任富強(qiáng)

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南平頂山 467012）

煤礦綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

任富強(qiáng)

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南平頂山 467012）

目前，我國(guó)大多數(shù)礦井已經(jīng)完成了自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，但就如何利用好現(xiàn)場(chǎng)獲取的大量數(shù)據(jù)，使得設(shè)備運(yùn)行更加智能高效，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，成為急需解決的課題?；诖耍O(shè)計(jì)一套煤礦綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)，其是集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、控制、協(xié)調(diào)、綜合智能判斷和圖文顯示為一體，并能在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時(shí)處理，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作的智能化系統(tǒng)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

綜合自動(dòng)化；智能分析；數(shù)據(jù)分析；智能判斷；無(wú)人值守

“煤礦綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)”集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、控制、協(xié)調(diào)、綜合智能判斷和圖文顯示為一體［1］，能在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時(shí)處理，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，達(dá)到實(shí)時(shí)、合理監(jiān)控的目的。其具有“集中管理、分散控制、全面采集、整合分析”的特點(diǎn)，從技術(shù)、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)等各個(gè)方面保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，是一套符合現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)集中控制的軟件系統(tǒng)。

1 綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)總體架構(gòu)

整個(gè)綜合自動(dòng)化智能分析系統(tǒng)分為4層架構(gòu)，從低到高依次是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層、數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)接口層、應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層主要由各種接口適配器組成，負(fù)責(zé)各個(gè)分系統(tǒng)與平臺(tái)的物理連接；數(shù)據(jù)集成層通過(guò)組態(tài)軟件或接口程序，采集安全保障、生產(chǎn)主煤流、生產(chǎn)輔助等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)接口層用于隔離應(yīng)用層和數(shù)據(jù)集成層，使應(yīng)用層可以在數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上進(jìn)行自由移植，方便應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)；應(yīng)用層主要是通過(guò)讀取數(shù)據(jù)集成層中的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析、綜合，最終以WEB發(fā)布方式進(jìn)行對(duì)外發(fā)布，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。其中，應(yīng)用層以下是整個(gè)綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)的基礎(chǔ)，應(yīng)用層是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析的關(guān)鍵層，其利用ASP. NET、FLASH和WEB等技術(shù)，用來(lái)顯示數(shù)據(jù)分析后的各種應(yīng)用。

2 綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)各模塊功能介紹

綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程采集到信息的綜合利用和開(kāi)發(fā)，其通過(guò)對(duì)信息集成、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析、WEB瀏覽、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析模塊、作業(yè)優(yōu)化、能效分析、應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)支持等模塊的開(kāi)發(fā)和利用，為礦井安全生產(chǎn)和領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)決策提供了有效支持。

2.1 信息集成模塊

信息集成模塊主要由IFIX組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器等組成，數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了.NET技術(shù)。

信息集成模塊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流進(jìn)行集成，同時(shí)針對(duì)統(tǒng)一信息平臺(tái)開(kāi)發(fā)各種綜合的應(yīng)用。所有采集到的數(shù)據(jù)都存放到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣方便了數(shù)據(jù)的綜合利用。該模塊采用標(biāo)準(zhǔn)功能組件，將各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)接口供其他程序調(diào)用，滿(mǎn)足礦井井上、井下的需求，具有良好的可靠性、兼容性、擴(kuò)容性，支持C/S、B/S模式。集中的信息可以根據(jù)不同的權(quán)限進(jìn)行訪問(wèn)。

2.2 數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析模塊

綜合自動(dòng)化智能分析平臺(tái)通過(guò)聯(lián)動(dòng)預(yù)案調(diào)度系統(tǒng)為礦井建立一個(gè)故障預(yù)案庫(kù)。在各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警信號(hào)時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的預(yù)案，自動(dòng)彈出預(yù)案提示，指揮調(diào)度人員及時(shí)正確地進(jìn)行處置，在礦井允許的情況下還可調(diào)用指定子系統(tǒng)，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，及時(shí)高效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。在發(fā)生重大事件時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)向信息化系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)調(diào)用視頻聯(lián)動(dòng)和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控終端上。在發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)的界面上會(huì)自動(dòng)標(biāo)示出報(bào)警設(shè)備，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，將報(bào)警信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。為了防止由于誤報(bào)信號(hào)導(dǎo)致的錯(cuò)誤操作，在管理人員面對(duì)突發(fā)事件時(shí)，須經(jīng)確認(rèn)后再進(jìn)行相應(yīng)聯(lián)動(dòng)操作。系統(tǒng)允許人為設(shè)置聯(lián)動(dòng)報(bào)警源、配置聯(lián)動(dòng)報(bào)警預(yù)案。整個(gè)聯(lián)動(dòng)預(yù)案調(diào)度系統(tǒng)還提供報(bào)警信息和聯(lián)動(dòng)預(yù)案動(dòng)作的查詢(xún)，便于管理人員管理。

2.3 Web瀏覽模塊

Web瀏覽模塊主要是對(duì)各自動(dòng)化子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地顯示在Web頁(yè)面上，以方便各級(jí)管理人員通過(guò)瀏覽器在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)查看，及時(shí)掌握各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。該模塊可以對(duì)整個(gè)安全生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，并以各種報(bào)表和圖形顯示出來(lái)，提供在線(xiàn)瀏覽等，為礦領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)作出決策提供依據(jù)。

2.4 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊根據(jù)各單位部門(mén)的職能，從設(shè)備管理部門(mén)的日常工作出發(fā)，注重設(shè)備生命周期的管理，包括設(shè)備申請(qǐng)、審批、借用、維修和報(bào)廢等，以及設(shè)備相關(guān)的備品備件和易耗品的日常管理。此系統(tǒng)的使用極大地提高了設(shè)備管理部門(mén)的工作效率，使設(shè)備管理人員解脫了繁重的手工勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備整個(gè)生命周期的計(jì)算機(jī)化管理，同時(shí)在與使用單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)配合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。

2.5 數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析模塊

數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析模塊提供靈活的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)顯示功能。通過(guò)比較當(dāng)前和歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合裝備安全運(yùn)行的多參數(shù)模型，及早報(bào)告故障隱患，并且通過(guò)對(duì)事故前后實(shí)時(shí)記錄的歷史數(shù)據(jù)分析，精確定位事故發(fā)生的原因，以避免事故的再次發(fā)生。可以查詢(xún)到系統(tǒng)中所有點(diǎn)的歷史值，并自動(dòng)生成趨勢(shì)圖，為數(shù)據(jù)的深入分析提供了方便。

2.6 作業(yè)優(yōu)化模塊

作業(yè)優(yōu)化模塊是對(duì)整個(gè)作業(yè)進(jìn)行效率分析，并對(duì)作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化，使整個(gè)煤礦作業(yè)流程大大的簡(jiǎn)化，提高了作業(yè)效率。其包括兩部分，一是作業(yè)效率分析模塊。通過(guò)對(duì)設(shè)備開(kāi)停時(shí)間的統(tǒng)計(jì)計(jì)算出設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，然后與產(chǎn)出進(jìn)行比較，分析時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)的作業(yè)效率。二是作業(yè)流程優(yōu)化模塊。針對(duì)不同的子系統(tǒng)通過(guò)找出不同子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，從安全、高效、節(jié)能角度進(jìn)行分析，為職能部門(mén)優(yōu)化作業(yè)流程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.7 能效分析模塊

能效分析模塊是將主提升、皮帶系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)的能效以時(shí)間段為條件生成曲線(xiàn)，進(jìn)行分析。以排水系統(tǒng)為例，將水泵排水量和用電量以時(shí)間為條件進(jìn)行分析，生成分析曲線(xiàn)。

2.8 應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)支持模塊

建立礦井應(yīng)急預(yù)案與救災(zāi)模塊的主要目的是：①萬(wàn)一發(fā)生事故，控制危險(xiǎn)源，避免事故擴(kuò)大，在可能的情況下消除事故；②盡可能減少因事故所造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此，此模塊不僅要包括危險(xiǎn)源預(yù)測(cè)、礦井環(huán)境狀況、關(guān)鍵設(shè)施分布情況、應(yīng)急救援力量等實(shí)體空間，而且還應(yīng)涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的非實(shí)體因素，如人員分布、財(cái)產(chǎn)分布等。

根據(jù)預(yù)案中應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)的不同職能，本模塊包括3個(gè)子部分，分別為調(diào)度室應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)、指揮機(jī)構(gòu)應(yīng)急救援子系統(tǒng)和相關(guān)單位應(yīng)急救援子系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

該平臺(tái)在平煤股份八礦實(shí)際應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下四大采區(qū)及地面煤樓膠帶運(yùn)輸機(jī)，井下泵房、變電所，地面壓風(fēng)機(jī)房的無(wú)人值守；同時(shí)提高了設(shè)備的有效使用率，節(jié)約了電能，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。總之，提高了礦井生產(chǎn)效率和安全系數(shù)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］徐靜，譚章祿.智慧礦山系統(tǒng)工程與關(guān)鍵技術(shù)探討［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014（4）：79-82.

Design and Research of the Coal Mine Integrated Automation Intelligent Analysis Platform

Ren Fuqiang
（Eight Mine of Pingdingshan Tian’an Coal Mining Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467012）

At present,most of the mines in our country have already completed the automation reform,realized the re?mote control of equipment,but it was became an urgent subject to be solved to how to make good use of the large num?ber of data obtained in the field to make the device running more intelligent and efficient,truly unattended.Based on this,a set of intelligent mine integrated automation analysis platform was designed,it is an intelligent system to set the data communication,processing,collection,control,coordination,integrated intelligent judgment,graphic display as a whole,and can make the response accurately,reliably and rapidly in all kinds of situations,timely treatment and coordination of the work of the system,which has certain popularization and application value.

integrated automation；intelligent analysis；data analysis；intelligent judgment；unattended

TD67

A

1003-5168（2016）12-0027-02

2016-11-06

任富強(qiáng)（1981-），男，碩士，工程師，研究方向：綜合自動(dòng)化信息化。