數(shù)字化礦山平臺(tái)在太平煤礦的應(yīng)用 - 邊博-

1、收稿日期:2011-09-06;修訂日期:2012-02-18作者簡介:邊博(1983-,男,黑龍江加格達(dá)奇人,助理工程師,研究方向:安全監(jiān)控,無線通訊。0前言為提高煤礦生產(chǎn)能力和安全生產(chǎn)管理水平,太平煤礦已安裝多種自動(dòng)化系統(tǒng),如:煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦用人員管理系統(tǒng)、泵房自動(dòng)化控制系統(tǒng)、水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等多套系統(tǒng)等。這些監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)大多是在不同階段建設(shè),處于相互獨(dú)立的狀態(tài),造成諸多問題,比如:(1通訊線路重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè);(2整體可靠性差,不利于安全生產(chǎn);(3各種系統(tǒng)自成體系,需要專門、獨(dú)立的值班人員和維護(hù)人員;(4各種系統(tǒng)自成一體,信息不能互通,不能發(fā)揮自動(dòng)化的綜合效益;(

2、5系統(tǒng)維護(hù)量大,維修、維護(hù)困難。雖然以上系統(tǒng)在該礦的安生、生產(chǎn)等各個(gè)方便中發(fā)揮了積極的作用,但從礦山信息化要求來說每個(gè)系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的,不能實(shí)現(xiàn)信息的共享和網(wǎng)絡(luò)的自由瀏覽,每安裝一套系統(tǒng)都要重新鋪設(shè)線路架設(shè)設(shè)備既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。因此,為了對(duì)礦山進(jìn)行統(tǒng)一自動(dòng)化管理,防止形成“信息孤島”現(xiàn)象,有效整合各種資源和發(fā)揮自動(dòng)化集成的最大效益,需要建立統(tǒng)一的煤礦數(shù)字化礦山平臺(tái)系統(tǒng)。1數(shù)字化礦山的原理1.1概念和功能數(shù)字化礦山是通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將礦山自動(dòng)化各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送到數(shù)據(jù)信息平臺(tái)上可供查看、操作和控制的數(shù)字集成方式。數(shù)字化礦山平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)將需要接入的各子系統(tǒng)信息通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換方式與

3、服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存取,并將各子系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合處理。該平臺(tái)負(fù)責(zé)將實(shí)時(shí)、歷史及綜合分析后的信息提供給系統(tǒng)中的用戶。要求網(wǎng)絡(luò)功能完全滿足煤礦的需求,具有良好的可靠性,兼容性、擴(kuò)容性,支持C/S 模式。通過平臺(tái),使煤礦井下的安全信息、設(shè)備的工礦信息和控制信息在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)傳輸,還可以將已建成以及即將建設(shè)的子系統(tǒng)整合到平臺(tái)中,進(jìn)行集中調(diào)度管理,有效地提高礦井安全生產(chǎn)調(diào)度水平,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備和安全監(jiān)測(cè)信息遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)與控制。利用信息化提高機(jī)械設(shè)備的利用效率和安全生產(chǎn)管理水平,煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和煤礦現(xiàn)代化管理水平。1.2數(shù)字化礦山平臺(tái)建設(shè)的意義(1對(duì)礦井的主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)或

4、集中控制;(2掌握全礦井生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和信息;(3掌握全礦井下人員的出勤情況和各采區(qū)、工作面人員分布情況;(4隨時(shí)隨地傳遞全礦生產(chǎn)和安全信息,為管理層領(lǐng)導(dǎo)指揮生產(chǎn)提供第一手資料;(5提高經(jīng)營質(zhì)效,降低成本,減少直接生產(chǎn)人員,改善安全狀況,創(chuàng)建高產(chǎn)高效礦井。1.3數(shù)字化礦山平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成1.3.1信息層在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上采用快速以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu),既具有快速以太網(wǎng)提供的高速度,又具有交換技術(shù)帶來的獨(dú)占帶寬、避免碰撞的特點(diǎn)。由于星型結(jié)構(gòu)具有靈活性好、易擴(kuò)展、故障隔離等特點(diǎn),所以信息管理的主干網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu)。信息層網(wǎng)絡(luò)主干千兆、百兆到桌面。該層包含雙備份的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web 服務(wù)器及核心交換機(jī)主要

5、設(shè)備。第31卷第4期2012年4期煤炭技術(shù)Coal TechnologyVol.31,No.04April,2012數(shù)字化礦山平臺(tái)在太平煤礦的應(yīng)用邊博,王常海,趙華(山東魯泰煤業(yè)有限公司太平煤礦,山東濟(jì)寧272000摘要:通過分析太平煤礦數(shù)字化礦山平臺(tái)的建設(shè),提出煤礦在千兆工業(yè)以太網(wǎng)下實(shí)現(xiàn)礦井自動(dòng)化系統(tǒng)的整合及建設(shè)數(shù)字化礦山的方案,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行取得了良好的效果。關(guān)鍵詞:數(shù)字化礦山平臺(tái);環(huán)網(wǎng)交換機(jī);系統(tǒng)集成中圖分類號(hào):TM53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1008-8725(201204-0125-02Application of Digital Mine Platform in Taiping Co

6、al MineBIAN Bo,WANG Chang-hai,ZHAO Hua(Taiping Coal Mine,Shandong Lutai Coal Industry Co Ltd.,Jining 272000,China Abstract:Through analyzing the digital the digital mine platform construcation of Taiping Coal Mine,provides the mine automation platform integration on industry Ethernet and plan of con

7、structing digital mine,which has made good result in practice.Key words:gigital mine platform;ring network switch;system integration1.3.2控制層控制層網(wǎng)絡(luò)同樣采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),采用工業(yè)以太網(wǎng)交換設(shè)備和光纜構(gòu)成一個(gè)貫通井下井上的信息的環(huán)型光纖高速通道,帶寬為1000M,可同時(shí)接入不同協(xié)議的數(shù)據(jù)在該網(wǎng)上進(jìn)行傳輸和交換。采用環(huán)型光纖以太網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的冗余。單環(huán)拓?fù)錇橄到y(tǒng)提供了冗余,并且隔離了通訊的錯(cuò)誤。在使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí),以太冗余環(huán)網(wǎng)將自動(dòng)地修復(fù)連接,

8、它的恢復(fù)時(shí)間少于300ms,這為網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性提供了保障。該層包括冗余的管控服務(wù)器、4臺(tái)工業(yè)級(jí)操控站、接入交換機(jī)、各子系統(tǒng)上位機(jī)或工程師站組成。1.3.3設(shè)備層根據(jù)各子系統(tǒng)的控制點(diǎn)的分布、控制方式及控制對(duì)象的不同,采用基于不同技術(shù)的控制器。對(duì)于安全監(jiān)控、人員定位監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)采用與其配套的專用控制系統(tǒng);對(duì)于主運(yùn)輸皮帶控制、工作面及順槽設(shè)備控制采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)控制器,如圖1所示: 1.4系統(tǒng)接入方式各子系統(tǒng)設(shè)備以通訊方式與數(shù)字化礦山平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)相連,通過控制器或上位機(jī)采用國際標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口與調(diào)度中心交換機(jī)相連,這樣能保證系統(tǒng)通訊的快速性;對(duì)能在下位控制器直接接入的子系統(tǒng),一律采用控制器直接接

9、入的方式,可以方便地實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的監(jiān)視和控制,并保證系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性;對(duì)于總線接入的子系統(tǒng),控制器采用RS232RS485的接口通訊,可通過串口轉(zhuǎn)換設(shè)備將其轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)的接口,接口轉(zhuǎn)換裝置采用處理時(shí)間短、技術(shù)先進(jìn)合理、滿足快速指揮調(diào)度要求的產(chǎn)品,畫面監(jiān)測(cè)顯示與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際之間響應(yīng)時(shí)間將不超過1s;1.5數(shù)字化礦山平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)數(shù)字化礦山平臺(tái)按區(qū)域、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、規(guī)?？蓜澐譃?個(gè)環(huán)網(wǎng):企業(yè)信息環(huán)網(wǎng)、地面工業(yè)環(huán)網(wǎng)、井下防爆環(huán)網(wǎng)。同時(shí),各環(huán)網(wǎng)通過耦合交換機(jī)進(jìn)行匯聚,并通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)不同環(huán)間的數(shù)據(jù)通信。井下:分別在中央變電所、9采區(qū)1#變電所、6采區(qū)南部變電所、8采區(qū)臨時(shí)配電點(diǎn)共安裝4臺(tái)KJJ63型井下隔爆

10、兼本安環(huán)形網(wǎng)絡(luò)通訊接口及5000m MGTSV型礦用阻燃光纜組成了井下防爆環(huán)網(wǎng)。以上4臺(tái)交換機(jī)可以覆蓋井下所有采區(qū)作業(yè)地點(diǎn),方便子系統(tǒng)的接入。接入時(shí)需要用通訊電纜將子系統(tǒng)和通訊接口連接。井上機(jī)房:通過KJJ63型井下隔爆兼本安環(huán)形網(wǎng)絡(luò)通訊接口把礦企業(yè)信息環(huán)網(wǎng)、地面工業(yè)環(huán)網(wǎng)和井下防爆環(huán)網(wǎng)連接在一起,由IBM數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺(tái)、WEB發(fā)布服務(wù)器1臺(tái)、磁盤陣列1臺(tái)、以太網(wǎng)交換機(jī)1臺(tái)、UPS備用電源1臺(tái)組成數(shù)字化礦山平臺(tái)的硬件部分。在IBM數(shù)據(jù)服務(wù)器上面安裝WINCC 組態(tài)軟件。通過以上設(shè)備的連接組成了該礦的數(shù)字化礦山平臺(tái)的環(huán)網(wǎng),井下通過4臺(tái)通訊接口和光纜把各個(gè)地點(diǎn)連接在一起,向下可以將原有的系統(tǒng)設(shè)備就近

11、接入環(huán)網(wǎng)中,向上通過環(huán)網(wǎng)直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到平臺(tái)中,各個(gè)系統(tǒng)可以直接調(diào)取。井上通過1臺(tái)通訊接口和光纜可以將原有的系統(tǒng)設(shè)備接入環(huán)網(wǎng)中,原理同井下相同。2太平煤礦數(shù)字化礦山平臺(tái)取得的效益2.1管理效益隨著數(shù)字化礦山平臺(tái)投入使用,太平煤礦信息化建設(shè)更加深入,使原有資源實(shí)現(xiàn)共享,通過數(shù)據(jù)的集中處理,便于生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度。調(diào)度中心能夠?qū)Ω髯詣?dòng)化系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控,有效整合各種資源和發(fā)揮自動(dòng)化集成的最大效益,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)調(diào)度和指揮的信息化,提高了生產(chǎn)效率,為安全生產(chǎn)、預(yù)防事故提供了有效的手段,最終建成管、控、監(jiān)為一體的數(shù)字化礦山。2.2經(jīng)濟(jì)效益雖然數(shù)字化礦山前期投入大,但從長遠(yuǎn)角度看經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

12、首先,它相當(dāng)于該礦信息化的基礎(chǔ)設(shè)施,這樣可減少線路重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè),以后有新的系統(tǒng)只需要接入平臺(tái),不需要再鋪設(shè)線路。其次,它將信息最大化,在任何1臺(tái)網(wǎng)內(nèi)的電腦上都可以方便地查詢信息,提高了信息的利用率,也就提高了工作效率。再次,它為安全生產(chǎn)提供了有力的保障,為本質(zhì)安全型礦井建設(shè)提供現(xiàn)代信息平臺(tái),在不影響生產(chǎn)的情況下增加了安全系數(shù),安全就是效益。2.3社會(huì)效益雖然目前數(shù)字化礦山還是一個(gè)概念,還沒有在全國推廣。但已經(jīng)有很多煤礦企業(yè)開始建設(shè)這一項(xiàng)目,作為濟(jì)寧市地方煤礦的代表,太平煤礦有幸在第一批建設(shè)數(shù)字化礦山的行列中。數(shù)字化礦山平臺(tái)的成功運(yùn)行,不但提高了太平煤礦的信息化建設(shè),而且提高了企業(yè)的社會(huì)形象,受到社會(huì)大眾的一致好評(píng),提高了企業(yè)的社會(huì)美譽(yù)度。參考文獻(xiàn):1王振.全礦井以太網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)J.山東煤炭科技,2007(5:1