自動化信息平臺在主焦煤礦偏遠管控地區的應用實踐

曹建民　于明鑫

摘 要：隨著自動化領域科技的發展，工業生產控制的智能化、人性化日益成為工業自動化發展的一種大趨勢。集中監控的系統化和數據的遠程調度傳輸監控已經成為煤礦迫切的實際需求。自動化信息平臺能夠實現整個監控網絡的數據遠程傳輸，調度監控，方便了數據的匯總、分析，便于領導級的管理者決策、進行統籌、安排生產管理。

關鍵詞：自動化 集中監控 遠程調度 信息平臺

中圖分類號：TD654 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（c）-0016-02

隨著自動化領域科技的發展，工業生產控制的智能化、人性化日益成為工業自動化發展的一種大趨勢。隨著經濟的發展，煤炭領域在重視生產的同時，也希望把礦上的各個子系統，融于到一個共用的平臺上，從而實現整個監控網絡的數據遠程傳輸，調度監控，方便了數據的匯總、分析，便于領導級的管理者決策，進行統籌，安排生產管理。

1 項目背景

安陽市主焦煤業風井現有設備系統：主通風機系統、壓風機系統、瓦斯抽放泵站系統、瓦斯發電站系統以及變電所。除主通風機系統和變電所在一起外，其它系統整體來說相對分散，操作人員要全天候循環巡檢，不便于管理，有時設備出現停機都不易及時發現。

主通風機和變電所已有自動化監控后臺系統；壓風機設備在投建時已經配套了針對單臺設備的控制系統；瓦斯抽放泵站沒有自動化后臺系統，水泵和抽放主電機的驅動單元低壓開關或者軟啟動以及供配電的高低壓防爆開關等也不在同一設備房間，就地管理比較麻煩，設備出現故障不能及時得知設備故障原因。

總體來說，各個設備子系統相對獨立、分散，非常不便于操作人員的安全、科學管理。同時，集中監控的系統化和數據的遠程調度傳輸監控已經成為煤礦迫切的實際需求。

2 設計原則

（1）先進性、成熟性：使用先進、成熟、實用和具有良好發展前景的技術，使得各個子系統具有較長的生命周期。

（2）實用性：由于現代煤礦的安全、生產監控及調度任務、各職能部門之間業務的聯系在很大程度上是以網絡為基礎，而安全、生產監控則對數據的實時性要求很高，因此，在設計上應保證網絡的處理能力。

（3）可靠性：高效穩定的系統，能提供全年365天，一天24 h的不停頓運作。安全的服務器、終端設備、網絡設備、控制設備與布線系統，必須能適應嚴格的工作環境。

（4）安全性：網絡的各個環節要盡可能多地提供安全保密措施，來保護網絡的性能。設備和終端必須反應快速，充分配合實時性的需求。

（5）易操作性：先進且易于使用的圖形人機界面功能，提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等有效工具。

（6）完整性：提供與各種外界系統通信的功能，確保信息的完整性并充分利用在整體系統的運作上。

（7）互聯網和可擴展性：把各子系統有機結合起來，滿足信息層結果中各層之間的信息溝通，增加各子系統之間的互聯性和可擴展性。

（8）經濟性：在一定的資金資源下，盡量有效地利用，以適當的投入建立一個盡可能高水平的、完善的自動化網絡系統。

3 方案設計

根據安陽市主焦煤業各個子系統設備的現狀及解決因系統分布分散而引起的管理困難、遠程調度等問題的需求，制定如下自動化平臺解決方案。

（1）針對瓦斯抽放泵站現在的無自動化后臺系統，水泵和抽放主電機的驅動單元低壓開關或者軟啟動以及供配電的高低壓防爆開關等不在同一設備房間，設備出現故障不能及時得知設備故障原因等現狀，在瓦斯抽放泵站的電控室內設計一臺自動化監測控制后臺，就近解決整個瓦斯抽放泵站的管理問題，在一個統一的平臺上去監測控制瓦斯抽放泵站系統，從這個自動化平臺上可以觀察到整個瓦斯抽放泵站的設備運行情況、運行參數，在設備出現故障時能很快得知系統出現故障的原因，提前決策，開啟備用機組，然后去處理設備故障。

（2）目前，風井主通風機、壓風機、瓦斯抽放泵站各個子系統整體相對分散，操作人員要全天候循環巡檢，不便于管理，有時設備出現停機都不易及時發現。采用綜合自動化監控平臺系統，可把各個子系統集成到統一的平臺系統上。這個平臺系統安放在變電所監控室內，這樣在變電所監控室就可以實現整個風井各個子系統的日常數據觀測記錄、調度管理以及緊急故障快速處理。

（3）針對調度遠傳要求，使用原有光纖網絡，增設必要的光端收發器、交換機以及調度用的調度監控主機和監控軟件系統，組建成一個遠程調度監控系統。

（4）項目大體分為集成硬件系統、主通風機在線接口軟硬件接入、壓風機三機組控制系統接口軟硬件接入、瓦斯抽放泵站自動化監測后臺（含其軟硬件接口接入）等四塊。

信息平臺拓撲圖如圖1所示。

信息平臺搭建后，在變電所及調度中心的信息平臺監控主機上就可以實現主通風機、三套壓風機機組以及瓦斯抽放泵站3個子系統的實時數據監測與記錄、運行狀態的及時反映、及時故障報警及其快速處理方案的制定等，最終實現了多個分散子系統的管理與調度，使得設備的管理更加先進、科學合理，避免了安排大量操作人員要全天候循環巡檢記錄，繁瑣不便于管理的現象，更重要的是避免了有時設備出現故障停機不易及時發現的事故現象。

4 自動化信息平臺系統配置情況

4.1 瓦斯抽放泵站監控子系統

配置設備：瓦斯抽放泵站監控柜、水壓壓力傳感器變送器、電機溫度傳感、瓦斯氣體濃度傳感變送器、瓦斯氣體負壓傳感器變送器、瓦斯氣體流量傳感器變送器、瓦斯氣體排氣電動閥體、瓦斯抽放泵站軟件程序系統、信號/傳輸電纜、瓦斯抽放泵站就地監控及數據遠傳軟件程序。

4.2 現場集成平臺（數據采集服務器及監控中心）

配置設備：信息平臺集成監控主機、顯示器和音箱、工業交換機、山特UPS（1kVA）智能、西門子人機界面軟件WinCC、主通風機數據遠傳軟件程序、三套壓風機機組數據遠傳軟件程序、集成監控平臺軟件程序、主通風機以及3套壓風機機組數據遠傳模塊協議網關、信號/傳輸電纜。

4.3 遠程調度集成平臺

配置設備：光電轉換器、工業交換機、山特UPS（1kVA）智能、西門子人機界面軟件WinCC、遠程調度集成平臺軟件程序、光纖網絡。

5 自動化信息平臺的功能

組建后的信息平臺，在變電所控制室和遠程調度中心就可以實現的遠程功能。

（1）可以適時監測記錄主通風機、壓風機機組以及瓦斯抽放泵站的設備運行參數以及系統必要的性能參數。

（2）有統一的管理界面，方便進入每一個子系統的監控畫面，動畫人性化顯示主通風機、壓風機機組以及瓦斯抽放泵站的運行情況。

（3）具備及時的語音報警功能，及時對各個子系統的故障進行語音報警，及早讓操作人員進行決策，減少系統停機時間，保障系統連續運行。

（4）具備故障記錄功能，可以顯示故障具體產生的部位以及初步故障分析，給設備故障的解決提供指導性的建議。

（5）具備數據再次遠程傳輸的功能接口，以便將來礦方進行整個煤礦的信息平臺搭建。

6 主焦煤礦自動化信息平臺應用效果

（1）使用自控化信息平臺后，全礦輔助人員減少，降低了受傷害的幾率；設備實現了自動操作，避免了誤操作造成的設備事故；各設備保護、閉鎖裝置齊全可靠，消除了保護裝置不齊和失效等安全隱患，實現了本質安全。

（2）設備自動控制后，避免了運行過程中的機械和電氣沖擊，設備的磨損減小，其修理周期和使用壽命延長，運行費用大幅降低。

（3）全礦自動化程度提高，操作人員只需監視或進行簡單的操作，降低了勞動強度。

（4）設備（如通風機、壓風機、瓦斯抽放泵站）實現自動化控制后，運行效率提高，可靠性提高，系統的能力得到提高，對保證正常生產十分有利。

7 結語

風井設備集中監控及遠程調度自動化信息平臺在該礦投入使用以來，為該礦實現減人、增安、提效提供了有力的保障，節約了大量人工費用。自動化信息平臺可操作性強，能真實地反映主通風機、壓風機機組以及瓦斯抽放泵站的運行情況，協助礦領導指導礦井生產，同時可減輕管理人員的勞動，提高管理水平，社會經濟效益明顯。

參考文獻

[1] 劉得英.煤礦綜合自動化技術在神東礦區的應用[J].煤炭科學技術，2002（B01）：26-29.

[2] 趙四海.礦井主通風機在線監控系統研制[J].煤炭機械，2014，35（3）：195-197.

[3] 趙小虎，張申.基于礦山綜合自動化的網絡結構分析[J].煤炭科學技術，2004，32（8）：15-18.

[4] 張建，鄧榮，湯俊.全礦井綜合自動化在煤礦的應用與發展[C]//煤礦自動化與信息化.2010.