煤礦機電運輸系統信息化建設探索與研究

趙俊澤

摘 ?要：隨著互聯網技術的飛速發展，信息化已經滲透到社會的各個方面，成為指導社會各個領域改革的主流。在工業領域，信息化已迅速滲透到安全生產、過程控制、環境監測、設備管理等各個環節，形成了集約化、集成化的綜合應用體系。由于煤礦開采環境惡劣多變，系統龐大，工藝流程復雜，人員素質參差不齊，現場安全生產管理對信息化建設的要求尤為重要。從設備多樣性、環節滲透性、系統覆蓋性和復雜性等方面來看，機電運輸系統是煤礦生產過程的核心。煤礦機電運輸系統作為煤礦生產的重要組成部分，一直貫穿于煤礦生產的各個環節。機電運輸設備分布在各個房間和崗位，形成了極其復雜的機電運輸網絡。

關鍵詞：煤礦;機電運輸;信息化;以太網;組態;

一、煤礦機電運輸系統的特征

1.變得越來越復雜。煤礦機電運輸系統復蓋面廣。與此同時，煤礦運輸系統包含許多地下設備，相互作用，十分復雜。此外，煤礦對外運輸系統的工作環境非常惡劣，容易受到多種因素的影響，也容易發生變化隨著科學技術的不斷發展，運輸設備向大規模方向發展，主要運輸系統中也有自己的次級系統，這些系統相互依存和相互作用。總的來說，主網絡由四個鏈接組成：挖掘、停止、運輸和提升。煤礦也可以分為許多礦區。每個礦區之間的排水、通風、運輸和供電系統由許多子系統組成。不同的系統相互作用，形成復雜的網絡系統。這種復雜的煤礦系統具有全球聯系的特點，因此改變一部分可能導致全球變化。

2.許多潛在的安全威脅。煤礦的采礦環境復雜，尤其是在存在大型機械和電氣設備的情況下，使用大型機械和電氣設備是危險的，更不用說煤礦下這樣復雜的環境了。在煤礦開采過程中，如果煤和煤氣的粉塵含量達到一定的價值，電氣設備就會受到影響，引發火災，對工人的人身健康和安全構成嚴重威脅。

二、總體的方案

1.構建系統網絡。在道路和地下主臥室實現5G （4G）網絡的全面復蓋，并在地下和地面設備安裝區具有集中控制要求的采礦業局域網接口。同時實現5G （4G）礦山網絡與局域網的整合，這是信息化建設的基本條件。

2.設備建設.集中控制平臺。通過TCP / IP協議，將礦井、主通風機、帶式輸送機、主排水泵、絞車、客運飛機和其他設備的集中控制裝置連接到采礦業局域網，以實現參數和數據的發布設備對象平臺由工業配置軟件開發，用于讀取設備控制參數，從而對設備進行集中遠程監控、操作和故障診斷。

3.執行設備信息管理。開發一個設備信息管理平臺，通過外地移動終端和后臺服務器支持外地設備的精細管理，實現設備數字化、信息管理和維護。

4.對井筒、斜巷、煤層等盲區進行可視化動態監控，并對輔助運輸線、輸煤線、供配電網等所有工藝信息進行管理。，并利用信息指南幫助地下機電運營商安全運行，全面提高電子運輸系統的信息水平。

三、具體的內容

1.系統聯網。目前，煤礦地面固定設備站、變電所基本實現工業以太網覆蓋。為了保證移動終端的發展和應用，有必要在固定電話中實現無線覆蓋和安裝無線路由設備。連接礦井局域網，確保需要物聯網的工作站能夠實現實時Wi-Fi接入。為了實現井下視頻監控和設備遠程控制的功能，現代礦井采用光纜實現井下與地面的遠程通信。然而，工業以太網在地下室和設備點的普及程度并不高。地下工業以太網的建設是系統網絡建設的重要組成部分。開關安裝在變電站、機電設備室和設備集中區。所有設備，如交換機、光纖cat和光纖電纜，都連接到LAN。最后，利用地下光纜實現地下與地面的網絡連接，確保需要物聯網的地下車站具有接入礦井局域網的接口。同時，網絡帶寬的配置應充分滿足物聯網設備的需求。隨著一些信息礦山5g（4G）地下網絡的全面覆蓋，許多礦山的地下物聯網仍處于3G甚至無線水平。配電系統獨立運行，無線網絡不連續、無序。因此，建設5g（4G）地下無線通信系統是信息化的基礎工作。地下5g（4G）無線通信系統用于高速穩定的數據傳輸，以滿足地下無線網絡覆蓋和大數據傳輸的要求。骨干網建設完成后，將5g（4G）網絡接入礦井局域網，礦井局域網通過VPN技術接入廣域網，實現零門限、低延時、地下、地上、有線、無線。廣域網和局域網快速、安全地相互作用，與機電設備形成網絡接口。機電人員可以接入接入的網絡，各級網絡可以實現與其他網絡互聯。

2.建造中央設備控制平臺。目前，隨著工業自動化水平的提高和PLC控制器的普及，煤礦大部分集中控制系統、主通風機、帶式輸送機、主排水泵、絞車、客機等設備都以PLC控制器為基礎，有些自動化只要工業局域網接口在現場可用，就可以在網關和IP合并后將控制器連接到工業局域網。個體API采用非TCP/IP協議，其主機通信模式需要擴展（例如，MPI/DP接口S7-300 API只需添加CP343模塊），以便連接到本地采礦業網絡;不帶擴展條件的控制器不能直接連接到本地網絡，但可以使用其自己的配置軟件中的OPC發布功能來實現網絡數據共享。 IOT平臺實現映像管理，并擴展設備工作畫面、調整畫面、控制畫面、曲線監控畫面、視頻監控畫面、故障顯示畫面等。，以滿足設備的多方向監控要求。平臺存儲通過后臺數據庫（后臺數據庫）收集的設備操作數據，并將其打開給其他平臺（管理平臺）進行調用。為了進一步拓寬平臺的應用渠道，開發了一個移動終端進行集中設備控制。該終端基于Android系統，通過5G （4G）或Wi-Fi連接到平臺服務器。使用特殊版本的配置軟件（如Android Force Control），實現了設備運行配置和控制功能，其功能與平臺的工業計算機相同，便于安全管理人員和維護人員對井下和井下進行實時監控。移動終端成熟時，可擴展到手機配置，平臺可推至三網民用手機，便于管理人員外出時監控設備。由于該礦局域網通過VPN連接到WAN，除了中央控制室的監測人員可以通過終端訪問和操作該平臺外，該礦外的工程師或技術人員還可以在獲得許可后訪問和操作連接到WAN的機器上的該平臺。

3.全面建設資產管理信息。資產管理可以從兩個方面開始：管理資產的規劃、采購、庫存和分配;以及管理資產的運行、維護和壽命審查。近年來，各公司都有完善的設備信息管理系統（如ERP），因此這種信息化建設的方向主要是面向企業。配置平臺的設備信息管理平臺，平臺服務器位于礦山資產管理處該平臺具有以下功能：（1）輸入各種礦山設備的詳細技術參數和技術規格。系統和設備之間的從屬關系可以用直觀的模型和圖形來表示。（2）輸入設備備件和材料的使用壽命、使用周期和庫存。根據設備附件的情況，可以自動提供維修和更換方案，并及時推回。（3）共享和使用平臺數據——集中控制設備和對象，記錄和分析運行狀況和缺陷，利用科學算法根據數據計算和評價關鍵設備或部件。（4）開發移動終端管理設備（終端具有視頻和音頻收集功能），構建基于Android的移動終端，并通過5G （4G）或Wi-Fi連接到平臺服務器。終端的主要功能：第一，具有上述平臺上位機的三個功能;其次，它增加了輔助維護功能。輔助維護和檢查功能以計算機化為基礎，以移動終端為支撐。結合設備抽查和巡檢系統，在巡檢或巡檢過程中，巡檢人員自動推進巡檢和巡檢的內容，維護人員維護巡檢終端，根據推進的內容對設備進行抽查，并使用巡檢終端輸入參數修改和下載單個內容后，終端將自動推送下一個內容。 終端輸入的所有數據都通過網絡上傳到管理平臺，該平臺收集、歸納并匯編成報告，供管理人員實時檢索;維護數據也用作設備管理和評估的重要參考。技術人員可以通過平臺維護和更新終端驅動的內容和維護標準。

4.關于機電運輸過程的信息建設。以工藝管理信息化建設優勢為基礎，構建礦車循環系統、煤炭循環系統、多層供配電系統等重要工藝信息化。（1）礦山車輛流通系統的計算機化建設。采用無線探測網絡通信技術，結合地下5G（4G）井網構建井下礦車定位管理系統。為每輛礦車安裝井下定位卡，作為每輛礦車的唯一標識。定位卡向接收機發送信號，使接收機實時獲得礦井位置。位置信息傳輸到定位系統的工控機，以便利用軟件進行位置、運行路徑和實時停留時間的查詢。利用礦山局域網實現通用設備控制平臺與位置管理系統的透明接口，實現礦車狀態與各類改進型運輸設備運行相結合的輔助運輸的集中科學管理，實現準確、實時的位置定位 并有效防止站姿、壓力、交通堵塞和發送不良狀況，提高運輸效率。 （2）煤炭流動系統信息化建設。整合所有帶式機械集中控制運行狀態、煤倉儲煤狀態、主井稱重系統、電梯運行狀態和上部倉庫運行狀態，形成煤流量信息系統。該系統可根據型煤狀態和皮帶傳動量對各型煤量進行科學優化;根據皮帶上的煤流量，能夠調節主井的固定負荷，確保主井電梯以最高效率運行;調度室可通過煤流信息平臺檢查各封頭出煤量、主井裝載量增加量和煤流系統故障部分，便于所有生產系統的調節規劃。

四、結語

總之，煤礦信息化建設可以促進自動化和智能化建設電子運輸系統，實現全過程、設備運行、維護和更新的網絡和平臺管理，有效提高運輸系統安全生產效率。

參考文獻：

[1]王萍.淺談煤礦信息化與自動化發展趨勢.2020.

[2]高正華.關于煤礦機電運輸系統信息化建設探索與研究.2020.