煤矿机电运输系统信息化建设探索与研究

赵俊泽

摘  要：随着互联网技术的飞速发展，信息化已经渗透到社会的各个方面，成为指导社会各个领域改革的主流。在工业领域，信息化已迅速渗透到安全生产、过程控制、环境监测、设备管理等各个环节，形成了集约化、集成化的综合应用体系。由于煤矿开采环境恶劣多变，系统庞大，工艺流程复杂，人员素质参差不齐，现场安全生产管理对信息化建设的要求尤为重要。从设备多样性、环节渗透性、系统覆盖性和复杂性等方面来看，机电运输系统是煤矿生产过程的核心。煤矿机电运输系统作为煤矿生产的重要组成部分，一直贯穿于煤矿生产的各个环节。机电运输设备分布在各个房间和岗位，形成了极其复杂的机电运输网络。

关键词：煤矿;机电运输;信息化;以太网;组态;

一、煤矿机电运输系统的特征

1.变得越来越复杂。煤矿机电运输系统复盖面广。与此同时，煤矿运输系统包含许多地下设备，相互作用，十分复杂。此外，煤矿对外运输系统的工作环境非常恶劣，容易受到多种因素的影响，也容易发生变化随着科学技术的不断发展，运输设备向大规模方向发展，主要运输系统中也有自己的次级系统，这些系统相互依存和相互作用。总的来说，主网络由四个链接组成：挖掘、停止、运输和提升。煤矿也可以分为许多矿区。每个矿区之间的排水、通风、运输和供电系统由许多子系统组成。不同的系统相互作用，形成复杂的网络系统。这种复杂的煤矿系统具有全球联系的特点，因此改变一部分可能导致全球变化。

2.许多潜在的安全威胁。煤矿的采矿环境复杂，尤其是在存在大型机械和电气设备的情况下，使用大型机械和电气设备是危险的，更不用说煤矿下这样复杂的环境了。在煤矿开采过程中，如果煤和煤气的粉尘含量达到一定的价值，电气设备就会受到影响，引发火灾，对工人的人身健康和安全构成严重威胁。

二、总体的方案

1.构建系统网络。在道路和地下主卧室实现5G （4G）网络的全面复盖，并在地下和地面设备安装区具有集中控制要求的采矿业局域网接口。同时实现5G （4G）矿山网络与局域网的整合，这是信息化建设的基本条件。

2.设备建设.集中控制平台。通过TCP / IP协议，将矿井、主通风机、带式输送机、主排水泵、绞车、客运飞机和其他设备的集中控制装置连接到采矿业局域网，以实现参数和数据的发布设备对象平台由工业配置软件开发，用于读取设备控制参数，从而对设备进行集中远程监控、操作和故障诊断。

3.执行设备信息管理。开发一个设备信息管理平台，通过外地移动终端和后台服务器支持外地设备的精细管理，实现设备数字化、信息管理和维护。

4.对井筒、斜巷、煤层等盲区进行可视化动态监控，并对辅助运输线、输煤线、供配电网等所有工艺信息进行管理。，并利用信息指南帮助地下机电运营商安全运行，全面提高电子运输系统的信息水平。

三、具体的内容

1.系统联网。目前，煤矿地面固定设备站、变电所基本实现工业以太网覆盖。为了保证移动终端的发展和应用，有必要在固定电话中实现无线覆盖和安装无线路由设备。连接矿井局域网，确保需要物联网的工作站能够实现实时Wi-Fi接入。为了实现井下视频监控和设备远程控制的功能，现代矿井采用光缆实现井下与地面的远程通信。然而，工业以太网在地下室和设备点的普及程度并不高。地下工业以太网的建设是系统网络建设的重要组成部分。开关安装在变电站、机电设备室和设备集中区。所有设备，如交换机、光纤cat和光纤电缆，都连接到LAN。最后，利用地下光缆实现地下与地面的网络连接，确保需要物联网的地下车站具有接入矿井局域网的接口。同时，网络带宽的配置应充分满足物联网设备的需求。随着一些信息矿山5g（4G）地下网络的全面覆盖，许多矿山的地下物联网仍处于3G甚至无线水平。配电系统独立运行，无线网络不连续、无序。因此，建设5g（4G）地下无线通信系统是信息化的基础工作。地下5g（4G）无线通信系统用于高速稳定的数据传输，以满足地下无线网络覆盖和大数据传输的要求。骨干网建设完成后，将5g（4G）网络接入矿井局域网，矿井局域网通过VPN技术接入广域网，实现零门限、低延时、地下、地上、有线、无线。广域网和局域网快速、安全地相互作用，与机电设备形成网络接口。机电人员可以接入接入的网络，各级网络可以实现与其他网络互联。

2.建造中央设備控制平台。目前，随着工业自动化水平的提高和PLC控制器的普及，煤矿大部分集中控制系统、主通风机、带式输送机、主排水泵、绞车、客机等设备都以PLC控制器为基础，有些自动化只要工业局域网接口在现场可用，就可以在网关和IP合并后将控制器连接到工业局域网。个体API采用非TCP/IP协议，其主机通信模式需要扩展（例如，MPI/DP接口S7-300 API只需添加CP343模块），以便连接到本地采矿业网络;不带扩展条件的控制器不能直接连接到本地网络，但可以使用其自己的配置软件中的OPC发布功能来实现网络数据共享。 IOT平台实现映像管理，并扩展设备工作画面、调整画面、控制画面、曲线监控画面、视频监控画面、故障显示画面等。，以满足设备的多方向监控要求。平台存储通过后台数据库（后台数据库）收集的设备操作数据，并将其打开给其他平台（管理平台）进行调用。为了进一步拓宽平台的应用渠道，开发了一个移动终端进行集中设备控制。该终端基于Android系统，通过5G （4G）或Wi-Fi连接到平台服务器。使用特殊版本的配置软件（如Android Force Control），实现了设备运行配置和控制功能，其功能与平台的工业计算机相同，便于安全管理人员和维护人员对井下和井下进行实时监控。移动终端成熟时，可扩展到手机配置，平台可推至三网民用手机，便于管理人员外出时监控设备。由于该矿局域网通过VPN连接到WAN，除了中央控制室的监测人员可以通过终端访问和操作该平台外，该矿外的工程师或技术人员还可以在获得许可后访问和操作连接到WAN的机器上的该平台。

3.全面建设资产管理信息。资产管理可以从两个方面开始：管理资产的规划、采购、库存和分配;以及管理资产的运行、维护和寿命审查。近年来，各公司都有完善的设备信息管理系统（如ERP），因此这种信息化建设的方向主要是面向企业。配置平台的设备信息管理平台，平台服务器位于矿山资产管理处该平台具有以下功能：（1）输入各种矿山设备的详细技术参数和技术规格。系统和设备之间的从属关系可以用直观的模型和图形来表示。（2）输入设备备件和材料的使用寿命、使用周期和库存。根据设备附件的情况，可以自动提供维修和更换方案，并及时推回。（3）共享和使用平台数据——集中控制设备和对象，记录和分析运行状况和缺陷，利用科学算法根据数据计算和评价关键设备或部件。（4）开发移动终端管理设备（终端具有视频和音频收集功能），构建基于Android的移动终端，并通过5G （4G）或Wi-Fi连接到平台服务器。终端的主要功能：第一，具有上述平台上位机的三个功能;其次，它增加了辅助维护功能。辅助维护和检查功能以计算机化为基础，以移动终端为支撑。结合设备抽查和巡检系统，在巡检或巡检过程中，巡检人员自动推进巡检和巡检的内容，维护人员维护巡检终端，根据推进的内容对设备进行抽查，并使用巡检终端输入参数修改和下载单个内容后，终端将自动推送下一个内容。 终端输入的所有数据都通过网络上传到管理平台，该平台收集、归纳并汇编成报告，供管理人员实时检索;维护数据也用作设备管理和评估的重要参考。技术人员可以通过平台维护和更新终端驱动的内容和维护标准。

4.关于机电运输过程的信息建设。以工艺管理信息化建设优势为基础，构建矿车循环系统、煤炭循环系统、多层供配电系统等重要工艺信息化。（1）矿山车辆流通系统的计算机化建设。采用无线探测网络通信技术，结合地下5G（4G）井网构建井下矿车定位管理系统。为每辆矿车安装井下定位卡，作为每辆矿车的唯一标识。定位卡向接收机发送信号，使接收机实时获得矿井位置。位置信息传输到定位系统的工控机，以便利用软件进行位置、运行路径和实时停留时间的查询。利用矿山局域网实现通用设备控制平台与位置管理系统的透明接口，实现矿车状态与各类改进型运输设备运行相结合的辅助运输的集中科学管理，实现准确、实时的位置定位 并有效防止站姿、压力、交通堵塞和发送不良状况，提高运输效率。 （2）煤炭流动系统信息化建设。整合所有帶式机械集中控制运行状态、煤仓储煤状态、主井称重系统、电梯运行状态和上部仓库运行状态，形成煤流量信息系统。该系统可根据型煤状态和皮带传动量对各型煤量进行科学优化;根据皮带上的煤流量，能够调节主井的固定负荷，确保主井电梯以最高效率运行;调度室可通过煤流信息平台检查各封头出煤量、主井装载量增加量和煤流系统故障部分，便于所有生产系统的调节规划。

四、结语

总之，煤矿信息化建设可以促进自动化和智能化建设电子运输系统，实现全过程、设备运行、维护和更新的网络和平台管理，有效提高运输系统安全生产效率。

参考文献：

[1]王萍.浅谈煤矿信息化与自动化发展趋势.2020.

[2]高正华.关于煤矿机电运输系统信息化建设探索与研究.2020.