煤炭工業(yè)信息化、現(xiàn)代化礦井

煤炭工業(yè)信息化與現(xiàn)代化礦井西安科技大學(xué)研究院副院長

宋柏西安科技大學(xué)簡介西安科技大學(xué)歷史悠久，底蘊(yùn)深厚，前身是西安礦業(yè)學(xué)院，1958年建校，2003年定名為西安科技大學(xué)。學(xué)?，F(xiàn)有17個學(xué)院、2個直屬部、一個獨立學(xué)院。擁有安全技術(shù)及工程國家重點學(xué)科，10個省部級重點學(xué)科，5個省級名牌專業(yè)，3個省部級重點實驗室，1個省部級工程研究中心，1個國家礦山救援研究中心?，F(xiàn)有1個博士后科研流動站，9個博士學(xué)科點，初步形成了以地礦及其相關(guān)學(xué)科為特色，工、理、文、管、法協(xié)調(diào)發(fā)展的辦學(xué)格局。西安科技大學(xué)人力資源學(xué)?，F(xiàn)有在編教師1006人，其中，正、副教授360人，具有博、碩士學(xué)位者700余人，省“三五”人才4名，入選國家百千萬人才計劃1人，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才4名，享受國務(wù)院政府津貼的有27人。學(xué)校還有包括8名院士在內(nèi)的200余人的高水平兼職教師隊伍。西安科技大學(xué)科技實力學(xué)?？傮w科研實力位于陜西高校前十強(qiáng)。擁有3個省部級重點實驗室，一個教育部工程研究中心，2個校企共建的聯(lián)合研究基地，20個研究所；擁有大型實驗設(shè)施200余套；近年來，學(xué)校先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目30余項，年縱向科研經(jīng)費(fèi)1000萬元以上；“十五”以來學(xué)校獲得國家科技進(jìn)步獎1項，省部級科技獎勵61項，專利62項。學(xué)校十分重視科學(xué)研究在學(xué)校發(fā)展中的作用，建立了完善的科技創(chuàng)新體系，造就了一批優(yōu)秀的的學(xué)科帶頭人和中青年學(xué)術(shù)骨干，在現(xiàn)代礦山開采技術(shù)、煤層自燃火災(zāi)防治、開采損害與環(huán)境保護(hù)、礦產(chǎn)資源評價與地質(zhì)災(zāi)害防治、巖土工程等領(lǐng)域形成了相對穩(wěn)定的、特色鮮明的研究方向。宋柏個人簡介

西安科技大學(xué)研究院副院長高級工程師、碩士生導(dǎo)師1976年畢業(yè)于西安科技大學(xué)電氣自動化專業(yè)1979年至1981年在西安電子科技大學(xué)進(jìn)修通訊工程專業(yè)，在學(xué)校長期擔(dān)任電氣自動化專業(yè)教學(xué)及科研工作，長期從事煤炭行業(yè)電氣自動化通信工程方面的科研、工程設(shè)計及施工。宋柏個人簡介1、2001年主持研發(fā)的“智能型斜井跑車防護(hù)裝置”獲陜西省科技進(jìn)步二等獎，并在全國多個煤礦推廣使用。2、1995年主持設(shè)計并負(fù)責(zé)施工完成了新疆原哈密礦務(wù)局北泉新井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)為新疆首套安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。3、2002年主持設(shè)計并施工完成了新疆艾維爾溝八鋼集團(tuán)1930礦、2130礦、烏魯木齊硫磺溝礦三套屬國債項目的安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。目錄一、國內(nèi)煤礦綜合自動化現(xiàn)狀二、煤礦信息化與自動化是煤礦安全生產(chǎn)的需要三、煤礦自動化技術(shù)平臺基本構(gòu)架四、煤礦綜合自動化關(guān)鍵技術(shù)綜述五、煤礦數(shù)字化、信息化、自動化六、數(shù)字礦山的目標(biāo)七、信息集成的7個方面八、煤礦專業(yè)人才隊伍建設(shè)前言煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃煤炭工業(yè)發(fā)展方針：依靠科技、促進(jìn)升級。采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)，加快安全高效大型現(xiàn)代化煤礦建設(shè)，大力推進(jìn)中小型煤礦機(jī)械化，淘汰落后的工藝和裝備，提高煤炭重大裝備研發(fā)和制作能力，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)升級。煤炭工業(yè)發(fā)展目標(biāo)：技術(shù)進(jìn)步：大型煤礦采掘機(jī)械化程度達(dá)到95%以上，中型煤礦達(dá)到80%以上，小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化程度達(dá)到40%。安全高效煤礦數(shù)量達(dá)到380個，產(chǎn)量占全國的45%，其中千萬噸級煤礦達(dá)到25個煤炭工業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)：加快煤炭科技創(chuàng)新，充分發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用和企業(yè)的市場主體作用，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)和政策引導(dǎo)，重點圍繞大型煤礦綜合采掘和露天開采設(shè)備、大型運(yùn)輸提升和洗選設(shè)備、大型煤炭氣化和合成設(shè)備的國產(chǎn)化，組織跨行業(yè)大協(xié)作，處理好引進(jìn)與研發(fā)、制作與使用、投資與收益的關(guān)系，推進(jìn)重大裝備國產(chǎn)化，大力推進(jìn)中小型煤礦機(jī)械化，發(fā)展適合于中小型煤礦的機(jī)械化裝備，發(fā)展適合于中小型煤礦的機(jī)械化裝備，加快培育和發(fā)展面向小型煤礦的綜合服務(wù)體系，新建中小型煤礦必須采用機(jī)械化開采，現(xiàn)有煤礦限期進(jìn)行技術(shù)改造，盡快提升中小型煤礦技術(shù)裝備水平一、國內(nèi)煤礦綜合自動化現(xiàn)狀目前，煤礦井下普遍使用的有工作面綜合監(jiān)測系統(tǒng)；環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)；機(jī)車信、集、閉系統(tǒng)；通風(fēng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；電網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；束管監(jiān)測系統(tǒng)；皮帶集控系統(tǒng)；地音監(jiān)測系統(tǒng)等等。通信系統(tǒng)除礦用程控調(diào)度電話外，還有各種局部的移動通信系統(tǒng)，如載波電話、感應(yīng)電話、泄漏通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、擴(kuò)音電話等。煤礦綜合自動化系統(tǒng)，旨在利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將以前的獨立控制的各生產(chǎn)、管理系統(tǒng)連接起來，結(jié)合自動化、網(wǎng)絡(luò)、通信、數(shù)據(jù)庫等新理論、新技術(shù)，將生產(chǎn)自動化、管理信息化的各項應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上，以保證對全礦井安全狀況和生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)測、監(jiān)視、控制和調(diào)度管理。

礦山企業(yè)信息化總體構(gòu)架

二、煤礦信息化與自動化是

煤礦安全生產(chǎn)的需要煤炭工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，安全生產(chǎn)是關(guān)鍵。然而，我國煤炭生產(chǎn)的自然條件十分惡劣，瓦斯與煤塵爆炸、火災(zāi)、水災(zāi)、頂板冒落、機(jī)電事故總威脅著煤炭的安全生產(chǎn)，我國煤炭生產(chǎn)百萬噸死亡率仍高于世界平均水平。我國百萬噸死亡率較高的一個原因是我國煤炭賦存條件差，以井工礦開采為主，瓦斯、水、火、頂板等災(zāi)害嚴(yán)重，機(jī)械化程度低。煤礦安全生產(chǎn)除需要嚴(yán)格規(guī)章制度，先進(jìn)的開采和管理方法，可靠的采、掘、運(yùn)、抽、排設(shè)備外，更離不開煤礦信息化和自動化技術(shù)及裝。這包括環(huán)境與生產(chǎn)監(jiān)控與遙控、災(zāi)害預(yù)報預(yù)測、人員定位、生產(chǎn)調(diào)度通信、救災(zāi)通信、安全生產(chǎn)監(jiān)管等。三、煤礦自動化技術(shù)平臺基本構(gòu)架

煤礦自動化的目的是實現(xiàn)礦山主要系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備的集中控制，集成各種礦山生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)與管理信息。必須站在煤礦企業(yè)的高度去整體規(guī)劃和設(shè)計，根據(jù)“管控一體化”的思想，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用世界先進(jìn)的自動化產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和工業(yè)控制軟件，數(shù)據(jù)庫軟件，使礦井在“采、掘、運(yùn)、風(fēng)、水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全面實現(xiàn)自動化控制，并將煤炭生產(chǎn)、管理的各個環(huán)節(jié)，統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上，形成統(tǒng)一完整的有機(jī)整體。煤礦綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)分為：信息層、控制層和設(shè)備層三個物理層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)模型如圖信息層：基于以太網(wǎng)的開放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCP/IP，管理層通過計算機(jī)即可隨時了解安全、生產(chǎn)、財務(wù)、人事、運(yùn)輸?shù)雀鞣N信息，實現(xiàn)全礦井統(tǒng)一調(diào)度及統(tǒng)一管理?？刂茖樱嚎刂茖泳W(wǎng)絡(luò)部分由DCS現(xiàn)場控制站、現(xiàn)場操作員站、就地和中央控制站等組成。設(shè)備層：現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)用以連接底層現(xiàn)場設(shè)備，有遠(yuǎn)程I/O站、現(xiàn)場儀器儀表設(shè)備。

生產(chǎn)控制中心的基本任務(wù)有：1、對礦井內(nèi)各控制系統(tǒng)發(fā)布控制命令，能監(jiān)視礦井各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)；并能夠上聯(lián)集團(tuán)公司廣域網(wǎng)，實現(xiàn)礦井與公司之間的生產(chǎn)與管理信息及時交換。2、實施井下除掘進(jìn)頭以外的所有電氣設(shè)備均能在地面調(diào)度中心進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，井下個系統(tǒng)的控制實行無人值守，，僅有巡檢工進(jìn)行巡視和維護(hù)，巡檢工可以就地起?，F(xiàn)場設(shè)備，地面調(diào)度中心根據(jù)現(xiàn)場情況起停設(shè)備；對地面除絞車、鍋爐房、瓦斯抽放站外，均實現(xiàn)無人值守，設(shè)備的監(jiān)視和控制均在調(diào)度中心進(jìn)行，實現(xiàn)全礦的管控一體化。煤礦綜合自動化系統(tǒng)集成平臺的信息系統(tǒng)具有信息存儲、交換、處理、服務(wù)等功能。四、煤礦綜合自動化關(guān)鍵技術(shù)綜述1、煤礦綜合自動化系統(tǒng)分為四大模塊：生產(chǎn)調(diào)度模塊；安全監(jiān)察模塊；設(shè)備運(yùn)行模塊；信息管理模塊。生產(chǎn)調(diào)度模塊含有：生產(chǎn)大屏幕顯示系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行狀況工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)；人員車輛跟蹤調(diào)度系統(tǒng)。安全監(jiān)察模塊含有：安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；消防報警系統(tǒng)；安全生產(chǎn)預(yù)案及聯(lián)動系統(tǒng)。

設(shè)備運(yùn)行模塊含有：綜采工作面設(shè)備運(yùn)行與控制系統(tǒng)；井下水泵運(yùn)行與控制系統(tǒng)；井下電機(jī)車運(yùn)行與控制系統(tǒng)；井下變電所運(yùn)行與控制系統(tǒng)；地面變電站運(yùn)行與控制系統(tǒng)；提升機(jī)運(yùn)行與控制系統(tǒng)。信息管理系統(tǒng)含有：生產(chǎn)信息查詢系統(tǒng)；安全生產(chǎn)信息監(jiān)測管理系統(tǒng)；設(shè)備信息管理系統(tǒng)；礦井人員信息管理系統(tǒng)，礦井生產(chǎn)財務(wù)信息管理系統(tǒng)。

2、煤礦綜合自動化技術(shù)實踐礦井綜合自動化系統(tǒng)包括煤流系統(tǒng)（即采煤工作面自動化系統(tǒng)、運(yùn)煤皮帶系統(tǒng)、主井提升系統(tǒng)、主井地面生產(chǎn)系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)、煤量計量系統(tǒng)）；矸石流及輔運(yùn)系統(tǒng)（即掘進(jìn)工作面設(shè)備系統(tǒng)、運(yùn)矸皮帶系統(tǒng)、矸石提升系統(tǒng)、地面排矸系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸系統(tǒng)、副井提升系統(tǒng)）；以及地面、井下電力調(diào)度系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、礦壓通風(fēng)系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)、地面水處理系統(tǒng)、鍋爐房控制系統(tǒng)、礦井水文監(jiān)測系統(tǒng)。五、煤礦數(shù)字化、信息化、自動化自動化礦井、信息化礦井和數(shù)字化礦井都是礦井發(fā)展的方向，而這三者是什么關(guān)系？又有什么不同？這三者在本質(zhì)上沒有區(qū)別，而是從不同的角度提出煤炭企業(yè)今后發(fā)展的方向。三者之間信息化是實質(zhì)，數(shù)字化是表達(dá)形式，自動化是基礎(chǔ)和目的。所有的高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井其核心是信息，即各種信息的采集、傳輸應(yīng)用和反饋的閉環(huán)過程，隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，所有的信息都將以數(shù)字（化）的方式表現(xiàn)出來，其應(yīng)用的最終價值將體現(xiàn)在礦井安全生產(chǎn)自動化（管控一體化）上，體現(xiàn)在企業(yè)的減員增效、保障安全上。信息化是現(xiàn)代化礦井的實質(zhì)?，F(xiàn)代化礦井實質(zhì)上是依賴對礦井地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理和市場等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達(dá)到信息增值的目的。其主要內(nèi)容包括信息的采集（傳感器與檢測）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（計算機(jī)）、信息的應(yīng)用與集成（自動化）等等。信息是未來煤炭企業(yè)的重要戰(zhàn)略資源，擁有全面完整、準(zhǔn)確的信息是企業(yè)提供生產(chǎn)能力，保障安全，提供管理水平、市場應(yīng)變能力和競爭能力的重要保障。生產(chǎn)、安全、地理和設(shè)備的信息通過網(wǎng)絡(luò)（通信線路）實時傳送到地面調(diào)度中心，使得煤礦的安全、生產(chǎn)管理決策更便于優(yōu)化，實現(xiàn)了電子生產(chǎn)，為減少設(shè)備及零配件的庫存量進(jìn)一步降低噸煤成本，他們注重供應(yīng)鏈的管理，大力推進(jìn)以計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的電子供應(yīng)鏈。面對市場競爭日益嚴(yán)峻，他們轉(zhuǎn)為以市場的客戶為中心，重視客戶關(guān)系管理，實現(xiàn)自動配煤，滿足用戶對各種不同煤質(zhì)的需要，推動電子商務(wù)，先進(jìn)采煤國的煤炭企業(yè)正向管控一體化和產(chǎn)銷一條龍發(fā)展，實現(xiàn)企業(yè)信息化。數(shù)字化是信息的表達(dá)形式，而且是信息最高、最先進(jìn)的表達(dá)形式。由于計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多煤礦的地理信息、生產(chǎn)信息、安全信息、設(shè)備工況信息從采集（傳感器）開始，就實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。由于信息是以數(shù)字的形式進(jìn)行采集、處理、傳輸和應(yīng)用，因此，生產(chǎn)、安全、管理、市場等信息可以在一個統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行傳輸和交流，使所有的信息能得到充分的應(yīng)用，使所采集到的信息得到更大的增值。自動化是現(xiàn)代化礦井的重要基礎(chǔ)和目的。自動化是指機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程（煤礦包括環(huán)境安全）、管理過程在沒有人的直接參與，經(jīng)過自動檢測、信息傳輸、信息處理、分析判斷、操作控制，實現(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)，信息化（數(shù)字化）的信息絕大部分來自于各種生產(chǎn)、工況、安全的自動檢測裝置（傳感器），這些是信息化（數(shù)字化）的基礎(chǔ)。反之，由于實現(xiàn)了信息化（數(shù)字化），可以在地面對礦井的生產(chǎn)設(shè)備的