自动化信息平台在主焦煤矿偏远管控地区的应用实践

曹建民　于明鑫

摘 要：随着自动化领域科技的发展，工业生产控制的智能化、人性化日益成为工业自动化发展的一种大趋势。集中监控的系统化和数据的远程调度传输监控已经成为煤矿迫切的实际需求。自动化信息平台能够实现整个监控网络的数据远程传输，调度监控，方便了数据的汇总、分析，便于领导级的管理者决策、进行统筹、安排生产管理。

关键词：自动化 集中监控 远程调度 信息平台

中图分类号：TD654 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（c）-0016-02

随着自动化领域科技的发展，工业生产控制的智能化、人性化日益成为工业自动化发展的一种大趋势。随着经济的发展，煤炭领域在重视生产的同时，也希望把矿上的各个子系统，融于到一个共用的平台上，从而实现整个监控网络的数据远程传输，调度监控，方便了数据的汇总、分析，便于领导级的管理者决策，进行统筹，安排生产管理。

1 项目背景

安阳市主焦煤业风井现有设备系统：主通风机系统、压风机系统、瓦斯抽放泵站系统、瓦斯发电站系统以及变电所。除主通风机系统和变电所在一起外，其它系统整体来说相对分散，操作人员要全天候循环巡检，不便于管理，有时设备出现停机都不易及时发现。

主通风机和变电所已有自动化监控后台系统；压风机设备在投建时已经配套了针对单台设备的控制系统；瓦斯抽放泵站没有自动化后台系统，水泵和抽放主電机的驱动单元低压开关或者软启动以及供配电的高低压防爆开关等也不在同一设备房间，就地管理比较麻烦，设备出现故障不能及时得知设备故障原因。

总体来说，各个设备子系统相对独立、分散，非常不便于操作人员的安全、科学管理。同时，集中监控的系统化和数据的远程调度传输监控已经成为煤矿迫切的实际需求。

2 设计原则

（1）先进性、成熟性：使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期。

（2）实用性：由于现代煤矿的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高，因此，在设计上应保证网络的处理能力。

（3）可靠性：高效稳定的系统，能提供全年365天，一天24 h的不停顿运作。安全的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境。

（4）安全性：网络的各个环节要尽可能多地提供安全保密措施，来保护网络的性能。设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。

（5）易操作性：先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。

（6）完整性：提供与各种外界系统通信的功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统的运作上。

（7）互联网和可扩展性：把各子系统有机结合起来，满足信息层结果中各层之间的信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。

（8）经济性：在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入建立一个尽可能高水平的、完善的自动化网络系统。

3 方案设计

根据安阳市主焦煤业各个子系统设备的现状及解决因系统分布分散而引起的管理困难、远程调度等问题的需求，制定如下自动化平台解决方案。

（1）针对瓦斯抽放泵站现在的无自动化后台系统，水泵和抽放主电机的驱动单元低压开关或者软启动以及供配电的高低压防爆开关等不在同一设备房间，设备出现故障不能及时得知设备故障原因等现状，在瓦斯抽放泵站的电控室内设计一台自动化监测控制后台，就近解决整个瓦斯抽放泵站的管理问题，在一个统一的平台上去监测控制瓦斯抽放泵站系统，从这个自动化平台上可以观察到整个瓦斯抽放泵站的设备运行情况、运行参数，在设备出现故障时能很快得知系统出现故障的原因，提前决策，开启备用机组，然后去处理设备故障。

（2）目前，风井主通风机、压风机、瓦斯抽放泵站各个子系统整体相对分散，操作人员要全天候循环巡检，不便于管理，有时设备出现停机都不易及时发现。采用综合自动化监控平台系统，可把各个子系统集成到统一的平台系统上。这个平台系统安放在变电所监控室内，这样在变电所监控室就可以实现整个风井各个子系统的日常数据观测记录、调度管理以及紧急故障快速处理。

（3）针对调度远传要求，使用原有光纤网络，增设必要的光端收发器、交换机以及调度用的调度监控主机和监控软件系统，组建成一个远程调度监控系统。

（4）项目大体分为集成硬件系统、主通风机在线接口软硬件接入、压风机三机组控制系统接口软硬件接入、瓦斯抽放泵站自动化监测后台（含其软硬件接口接入）等四块。

信息平台拓扑图如图1所示。

信息平台搭建后，在变电所及调度中心的信息平台监控主机上就可以实现主通风机、三套压风机机组以及瓦斯抽放泵站3个子系统的实时数据监测与记录、运行状态的及时反映、及时故障报警及其快速处理方案的制定等，最终实现了多个分散子系统的管理与调度，使得设备的管理更加先进、科学合理，避免了安排大量操作人员要全天候循环巡检记录，繁琐不便于管理的现象，更重要的是避免了有时设备出现故障停机不易及时发现的事故现象。

4 自动化信息平台系统配置情况

4.1 瓦斯抽放泵站监控子系统

配置设备：瓦斯抽放泵站监控柜、水压压力传感器变送器、电机温度传感、瓦斯气体浓度传感变送器、瓦斯气体负压传感器变送器、瓦斯气体流量传感器变送器、瓦斯气体排气电动阀体、瓦斯抽放泵站软件程序系统、信号/传输电缆、瓦斯抽放泵站就地监控及数据远传软件程序。

4.2 现场集成平台（数据采集服务器及监控中心）

配置设备：信息平台集成监控主机、显示器和音箱、工业交换机、山特UPS（1kVA）智能、西门子人机界面软件WinCC、主通风机数据远传软件程序、三套压风机机组数据远传软件程序、集成监控平台软件程序、主通风机以及3套压风机机组数据远传模块协议网关、信号/传输电缆。

4.3 远程调度集成平台

配置设备：光电转换器、工业交换机、山特UPS（1kVA）智能、西门子人机界面软件WinCC、远程调度集成平台软件程序、光纤网络。

5 自动化信息平台的功能

组建后的信息平台，在变电所控制室和远程调度中心就可以实现的远程功能。

（1）可以适时监测记录主通风机、压风机机组以及瓦斯抽放泵站的设备运行参数以及系统必要的性能参数。

（2）有统一的管理界面，方便进入每一个子系统的监控画面，动画人性化显示主通风机、压风机机组以及瓦斯抽放泵站的运行情况。

（3）具备及时的语音报警功能，及时对各个子系统的故障进行语音报警，及早让操作人员进行决策，减少系统停机时间，保障系统连续运行。

（4）具备故障记录功能，可以显示故障具体产生的部位以及初步故障分析，给设备故障的解决提供指导性的建议。

（5）具备数据再次远程传输的功能接口，以便将来矿方进行整个煤矿的信息平台搭建。

6 主焦煤矿自动化信息平台应用效果

（1）使用自控化信息平台后，全矿辅助人员减少，降低了受伤害的几率；设备实现了自动操作，避免了误操作造成的设备事故；各设备保护、闭锁装置齐全可靠，消除了保护装置不齐和失效等安全隐患，实现了本质安全。

（2）设备自动控制后，避免了运行过程中的机械和电气冲击，设备的磨损减小，其修理周期和使用寿命延长，运行费用大幅降低。

（3）全矿自动化程度提高，操作人员只需监视或进行简单的操作，降低了劳动强度。

（4）设备（如通风机、压风机、瓦斯抽放泵站）实现自动化控制后，运行效率提高，可靠性提高，系统的能力得到提高，对保证正常生产十分有利。

7 结语

风井设备集中监控及远程调度自动化信息平台在该矿投入使用以来，为该矿实现减人、增安、提效提供了有力的保障，节约了大量人工费用。自动化信息平台可操作性强，能真实地反映主通风机、压风机机组以及瓦斯抽放泵站的运行情况，协助矿领导指导矿井生产，同时可减轻管理人员的劳动，提高管理水平，社会经济效益明显。

参考文献

[1] 刘得英.煤矿综合自动化技术在神东矿区的应用[J].煤炭科学技术，2002（B01）：26-29.

[2] 赵四海.矿井主通风机在线监控系统研制[J].煤炭机械，2014，35（3）：195-197.

[3] 趙小虎，张申.基于矿山综合自动化的网络结构分析[J].煤炭科学技术，2004，32（8）：15-18.

[4] 张建，邓荣，汤俊.全矿井综合自动化在煤矿的应用与发展[C]//煤矿自动化与信息化.2010.