泰山隆安煤礦綜合信息化方案v0.01.doc

泰山隆安煤礦綜合信息化方案泰山隆安煤礦綜合信息化方案 2012 8 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司第 1 頁 目目 錄錄 1總體概述總體概述 1 1 1項目概述 1 1 2設計依據(jù) 1 1 3設計原則 4 1 3 1高可靠性 4 1 3 2高互聯(lián)性 5 1 3 3高覆蓋性 5 1 3 4高可視性 5 1 4建設目標 6 1 5設計思路 7 1 6總體架構 8 1 6 1系統(tǒng)結構 8 1 6 2實施規(guī)劃 9 1 6 3建設要求 10 1 7關鍵支撐技術 11 1 7 1管理信息系統(tǒng)支撐技術 11 1 7 2全集成自動化支撐技術 12 1 7 3管控一體化集成技術 14 2礦井網(wǎng)絡系統(tǒng)礦井網(wǎng)絡系統(tǒng) 16 2 1工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計 16 2 1 1工業(yè)網(wǎng)絡需求 16 2 1 2設計目標 16 2 1 3網(wǎng)絡技術選擇 17 2 1 4工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計 18 2 1 5工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性設計 19 2 1 6工業(yè)網(wǎng)安全隔離設計 21 2 1 7網(wǎng)絡管理 22 3調(diào)度中心設計調(diào)度中心設計 23 3 1總體要求 23 3 2軟件技術指標 23 3 3設備技術要求 24 3 3 1大屏顯示系統(tǒng) 24 3 3 2服務器技術要求 26 3 3 3工作站配置要求 27 3 3 4光纖通道磁盤存儲柜配置要求 28 3 3 5服務器機柜配置要求 28 3 3 6安全設備配置要求 28 3 3 7打印機 28 3 3 8不間斷電源 UPS 系統(tǒng) 28 4網(wǎng)絡傳輸平臺設計網(wǎng)絡傳輸平臺設計 29 4 1總體要求 29 4 2系統(tǒng)拓撲圖 29 4 3傳輸介質(zhì)與傳輸設備技術指標 30 4 4系統(tǒng)的安全體系 32 4 4 1系統(tǒng)安全 32 4 4 2操作系統(tǒng)安全 32 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司第 2 頁 4 4 3文件系統(tǒng)安全 32 4 4 4數(shù)據(jù)庫安全 33 4 4 5系統(tǒng)冗余安全 33 5調(diào)度指揮中心裝修及機房建設調(diào)度指揮中心裝修及機房建設 34 5 1調(diào)度指揮中心裝修 34 5 2防雷 安全接地系統(tǒng) 36 5 2 1防雷系統(tǒng)設計 36 5 2 2接地系統(tǒng)設計 36 5 3機房監(jiān)控系統(tǒng) 38 6系統(tǒng)平臺設計系統(tǒng)平臺設計 40 6 1總體要求 40 6 2功能要求 40 6 3接入要求 46 6 4硬件接入方式 46 6 5軟件接入方式 47 6 6子系統(tǒng)建設和接入要求 47 6 7機電設備接入要求 49 6 8綜合自動化子系統(tǒng)接入 50 6 8 1安全監(jiān)測系統(tǒng) 50 6 8 2視頻監(jiān)控系統(tǒng) 53 6 8 3井下人員 車輛定位管理 57 6 8 4調(diào)度電話系統(tǒng) 63 6 8 5井下無線通訊系統(tǒng) 70 6 8 6數(shù)字語音廣播系統(tǒng) 72 6 8 7井下避難硐室監(jiān)控系統(tǒng) 76 6 8 8礦井壓風監(jiān)控系統(tǒng) 82 6 8 9井下供水供液監(jiān)控系統(tǒng) 83 6 8 10地面 井下電力監(jiān)控系統(tǒng) 83 6 8 11頂板壓力監(jiān)測系統(tǒng) 85 6 8 12主通風機監(jiān)控 87 6 8 13井下膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng) 89 6 8 14井下排水監(jiān)控系統(tǒng) 92 6 8 15瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng) 94 6 8 16束管監(jiān)測系統(tǒng) 94 6 8 17綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng) 96 6 8 18污水處理監(jiān)測系統(tǒng) 98 6 8 19電子磅房監(jiān)控 98 6 8 20高清視頻會議系統(tǒng) 98 6 8 21一通三防管理系統(tǒng) 106 6 8 22供電系統(tǒng)監(jiān)控 107 7工程施工 售后服務及培訓工程施工 售后服務及培訓 110 7 16 1 工程施工 110 7 26 2 售后服務 110 7 36 3 培訓 110 8備品備件和專用工具備品備件和專用工具 111 8 1備品備件 111 8 2專用工具 111 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 1 頁 1 總體概述總體概述 1 1項目概述項目概述 我國煤礦安全生產(chǎn) 十二五 規(guī)劃中表示 隨著信息化技術的飛速發(fā)展和在煤礦 中的廣泛應用 特別是針對煤礦安全生產(chǎn)的管理來說 各種影響煤礦安全的不利因素 都得到了有效控制 使煤礦的安全生產(chǎn)管理有了質(zhì)的飛躍 真正為實現(xiàn) 安全第一 預防為主 綜合治理 方針奠定了堅實基礎 但是由于我國煤礦生產(chǎn)的安全基礎仍然 薄弱 煤礦災害日趨嚴重 所以仍要高效穩(wěn)定增強煤礦安全生產(chǎn)的技術支撐與保障能 力 因此大力加強建設安全生產(chǎn)信息化技術依然是規(guī)劃中的一個重要部分 本技術方案書正是積極響應 國務院關于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知 和 國家煤監(jiān)局關于建設完善煤礦井下安全避險 六大系統(tǒng) 的通知 的要求 針對 泰山隆安煤礦的實際情況而進行的安全生產(chǎn)信息化建設規(guī)劃 提出了該系統(tǒng)及其附屬 設備的功能設計 結構 性能等方面的整體技術要求 對整個系統(tǒng)進行統(tǒng)一的規(guī)劃和 整理 從而保證系統(tǒng)分步有序的實施 進行構建出一個完整的 先進 安全 可靠 實用的智能化安全礦山 1 2設計依據(jù)設計依據(jù) 從礦井的用途和實際出發(fā) 把安全放在第一位 礦井綜合自動化系統(tǒng)設備的設計 和制造應符合適用的中國最新版國家標準 GB 或在國際范圍內(nèi)被接受的具有不低于 下列標準的標準 井筒中和井下只準使用防爆設備 礦井綜合自動化系統(tǒng)的設計和制造應執(zhí)行最新版國家標準 GB 和行業(yè)標準 煤礦安全規(guī)程 2006 年 7 月 1 日起施行 煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范 2005 煤礦安全裝備基本要求 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用與管理規(guī)范 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設計規(guī)范 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)性能測試方法 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 2 頁 煤礦井下采掘作業(yè)地點氣象條件衛(wèi)生標準 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備 防爆型電氣設備 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備 本質(zhì)安全型電路和電氣設備 爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范 爆炸危險場所安全規(guī)定 煤礦通信 檢測 控制用電工產(chǎn)品通用技術條件 MT 209 設備可靠性試驗 GB 5080 1 7 電氣設備的抗干擾特性基本測量方法 GB4859 84 礦井通風安全監(jiān)測系統(tǒng)裝備標準和使用管理規(guī)定 礦井通風及安全裝備標準 AQ6201 2006 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求 MT T1004 2006 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件 MT T1005 2006 礦用分站 MT T1006 2006 礦用信號轉(zhuǎn)換器 MT T1007 2006 礦用信息傳輸接口 MT T1008 2006 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術要求 防治煤與瓦斯突出細則 礦井防滅火規(guī)范 礦山安全條例 煤炭工業(yè)信息化 十一五 發(fā)展規(guī)劃 九五 期間煤炭工業(yè)電子信息發(fā)展規(guī)劃綱要 煤炭調(diào)度信息化裝備技術規(guī)范 監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量標準化實施標準 煤炭工業(yè)給排水設計規(guī)范 室外給排水設計規(guī)范 軟件開發(fā)規(guī)范 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 3 頁 CSTA 179 180 協(xié)議 計算機軟件可靠性和維護性管理 計算機軟件質(zhì)量保證計劃規(guī)范 中華人民共和國公共安全行業(yè)標準 信息技術設備包括電氣設備的安全規(guī)范 煤炭洗選工程設計規(guī)范 GB 50359 2005 煤炭工業(yè)調(diào)度信息化建設總體規(guī)劃綱要 試行 電子計算機房設計規(guī)范 電子計算機場地通用規(guī)范 GB T 2887 2000 信息技術設備包括電氣設備的安全規(guī)范 中華人民共和國公共安全行業(yè)標準 安全技術防范規(guī)范工程程序技術規(guī)范 閉路電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范 建筑電氣設計規(guī)范 電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范 通用用電設備配電設計規(guī)范 93 智能建筑設計標準 2000 建筑物防雷設計規(guī)范 94 中華人民共和國消防法 建筑設計防火規(guī)范 建筑內(nèi)部裝修設計防火規(guī)范 建筑工程消防監(jiān)督審核管理規(guī)定 火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范 自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范 建筑滅火器配置設計規(guī)范 火災自動報警系統(tǒng) 用戶終端設備耐過壓和過電流能力規(guī)范 建筑物防雷設計規(guī)范 GB50057 94 2000 年版 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范 GB50343 2004 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 4 頁 電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程 GB64 83 電子設備雷擊保護導則 GB7450 87 IEC 61312 1 雷電電磁脈沖的防護 第一部分 通則 IEC 61312 2 雷電電磁脈沖的防護 第二部分 屏蔽 等電位連接和接地 IEC 61312 3 雷電電磁脈沖的防護 第三部分 過電壓保護裝置的要求 信號防雷 所選產(chǎn)品性能指標 1 3設計原則設計原則 1 3 1 高可靠性高可靠性 軟件軟件 系統(tǒng)平臺軟件選用經(jīng)過國家認證機構登記注冊的成熟平臺軟件 并有過同類 型礦井成功應用案例 使生產(chǎn)監(jiān)控應用軟件在安全可靠的平臺下開發(fā)和連續(xù) 運行 生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)接入各子系統(tǒng)通信接口協(xié)議和數(shù)據(jù)格式 要求具有國際標 準性 開放性和成熟性 使系統(tǒng)接入的子系統(tǒng)通信暢通無阻 保持生產(chǎn)監(jiān)控 系統(tǒng)連續(xù)運行 中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)操作站人機界面中 監(jiān)控數(shù)據(jù)整體響應品質(zhì)要求更新速度 小于 2 秒 含子系統(tǒng)響應時間 畫面更新速度小于 3 秒 管理信息系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性 硬件硬件 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設備選用適合礦井惡劣環(huán)境下的工業(yè)性產(chǎn)品 防爆環(huán)境下選用 國家煤礦安全認證產(chǎn)品 基于可靠性理論 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)核心設備考慮冗余配置 保證關鍵設備單點 故障時建立快速切換機制 不影響主要生產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn) 生產(chǎn)監(jiān)視與控制系統(tǒng)考慮降級操作方式 當意外事故和災害發(fā)生時能夠有效 組織和恢復生產(chǎn) 故障診斷及故障對策故障診斷及故障對策 對接入生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控的各個子系統(tǒng)設備 要求供應商具有提供 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 5 頁 子系統(tǒng)故障診斷信息和故障對策的能力和相應模塊 便于綜合監(jiān)控系統(tǒng)實時 掌握子系統(tǒng)詳細運行狀態(tài) 及時發(fā)現(xiàn)隱患和排除故障 保證設備運轉(zhuǎn)率并滿 足生產(chǎn)計劃要求 生產(chǎn)子系統(tǒng)的關鍵控制設備要求提供平均無故障時間 MTBF Mean Time Between Failure 和平均故障修復時間指標 MTTR Mean Time To Repair Recover 便于綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計生產(chǎn)整體可靠性和可用性指標 評 價建成后系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和可維護性 注注 1 MTBF 平均故障時間 一般指產(chǎn)品在兩次故障之間的平均時間間隔 作為 產(chǎn)品的平均壽命的指標之一 注注 2 MTTR 平均維修時間 一般指產(chǎn)品的故障維修所需的平均修復時間 作 為產(chǎn)品可維修性的衡量指標 1 3 2 高互聯(lián)性高互聯(lián)性 全礦建立統(tǒng)一的系統(tǒng)互聯(lián)標準 便于中央監(jiān)控系統(tǒng)平臺實現(xiàn)高度集成以及易 于維護 要求生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)平臺實現(xiàn)集自動化控制數(shù)據(jù) 語音 視頻于一體化綜合監(jiān) 控功能 建立生產(chǎn)事件與多媒體信息聯(lián)動的功能 消除自動化系統(tǒng)與多媒體 系統(tǒng)之間 孤島 狀態(tài) 要求管理信息子系統(tǒng)之間以及與一體化監(jiān)控系統(tǒng)之間信息無縫銜接 形成管 控一體化信息系統(tǒng) 1 3 3 高覆蓋性高覆蓋性 與生產(chǎn)運行有關的所有子系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺或信息化平臺中 形 成信息互聯(lián)和跨子系統(tǒng)資源共享的數(shù)據(jù)流以及實現(xiàn)相互之間的聯(lián)動功能 生產(chǎn)自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)為信息化系統(tǒng)提供必要的管理數(shù)據(jù) 因此在規(guī)劃生 產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的同時 考慮信息化系統(tǒng)建設時所需采集的基本信息 如 滿足信息化生產(chǎn)產(chǎn)量統(tǒng)計 能源消耗 設備管理 人員管理 井下車輛管理 等數(shù)據(jù)采集需求 管理信息系統(tǒng)覆蓋安全生產(chǎn)相關的關鍵管理信息 能夠為管理者提供輔助決 策依據(jù) 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 6 頁 1 3 4 高可視性高可視性 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可視性包括視頻畫面展示系統(tǒng)和人機界面展示系統(tǒng) 視頻系統(tǒng)應覆蓋井上 井下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 能夠清晰地實時監(jiān)視展示現(xiàn)場實 際場景和動態(tài) 通過操作站也能夠自由調(diào)用歷史回放畫面 便于查找歷史狀 態(tài) 生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺與所有互聯(lián)子系統(tǒng)都要建立相關子系統(tǒng)的二維詳細流 程監(jiān)控畫面 要求各個子系統(tǒng)能夠提供盡可能詳細的設備運行狀態(tài) 參數(shù) 包括子系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)和參數(shù) 便于操作人員及時掌握生產(chǎn)與設備運 行情況 在運行故障時能夠掌握具體故障原因 及時提出維護維修對策 迅 速恢復生產(chǎn) 達到提高生產(chǎn)運行效率的目的 系統(tǒng)平臺應實現(xiàn)礦井巷道三維瀏覽 漫游等功能 通過現(xiàn)場設備運行狀態(tài)數(shù) 據(jù)采集 在三維瀏覽畫面中能夠反映設備種類 安裝位置 包括關鍵移動設 備的移動位置 設備主要運行狀態(tài) 并通過鼠標點擊畫面能夠展開系統(tǒng)監(jiān)控 畫面二維詳細畫面 如點擊井下攝像機圖標時 操作站展現(xiàn)該攝像機的實時 視頻圖像 結合井下人員跟蹤系統(tǒng) 膠輪車定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集 能夠?qū)崿F(xiàn)動 態(tài)移動物體跟蹤和歷史軌跡回放功能等 結合瓦斯和通風監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù) 展示礦井三維巷道通風流量 壓力數(shù)據(jù)以及有害氣體實時分布狀態(tài) 便于操 作人員掌握井下通風全局情況 1 4建設目標建設目標 泰山隆安煤礦綜合信息化系統(tǒng)是圍繞 三化 礦井目標架構的礦級綜合管理信息平 臺 涉及到生產(chǎn)設計 生產(chǎn)管理和生產(chǎn)監(jiān)控等方面 是支撐礦井生產(chǎn)運營的管理手段 其目的是加強礦井安全生產(chǎn)執(zhí)行過程的 人 環(huán)境 設備 三個關鍵方面的管控結合 實現(xiàn) 管理信息化 生產(chǎn)自動化 裝備現(xiàn)代化 具體目標為 1 構建礦井安全生產(chǎn)一體化集中管控信息平臺 構建礦井安全生產(chǎn)一體化集中管控信息平臺 應用計算機技術 網(wǎng)絡技術 信息技術 控制技術 智能技術 和煤礦生產(chǎn)工藝 技術 實現(xiàn)礦井生產(chǎn)決策 安全生產(chǎn)執(zhí)行管理和監(jiān)測控制等信息的有機集成 實現(xiàn)礦 井安全生產(chǎn)集中監(jiān)視 集中控制 集中指揮 2 提高安全生產(chǎn)保障能力 支撐自動化 少人化煤礦生產(chǎn)模式 提高安全生產(chǎn)保障能力 支撐自動化 少人化煤礦生產(chǎn)模式 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 7 頁 應用計算機技術 網(wǎng)絡和自動控制技術實現(xiàn)在礦調(diào)度指揮中心監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù) 集中控制井上 下機電設備 減少井下作業(yè)人數(shù) 達到減人增效和提高礦井安全水平 的目的 實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的動態(tài)實時監(jiān)控與各種調(diào)度指揮手段的緊密結合 強化生 產(chǎn)調(diào)度指揮的實時性 聯(lián)動性 準確性 3 構建上傳下達 信息及時共享的網(wǎng)絡化管理平臺 提高管理溝通效率 實現(xiàn) 構建上傳下達 信息及時共享的網(wǎng)絡化管理平臺 提高管理溝通效率 實現(xiàn) 業(yè)務流程化信息管理 提高精細化控制程度 使管理業(yè)務流程化信息管理 提高精細化控制程度 使管理 透明化透明化 強化各職能業(yè)務管理者 各層級管理者的責任 通過動態(tài)的信息跟蹤記錄 可以 追溯相關生產(chǎn)問題的處理過程 明確監(jiān)督各環(huán)節(jié) 為精細化管理改進提供依據(jù) 4 實現(xiàn)管理信息與監(jiān)控信息的集成共享 構建可視化管理平臺 強化各級管理 實現(xiàn)管理信息與監(jiān)控信息的集成共享 構建可視化管理平臺 強化各級管理 層面向生產(chǎn)運行實時信息的管理決策及時性 科學性 層面向生產(chǎn)運行實時信息的管理決策及時性 科學性 5 對于已有的子系統(tǒng) 可通過協(xié)議的轉(zhuǎn)換以融積木的方式融入全礦井綜合自動 對于已有的子系統(tǒng) 可通過協(xié)議的轉(zhuǎn)換以融積木的方式融入全礦井綜合自動 化系統(tǒng) 待建的子系統(tǒng)在建設時需充分考慮系統(tǒng)的統(tǒng)一性 保證各個子系統(tǒng)能無縫接化系統(tǒng) 待建的子系統(tǒng)在建設時需充分考慮系統(tǒng)的統(tǒng)一性 保證各個子系統(tǒng)能無縫接 入全礦井綜合自動化系統(tǒng) 入全礦井綜合自動化系統(tǒng) 1 5設計思路設計思路 在保證安全的前提下 建設一整套具有泰山隆安煤礦管理特色 實用 易用 可 靠的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的自動化集成系統(tǒng) 形成數(shù)據(jù) 視頻 語音三網(wǎng)合一的監(jiān) 管 控一體化的礦井 搭建以安全生產(chǎn)為中心 物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎的煤礦自動化集成系統(tǒng)平臺 自動化 集成系統(tǒng)平臺由地面調(diào)度中心 企業(yè)信息網(wǎng) 工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)和設備控制層組成 可實 現(xiàn)礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如 原煤主運輸 地面生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助安全 生產(chǎn)系統(tǒng)的集中監(jiān) 控等 建設并完善生產(chǎn)子系統(tǒng) 包括膠帶輸送監(jiān)控系統(tǒng) 主提升監(jiān)控系統(tǒng) 主通風在線 監(jiān)測系統(tǒng) 電力監(jiān)控系統(tǒng) 供排水系統(tǒng)在內(nèi)的煤礦生產(chǎn) 安全的自動化集成管理體系 實現(xiàn)整個礦井的安全 生產(chǎn)的精細化管理 構建 管控一體化 的本質(zhì)安全型礦井 以泰山隆安煤業(yè)生產(chǎn)管理活動流程為基礎 通過應用軟件的使用 對煤礦現(xiàn)行工 作流程進行整理 將日常辦公 生產(chǎn)活動 財務 安全管理等體系建立在一個具有保 障運行 訪問安全可靠的信息集成管理平臺 實現(xiàn)煤業(yè)公司的經(jīng)營管理 生產(chǎn)管理 安全管理等信息的有機集成 有效地支持公司領導的管理控制和決策指揮 實現(xiàn)在礦井調(diào)度指揮中心集中監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù) 利用現(xiàn)金的技術和合理的方案 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 8 頁 及時有效的發(fā)現(xiàn)井下災害并進行集中控制 減少安全事故 提高安全因數(shù) 保障生產(chǎn) 安全 減少資源浪費 從而增加經(jīng)濟效益 通過自動化 信息集成系統(tǒng)的建設 實現(xiàn)井下變電所 通風機房 綜采工作面 膠帶輸送系統(tǒng)的無人值守 或少人值守 減少入井人員 從根本上改變煤礦用人多 效率低的固有模式 達到減人增效和提高礦井安全水平的目的 1 6總體架構總體架構 煤炭企業(yè)面臨發(fā)展機遇 企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)能急劇擴張 需求逐步呈現(xiàn)多元化擴展 組合型管理代替單一管理成為主流 信息化建設的迫切性也明顯加劇 煤炭企業(yè)信息 化建設已從以前單點 分散 部門分割的系統(tǒng)狀態(tài)進入了集中管理 更強調(diào)信息資源 共享的階段 開始追求建立以信息化 自動化 網(wǎng)絡化 智能化和可視化為特征的 智能化安全礦山 其最終著眼點是希望通過信息資源充分整合 系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展 能夠顯著提升企業(yè)的管理決策水平 時效性和競爭力 1 6 1 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構 本系統(tǒng)采用分層 分布式結構 軟件系統(tǒng)采用最普遍的C S結構 網(wǎng)絡通訊采用 TCP IP協(xié)議 整個系統(tǒng)由系統(tǒng)層 終端設備層 網(wǎng)絡層組成 系統(tǒng)層 主要由監(jiān)控中心的系統(tǒng)平臺軟件 計算機系統(tǒng) 顯示系統(tǒng) 網(wǎng)絡安 全設備 輔助設備組成 該層根據(jù)終端設備層提供的信息 實現(xiàn)各系統(tǒng)實時 監(jiān)視 自動化監(jiān)控 人機接口 記錄及統(tǒng)計 數(shù)據(jù)庫管理以及各類高級應用 等功能 終端設備層 主要由各類傳感器 PLC 智能終端 專業(yè)控制系統(tǒng)及相應通訊 終端設備等組成 該層負責采集各類信息 并執(zhí)行各類指令 網(wǎng)絡層 兩層間通過通訊網(wǎng)絡層連接 通訊網(wǎng)絡層包括通訊設備 光纜 通 訊電纜及備用電源設備組成 該層主要負責信息的上傳下達 為系統(tǒng)層及終 端設備層提供通訊通道 系統(tǒng)結構詳見下圖 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 9 頁 1 6 2 實施規(guī)劃實施規(guī)劃 項目的建設原則 總體規(guī)劃 分步實施 項目的建設原則 總體規(guī)劃 分步實施 按公共部分 工作面部分 各子系統(tǒng)分類分步實施 優(yōu)先建設公共部分的基礎子 系統(tǒng)如環(huán)網(wǎng)子系統(tǒng) 供電監(jiān)控子系統(tǒng) 調(diào)度大屏系統(tǒng)等 及關鍵專業(yè)子系統(tǒng)包括安監(jiān) 人員管理等六大系統(tǒng) 建立綜合監(jiān)控平臺 然后根據(jù)項目推進情況 逐步上齊各個子 系統(tǒng) 第一階段 完成公共部分的基礎設施建設 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 10 頁 網(wǎng)絡傳輸平臺 供電監(jiān)控子系統(tǒng) 調(diào)度大屏系統(tǒng) 視頻會議系統(tǒng) 網(wǎng)絡傳輸平臺及供電監(jiān)控子系統(tǒng)應著眼于現(xiàn)在及將來 立足于在整個項目范圍內(nèi) 統(tǒng)一規(guī)劃 一次性將所有子系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡以及線纜敷設到位 并預留好接口 減少 重復建設 降低投入及維護量 簡化后期的子系統(tǒng)建設工作 第二階段 完成關鍵子系統(tǒng)的建設 礦井綜合自動化系統(tǒng)平臺 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 人員定位系統(tǒng) 緊急避險系統(tǒng) 避難硐室 壓風自救系統(tǒng) 供水施救系統(tǒng) 通信聯(lián)絡系統(tǒng) 調(diào)度電話 語音廣播 無線通訊 上述系統(tǒng)的建設會直接影響生產(chǎn)運營 且與生產(chǎn)作業(yè)直接相關 屬于其保障系統(tǒng) 在本項目中已經(jīng)建設完成 需要集成到綜合信息化平臺中來 第三階段 完成其他子系統(tǒng)建設 綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng) 膠帶運輸控制及保護系統(tǒng) 礦壓安全監(jiān)測系統(tǒng) 通風機監(jiān)控系統(tǒng) 污水處理監(jiān)控系統(tǒng) 磅房稱重系統(tǒng) 其他子系統(tǒng) 1 6 3 建設要求建設要求 全礦井綜合自動化系統(tǒng)平臺由軟件集成和網(wǎng)絡傳輸部分組成 集控中心服務器與 井下子系統(tǒng)通過標準的數(shù)據(jù)交換方式 如 OPC 等 進行數(shù)據(jù)通信與采集 并對數(shù)據(jù)進 行有效綜合集成 將實時 歷史及綜合的數(shù)據(jù)形成生產(chǎn)調(diào)度信息 分析后為管理層提 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 11 頁 供決策依據(jù) 專業(yè)操作員根據(jù)相關信息對各系統(tǒng)進行操作 從而實現(xiàn)監(jiān) 管 控一體 化 基本功能如下 在物理上和邏輯上充分考慮硬件和軟件冗余 確保網(wǎng)絡的安全 當某子系統(tǒng)的通訊或元器件出現(xiàn)故障時 不影響整個網(wǎng)絡傳輸性能 硬件設備選型須符合國家和行業(yè)標準 下井設備應取得 MA MA 認證 井下設備須考慮防爆 防塵 抗高溫潮濕和電磁干擾等要求 地面設備考慮 防雷和抗電磁等干擾 集控中心能實時 準確的采集到子系統(tǒng)的工況及環(huán)境參數(shù) 并以圖表的形式 表現(xiàn)出來 實現(xiàn)監(jiān)控與控制 系統(tǒng)可靠 穩(wěn)定性強 界面友好 操作簡單 維護方便 考慮先進性 安全性 可靠性 實用性和兼容性 做到系統(tǒng)可靠運行 易擴 展 升級 易與異構子網(wǎng)互聯(lián) 實時顯示監(jiān)控點的狀態(tài)與數(shù)據(jù) 設備故障或監(jiān)測量超限時 專業(yè)子系統(tǒng)與集控平臺同步顯示故障設備名稱 報警點及數(shù)值 并將故障報警信息存入數(shù)據(jù)庫 供統(tǒng)計分析 系統(tǒng)實現(xiàn)信息高度集成 自動化 管理信息 視頻集成 建立綜合歷史數(shù)據(jù)庫 實時寫入數(shù)據(jù) 為統(tǒng)計分析提供依據(jù) 實現(xiàn)各子系統(tǒng)間的關聯(lián)分析 聯(lián)控功能 保障系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全 應用安全 數(shù)據(jù)安全及供電安全 1 7關鍵支撐技術關鍵支撐技術 1 7 1 管理信息系統(tǒng)支撐技術管理信息系統(tǒng)支撐技術 管理信息化應用系統(tǒng)采用當前公認的具有先進技術理念的 基于框架的 構件化 的 一站式服務的三層或多層架構 這一架構遵循統(tǒng)一數(shù)據(jù)出口和統(tǒng)一數(shù)據(jù)入口的原 則 通過統(tǒng)一的一站式服務門戶對外給用戶提供閉環(huán)式服務和共享機制 對內(nèi)整合各 業(yè)務應用系統(tǒng) 通過對上層應用服務的請求 調(diào)度下層業(yè)務邏輯及其相關業(yè)務系統(tǒng)的 資源 完成以事件為驅(qū)動的工作流和數(shù)據(jù)流的運行 在這一思想指導下 系統(tǒng)將設計成一個基于將 JAVA J2EE Web 應用系統(tǒng) 在構 架結構上采用三層或多層構架結構 可以滿足系統(tǒng)的縮放性 安全性 可訪問性 重 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 12 頁 用性及可維護性的要求 圖 管理信息系統(tǒng)技術架構圖 這樣的體系結構適合大規(guī)模配置的應用系統(tǒng) 而在中間層的業(yè)務邏輯不取決于客 戶端 極大地提高了系統(tǒng)的效率 這些業(yè)務邏輯共享數(shù)據(jù)庫連接 可以使大量的用戶 有機會使用系統(tǒng) 這樣增加的是用戶數(shù)量而不是數(shù)據(jù)庫的連接數(shù)量 不會影響服務器 的工作效率和增加系統(tǒng)的負擔 1 7 2 全集成自動化支撐技術全集成自動化支撐技術 OPC 技術在泰山隆安煤礦生產(chǎn)自動化控制子系統(tǒng)中的統(tǒng)一作用技術在泰山隆安煤礦生產(chǎn)自動化控制子系統(tǒng)中的統(tǒng)一作用 OPC 即用于過程控制的 OLE 部件對象連接與嵌入 是一種基于 OLE 的通信 標準 它包括一整套接口 屬性和方法的標準集 用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng) OPC 標準的關鍵在于它提供了一種可開發(fā)的 高效的通信機制 煤礦生產(chǎn)具有現(xiàn)場環(huán)境復雜 條件惡劣 地域覆蓋面大 生產(chǎn)系統(tǒng)多 存在各監(jiān)控子 系統(tǒng)異構且相互獨立又互相制約等特點 OPC 規(guī)范正是解決當前煤礦監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分 散 自成體系問題的 對癥良藥 只要每個廠家的設備都遵循該規(guī)范 并提供相應地符合此規(guī)范的設備驅(qū)動程序 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 13 頁 則不僅各廠家的監(jiān)控設備之間可相互兼容 而且 由于 OPC 規(guī)范提供了客戶與服務器 之間進行數(shù)據(jù)通訊和交換的通用工業(yè)標準機制 通過 OPC 接口 各 OPC 客戶 應用軟 件 和 OPC 服務器 設備 數(shù)據(jù)庫 之間形成了即插即用的鏈接關系 而不依賴于軟件和 設備的特定屬性 客戶和服務器可無縫地交換數(shù)據(jù) 上層的管理系統(tǒng)通過 OPC 也能 夠獲取各種現(xiàn)場設備 生產(chǎn)控制的數(shù)據(jù) 而且不需要隨著設備的更新而不斷更新軟件 大大降低了整體成本 通過 OPC 現(xiàn)場設備 生產(chǎn)控制和上層安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)及經(jīng) 營管理系統(tǒng)均可以共享信息 為實現(xiàn)煤炭企業(yè)的信息集成奠定了基礎 OPC 作為一項逐漸成型的技術已得到國內(nèi)外廠商的高度重視 許多公司都在原來 產(chǎn)品的基礎上增加了對 OPC 的支持 由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問的接口 使控制系統(tǒng)進一步 走向開放 實現(xiàn)信息的集成和共享 用戶能夠得到更多的方便 OPC 技術改變了原有 的控制系統(tǒng)模式 給國內(nèi)系統(tǒng)生產(chǎn)廠商提出了一個發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn) 符合 OPC 規(guī)范 的軟 硬件也已被廣泛應用 世界知名 PLC DCS 系統(tǒng) OPC SERVER 軟件已經(jīng)有 130 多種 也給煤礦生產(chǎn)自動化提出了更好解決集成問題的途徑 現(xiàn)場總線技術現(xiàn)場總線技術 現(xiàn)場總線 Fieldbus 是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線 它主要解決工 業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表 控制器 執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場 控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題 由于現(xiàn)場總線簡單 可靠 經(jīng)濟實用 等一系列突出的優(yōu)點 因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視 現(xiàn)場總線有以下優(yōu)點 1 一對 N 的結構 一對傳輸線 可以對應多臺現(xiàn)場數(shù)字儀表 也可采用多種網(wǎng)絡 拓撲結構 簡化了工程設計 降低了工程費用 2 現(xiàn)場總線采用數(shù)字信號傳輸 3 實現(xiàn)遠程監(jiān)控 4 綜合多種功能 以微處理器為基礎的數(shù)字儀表具有多種功能 另外數(shù)字調(diào)節(jié)閥 直接從現(xiàn)場總線接收數(shù)字調(diào)節(jié)信號 在現(xiàn)場總線上就可以構成回路 把原來的 DCS 站 的功能下放到現(xiàn)場儀表 實現(xiàn)徹底的分散 提高系統(tǒng)的可靠性 集成化的通訊平臺集成化的通訊平臺 所有的部件之間的數(shù)據(jù)交換可以暢通無阻 因為現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)提供了通 用的數(shù)據(jù)通道 無論是控制器 人機界面 還是工業(yè)控制 PC 中都集成了通訊接口程 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 14 頁 序 使的通訊連接沒有障礙 由于符合開放的標準 即使是第 3 方的設備也可順利地 接入通訊網(wǎng)絡 集成化的數(shù)據(jù)管理集成化的數(shù)據(jù)管理 傳統(tǒng)的方法是 PLC 網(wǎng)絡 人機界面等的組態(tài)在一個項目中的彼此獨立的 這須 用大量的數(shù)據(jù)輸入和校對的工作 在集成化的數(shù)據(jù)管理中 數(shù)據(jù)一旦被輸入 在整個系統(tǒng)中都可以使用 這是因為 所有的數(shù)據(jù)是在一個數(shù)據(jù)庫中進行管理的 這樣就大大提高了工程效率 降低了工程 的實施難度 集成化的編程組態(tài)集成化的編程組態(tài) 在功能上滿足一個自動化項目從設計 編程 組態(tài) 測試開車到操作診斷和遠程 維護的全過程 所有的部件都可以有一個軟件進行組態(tài) 降低用戶用于培訓的費用 采用統(tǒng)一化的用戶圖形界面和面向?qū)ο蟮脑O計 使用起來輕松自如 采用模塊化的設 計 使用戶根據(jù)需要進行選擇 采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫 保證了符號和變量在項目中的一 致性 便于維護和提高效率 1 7 3 管控一體化集成技術管控一體化集成技術 隨著信息技術的發(fā)展和滲透 生產(chǎn)過程自動化與管理信息化的界限正日趨模糊 生產(chǎn)過程自動化的核心問題正在演變?yōu)樯a(chǎn)過程的信息化問題 而企業(yè)資源計劃也越 來越強調(diào) 時間 作為企業(yè)資源 強調(diào)管理的實時性 強調(diào)生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)作為企 業(yè)重要資源的管理應用 這種 融合 正日趨發(fā)展 雖然過去它們分屬于不同的領域 但是企業(yè)信息化的總 目標 使它們結合起來 這個結合部位就是所謂的管控一體化系統(tǒng) 如下圖 圖 管控一體化系統(tǒng)示意框圖 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 15 頁 從生產(chǎn)過程自動化觀點出發(fā) 強調(diào)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的 管理 應用 從管理信息化觀 點出發(fā) 強調(diào)面向?qū)崟r化 這就是現(xiàn)今企業(yè)信息化解決方案的重要觀點和思路 這也 是 管控一體化系統(tǒng) 的依據(jù) 圖 管控一體化系統(tǒng)示意框圖 企業(yè)級管控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)目標 企業(yè)級管控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)目標 實現(xiàn)異構控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成 消除信息 孤島 實現(xiàn)從管理觀點出發(fā) 所必要的實時化數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 16 頁 2 礦井網(wǎng)絡系統(tǒng)礦井網(wǎng)絡系統(tǒng) 2 1工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計 2 1 1工業(yè)網(wǎng)絡需求工業(yè)網(wǎng)絡需求 泰山隆安煤礦建設安全生產(chǎn)一體化監(jiān)控指揮平臺 克服信息孤島 形成互相關聯(lián) 的綜合信息化系統(tǒng) 系統(tǒng)之間信息實現(xiàn)共享 實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)測與控制 這將有利于生 產(chǎn)實時調(diào)度優(yōu)化和協(xié)調(diào) 提升處理突發(fā)事件的綜合應變能力與應急指揮處理能力 使 各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn) 合理發(fā)揮產(chǎn)能 提高生產(chǎn)效率和安全管理水平 工業(yè)網(wǎng)絡是建設 安全生產(chǎn)一體化監(jiān)控指揮平臺這一總體解決方案的基礎 工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的建設應遵循數(shù)字化 高速化 智能化 標準化 安全可靠 易擴 充升級的原則進行設計 工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)整體解決方案不僅要徹底解決自動化系統(tǒng) 孤島 問題 而且具有高的可靠性 可延展性 企業(yè)今后進行的各種自動化改造和新建項目 均可快速 高效地和安全生產(chǎn)一體化監(jiān)控指揮平臺進行無縫連接 各種新數(shù)據(jù)也可以 被迅速反映到自動化調(diào)度指揮中心的數(shù)據(jù)庫中 所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理 數(shù)據(jù)一旦被輸入 在整個系統(tǒng)中都可以使用 集成化的編程組態(tài) 實現(xiàn)從設計 編程 硬件組態(tài) 測試到操作診斷和遠程維護的全過程組態(tài)應用 通過工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的建設 實現(xiàn)所有不同的獨立的子系統(tǒng)的集成 使得避免了重 復的數(shù)據(jù)采集額外勞動 保證了信息數(shù)據(jù)的一致性 也使得數(shù)據(jù)信息能夠得到及時共 享和反饋 使企業(yè)信息資源和設備資源得以充分發(fā)揮 建設工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)系統(tǒng) 實現(xiàn)將井上和井下區(qū)域控制器和綜合監(jiān)控站所采集的信 息和控制信號傳送給有關系統(tǒng) 考慮到企業(yè)今后的自動化改造及設備更新 需要選用能夠方便更換和擴展接口的 網(wǎng)絡交換機 這樣 企業(yè)今后新增加的地面 井下自動控制系統(tǒng)均可以方便接入綜合 自動化控制網(wǎng)絡 而無需另外敷設線路或增加網(wǎng)絡設施 2 1 2設計目標設計目標 工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)采用千兆工業(yè)以太網(wǎng) 按生產(chǎn)關系和地理位置構成邏輯環(huán)型網(wǎng)絡結 構 將各子系統(tǒng)的主機作為工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的一個節(jié)點 把各現(xiàn)場子系統(tǒng)整合于基于 TCP IP 的工業(yè)以太網(wǎng)中 通過 OPC DDE 數(shù)據(jù)庫共享 FTP 文件上傳等軟件接口完 成各子系統(tǒng)的信息整合 達到在地面調(diào)度室對全礦生產(chǎn)及相關環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控 實現(xiàn) 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 17 頁 礦井的管控一體化 2 1 3網(wǎng)絡技術選擇網(wǎng)絡技術選擇 作為現(xiàn)代工業(yè)控制網(wǎng)絡的技術方主要有 工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線 礦井綜合自動 化網(wǎng)絡平臺設計可采用工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線兩種方案 具體比較詳見下表 工業(yè)以太網(wǎng)方案與現(xiàn)場總線方案的性能比較 序號序號比較內(nèi)容比較內(nèi)容工業(yè)以太網(wǎng)方案工業(yè)以太網(wǎng)方案現(xiàn)場總線方案現(xiàn)場總線方案 1協(xié)議標準 統(tǒng)一且開放的 TCP IP 通訊協(xié) 議 便于集成多廠家設備 通訊協(xié)議有很多種 集成 多個廠家設備困難 2 與管理網(wǎng)連 接 相同的以太網(wǎng)協(xié)議 便于連 接網(wǎng) 協(xié)議不同 不易連接管理 網(wǎng) 3帶寬 隨著技術的發(fā)展 工業(yè)以太 網(wǎng)速率已達到了 1G 現(xiàn)已有 10G 速率骨干級設備可用 網(wǎng)絡速率很慢 只有幾十 K 4可維護性 因在商業(yè)領域沿用多年 已 為眾多的技術人員所熟悉 便于維護 維護不太方便 5組網(wǎng)方式 根據(jù)情況可組成多種拓撲結 構 只有總線式一種 6技術發(fā)展 支持視頻 數(shù)據(jù) 音頻三網(wǎng) 合一 不支持 從上面的比較可知 工業(yè)以太網(wǎng)技術具有組網(wǎng)方便 互連性好 帶寬高 可維護 性好的特點 現(xiàn)代的大型生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)中往往使用到多家廠商提供的多種不同類型的設備 為了達到方便管理 保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定的目的 必須選擇一個開放的通信平臺 并將 各種不同類型設備的通信統(tǒng)一到這一標準通信平臺之上 為保證良好的兼容性和可擴 充性 建議使用以太網(wǎng) TCP IP 技術作為整個系統(tǒng)的通信標準 如有其他類型的通信 格式 如 RS232 RS485 或其他專用通信接口等等 均可通過協(xié)議網(wǎng)關轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng) 信息包 在 IP 網(wǎng)絡上進行傳送 以太網(wǎng) TCP IP 技術具有以下的優(yōu)勢 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 18 頁 隨著企業(yè)的發(fā)展 各種新技術的應用 可以預見 對網(wǎng)絡的帶寬要求也會越來越 高 比如基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控傳輸應用和井下設備震動信息數(shù)據(jù)采集等都需要進 行大量數(shù)據(jù)的傳輸 以太網(wǎng)技術具有相當高的數(shù)據(jù)傳輸速率 目前已有成功案例應 用于工業(yè)環(huán)境下的以太網(wǎng)交換機 能提供足夠的帶寬 能在同一總線上運行不同的傳輸協(xié)議 從而能建立企業(yè)的公共網(wǎng)絡平臺或基礎構 架 支持交互式和開放的數(shù)據(jù)存取技術 沿用多年 已為眾多的技術人員所熟悉 市場上能提供廣泛的設置 維護和診斷 工具 成為事實上的統(tǒng)一標準 允許使用不同的物理介質(zhì)和構成不同的拓撲結構 以太網(wǎng)早期存在不確定性和實時性能欠佳的問題 智能交換機的使用 主動切換 功能的實現(xiàn) 優(yōu)先權的引入等 基本上得到了解決 通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率 仔 細地選擇網(wǎng)絡的拓撲結構 設置服務質(zhì)量 QOS 等 從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_ 性和實時性 因此 本設計方案選擇工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術作為 我礦綜合自動化工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的技 術選型 2 1 4工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計 采用基于工業(yè)以太網(wǎng)為主的以太網(wǎng)構建礦井綜合自動化網(wǎng)絡硬件平臺 綜合自動 化網(wǎng)絡技術選用千兆工業(yè)環(huán)形以太網(wǎng) 通過 Hiper Ring 技術組成環(huán)網(wǎng) 構成調(diào)度監(jiān)控 中心網(wǎng)絡的骨干冗余層 地面通過千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機 井下通過隔爆千兆工業(yè) 以太環(huán)網(wǎng)交換機 接入地面和井下的各個子系統(tǒng) 在礦井地面 井下各建立一個環(huán)網(wǎng)平臺 礦井地面 井下環(huán)網(wǎng)分別與調(diào)度監(jiān)控中 心兩臺核心交換機連接 最終形成一個冗余工業(yè)千兆主干環(huán)形網(wǎng)的技術方案 充分滿 足礦井集成信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯?也為今年后發(fā)展提供硬件保證 注 此時兩臺 工業(yè)核心交換機組成 Hiper Ring 環(huán)網(wǎng) 兩個現(xiàn)場環(huán)網(wǎng)基于雙機 Coupling 冗余耦合技術 接入兩臺工業(yè)核心交換機 組成全網(wǎng)一致的整體冗余網(wǎng)絡 任一單斷點自愈時間快于 50ms 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 19 頁 2 1 5工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性設計工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性設計 2 1 5 1設備可靠性設備可靠性 煤礦行業(yè)的特點決定了整個系統(tǒng)必須具有很高的可靠性和可用性 以此保障生產(chǎn) 活動的正常進行和井下工作人員的安全 因此在選型時考慮所選技術在冗余性 出錯處理和容錯方面的能力 所選的產(chǎn)品 能夠適應井下惡劣的工作環(huán)境和防爆要求 本方案設計從網(wǎng)絡拓撲結構 網(wǎng)絡交換機 電源設計等方面 著重體現(xiàn)系統(tǒng)的可 靠性 網(wǎng)絡拓撲結構采用環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)設計 解決單環(huán)鏈路斷點保護可靠 穩(wěn)定 選用國際知名品牌 赫思曼工業(yè)網(wǎng)絡交換機 可靠 穩(wěn)定 2臺核心交換設備 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的熱備與負載均衡 冗余可靠 井下環(huán)網(wǎng)交換機使用雙電源冗余 為工業(yè)設備提供2路供電 同時 配置在 線式UPS電源 提高系統(tǒng)供電可靠性 2 1 5 2鏈路可靠性鏈路可靠性 網(wǎng)絡通信線路可靠性設計來保證整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的的傳輸可靠性 核心交換設備之 間雙鏈路實現(xiàn)熱備冗余 環(huán)網(wǎng)交換設備使用千兆雙鏈路光纖用于環(huán)節(jié)點的冗余連接 環(huán)網(wǎng)之間使用千兆雙鏈路光纖用于環(huán)間耦合冗余連接 調(diào)度中心服務器及操作員站使 用雙鏈路連接網(wǎng)絡交換設備 整個工業(yè)網(wǎng)絡平臺 當其中某一段工作中的光纖線路被破壞或網(wǎng)絡設備發(fā)生故障 時 整個網(wǎng)絡實現(xiàn)快速自愈 并保證在 50ms 內(nèi)恢復正常的通訊 光纜敷設時 使用多芯單模備份光纖 當其中兩芯出現(xiàn)問題時 可以使用其他備 份光纖傳輸 同時 不定期地派工作人員對通信線路進行安全性的檢查 以保證各信 息點訪問的暢通 50ms可靠性倒換保護 實現(xiàn)設備單點單鏈路故障切換 環(huán)與環(huán)之間雙鏈路連接 實現(xiàn)環(huán)環(huán)冗余耦合 操作員站 控制主機 服務器雙鏈路連接核心網(wǎng)絡設備 光纜芯數(shù)冗余設計 備份熔接 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 20 頁 2 1 5 3供電可靠性設計供電可靠性設計 綜合自動化網(wǎng)絡整體設計中 環(huán)網(wǎng)交換機的電源供電設計是設計的重要環(huán)節(jié) 依 據(jù)煤礦用電特點和供電穩(wěn)定可靠原則 提出以下解決方案 地面環(huán)網(wǎng)交換機供電設計 根據(jù)煤礦用電設計 地面用電是 220V 的交流電 工業(yè)以太網(wǎng)交換機所需的是 24V 直流電 因此為每臺交換機配置 2 塊 80W 的電源模塊 將 220V 的交流電轉(zhuǎn)成 24V 直流電 同時 設計 1 路 UPS 不間斷供電電源 在有一個電源模塊損壞或停電情 況下 交換機設備可正常工作 完全不影響整個工業(yè)環(huán)網(wǎng)的傳輸 地面環(huán)網(wǎng)交換機供電連接圖地面環(huán)網(wǎng)交換機供電連接圖 井下環(huán)網(wǎng)交換機供電設計 根據(jù)煤礦用電設計 井下用電是 127V 380V 660V 交流電 同樣工業(yè)以太網(wǎng)交換 機所需的是 24V 直流電 在電源轉(zhuǎn)換上做如下考慮 部署礦用隔爆兼本安不間斷電源 該不間斷電源可以適應井下 127V 380V 660V 交流電 變壓為 24V 直流電 再連接 到交換機的電源模塊 同時 設計 1 路 UPS 不間斷供電電源 考慮了交換機的供電模 塊的冗余設計 根據(jù)井下供電情況 建議井下環(huán)網(wǎng)交換機供電采用專用綜保供電 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 21 頁 圖 井下環(huán)網(wǎng)交換機供電連接圖圖 井下環(huán)網(wǎng)交換機供電連接圖 保證了交換機的雙路供電 在有一個電源模塊損壞或停電情況下 交換機設備可 正常工作 完全不影響整個工業(yè)環(huán)網(wǎng)的傳輸 2 1 6工業(yè)網(wǎng)安全隔離設計工業(yè)網(wǎng)安全隔離設計 本方案中網(wǎng)絡設備采用的赫斯曼工業(yè)網(wǎng)交換機全部支持 VLAN 劃分 根據(jù)自動化 子系統(tǒng)特點 可以將每個子系統(tǒng)劃分成獨立的 VLAN 即劃分核心服務器區(qū) VLAN 子 網(wǎng)和子系統(tǒng) VLAN 子網(wǎng) 不同子系統(tǒng) VLAN 子網(wǎng)之間通常情況下禁止訪問 各子系 統(tǒng) VLAN 只能與核心服務器區(qū) VLAN 通信 這樣的安全設計可以防止其中一個子系 統(tǒng)通信問題對其它子系統(tǒng)的影響 綜合自動化網(wǎng)絡采用環(huán)網(wǎng)設計 環(huán)節(jié)點之間光纖如果出現(xiàn)問題 不會影響整個環(huán) 網(wǎng)的通信 綜合自動化網(wǎng)絡核心采用 2 臺交換機 服務器系統(tǒng)都配置雙網(wǎng)卡 可以保 證服務器與核心交換機相連鏈路的可靠性 2 臺核心交換機配置 VRRP 冗余 任何 1 臺核心交換機的宕機對服務器和 VLAN 通信都不會有影響 整個工業(yè)網(wǎng)內(nèi)部署網(wǎng)絡防病毒系統(tǒng) 所有服務器和控制上位機均安裝網(wǎng)絡版防病 毒軟件 徹底杜絕網(wǎng)絡病毒 工業(yè)網(wǎng)絡主要實現(xiàn)對整個煤炭生產(chǎn)的實時情況調(diào)度監(jiān)視和查詢 對各個重要的設 備進行監(jiān)視與控制 從網(wǎng)絡架構上是一套相對獨立的網(wǎng)絡 因此與管理網(wǎng)絡系統(tǒng)是物 理隔離的 本方案建議采用安全隔離網(wǎng)閘實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的通信問題 安全隔離網(wǎng)閘具有數(shù)據(jù)遷移型和數(shù)據(jù)訪問型兩種工作模式 對數(shù)據(jù)在應用層細粒度安 全過濾后 以自有協(xié)議方式在安全隔離網(wǎng)閘內(nèi)擺渡 徹底切斷了不同安全級別網(wǎng)絡間 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 22 頁 的任何連接 實現(xiàn)了高安全的隔離和實時的信息交換 2 1 7網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡管理 網(wǎng)管是對整個管理信息網(wǎng)進行規(guī)劃 配置的工具 它可以實現(xiàn)對所有支持 SNMP 協(xié)議的網(wǎng)絡設備進行管理 配置 在更改設備配置時只要在網(wǎng)管工作站對相關設備進 行合適配置 通過網(wǎng)管工作站對網(wǎng)絡設備進行日常管理 流量統(tǒng)計 故障分析等 方案中工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)所有光纖環(huán)網(wǎng)交換機均支持 Web 管理 在網(wǎng)管工作站上使設 備用瀏覽器 通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機的管理 IP 地址即可在圖形化界面上實現(xiàn)對交換機管 理 配置和狀態(tài)的觀測 而通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機配套的 Hivision 網(wǎng)絡管理軟件可以實 現(xiàn)對整個通信網(wǎng)絡更加全面的管理 網(wǎng)管軟件支持標準的 OPC 2 0 DA 通過上位組態(tài)軟件實現(xiàn)綜合監(jiān)控平臺對網(wǎng)絡運 行狀態(tài)的實時監(jiān)控 這些實時監(jiān)控功能主要包括網(wǎng)絡設備是否正常工作 網(wǎng)絡設備故 障原因 電源 風扇 冗余環(huán) 路由冗余 冗余上聯(lián)等事件的報警 網(wǎng)絡接入設備 是否連通性是否正常等一系列監(jiān)測功能 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 23 頁 3 調(diào)度中心設計調(diào)度中心設計 3 1總體要求總體要求 軟件系統(tǒng) 礦井綜合自動化系統(tǒng)平臺軟件 硬件系統(tǒng) 調(diào)度監(jiān)控中心調(diào)度大屏 數(shù)據(jù)服務器 管控服務器 WEB 發(fā)布服務器 及視頻服務器 短信報警平臺 綜合調(diào)度終端 工程師站 操作員站 輔助設備等 3 2軟件技術指標軟件技術指標 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 服務器操作系統(tǒng)采用 Microsoft Windows 2008 Server 企業(yè)版 應用于管控 服務器 WEB 發(fā)布服務器等 WIN XP 專業(yè)版操作系統(tǒng) 主要用于操作員站和工程師站 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 關系型數(shù)據(jù)庫軟件 Windows SQL Server2005 標準版 實時數(shù)據(jù)庫軟件 TXTS900 實時數(shù)據(jù)庫 平臺軟件平臺軟件 適用于礦業(yè)領域 可集成礦井各類自動化系統(tǒng) 支持組態(tài) CAD 圖形顯示 包括平移 縮放和畫面整理等 應具備圖表 2 維 3 維等多種可視化手段 系統(tǒng)展現(xiàn)形式豐富 系統(tǒng)應同時支持實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫 既能夠支持如電力故障錄波和過 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 24 頁 程控制等應用子系統(tǒng)所需的高實時性 同時也具備商業(yè)型關系數(shù)據(jù)庫高效率 的復雜查詢分析性能 系統(tǒng)應能區(qū)分各類消息以及報警 告警 干擾和差錯等 系統(tǒng)能通過 Web 發(fā)布 利用 IE 瀏覽器 即能通過互聯(lián)網(wǎng) 局域網(wǎng)遠程監(jiān)測和 監(jiān)控自動化系統(tǒng) 系統(tǒng)支持雙機熱備功能 3 3設備設備技術要求技術要求 3 3 1 大屏顯示系統(tǒng)大屏顯示系統(tǒng) 總體要求總體要求 調(diào)度中心配置 46 DID 液晶拼接屏 數(shù)量根據(jù)用戶的需求而定 數(shù)量根據(jù)用戶的需求而定 以及一塊 LED 顯示 屏組成屏幕墻系統(tǒng)一套 大屏顯示系統(tǒng)是其他所有子系統(tǒng)產(chǎn)生的信息的終端表達設備 一個好的大屏幕顯示系統(tǒng)不僅是管理控制中心現(xiàn)代化的形象設備 更重要的是在其他 子系統(tǒng)的支持下 成為日常工作中不可或缺的重要組成部分 大屏幕拼接顯示系統(tǒng)包括液晶拼接單元組合墻體 圖像控制系統(tǒng) 大屏控制控制 管理軟件 接口設備 專用線纜及 3 75 雙基色顯示屏等組成 序號設備名稱 1 46 液晶顯示單元 2 顯示單元底座 3 圖像拼接控制器 4 大屏幕控制管理軟件 5 專用工程線纜 6 控制計算機 7 3 75 雙基色顯示屏 8 42U 機柜 大屏顯示系統(tǒng)如下圖所示 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 25 頁 系統(tǒng)技術要求系統(tǒng)技術要求 DID46 液晶拼接屏 拼接大屏屏頂部為室內(nèi) 3 75 雙基色顯示屏一塊 顯示單元組合系統(tǒng)尺寸 單屏尺寸 46 對角線 1025 7 寬 579 8 高 130 厚 LED 條屏尺寸 根據(jù)拼接屏的數(shù)量而定 圖像控制器 應采用模塊化結構 便于擴容 安裝與維護 應具有支持至少 72 個屏的擴展 能力 采用專業(yè)高速數(shù)字總線交換架構和高速多總線并行處理技術 總線帶寬不小于 180Gb s 可確保在復雜應用情況下大量各種信號的混合高速顯示 圖像控制器系統(tǒng)應能兼容各種種類輸入信號 包括數(shù)字 模擬信號 可兼容任 意種類的視頻信號源 包括復合視頻 分量視頻 VGA DVI HDMI 信號 對 各種輸入信號具有相同的拼接能力 信號窗口可以在全屏范圍內(nèi)任意大小 任 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 26 頁 意縮放 漫游 疊加 單屏 跨屏 全屏顯示 3 3 2 服務器技術要求服務器技術要求 1 1 數(shù)據(jù)服務器配置要求數(shù)據(jù)服務器配置要求 數(shù)據(jù)服務器主要用于提供數(shù)據(jù)庫服務 主要功能主要功能 具有穩(wěn)定可靠的大數(shù)據(jù)量存儲處理能力 快速數(shù)據(jù)讀取和寫入性能 性能指標性能