寇文宏

摘 要：本文詳細介紹冀中能源股份公司的煤礦綜合自動化系統(tǒng)建設方面的情況，從公司自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析、實現(xiàn)的目標、技術要求、組成結構和實現(xiàn)的功能作用等幾個方面進行了闡述，礦井綜合自動化系統(tǒng)建設，將大大提高了礦井安全預警和防災減災能力，具有不可估量的社會效益和經(jīng)濟效益。

關鍵詞：煤礦 綜合自動化 系統(tǒng)集成

中圖分類號：TD5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0032-02

冀中能源股份有限公司是由冀中能源集團控股的上市公司，企業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，目前涉及到煤礦、化工、建材等多個行業(yè)，地域橫跨冀、晉、內(nèi)蒙古，如何更好地實行跨地域、跨行業(yè)的運作和管理，成為企業(yè)面臨的問題。幾年來煤炭工業(yè)的發(fā)展證明，建設以自動化、信息化為標志的新型現(xiàn)代化礦井已成為煤炭企業(yè)提高礦井安全程度，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，增強核心競爭力的必然途徑。因此，冀中能源股份公司幾年大力發(fā)展信息化，建設了覆蓋煤礦生產(chǎn)調(diào)度全方面功能的冀中能源生產(chǎn)調(diào)度指揮綜合信息系統(tǒng)，達到提升企業(yè)組織生產(chǎn)的管理水平，加強安全生產(chǎn)保障，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的目的，作為其中的一項核心功能，綜合自動化系統(tǒng)建設為企業(yè)生產(chǎn)指揮功能的發(fā)揮起到了重要的作用。

1 公司礦井自動化信息系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前，股份公司已建立公司級綜合自動化集成平臺，2008年對本部六礦及山西二礦實施了安全監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集成，其它自動化系統(tǒng)方面，各礦實施了人員定位、礦壓監(jiān)測、壓風機與通風機監(jiān)控、皮帶運輸監(jiān)控、排水監(jiān)控、主井提升監(jiān)控、井下與地面變電所監(jiān)控，各礦對井下主要地點實施了視頻監(jiān)視。

2 礦井自動化系統(tǒng)建設的主要目標

實現(xiàn)對公司生產(chǎn)礦井在生產(chǎn)過程中所涉及的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化系統(tǒng)進行信息集成，達到在“生產(chǎn)調(diào)度中心”實現(xiàn)遠程監(jiān)測、統(tǒng)一管理分析的目標。具體目標如以下幾點。

（1）各礦井下皮帶、運輸、供電、排水、通風、礦井提升等自動控制子系統(tǒng)采用OPC及組態(tài)軟件等技術接入礦級綜合自動化集成平臺，基于該平臺實現(xiàn)了在地面集控中心對自動化系統(tǒng)開?？刂坪驮诰€監(jiān)測，減少井下現(xiàn)場人員，提高了礦井安全水平。

（2）煤礦安全監(jiān)控、人員定位等監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在地面接入煤礦自動化平臺，實現(xiàn)了人員定位信息、安全生產(chǎn)監(jiān)測信息的集成、共享和Web發(fā)布等功。

（3）在礦調(diào)度室建立了礦井自動化監(jiān)控中心，具有大屏幕顯示功能，對所有的自動化信息進行全面的監(jiān)測和監(jiān)控。

（4）建立了礦井工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，將井下和地面各主要地點攝像機的信號傳輸?shù)降孛嬉曨l服務器，在集控中心顯示和切換圖像，為地面遠程控制提供了必備的監(jiān)視手段。

（5）實現(xiàn)礦級綜合自動化系統(tǒng)與公司生產(chǎn)調(diào)度綜合系統(tǒng)的集成，將煤礦井下現(xiàn)場的自動化信息、安全監(jiān)測信息、井下視頻與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)通，所有信息可以在公司調(diào)度中心大屏上顯示并進行實時監(jiān)測。

3 自動化系統(tǒng)建設的技術要求如下

（1）通過公司多級集成的調(diào)度指揮系統(tǒng)圖（基于公司統(tǒng)一的組態(tài)圖形）實時監(jiān)測各礦廠生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中主要設備的運行狀況，包括運行狀態(tài)、是否帶病運行、是否需要檢修。

（2）可實現(xiàn)對各礦廠安全、產(chǎn)量監(jiān)控數(shù)據(jù)、生產(chǎn)系統(tǒng)設備運行動態(tài)等數(shù)據(jù)的實時查詢、統(tǒng)計，并建立動態(tài)報表，根據(jù)實際需要預覽打印。

（3）設備運行故障時，能夠和工業(yè)電視系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)動，自動將對應工業(yè)電視畫面彈出顯示，并明確表示聯(lián)動關系。

（4）定期對影響煤礦生產(chǎn)的各類因素和影響時間進行分析評估，指導管理人員對經(jīng)常影響生產(chǎn)的環(huán)節(jié)加強管理；分析礦井生產(chǎn)過程中能耗與產(chǎn)量的關聯(lián)信息，指導管理人員對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進行優(yōu)化控制，節(jié)約能耗，提高產(chǎn)量。

4 礦井綜合自動化系統(tǒng)集成方式及組成結構

礦井自動化過程信息集成采用統(tǒng)一的組態(tài)軟件平臺，實現(xiàn)公司、礦的二級集成。

冀中能源股份公司通過對各實現(xiàn)過程信息的分級集成，實現(xiàn)基于公司統(tǒng)一的組態(tài)圖形，實時監(jiān)測主要設備的運行狀況。各單位可以按權限分級進行篩選查看，形成動態(tài)報表，按需完成統(tǒng)計。系統(tǒng)軟件布置（如圖1）。

綜合自動化集成平臺技術選型設計：本次方案設計采用“定制+組態(tài)”方式，組態(tài)軟件采用IFIX+iHistorian實時數(shù)據(jù)庫進行生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)集成；定制開發(fā)軟件采用TD-AUTO用于來做WEB數(shù)據(jù)發(fā)布，并實現(xiàn)各類安全、生產(chǎn)業(yè)務數(shù)據(jù)的整體集成和綜合應用。

礦級單位數(shù)據(jù)采集方式。

在基層單位建立I/O服務器，一方面負責采集各生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同時具備OPC服務功能，為公司總部集成平臺提供數(shù)據(jù)源。首先，考慮采用OPC方式實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成；其次，針對定制開發(fā)而不支持OPC方式的生產(chǎn)系統(tǒng)可采用DDE方式，并逐步在新裝備系統(tǒng)中要求采取OPC 方式接入。

公司總部數(shù)據(jù)采集方式。

需要在基層單位建立OPCSERVER，一方面負責采集各生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同時具備OPC服務功能，為公司總部集成平臺提供數(shù)據(jù)源，而在公司總部配置HMI SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，同時安裝采集器Collector，該采集器可以實時采集礦OPCSERVE的安全生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)，在壓縮之后發(fā)送給Historian 服務器。

5 礦井綜合自動化系統(tǒng)功能及作用

5.1 真實反映作業(yè)現(xiàn)場安全、生產(chǎn)狀況

在生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，管理人員可直接通過大屏幕系統(tǒng)實時掌握各基層單位的安全、生產(chǎn)、經(jīng)營狀況；主要作業(yè)地點如采區(qū)、采煤工作面、掘進工作面等的安全信息如隱患。

5.2 安全生產(chǎn)報警防范及聯(lián)動機制

通過設立專用計算機，建立獨立的預、報警系統(tǒng)平臺，將安全、生產(chǎn)、管理中需要報警的信息進行集中管理。

5.3 預警/故障管理

對于作業(yè)環(huán)境中的非開關量參數(shù)，充分利用歷史數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的比較、對比關聯(lián)、分類聚類等發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并通過相應的核心算法建立異動預警模型，對數(shù)據(jù)進行預測分析。

5.4 作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境異常分析

對基層礦井各類環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（不包含開關量）的異動情況進行分析和評價，實現(xiàn)提前預警，使管理人員能夠盡早將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

5.5 調(diào)度指揮及應急救災指揮管理

當發(fā)生災害或有重大隱患時，能夠啟動相關應急預案，并將整個處理過程自動記錄下來，從而提高搶險救災的效率，有效避免事故擴大、減少事故造成的損失。

5.6 多系統(tǒng)之間互聯(lián)動

當監(jiān)測到基層礦井某區(qū)域有重大隱患（嚴重報警）或有災情時，能夠在大屏幕畫面上提示危險區(qū)域人員的撤離路線、該區(qū)域的環(huán)境狀況和主要設備運行情況，同時將該區(qū)域的工業(yè)電視畫面顯示在大屏幕上。

5.7 各類數(shù)據(jù)的綜合利用

（1）WEBGIS應用。

將生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)軟件平臺與WEBGIS技術相結合，實時、準確地反映礦井環(huán)境參數(shù)變化、主要設備的運行位置及狀態(tài)，為提高監(jiān)管效率及監(jiān)管深度提供無可比擬的優(yōu)勢。

（2）作業(yè)區(qū)域環(huán)境安全評估。

利用安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，對礦井某區(qū)域的安全狀況進行綜合評價。

6 結語

煤礦綜合自動化系統(tǒng)在對煤礦安全生產(chǎn)的發(fā)展具有重大意義，系統(tǒng)實現(xiàn)了在煤礦地面控制中心對井下運輸、供電、排水、壓風、提升系統(tǒng)的開?？刂?，并可實現(xiàn)礦及公司兩級對井下系統(tǒng)的監(jiān)控，公司領導和相關業(yè)務部門能夠以多種方式及時獲取準確的安全生產(chǎn)信息，并迅速作出響應，有效保障企業(yè)生產(chǎn)安全，大大提高了礦井安全預警和防災減災能力，具有不可估量的社會效益和經(jīng)濟效益。