[摘 要]煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)逐漸進(jìn)入了我國(guó)煤礦行業(yè)的行列之中，成為了焦點(diǎn)話題。煤礦綜合自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展成為了我國(guó)煤礦實(shí)現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化和科學(xué)化的前提和基礎(chǔ)。煤礦生產(chǎn)是一個(gè)比一般企業(yè)生產(chǎn)更為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。只有對(duì)煤礦每一個(gè)環(huán)節(jié)了解清楚，并且保障好煤礦各系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這是保證煤礦正常。安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。

[關(guān)鍵詞]煤礦；綜合自動(dòng)化；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：T8.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0295-01

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是我國(guó)加入世界貿(mào)易組織之后，煤礦企業(yè)要想在更廣闊的國(guó)際市場(chǎng)上占有一席之地，就必須要提高煤礦生產(chǎn)水平的自動(dòng)化和管理水平，目前我國(guó)煤礦所采用的自動(dòng)化系統(tǒng)已比較先進(jìn)，但是由于煤礦的管理水平比較低下，不能夠適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)，如果能夠直接將通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所得到的信息傳輸?shù)缴a(chǎn)管理者，這樣對(duì)于煤礦生產(chǎn)管理水平的提高將具有劃時(shí)代的意義。

1 煤礦綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的目標(biāo)和要求

1.1 煤礦綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的目標(biāo)

（1）能夠使煤礦井上、井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息在異構(gòu)條件下進(jìn)行有效集成，能夠?qū)⒌V井安全監(jiān)控、人員定位等各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析以及生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估。（2）通過(guò)系統(tǒng)，既能監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及所需的安全生產(chǎn)參數(shù)，對(duì)礦井內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；還能上連集團(tuán)公司局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦井與公司之間生產(chǎn)與管理信息的及時(shí)交換，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)化、企業(yè)綜合管理現(xiàn)代化的目的。（3）建立一個(gè)生產(chǎn)調(diào)度中心，在地面調(diào)度中心能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，井下各系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，僅需巡檢工進(jìn)行定期巡視和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化。（4）隨著礦井建設(shè)的整體規(guī)劃不斷分步實(shí)施，系統(tǒng)能方便地進(jìn)行擴(kuò)展與升級(jí)。

1.2 煤礦綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求

建立全礦井的綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)此系統(tǒng)往下能對(duì)礦井內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令，并能往上能夠聯(lián)接集團(tuán)公司信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)潘北礦井與集團(tuán)公司之間的生產(chǎn)與管理信息交換。

（1）為了滿足集中控制的要求，必須建立可靠、傳輸信息量大，通訊接口標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放的傳輸網(wǎng)絡(luò)。（2）能夠?qū)⒏髯酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估。（3）當(dāng)系統(tǒng)某一子系統(tǒng)的通訊或元器件出現(xiàn)故障時(shí)，不能影響其他子系統(tǒng)的通訊和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。（4）建立一個(gè)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，僅需巡檢工進(jìn)行定期巡視，實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化。（5）要充分考慮數(shù)據(jù)的安全性，應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份和病毒防護(hù)功能。

2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在“數(shù)字化礦井”中，礦井綜合自動(dòng)化主要指采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，將煤礦的設(shè)備工況信息統(tǒng)一在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。采用自動(dòng)化技術(shù)，建立全礦井控制、基于網(wǎng)絡(luò)的大型開(kāi)放式分布控制系統(tǒng)，形成全礦井控制自動(dòng)化、業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化等，對(duì)煤礦運(yùn)營(yíng)狀況實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)察，以保證對(duì)全礦井生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制、調(diào)度管理。

井下部分可以是某個(gè)區(qū)域的信息采集監(jiān)控站，以及協(xié)議轉(zhuǎn)換器。生產(chǎn)控制層采用各種不同技術(shù)方式、用于不同生產(chǎn)過(guò)程單元所產(chǎn)生的各類(lèi)不同標(biāo)準(zhǔn)的信息進(jìn)行匯總，使其可以共享信息狀況，達(dá)到信息資源利用的最佳化。同時(shí)，通過(guò)各專(zhuān)業(yè)子系統(tǒng)對(duì)調(diào)度操作。煤礦生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)眾多，配套系統(tǒng)繁雜，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量的信息，如果分散處理，必將會(huì)產(chǎn)生大量的信息孤島。要實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間和不同數(shù)據(jù)格式之間的信息共享與交換，煤礦須構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心。

3 軟件體系結(jié)構(gòu)

將礦井環(huán)境監(jiān)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)控制子系統(tǒng)以及系統(tǒng)自身完全整合。組態(tài)軟件通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，按照操作員的指令將控制數(shù)據(jù)送給I/O設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整控制參數(shù)，對(duì)于提供歷史數(shù)據(jù)的檢索功能。當(dāng)發(fā)生事故報(bào)警時(shí)，實(shí)時(shí)地記錄報(bào)警的歷史信息。系統(tǒng)軟件采用如圖2所示結(jié)構(gòu)。

3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)軟件的核心和引擎，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索、數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理、I/O數(shù)據(jù)連接都是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)完成的，I/O驅(qū)動(dòng)等組件以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，通過(guò)高效的內(nèi)部協(xié)議相互通信，共享數(shù)據(jù)。監(jiān)控組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分為組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)規(guī)則庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

3.1.1 組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)

由于其主要用于記錄項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的屬性，時(shí)間相關(guān)性等，考慮到現(xiàn)有成熟技術(shù)的廉價(jià)性，采用傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，用于構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)在發(fā)展的比較成熟，因而分布式的數(shù)據(jù)處理等，因而得到了廣泛的應(yīng)用。因此，所有的數(shù)據(jù)源都可以通過(guò)ADO來(lái)訪問(wèn)

3.1.2 事件庫(kù)

事件可以看成是需要立刻處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的中斷。它導(dǎo)致系統(tǒng)保存當(dāng)前的狀態(tài)，對(duì)突發(fā)事情進(jìn)行處理，再繼續(xù)原來(lái)的任務(wù)。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)里加入事件庫(kù)，處理系統(tǒng)中使得最重要的事情得以及時(shí)處理。

3.1.3 主動(dòng)規(guī)則庫(kù)

事件和狀態(tài)評(píng)測(cè)，對(duì)于復(fù)雜的情形，必須多個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)滿足一定條件，事務(wù)活動(dòng)需要觸發(fā)執(zhí)行，因此主動(dòng)規(guī)則庫(kù)功能如下：

1）用戶可以顯式地定義要監(jiān)視的情形（事件與條件）；2）一旦說(shuō)明的情形出現(xiàn)，則觸發(fā)執(zhí)行相應(yīng)的活動(dòng)；3）系統(tǒng)自動(dòng)探測(cè)與評(píng)價(jià)情形的出現(xiàn)。

3.1.4 優(yōu)先級(jí)庫(kù)

其功能在于為事務(wù)調(diào)度提供依據(jù)的實(shí)時(shí)特性，為了滿足系統(tǒng)定時(shí)限制，使最需要更新的數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)資源，從而保證實(shí)時(shí)性。

3.1.5 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)

有些數(shù)據(jù)是需要為系統(tǒng)的將來(lái)決策提供歷史依據(jù)，磁盤(pán)調(diào)度降低磁盤(pán)的使用壽命，甚至造成系統(tǒng)癱瘓破壞。因此歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)制減輕磁盤(pán)的緩沖技術(shù)。即使如此，歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量是很大的，而磁盤(pán)的容量有限，一個(gè)是采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，當(dāng)磁盤(pán)容量到達(dá)危險(xiǎn)容量值時(shí)，要求將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到備份磁盤(pán)。

3.1.6 內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

包含對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)接口，歷史數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)本身的各種屬性，是系統(tǒng)交互的核心區(qū)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)來(lái)源。

3.2 I/O驅(qū)動(dòng)

監(jiān)控組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)以完成特定的功能。因此輸入輸出系統(tǒng)是與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)獨(dú)立的，但可靠性和實(shí)時(shí)性是各種設(shè)備種類(lèi)繁多，需要抽象出硬件設(shè)備的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

辦公自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使礦井生產(chǎn)安全可靠，及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害；實(shí)現(xiàn)全礦井的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化。這必將為企業(yè)建立良好的技術(shù)支持，從而帶動(dòng)煤礦企業(yè)管理的體系化和現(xiàn)代化。另外，發(fā)揮效益貴在適應(yīng)性開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，綜合自動(dòng)化技術(shù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)煤礦企業(yè)多元化快速發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。綜合自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)有效地支撐煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)不斷高效持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

莫斌（1987-），陜西神木人，助理工程師，2010年畢業(yè)于牡丹江大學(xué)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)供職于神華神東石圪臺(tái)煤礦，研究方向?yàn)榉较蚴蔷C采機(jī)電。