煤炭企業(yè)綜合信息化自動化體系的研究與建立

1、煤炭企業(yè)綜合信息化自動化體系的研究與建立吳義祥中國礦業(yè)大學(xué)龍口礦業(yè)集團有限公司摘要:本文結(jié)合龍口礦業(yè)集團信息化建設(shè)實踐,研究提出了“生產(chǎn)過程自動化、安全監(jiān)控數(shù)字化、企業(yè)管理信息化、信息管理集約化”的煤炭企業(yè)綜合信息化自動化體系,并在集團公司建立了該體系,其形成的模式對煤炭企業(yè)信息化建設(shè)具有借鑒意義。關(guān)健詞:煤炭企業(yè);信息化;自動化;研究煤炭工業(yè)是典型的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),主要在地下作業(yè),工作環(huán)境復(fù)雜,水、火、瓦斯、煤塵等災(zāi)害突出,危險程度高;井下生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、勞動密集、效率較低。為達到安全生產(chǎn)的目的,人們一直在不懈地努力,從人工炮采到機械化采煤,從高產(chǎn)高效到質(zhì)量標(biāo)準化,生產(chǎn)技術(shù)在不斷地變革和進步;進入二十

2、一世紀以來,煤礦的發(fā)展方向無疑是自動化生產(chǎn),從根本上達到安全、高效。要實現(xiàn)以上目標(biāo),其核心的推動力量就是日益發(fā)展的信息技術(shù)。因此,采用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動化等技術(shù)對煤炭企業(yè)安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等各環(huán)節(jié)進行升級改造,實現(xiàn)信息化與工業(yè)化的融合,必將大大提高企業(yè)的核心競爭力,為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和安全效益。龍口礦業(yè)集團通過幾年的信息化建設(shè),初步形成了企業(yè)綜合的信息化自動化體系,該體系由生產(chǎn)過程自動化、安全監(jiān)控數(shù)字化、企業(yè)管理信息化、信息管理集約化四部分組成。煤炭企業(yè)綜合信息化自動化體系圖如下:采煤自動化皮帶自動化軌道自動化供電自動化排水自動化通風(fēng)自動化選煤自動化提升自動化安全生

3、產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)煤礦井下人員定位系統(tǒng)海域水情監(jiān)測系統(tǒng)束管監(jiān)測系統(tǒng)瓦檢員巡檢管理系統(tǒng)頂板壓力監(jiān)測系統(tǒng)工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)龍礦信息港辦公自動化安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)目標(biāo)經(jīng)營管理信息系統(tǒng)煤炭銷售管理信息系統(tǒng)生活后勤管理信息系統(tǒng)經(jīng)濟運行管理信息系統(tǒng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)平臺通信網(wǎng)絡(luò)平臺大屏幕顯示系統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)信息業(yè)務(wù)集中管理體系煤炭企業(yè)綜合信息化自動化體系生產(chǎn)過程自動化信息管理集約化企業(yè)管理信息化安全監(jiān)控數(shù)字化其體系中各部分所包含的主要內(nèi)容如下:1.生產(chǎn)過程自動化采用自動化技術(shù)改造生產(chǎn)過程,是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。圍繞煤炭生產(chǎn)過程,建設(shè)采煤、皮帶、軌道、供電、排水、通風(fēng)、提升、選煤等環(huán)節(jié)的自動化系統(tǒng),并

4、集成形成礦井綜合自動化平臺(如下圖,實現(xiàn)井下及地面現(xiàn)場的無人值守,大幅度提高煤礦安全程度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能力。 1.1采煤自動化系統(tǒng)在采煤工作面裝備自動化系統(tǒng),全面實現(xiàn)采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、泵站、順槽皮帶的集中聯(lián)鎖控制,實現(xiàn)在地面集控中心、調(diào)度室對采煤機位置及支架壓力等參數(shù)的遠程實時監(jiān)視。1.2皮帶自動化系統(tǒng)在井下每條皮帶設(shè)置煤倉、煤位、跑偏、急停等門類齊全的保護裝置和起停信號預(yù)報、工業(yè)電視攝像頭、移動通信裝置,在地面集控中心設(shè)置主、備用兩臺控制機,通過工業(yè)以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線等方式進行傳輸,同時輔助以現(xiàn)場的工業(yè)電視圖像及移動電話,可靠地實現(xiàn)在地面控制中心對井下運輸皮帶的開停控制,

5、實現(xiàn)井下現(xiàn)場無人值守。1.3軌道自動化系統(tǒng)在礦地面集控中心設(shè)置兩臺主、備用微機,基于工業(yè)以太網(wǎng)傳輸實現(xiàn)對井下軌道運輸?shù)恼{(diào)度、信號的閉鎖、道岔的自動控制及運輸狀況的在線監(jiān)測,提高礦井運輸水平。1.4供電自動化系統(tǒng)采用總線方式連接井下現(xiàn)場設(shè)備后,通過總線方式及PLC就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)進入礦井綜合自動化平臺,在地面集控中心設(shè)置兩臺操作微機實現(xiàn)對井下各變電所高低壓開關(guān)設(shè)備的遠程開停和在線監(jiān)測,實現(xiàn)各變電所無人值守。1.5排水自動化系統(tǒng)采用總線方式及PLC連接井下水泵等排水設(shè)備,就近接入井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),進入礦井綜合自動化平臺,完成在地面集控中心對井下各泵房設(shè)備的遠程開停和在線監(jiān)測,實現(xiàn)泵房無人值守。

6、同時,實現(xiàn)在井下現(xiàn)場自動監(jiān)測水位、全自動開停多臺水泵功能。1.6通風(fēng)自動化系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線及PLC實現(xiàn)就地集控,同時,就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),進入礦井綜合自動化平臺,完成在地面集控中心對礦井通風(fēng)機的遠程開停和在線監(jiān)測。1.7提升自動化系統(tǒng)采用各類可靠的現(xiàn)場傳感器、自動計量裝置及PLC等設(shè)備,實現(xiàn)煤炭裝卸載及絞車運行的全自動化,同時,就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),進入礦井綜合自動化平臺并組態(tài),完成在地面集控中心對提升狀態(tài)的遠程在線監(jiān)測及控制。1.8選煤自動化系統(tǒng)通過在選煤廠現(xiàn)場設(shè)置各種保護裝置、采用PLC及Profibus現(xiàn)場總線等技術(shù)組成控制網(wǎng)絡(luò),與工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、通信系統(tǒng)結(jié)合,在集控中心實現(xiàn)對皮帶、

7、干選機等幾十臺設(shè)備的遠程開停及在線監(jiān)測。2.安全監(jiān)控數(shù)字化采用信息技術(shù)增強災(zāi)害預(yù)防能力是安全管理的發(fā)展方向。在煤礦建立各種數(shù)字化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),形成對環(huán)境、人員、設(shè)備全方位的動態(tài)監(jiān)控體系,增強礦井災(zāi)害的超前預(yù)防能力。2.1安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和各礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在煤礦井下全方位設(shè)置各類測點傳感器,實現(xiàn)對井下瓦斯、一氧化碳、支架壓力、風(fēng)速、溫度、風(fēng)門等現(xiàn)場參數(shù)的實時監(jiān)測及瓦斯超限斷電,同時,實現(xiàn)手機短信報警功能,實現(xiàn)信息共享,為礦井各類災(zāi)害的防治奠定基礎(chǔ)。2.2海域水情監(jiān)測系統(tǒng)研究海水饋入機理,形成防止海水饋入理論,建立海域水情監(jiān)測系統(tǒng),通過對各類海水饋入?yún)?shù)變化的

8、動態(tài)監(jiān)測,實現(xiàn)對海水饋入超前預(yù)知預(yù)報。2.3礦井人員定位系統(tǒng)通過無線接收器將井下劃分成足夠多的區(qū)域,實現(xiàn)對下井人員的實時跟蹤,并實現(xiàn)當(dāng)有人接近禁入?yún)^(qū)時自動發(fā)出聲光報警,在地面可通過網(wǎng)絡(luò)對井下人員進行準確統(tǒng)計和分布查詢,并納入煤礦工資管理,有效促進對下井人員的動態(tài)管理。2.4工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)在煤礦地面的生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)廣場及井下的主要生產(chǎn)場所均設(shè)置攝像頭,將現(xiàn)場圖像信號通過光纖傳輸至本礦調(diào)度指揮中心、礦井自動化控制中心等,作為生產(chǎn)指揮和自動化控制的基礎(chǔ)信息。同時,實現(xiàn)10天以上的圖像存儲,實現(xiàn)了礦井的可視化監(jiān)視。2.5瓦檢員巡檢管理系統(tǒng)用于實現(xiàn)井下瓦斯巡檢的信息化管理。主要實現(xiàn)以下功能:當(dāng)瓦檢員到

9、達井下檢查地點時,使用攜帶的智能瓦檢儀讀取到達地點的條形碼信息,并同時輸入瓦斯情況,升井后,將智能瓦檢儀儲存的信息讀入電腦,以便定性和定量分析檢查人員的工作情況及瓦斯情況。2.6束管監(jiān)測系統(tǒng)束管監(jiān)測系統(tǒng)是煤礦重要的安全裝備,通過該系統(tǒng)在地面對井下各地點的瓦斯、氧氣、氮氣、二氧化碳等多種氣體含量進行24小時連續(xù)循環(huán)監(jiān)測,進一步提高礦井災(zāi)害預(yù)測能力。2.7頂板壓力監(jiān)測系統(tǒng)將井下各壓力傳感器測量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)通訊分站傳至地面,實現(xiàn)在地面調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)管理部門等對煤礦工作面支架壓力參數(shù)的在線遠程監(jiān)測。3. 企業(yè)管理信息化信息技術(shù)與企業(yè)各類管理業(yè)務(wù)的融合,是信息化的主要目標(biāo),是現(xiàn)代企業(yè)必然的發(fā)展方向。通

10、過開發(fā)應(yīng)用各類管理信息系統(tǒng),力爭實現(xiàn)企業(yè)各類業(yè)務(wù)的信息化管理,提高管理效率和管理水平。3.1信息港在企業(yè)總部、各單位均建立信息港,設(shè)置安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理等不同形式的欄目,向廣大員工全面介紹企業(yè)的文化和發(fā)展思路。在日常工作中,實現(xiàn)通知公告、會議、工作交流等各類信息的網(wǎng)上發(fā)布。3.2辦公自動化系統(tǒng)主要包括個人事物、公共信息、領(lǐng)導(dǎo)辦公、行政辦公、信息發(fā)布等辦公模塊,與企業(yè)信息港緊密配合,實現(xiàn)企業(yè)文件、調(diào)度傳真、匯報請示、信息交流、通知公告、報表資料等無紙化流轉(zhuǎn),實現(xiàn)網(wǎng)上辦公,以提高工作效率。3.3安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)開發(fā)包括礦井安全、質(zhì)量標(biāo)準化、一通三防、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)、機電設(shè)備、地質(zhì)測量、井下

11、三維信息等在內(nèi)的各個系統(tǒng)或子系統(tǒng),對安全生產(chǎn)工作業(yè)務(wù)流程、關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息進行數(shù)字化、標(biāo)準化處理,實現(xiàn)了企業(yè)及煤礦安全生產(chǎn)各專業(yè)的信息化管理。3.4目標(biāo)經(jīng)營管理信息系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)目標(biāo)經(jīng)營管理信息系統(tǒng),做到準確反映企業(yè)及煤礦的成本、利潤等情況,實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營情況的實時統(tǒng)計,管理人員能夠隨時查詢當(dāng)日各種信息數(shù)據(jù)。3.5煤炭銷售管理信息系統(tǒng)覆蓋礦區(qū)各個煤炭磅房及售煤皮帶計量點,首先實現(xiàn)自動化計量,同時開發(fā)合同管理、計劃管理、庫存管理、質(zhì)檢管理、結(jié)算管理、綜合查詢等子系統(tǒng),實現(xiàn)企業(yè)煤炭營銷多地點銷售、集中統(tǒng)一管理。3.6生活后勤管理信息系統(tǒng)主要建立一卡通系統(tǒng),以此為基礎(chǔ),實現(xiàn)人、財、物的有效監(jiān)控和規(guī)范化管理,

12、實現(xiàn)在就餐、購物等消費項目的電子化結(jié)算,為廣大員工提供方便。4. 信息管理集約化建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺,整合信息資源,實現(xiàn)信息共享,是信息化的內(nèi)涵和方向。企業(yè)建設(shè)支撐信息流動的各類網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng),形成網(wǎng)網(wǎng)互聯(lián)、內(nèi)外互通、井上下一體的信息網(wǎng)絡(luò)平臺,同時實現(xiàn)信息管理業(yè)務(wù)的集中化。4.1井上下一體的信息網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),在煤礦地面集控中心及井下變電所等地點安裝網(wǎng)絡(luò)交換機,通過光纜組成環(huán)形網(wǎng),形成可靠性極高的信息傳輸平臺,井下及現(xiàn)場各個控制系統(tǒng)通過PLC或現(xiàn)場總線就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng),完成各類控制信號與地面控制微機的通信傳輸,實現(xiàn)煤礦自動化總集成。建設(shè)覆蓋全礦區(qū)的寬帶網(wǎng),與井下工業(yè)以太網(wǎng)通過安全防火墻互

13、聯(lián),形成井上下一體的信息網(wǎng)絡(luò)平臺,為企業(yè)信息化及各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一、集成的網(wǎng)絡(luò)平臺,以實現(xiàn)管理信息、自動化信息、監(jiān)測監(jiān)控信息的共享,使工作人員坐在自己辦公室就可了解、觀看井下現(xiàn)場的各類信息。4.2井上下一體的通信網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)礦區(qū)電話通信網(wǎng)、礦井調(diào)度電話網(wǎng)、井下移動通信網(wǎng)、工作面組合電話系統(tǒng),形成了井上下一體的通信網(wǎng)絡(luò)平臺,為調(diào)度指揮、自動化控制、日常管理提供暢通的聯(lián)絡(luò)手段。4.3現(xiàn)代化裝備安裝煤礦大屏幕顯示系統(tǒng),分別設(shè)置在煤礦調(diào)度指揮中心及集中控制室等場所,形成煤礦各類信息齊全的現(xiàn)代化指揮控制中心。利用通信網(wǎng)絡(luò)或計算機寬帶網(wǎng)組建礦區(qū)高質(zhì)量的電視電話會議系統(tǒng),并與公共電視電話會議網(wǎng)互聯(lián),形成了現(xiàn)代化的工作環(huán)境。4.4集中化管理體系信息業(yè)務(wù)管理進一步集中化,將