架空乘人裝置遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

文/應(yīng)中寶

煤礦架空乘人裝置在井下輔助運輸系統(tǒng)中得到了快速的發(fā)展與普及。推廣適合煤礦需要的安全、高效輔助運輸設(shè)備，加快煤礦輔助運輸機械化和現(xiàn)代化的步伐，實現(xiàn)架空乘人裝置的無人、少人運行，是進一步提高設(shè)備運行安全水平和運輸效率、降低運行成本的有效手段。鄭煤集團趙家寨煤礦在西翼運輸巷架空乘人裝置現(xiàn)場控制的基礎(chǔ)上，利用井下千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)和上位機組態(tài)軟件相結(jié)合，實現(xiàn)了架空乘人裝置遠程控制。

一、現(xiàn)狀及存在的問題

1.現(xiàn)狀

趙家寨煤礦西翼運輸巷架空乘人裝置型號為RJKY-32/1300，運輸長度850m，傾角5°。架空乘人裝置安裝了本安型操作臺，沿線安裝了機頭位、上車位、下車位、機尾位四個攝像頭，四路視頻信號均接入網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機，從而實現(xiàn)架空乘人裝置的啟動、停止及運行情況的視頻監(jiān)視。

2.存在的問題

雖然現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)架空乘人裝置的啟動與停止，但是仍需要配備崗位工，降低了工作效率，提高了生產(chǎn)成本。

二、遠控及視頻接入技術(shù)方案的確定

1.遠程控制系統(tǒng)方案

趙家寨煤礦建立了綜合自動化系統(tǒng)，原有自動化系統(tǒng)中接入了11軌道架空乘人裝置。為節(jié)省成本，考慮將西翼運輸巷架空乘人裝置融合到原有自動化系統(tǒng)中，這樣不僅不用增加監(jiān)控主機及顯示器等相關(guān)設(shè)備，而且用原有的組態(tài)軟件進行人機界面的設(shè)計可以有效降低成本；同時，可以提高與原有自動化各子系統(tǒng)的融合程度。西翼運輸巷架空乘人裝置本安操作臺的屏幕上配備了MODBUSTCP/IP接口，為操作屏配備了一個可用的IP地址，利用光電轉(zhuǎn)換模塊通過光纜接入到井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)中，再通過井下千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)上傳至自動化集控中心。數(shù)據(jù)傳輸至集控中心后，通過KEPServerEx軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至IFIX數(shù)據(jù)庫，用組態(tài)軟件IFIX設(shè)計架空乘人裝置系統(tǒng)的人機界面，利用FLASH軟件和VBA腳本編輯器完善人機界面。畫面是根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的要求進行設(shè)計，實現(xiàn)對架空乘人裝置的遠程控制。

2.視頻信號接入方案

沿線視頻信號的接入仍然優(yōu)先考慮能盡量降低改造成本。由于趙家寨煤礦綜合自動化工程有專用的視頻工控主機及硬件設(shè)備，且架空乘人裝置的視頻廠家能夠提供軟件支持，故考慮將四路視頻信號用?？祵Ｓ密浖妥詣踊幸曨l共用一臺監(jiān)控主機，可以有效節(jié)約成本。首先為網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機配備一個可用的IP地址，然后利用光電轉(zhuǎn)換模塊通過光纜就近接入到井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機，再通過井下千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)將視頻信號上傳至自動化集控中心。

三、方案實施及功能實現(xiàn)

1.方案的實施

從架空乘人裝置操作臺敷設(shè)一趟8芯光纜至西翼運輸巷二部皮帶機頭，光纜兩端各增加2臺光電轉(zhuǎn)換模塊，分別熔接2芯光纜通過百兆電口模塊接入交換機。架空乘人裝置操作臺及視頻硬盤錄像機分別設(shè)置2個IP地址接入子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸至集控中心后通過KEPServer軟件讀取架空乘人裝置數(shù)據(jù)并使用IFIX組態(tài)軟件制作人機界面，實現(xiàn)架空乘人裝置系統(tǒng)的遠程控制。視頻系統(tǒng)通過?？祵Ｓ密浖M行視頻的實時傳輸及歷史回放。

2.功能的實現(xiàn)

（1）遠程控制系統(tǒng)的實施及功能。架空乘人裝置上位機組態(tài)使用IFIX組態(tài)軟件設(shè)計，并利用FLASH軟件設(shè)計界面，更加生動形象地顯示設(shè)備的運行狀態(tài)。同時，遠程控制系統(tǒng)還能實現(xiàn)以下功能：

①實時監(jiān)測。實時監(jiān)測架空乘人裝置狀況，對其運行狀況動態(tài)監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)、處理報警信息，對異常情況進行聲音預(yù)警。

②設(shè)備動態(tài)監(jiān)測。系統(tǒng)通過獲取架空乘人裝置的實時數(shù)據(jù)，將井下生產(chǎn)狀況以圖文一體化方式可視化地展現(xiàn)在辦公桌面上。生產(chǎn)監(jiān)控值班員通過綜合自動化系統(tǒng)實時掌握設(shè)備狀況。系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N生產(chǎn)異常狀況自動報警，提醒監(jiān)控值班員及時處理異常狀況，并自動存儲報警信息。

③遠程控制。系統(tǒng)在管理員擁有控制權(quán)限時，能夠通過系統(tǒng)所提供的遠程控制功能，實現(xiàn)遠程手動控制設(shè)備開停等功能。并自動存儲操作時間、操作內(nèi)容等信息，以備查詢。

④歷史曲線。系統(tǒng)可以查看某測點的實時數(shù)據(jù)曲線，選擇日期查看某測點歷史數(shù)據(jù)的曲線，在曲線的值坐標上可以自定義刻度。

⑤故障報警分析。系統(tǒng)自動統(tǒng)計出報警故障個數(shù)，并可點擊查看相應(yīng)詳細信息，可以按類別、等級、日期段等條件查詢和統(tǒng)計歷史報警或故障信息。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障和報警的時候會自動彈出報警條，根據(jù)用戶自定義的等級嚴重性排序，并提供聲音預(yù)警。

⑥權(quán)限管理。系統(tǒng)具有安全管理機制，明確區(qū)分開管理員與操作員并自動將相應(yīng)的權(quán)限賦予不同身份人員，根據(jù)登錄信息劃分不同的操作權(quán)限。

⑦報警聯(lián)動。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報警時，能夠自動彈出架空乘人裝置視頻信號，讓值班員能夠清楚了解現(xiàn)場情況。

（2）視頻信號接入的實施及功能。架空乘人裝置視頻信號通過視頻錄像機接入井下千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)，把經(jīng)過數(shù)字化壓縮、編碼的視頻數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的解碼器對各種數(shù)據(jù)進行解壓縮、解編碼，同時存儲視頻數(shù)據(jù)。架空乘人裝置分為4路視頻信號，分別為機頭位、上車位、下車位、機尾位，通過?？祵Ｓ密浖M行查看，并具備以下功能：

①畫面監(jiān)視和畫面切換功能。

②實現(xiàn)與遠程控制系統(tǒng)的視頻聯(lián)動。

③支持實時的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸，多個用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽視頻服務(wù)器。

④支持動態(tài)錄像、連續(xù)錄像和定時錄像三種錄像方式，并支持單幀圖像的捕獲存儲。

⑤可根據(jù)錄像的時間以及視頻源進行檢索、回放、自動硬盤存儲管理等。

四、應(yīng)用效果

趙家寨煤礦西翼運輸巷架空乘人裝置原每班需配備一名崗位工，每天需要配備3名崗位工。系統(tǒng)接入后，無需配備崗位工，可以實現(xiàn)無人值守。按照減少崗位作業(yè)人員3人、每人月工資3000元計算，每年可節(jié)省資金10.8萬元。

綜上所述，架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)雖然涉及多個領(lǐng)域的技術(shù)知識，但是局限性較小，把以太網(wǎng)和可編程邏輯控制器應(yīng)用于架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)中，無需大量工程就能夠取得良好效果。這不僅能夠有效降低成本，同時通過計算機技術(shù)、自動化技術(shù)加強對設(shè)備的管理，也能提高礦井的自動化水平，值得大力推廣應(yīng)用。