矿山自动化与信息技术的应用

吴启柱 孙伟

摘要：我国现有煤矿中，自動化与信息系统得到了广泛的应用，对一个煤矿企业来说，矿山自动化技术能对人力资源和设备等进行科学的配备，有效提高煤矿生产中的安全性，实现了经济效益的提升，也带来了可观的社会效益。文章简要叙述了矿山自动化技术的概念，介绍了矿山自动化与信息系统，并分析了信息技术在矿山工作中的应用。

关键词：矿山；自动化；信息化

引言

新时期科学技术不断发展，带动了计算机技术的迅猛发展，在一定程度上加快了矿山自动化的进程。对目前的煤矿企业来说，企业多认为自动化是正在形成的技术，因此在矿山生产中多半采用半自动化或者操作工辅助控制的中间缓冲技术。我国矿业与工业化国家的矿业相比，应用计算机技术要落后，与其他行业相比也要落后，基于此种情况，我国矿业应加大计算机技术开发与应用力度，用计算机技术推动矿山自动化发展。

1矿山自动化的概念

矿山自动化的基本要素是高速大容量双向全矿通信和信息系统网络；全矿范围的信息与数据采集系统；与全矿信息系统网络相接的自动化和遥控的机械设备；计算机化信息管理和自动化矿山计划及其控制和维护；联通互联网的通信和监控系统，是一种既先进又复杂的高科技系统。实时自动化的控制能力是矿山自动化的基本条件，根据企业内外条件变化，通过改变矿山内部因素进行连续优化，从而使产值达到最高水平。矿山工程是我国开发资源的关键项目，随着全球范围内计算机技术的普及与发展，信息化已成为未来社会发展的必然趋势，矿山工程必须通过先进的科学技术，走数字化建设道路，节约矿山工程生产成本，推动矿山工程实现持续健康发展。

2矿山自动化的应用

2.1矿山自动化与信息化系统

2.1.1矿山自动化与信息化系统概述

矿山自动化系统的基本功能是实时监控各子系统，分析设备状态、环境参数、故障诊断，并将数据上传至计算机，并加工成画面和图表的形式，对矿山工作进行实时监测与控制；合理的调整各子系统，使各子系统在健康、稳定的状态下运行，当子系统和设备出现故障或通信中断时，能够保障整个网络的正常传输和安全，实现管控一体化，大大降低煤矿企业的人力资源与设备成本。

2.1.2自动化系统的软件结构层

自动化系统软件的组成是图形编辑与处理软件、历史查询软件、数据处理与采集软件、实时监测软件、系统配置软件和数据上传软件等。软件采用数据库服务器、应用程序服务器和浏览器三层体系结构，实现整个系统运行的实时监测、控制与信息共享。在数据通讯方面采用多线程技术及动态链接库，且具有矢量化组态图显示功能，可随时显示监测数据、曲线、图形和报警点等数值，使数据实时响应，形成分析决策支持系统，实现前后台监测数据的无缝链接。

集成平台和待集成系统为实现数据的无缝接入，选用同一组态软件，在人机界面上，为用户在制作工艺流程图时提供专业的图形库，软件实时性、开放性、可操作性强，数据接入灵活，将不同技术途径和技术层次的系统之间进行数据交换，将安全、生产、管理中需要报警的信息如异常报警、超限报警、违章作业、设备运行故障等信息进行集中管理，建立统一的安全报警信息管理平台，并对报警信息进行相应的分析处理。

2.1.3自动化系统的硬件结构层

自动化系统硬件由网络层、设备层、管理应用层三层结构构成。网络层网络层设备主要由数据库、服务器、交换机等设备组成，通过Ethernet，采集各个子系统和服务器的数据信息，并将控制指令发送给设备层的控制器，完成参数的监测、趋势分析、各种设备控制和报警；现场设备层由控制装置、控制柜、传感器、分站、智能仪表等组成，采用现场总线，通过实时传递底层信息，从网络层中获取数据，采用Ethernet进行通讯，保证各子系统的安全性、实时性和可操作性；管理应用层主要设备包括交换机、服务器等，煤矿企业各个部门利用设备层提供的数据信息，能够不受位置的限制实时监测系统里的各种数据，为矿业生产提供数据的支持，实现数据的实时监测，由于涉及煤矿的安全生产过程，因此需要采用人员身份认证等安全技术，实现全矿安全生产的信息化管理。

2.1.4数据采集层

矿山自动化系统中包含了能够检测到瓦斯、水、火、顶板及人员位置的在线检测系统，包含了生产指挥信息采集系统如井下工业电视系统，还有综合自动化系统，能够对工作面进行综合采集、对胶带机进行集中控制等，同时，对于钻孔、机电设备的非实时生产数据、生产技术数据、运营管理数据和地震也需要予以采集，可以实现对井上和井下的动态实时信息进行采集。

2.1.5数据存储、传输与执行层

数据存储层包含了数据流通全过程的元数据库与元数据标准，构建数字矿山编码的标准与体系，对瓦斯、水、火等多方面决策给予帮助的支持模型库和知识库，同时，它还具有在线检测的管理功能以及综合自动化生产手段；数据传输层主要由企业管理网与工业Ethernet两方面组成，通过无线与有线的联合可以组成全覆盖网络；管理决策层下达的决策会通过传输层最终到达执行层，进而实现控制设备、修正矿体空间形态的作用。

2.2信息化技术在矿山自动化的应用

2.2.1人员考勤定位系统

该系统可以划分为硬件分和软件部部分2个部分。硬件部分主要由液晶显示屏、防爆交换机、接线盒、阻燃光纤、嵌入式软件模块、阻燃通信电缆、阻燃电源电缆、信息传输处理板以及信息采集处理板等部分组成；软件部分为数据存储、应用以及分析3层架构，这3个部分既互相独立，又相互结合，因此，局部变化不会影响到整个系统，更易于对系统进行安装、升级、发布以及使用，软件系统的应用能对数据进行存储，具有较强的系统集成性，有利于实现信息资源共享，软件主要应用技术有Jscript技术、VML技术、SVG技术、XML技术等，通过特定算法可以对SVG动态生成问题、智能合班问题以及无闪烁局部刷新问题进行有效处理。

2.2.2安全监测监控系统

安全监测监控系统由硬件与软件设备组成，主站与中心站的硬件由电源、计算机以及外围设备构成；软件设备包括操作系统、存储介质以及应用程序等。在实际工作过程中，该系统的传感器主要任务是对被测物理量进行有效转化，例如风速、开停以及瓦斯等，使其成为电信号，继而利用传输电缆将电信号传输给分站；分站处理完电信号后，会将其传输给地面中心站；监控主机处理电信号时，会将产生的控制信号传输给分站中的控制开关，系统便可以实现报警处理与断电处理。安全监测监控系统以双机热备为主，通讯方式为RS485，具有良好的稳定性能。该系统可以对矿山工程的各个高位地点以及场所进行有效监测，测点覆盖范围非常广，实时监测监控工程施工过程中的各种情况，具有较强的灵敏性与可靠性。对于现阶段的矿山工程，安全监测监控系统具有十分重要的意义，能够有效保障矿山工程的安全生产。

结束语

矿山自动化与信息化系统统一了各子系统的数据及画面，并传输到综合自动化平台，实现了全矿山的数据采集、处理和共享，实时监控煤矿生产的人员、环境、设备，对矿山的生产信息进行集成化管理，为决策指挥、生产调度、处理各类突发事故和矿井预防提供有效手段。

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