單侯礦綜合自動化和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)論文

1、WORD10/10單侯礦綜合自動化和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)1.簡介隨著煤礦生產(chǎn)綜合自動化程度的不斷提高，井下各種數(shù)據(jù)傳輸量的不斷增加。為適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，以豐富的業(yè)務(wù)接入種類、穩(wěn)定可靠的性能、靈活的擴(kuò)展升級能力和優(yōu)越的性能價格比成為各種綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。經(jīng)調(diào)研論證等途徑，最終確認(rèn)與金力科技發(fā)展合作，共同研究采用以MCTP多通道工業(yè)環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的煤礦綜合自動化系統(tǒng)，將礦山井下的安全監(jiān)測、生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、調(diào)度和工業(yè)電視等業(yè)務(wù)通過一對光纖實現(xiàn)寬帶傳輸。單侯煤礦生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)是基于金力科技研發(fā)的MCTP光纖多通道傳輸平臺的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的一網(wǎng)綜合傳輸平臺真正實現(xiàn)以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)（現(xiàn)

2、場總線數(shù)據(jù)）、語音、和視頻等業(yè)務(wù)在一對光纖上寬帶傳輸。該傳輸平臺大減少了整個系統(tǒng)的網(wǎng)纜投資，簡化了整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，徹底改變了傳統(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)纜錯綜復(fù)雜、難以清理和維護(hù)的局面，并且極提升了整個自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，也有效地減少了故障源，降低了維護(hù)工作量和技術(shù)難度，直接減少了系統(tǒng)維護(hù)的成本，提高了工作效率。該系統(tǒng)利用了先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等，建立了集全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放式綜合自動化控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化；實現(xiàn)了對單候煤礦生產(chǎn)環(huán)境

3、中的重大危險源（瓦斯、風(fēng)速、溫度、一氧化碳、煙霧）與運(yùn)行設(shè)備等環(huán)境數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)進(jìn)行實時的監(jiān)測與報警；實現(xiàn)了單候煤礦生產(chǎn)各重要環(huán)節(jié)的綜合實時監(jiān)測監(jiān)控；建立了統(tǒng)一的話音調(diào)度指揮系統(tǒng)，為各級部門提供現(xiàn)代化的管理手段。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)、可靠和成熟的測控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保持了技術(shù)前瞻性和系統(tǒng)的可靠性；同時也考慮其經(jīng)濟(jì)合理性，考慮了單侯礦的信息化現(xiàn)狀、人員素質(zhì)和實際應(yīng)用需求，結(jié)合企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展要求，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻、音頻、以太網(wǎng)四網(wǎng)合一管理和采用科學(xué)、合理的安全策略的前提下，將單候生產(chǎn)自動化、安全監(jiān)測監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)的技術(shù)水平與安全生產(chǎn)管理的要求結(jié)合起來，礦建立了先進(jìn)的生產(chǎn)安全管理模式，充分發(fā)揮了其應(yīng)有

4、的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。2.系統(tǒng)架構(gòu)綜合自動化與安全管理信息化程度是衡量一個礦井由傳統(tǒng)型向現(xiàn)代型轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)，單侯礦自建礦以來就不斷建設(shè)、不斷完善礦井的綜合自動化。目前已形成“四網(wǎng)四級”的生產(chǎn)管理運(yùn)行模式?！八木W(wǎng)”系指全礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)設(shè)備所需配備的視頻網(wǎng)（工業(yè)電視）、音頻網(wǎng)（調(diào)度）和數(shù)據(jù)網(wǎng)（現(xiàn)場總線信號）、工業(yè)以太網(wǎng)，利用一個單一光纖共享網(wǎng)將以上四種網(wǎng)絡(luò)信號通過相互隔離的虛擬通道傳輸至集中控制中心網(wǎng)絡(luò)?！八募墶?系指全礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行實現(xiàn)由就地單機(jī)自控、現(xiàn)場分系統(tǒng)控制、集控中心上位機(jī)控制、集控中心綜合控制的管控一體化的四級監(jiān)控管理。圖一：綜合自動化和安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖（1

5、）.建設(shè)了先進(jìn)、實用與現(xiàn)代化的礦調(diào)度指揮控制中心，調(diào)度、控制人員可通過調(diào)度指揮控制中心綜合自動化控制平臺和生產(chǎn)調(diào)度管理平臺快速做出響應(yīng)，并迅速地將指令傳達(dá)到相關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)，使管理層快速、與時、準(zhǔn)確地獲取生產(chǎn)、安全相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化生產(chǎn)安全管理模式，提高決策科學(xué)性。（2）.建立了統(tǒng)一的地面和井下多通道底層控制網(wǎng)，提供以太網(wǎng)、各類現(xiàn)場總線、各類非標(biāo)總線、音頻、視頻的傳輸鏈路，將地面與井下現(xiàn)場各個區(qū)域的調(diào)度信號、工業(yè)電視信號、RS232/RS485信號和以太網(wǎng)信號通過光纜傳輸?shù)秸{(diào)度指揮控制中心，實現(xiàn)生產(chǎn)安全實時信息的集中、高速、透明傳輸，確保系統(tǒng)的實時性、可靠性和靈敏性。3.系統(tǒng)功能單侯煤礦生產(chǎn)綜合自動

6、化系統(tǒng)建設(shè)了礦安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋調(diào)度指揮控制中心、主煤流系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)、生產(chǎn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、調(diào)度分系統(tǒng)。1）.實現(xiàn)了從采區(qū)煤倉到商品煤裝車點(diǎn)主煤流全系統(tǒng)綜合控制，配備井上、下膠帶運(yùn)輸機(jī)自動化子系統(tǒng)、配煤自動化子系統(tǒng)，接入已經(jīng)選型采購的主井提升控制子系統(tǒng)、副井提升控制子系統(tǒng)和裝車站控制單機(jī)系統(tǒng)；同時能夠在調(diào)度指揮控制中心對上述子系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制。2）.實現(xiàn)了風(fēng)選系統(tǒng)的就地自動化與調(diào)度指揮控制中心中心自動化控制，能夠在調(diào)度指揮控制中心對風(fēng)選系統(tǒng)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制。3）.實現(xiàn)了通風(fēng)系統(tǒng)的就地自動化控制，能對通風(fēng)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制，并且在集

7、控中心實現(xiàn)對通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和設(shè)備的實時監(jiān)測。4）.實現(xiàn)了排水系統(tǒng)的就地自動化控制與地面遠(yuǎn)程集中自動化控制，能夠在調(diào)度指揮控制中心對井下排水系統(tǒng)泵房的所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制，實現(xiàn)排水泵房、污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。5）.實現(xiàn)了輸配電系統(tǒng)的就地自動化控制與地面遠(yuǎn)程集中自動化控制，實現(xiàn)礦調(diào)度控制指揮中心對地面高壓和井下高、低壓供電設(shè)備的遙測、遙調(diào)、遙信和遙控，實現(xiàn)礦供電系統(tǒng)有人巡檢無人職守運(yùn)行管理模式。6）.建設(shè)了安全監(jiān)測監(jiān)控分系統(tǒng)，并強(qiáng)化瓦斯監(jiān)測管理容，確保安全監(jiān)測監(jiān)控分系統(tǒng)的實時性和可靠性。信號傳輸采用物理上完全獨(dú)立的環(huán)路光纜傳輸通道。7）.建立了集中控制系統(tǒng)，并在信息層建立了

8、WEB發(fā)布平臺，實現(xiàn)對所有分系統(tǒng)的集中監(jiān)測監(jiān)控；實現(xiàn)自動化的高度集中控制。8）.建設(shè)了工業(yè)電視分系統(tǒng)，采集地面、井下各重點(diǎn)區(qū)域與設(shè)備的實時圖像信號，并與相應(yīng)控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)提供視頻報警，使調(diào)度、控制、管理人員能夠與時、直觀和準(zhǔn)確地掌控現(xiàn)場實際工作運(yùn)行狀況；集中控制室、調(diào)度室實現(xiàn)18臺29寸監(jiān)視器輪巡監(jiān)視，將多路畫面在集中控制室、調(diào)度室安裝的大屏幕監(jiān)視器上顯示,實現(xiàn)全系統(tǒng)監(jiān)視點(diǎn)的全屏多點(diǎn)同時監(jiān)視；提供網(wǎng)路在線視頻，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽監(jiān)控畫。9）.建設(shè)了先進(jìn)的IP調(diào)度系統(tǒng)，通過集成的各種應(yīng)用以與融合的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供基于VoIP的服務(wù)和傳統(tǒng)語音交換的服務(wù)。4.系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)該系統(tǒng)是利用了先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、

9、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等，而建立的集全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放式生產(chǎn)自動化和安全管理信息化的系統(tǒng)。1）.建立獨(dú)創(chuàng)的礦井控制網(wǎng)兩級控制體系，控制方式分為現(xiàn)場子系統(tǒng)控制與井上集控中心分系統(tǒng)控制。即井下現(xiàn)場子系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線連接方式將各子系統(tǒng)連接形成主從結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)井下現(xiàn)場集控功能?，F(xiàn)場子系統(tǒng)通過MCTP多通道工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至集控中心之后，在地面建立了集控中心分系統(tǒng)。實現(xiàn)主從結(jié)構(gòu)后，實現(xiàn)了一鍵啟動功能，縮短了系統(tǒng)啟動時間；傳輸通道采用了MCTP多通道工業(yè)以太網(wǎng)，避免了現(xiàn)場總線接入過程中的協(xié)議轉(zhuǎn)換，大大加快了控制指令的響應(yīng)速度，從而大幅提高了系統(tǒng)響應(yīng)的實時性；大

10、大加快了控制指令的響應(yīng)速度，從而大幅提高了系統(tǒng)響應(yīng)的實時性。2）.采用MCTP多通道底層擴(kuò)展網(wǎng)，分別提供井上、井下數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、視頻和話音光纜環(huán)路傳輸平臺。在數(shù)據(jù)傳輸平臺中提供以太網(wǎng)、各類現(xiàn)場總線、各類非標(biāo)總線的傳輸鏈路，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的集中、高速、透明傳輸，確保擴(kuò)展系統(tǒng)的實時性、可靠性和靈敏性。3）. 應(yīng)用礦山工業(yè)用多通道寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時滿足工業(yè)以太網(wǎng)信號、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)現(xiàn)場總線信號、礦山常用非標(biāo)總線、語音信號、視頻信號的傳輸技術(shù)。4）.應(yīng)用基于礦山現(xiàn)場總線的PLC數(shù)據(jù)采集技術(shù)。5）.應(yīng)用基于綜合集成門戶平臺的應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合WEB GIS地理信息技術(shù)。6）.應(yīng)用新的控制層與信息層的隔離技術(shù)，將

11、控制層與信息層獨(dú)立開，由控制層向信息層單向傳輸數(shù)據(jù): 公司局域網(wǎng)進(jìn)入礦井之后，在cisco 4506交換機(jī)上劃了trunk，分出192.168.192.*IP地址,再通過PIX 515防火墻屏蔽部分端口，進(jìn)入下一層CISCO 4506交換機(jī)，在此層交換機(jī)中劃分VLAN區(qū)分開信息層與控制層的IP地址，具體的控制層IP地址為192.168.1.*，控制層的網(wǎng)絡(luò)由此交換機(jī)進(jìn)入控制層交換機(jī)時，中間經(jīng)過PIX 515防火墻，在此防火墻屏蔽幾乎所有端口，只留下控制層與信息層單項傳輸使用的5678端口（此端口為控制層工業(yè)庫向信息層工業(yè)庫數(shù)據(jù)鏡像服務(wù)使用的端口）。通過以上配置將控制層與信息層間隔開。7）.采用

12、AUTO-MINE軟件，實現(xiàn)了組態(tài)軟件在線配置和管理功能。8）.采用數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用門戶技術(shù)，整合單候礦安全生產(chǎn)管理所需要的各種信息，包括生產(chǎn)調(diào)度日常管理數(shù)據(jù)、礦井綜合自動化系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、安全監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、工業(yè)視頻數(shù)據(jù)、調(diào)度通信語音數(shù)據(jù)、煤炭運(yùn)銷數(shù)據(jù)、設(shè)備管理數(shù)據(jù)、通風(fēng)安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)安全管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)等多種工業(yè)控制數(shù)據(jù)與生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)。形成全礦統(tǒng)一的生產(chǎn)安全綜合管理信息平臺和功能全面的應(yīng)用系統(tǒng)。5、創(chuàng)新點(diǎn)1）、該系統(tǒng)首次將MCTP多通道工業(yè)環(huán)網(wǎng)應(yīng)用于煤礦，將礦井全部以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)（現(xiàn)場總線網(wǎng)）、視頻網(wǎng)，音頻網(wǎng)，統(tǒng)一通過“四網(wǎng)合一”模式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸。MCTP系統(tǒng)采用了與SDH一樣的

13、光纖自愈環(huán)保護(hù)技術(shù)，實現(xiàn)光纖環(huán)路的50ms快速可靠冗余保護(hù)，而普通工業(yè)以太網(wǎng)的自愈保護(hù)時間為300ms。解決了煤礦生產(chǎn)自動化控制的多系統(tǒng)、多協(xié)議全面接入問題，尤其是煤礦必備的擴(kuò)音系統(tǒng)接入底層控制網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)問題，以與煤礦常用的FSK等非標(biāo)準(zhǔn)信號的接入問題。（2）獨(dú)創(chuàng)的礦井控制網(wǎng)兩級控制體系，大大加快了控制指令的響應(yīng)速度，從而大幅提高了系統(tǒng)響應(yīng)的實時性。（3）采用新的控制網(wǎng)與信息網(wǎng)間隔離技術(shù)，由控制網(wǎng)向信息網(wǎng)單向傳輸數(shù)據(jù)，確立了一種新型礦用網(wǎng)絡(luò)安全策略，大大提高了控制層的安全穩(wěn)定性。（4）系統(tǒng)采用AUTO-MINE軟件，實現(xiàn)了組態(tài)軟件在線配置和管理功能，當(dāng)修改單個測控點(diǎn)數(shù)據(jù)時，決不會影響其余測

14、控點(diǎn)和整個系統(tǒng)的運(yùn)行。由于礦井的特殊性，隨著巷道延伸、工作面搬家或增減傳感器，生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)尤其是安全監(jiān)測監(jiān)控的配置數(shù)據(jù)需要經(jīng)常修改，數(shù)據(jù)在線配置對礦井安全生產(chǎn)意義重大。6.結(jié)束語2010年伊始，單侯煤礦生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)喜獲殊榮，順利通過由市科技局組織的專家鑒定委員會驗收、鑒定，并鑒定其項目達(dá)到了國領(lǐng)先水平。1月11日，由國家局信息中心處長、中國煤炭工業(yè)協(xié)會信息分會和中國煤炭工業(yè)協(xié)會通信信息分會秘書長程煒人主任委員，中國機(jī)械工程協(xié)會高級工程師溫則寬任副主任委員的7人專家鑒定委員會與市科技局副局長志軍、蔚縣科技局局長黃健，在蔚周礦業(yè)公司副總經(jīng)理裴廣文、單侯礦黨委書記王建文、單侯機(jī)電副礦長國峰的陪同下，對單侯煤礦生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行了驗收、鑒定。專家組首先聽取了改項目的工作報告、技術(shù)研究報告、運(yùn)行測試報告、效益分析等報告，審閱了相關(guān)技術(shù)資料，經(jīng)現(xiàn)場考察信控中心控制平臺，進(jìn)行了質(zhì)疑、答辯、討論，專家組一致認(rèn)為該項目達(dá)到了國領(lǐng)先水平，并同意通過鑒定。大會鑒定了以下創(chuàng)新點(diǎn)：單侯煤礦生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)在國率先采用MCTP光纖多通道傳輸平臺與環(huán)形以太網(wǎng)，解決了煤礦自動控制的多系統(tǒng)、多協(xié)議全面接入問題；通過兩級控制體系，加快了控制指令的響應(yīng)速度和實時性；運(yùn)用新的隔離技術(shù)，確保