屯兰选煤厂数字化建设方案的探讨

王亚峰

（西山煤电集团公司屯兰矿选煤厂，山西 古交 030206）

·问题探讨·

屯兰选煤厂数字化建设方案的探讨

王亚峰

（西山煤电集团公司屯兰矿选煤厂，山西 古交 030206）

数字化、信息化是现代煤矿企业发展的必由之路。结合屯兰矿选煤厂的实际情况，对数字化建设和改造进行了研究，并给出了数字化建设的总体目标、网络架构体系、现有子系统集成升级改造措施以及新增子系统的建设方案。通过对现有子系统的升级改造和新子系统的建设，可以加快选煤厂的信息化建设进程，提高选煤厂信息化程度，达到减员增效和提高管理效率的目的。

屯兰选煤厂；数字化；网络；自动化

当前我国选煤厂的管理模式存在着许多弊端，造成了选煤厂机构过于庞大。使得成本过高和效率偏低，安全管理难度大，同时人身安全也得不到很好保障。集中控制系统不完善，需要安排大量的运转司机；设备运行状态不能及时掌握，需要频繁检查设备是否需要保养；变电所不能实现无人值守，需要安排值班员等等。这些问题在很大程度上制约了选煤厂的发展。因此，必须改变现有的管理模式，进行数字化建设。由于信息是以数字的形式进行采集、处理、传输和应用的，因此，生产、安全、管理、市场等信息可以在一个统一的平台上进行传输、共享、融合，使所采集到的信息能得到更充分的利用，进而全面提高管理效率。

西山煤电集团公司屯兰矿选煤厂目前有准备车间集控系统、主洗车间集控系统、主洗加压系统、瓦斯监控系统、工业电视系统、大屏幕选送系统、运销快速装车系统、皮带秤监测系统、高压配电系统等，在保障生产中发挥了很好的作用。但是，各系统目前主要以单一系统和单一设备自动化为主，没有实现多机、多系统的联网、互联，以致存在明显的“信息孤岛”问题，这在一定程度上制约了企业的安全高效生产和信息化发展。其中工业电视系统接近完工，但存在无法多终端远程实时浏览的缺陷，需要进行改造接入；运销装车系统和主洗加压过滤系统只能在现场就地监控，无法在调度室和办公室进行实时查看，这给生产调度带来很大不便；各皮带秤散乱分布，没有组成一个完整的系统，更无法对称重信息进行远程实时监测；其余系统虽然安装有PLC控制柜和相应组态软件，但只能进行定点监控，也没有接入网络，无法实现远程WEB监控，更无法与其他子系统进行联动和信息共享。

另外，随着设备变动，原来设计的监控系统却没有随着进行变动，造成了现有的组态监控无法真实地反映现场生产情况，给生产管理造成了一定的安全隐患和人力、物力、财力的浪费，从而影响了高效生产的进行。

1 数字化建设总体目标

通过本次数字化升级改造，屯兰选煤厂将实现所有的生产一线设备都能被调度室、办公室远程监控、监管；达到各子系统之间的互联、协调、联动；实现生产、调度系统的“管控一体化”。建成了1 000 M级工业以太环网和用于数据采集、汇总、分析、处理、共享、存储的高性能服务器，可以为选煤厂的数字化、信息化、自动化提供硬件后盾。采用主流的开发平台、通用的数据接口可实现正常工作生产所需的功能，并可以保障各操作管理系统运行的稳定性、安全性、高效性、灵活性以及人机交互界面的友好性。提供标准的预留接口，可为后继的应用开发提供方便。采用三层架构的设计方法，通过底层和上层逻辑隔绝，使上层办公网络正常工作的情况下，能可靠的保证底层数据、设备运行的安全与稳定。

同时新建设备智能管理系统，可对设备进行智能化管理；新建煤泥浮选泡沫的计算机图像处理与识别系统，可实现煤泥的高效稳定浮选；新建基于物联网的设备点检系统，可实现重要设备运行状况的无线网络管理；建设应急广播系统，在平常保障生产调度指挥同时，实现危急情况的安全处理；新建选煤厂综合数字化处理集成平台，可实现对全厂的生产、调度、运营管理进行无缝的智能综合管理；建设WAP发布平台，可将屯兰选煤厂的综合数字化处理集成平台中的关键内容发布至wap中，便于领导的远程、异地、移动、无线办公。

2 数字化网络平台建设

根据屯兰选煤厂实际情况，系统整体架构拟采用三层网络结构体系：

最下层为生产现场设备的数字化子系统组成的工业以太环网；中间层网络为“监控一体化”网络，采用工作站加服务器工作方式，起到连接上层管理层和底层控制层的作用；最上层网络为办公管理信息网，实现对全厂各生产、管理信息综合集成、处理、共享融合和智能决策支持。该层网络可以访问工业以太环网中的相关生产数据，实现生产数据的实时共享。同时最上层网络预留接口，将相关生产参数和管理信息接入西山煤电集团网络、焦煤集团以及外部网络。为保证生产控制网的安全，将设置防火墙、安全隔离网闸来隔离底层工业以太环网和企业管理层局域网之间的数据传输。

网络拓扑图见图1。

图1 CPDS系统网络架构示意图

3 子系统数字化改进、接入方案

3．1 现有子系统的升级改造与接入

对已有的生产和监控子系统，根据不同情况采取相应措施进行数字化改造和集成：准备车间集控系统、主洗车间集控系统、主洗加压系统、瓦斯监控系统、工业电视系统、大屏幕选送系统、运销快速装车系统、皮带秤监测系统、高压配电系统等，已经安装有PLC控制柜和组态软件的子系统：主洗车间集控系统、主洗加压系统、瓦斯监控系统、运销快速装车系统、高压配电系统、准备车间集控系统。这些系统的接入可以直接从组态软件的实时数据库中读取相关数据，通过RJ45双绞线，接入以太环网。或者直接在PLC控制柜之上建立数据统一转换接口，从而将PLC的数据转换为可以在以太网中进行传输的数据，将相关通讯协议转换为TCP／IP协议进行接入。对不具备网络接入的系统，如皮带秤可考虑增加协议转换接口转换成网络数字信号接入，例如232、422、485等串口接口的可以用串口服务器转换成以太网接口。

在前期已经构建的视频监控系统，此次需要统一接入，实现在远程WEB的统一调用和集中预览，不限访问人数、不限访问时段。为此本次设计的方案中统一工业视频系统软件平台，统一升级改造为媒体服务器转发模式。通过改造，计算机网络，公司领导和主管部门可不限时间、不限访问量地实时监测各工业视频图像。并可以通过WEB方式在任意远程终端流畅实时访问工业电视画面，并在获得授权情况下对相应摄像头的云台、焦距、雨刷等进行控制操作，可以在办公室内对生产现场进行更详细地监视监控，杜绝监测死角。

3．2 新建数字化子系统

拟新建设备管理系统、煤泥浮选泡沫计算机图像处理与识别系统、设备点检系统等。

设备管理系统进行设备资料管理、图书管理、图纸管理、设备润滑管理、高级应用管理（设备工艺图和运转时间、换油累计时间、模拟量、分析系统）。主要是对全厂设备的管理，实现设备在厂模拟地图位置上显示，当点击地图上某一地点时，能够弹出设备的具体列表，并可以查询设备的基础属性及已接入设备的运行状态。该系统能够对设备的使用周期进行跟踪，从设备计划、领取、运行、维护、检修、事故、故障、直至报废处理进行动态跟踪管理。

浮选泡沫是浮选过程中一个极为重要的中间状态变量。煤泥浮选泡沫的计算机图像处理与识别是针对煤泥浮选过程所存在的问题而提出的一种新方法，这种方法具有成本低、功能全、实用强性的特点。该系统能够在线测定浮选泡沫的颜色、形状、大小和密度，间接反映浮选精煤灰分的高低，回收率的大小变化；通过对浮选泡沫层状态的实时自动监测和识别，可以将浮选中的异常泡沫情况及时准确地反映出来，供操作人员及时控制和管理，从而减少异常生产情况，提高生产效率。

屯兰选煤厂拟研制开发利用最新的无线传感器网络技术，在选煤厂构建一个设备运行健康状况点检自动化系统，对选煤厂关键设备的振动、温度等反映设备运行状况的参数进行监测，通过具有自组织能力的无线传感器网络，按点检系统的要求，将监测量传输到监控中心。由监控中心点检自动化软件对采集到的数据进行分析，给出设备健康状况报告，指导设备的维修维护，并自动建立设备运行健康状况模式库。

4 数字选煤厂数据处理集成WEB平台

利用接口程序将各自动化子系统的数据实时采集并动态显示在WEB页面上，以方便相关人员和领导以IE方式在企业内网或外网中及时掌握各子系统的运行状态。可以实现工控自动化子系统的数据实时WEB监控，各子系统联动WEB工业电视点播、索引、显示；具有WEB设备点检系统操作接口，WEB煤泥浮选泡沫计算机图像处理与识别系统操作接口，故障原因录入系统运行状态监测相关生产、事故、设备等统计分析报表并查询打印相关生产指标（精煤、中煤、煤矸石以及各类能耗）、事故、设备运行状况的图表、曲线、趋势图表并生成柱状图、饼状图、折线图决策支持，需求处理及人机交互系统、数据仓库管理系统、模型库系统、安全生产调度决策专家系统。可以对每天的值班情况进行管理（包括日期、值班人员、值班班次、部门等），应急预案管理，发生紧急事件时，由专门人员在Web页面上进行登记（可实现删除修改功能），备案。并可以智能调出类似事故的预案，提供参考。可以进行安全隐患管理，针对生产车间可能存在的隐患，以防治结合的方法尽快排出隐患，达到安全生产的目的。该系统包括，检查时间、检查人、责任人、责任单位、隐患类别、隐患级别、内容、隐患时限、治理资金、治理措施。报警管理（可实现删除修改功能）可实现对报警点的查询，报警发生时间的查询，历史数据分析专家决策，本模块把生产过程中的实时数据作为企业智能应用数据，建立全厂专业级实时数据库，同时建立实时和历史数据查询系统及数据库维护系统，为实现经济分析、事故分析功能提供真实可靠的数据依据；最后将生产现场带至公司管理与决策者的面前。对选煤厂相关生产指标实现自动检测数据的分析。能够实现按日、时间段的数据历史曲线。综合各子系统的数据，进行有机结合，对选煤的生产过程消耗和故障进行全面的分析。提供各设备的电量，运行时间，开停统计。查看某测点历史数据的曲线。能够根据要求查询历史数据，并生成报表。对各子系统的运行数据至少保存6个月以上。设定不同权限，实现各类数据的分类显示，不同的操作人员，进入不同的系统需要设置不同的访问权限。WAP网站建设通过选取关键信息进行wap建设，提供其他管理系统接口，本平台将上述设备智能管理、设备点检等系统融合在一个WEB界面，实现信息共享的同时，提高了操作管理的便捷性。

TD928．9

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1672-0652（2013）10-0070-03

2013-07-14

王亚峰（1973—），男，山西运城人，2012年毕业于长沙理工大学，工程师，主要从事计算机网络维护工作（E-mail）txscjsk＠163．com