礦井工作的互相連通，不讓信息成為孤島。

2.3 提供開放式數據接口

煤礦綜合自動化系統的軟件可以提供開放式的網絡接口，能有效提高各個子系統的安全性、靈活性以及可擴展性，保持信息數據的及時傳輸分享。

3 煤礦綜合自動化系統的應用實現

煤礦綜合自動化系統由各個子系統組成，這些子系統包括井下工作人員定位系統、鍋爐房子系統、壓風機子系統、中央回風井通風機子系統等。通過組態軟件能滿足每個子系統軟件的達成，顯示出現場的三維動態圖，能第一時間分析數據。比如在井下安裝的主排水系統監控軟件，通過組態軟件能有效完成水泵的實時監測以及自動化控制功能，對水泵在工作過程中的每項參數進行分析處理、顯現出來。要想保持水泵穩定安全的持續運行，就要利用智能專家系統的功能，合理分析故障的參數及時報警，避免各種事故的發生，杜絕錯誤的施工操作，通過預先制定工作程序，自動完成水泵的各種操作啟動，通過智能

或者遠程控制水泵，實現水泵的自動化高效運行。

4 結語

綜上所述，建立工業以太環網的綜合自動化系統能有效對煤礦企業生產過程實行全面監控管理，保持各項數據信息的共享，實現煤礦企業生產管理的信息化、數字化、自動化，不斷提高煤礦的生產效率，避免生產事故的發生，促進煤礦企業安全穩定的持續發展。

參考文獻

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作者簡介：朱彤（1984-），河南義馬人，鄭煤集團楊河煤業初級工程師，工程碩士，研究方向：電氣工程；趙娟（1981-），女，河南南陽人，河南工業貿易職業學院助教，研究方向：電子信息；周凱麗（1990-），河南新密人，鄭煤集團楊河煤業初級工程師，研究方向：信息管理。

（責任編輯：王 波）