冀中能源股份公司矿井综合自动化系统的应用研究

寇文宏

摘 要：本文詳细介绍冀中能源股份公司的煤矿综合自动化系统建设方面的情况，从公司自动化系统的现状分析、实现的目标、技术要求、组成结构和实现的功能作用等几个方面进行了阐述，矿井综合自动化系统建设，将大大提高了矿井安全预警和防灾减灾能力，具有不可估量的社会效益和经济效益。

关键词：煤矿 综合自动化 系统集成

中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0032-02

冀中能源股份有限公司是由冀中能源集团控股的上市公司，企业规模不断发展壮大，目前涉及到煤矿、化工、建材等多个行业，地域横跨冀、晋、内蒙古，如何更好地实行跨地域、跨行业的运作和管理，成为企业面临的问题。几年来煤炭工业的发展证明，建设以自动化、信息化为标志的新型现代化矿井已成为煤炭企业提高矿井安全程度，实现高产高效，增强核心竞争力的必然途径。因此，冀中能源股份公司几年大力发展信息化，建设了覆盖煤矿生产调度全方面功能的冀中能源生产调度指挥综合信息系统，达到提升企业组织生产的管理水平，加强安全生产保障，提高生产效率和经济效益的目的，作为其中的一项核心功能，综合自动化系统建设为企业生产指挥功能的发挥起到了重要的作用。

1 公司矿井自动化信息系统现状分析

目前，股份公司已建立公司级综合自动化集成平台，2008年对本部六矿及山西二矿实施了安全监测系统联网集成，其它自动化系统方面，各矿实施了人员定位、矿压监测、压风机与通风机监控、皮带运输监控、排水监控、主井提升监控、井下与地面变电所监控，各矿对井下主要地点实施了视频监视。

2 矿井自动化系统建设的主要目标

实现对公司生产矿井在生产过程中所涉及的主要生产环节的自动化系统进行信息集成，达到在“生产调度中心”实现远程监测、统一管理分析的目标。具体目标如以下几点。

（1）各矿井下皮带、运输、供电、排水、通风、矿井提升等自动控制子系统采用OPC及组态软件等技术接入矿级综合自动化集成平台，基于该平台实现了在地面集控中心对自动化系统开停控制和在线监测，减少井下现场人员，提高了矿井安全水平。

（2）煤矿安全监控、人员定位等监测监控系统在地面接入煤矿自动化平台，实现了人员定位信息、安全生产监测信息的集成、共享和Web发布等功。

（3）在矿调度室建立了矿井自动化监控中心，具有大屏幕显示功能，对所有的自动化信息进行全面的监测和监控。

（4）建立了矿井工业电视监视系统，将井下和地面各主要地点摄像机的信号传输到地面视频服务器，在集控中心显示和切换图像，为地面远程控制提供了必备的监视手段。

（5）实现矿级综合自动化系统与公司生产调度综合系统的集成，将煤矿井下现场的自动化信息、安全监测信息、井下视频与生产调度系统联通，所有信息可以在公司调度中心大屏上显示并进行实时监测。

3 自动化系统建设的技术要求如下

（1）通过公司多级集成的调度指挥系统图（基于公司统一的组态图形）实时监测各矿厂生产监控系统中主要设备的运行状况，包括运行状态、是否带病运行、是否需要检修。

（2）可实现对各矿厂安全、产量监控数据、生产系统设备运行动态等数据的实时查询、统计，并建立动态报表，根据实际需要预览打印。

（3）设备运行故障时，能够和工业电视系统发生联动，自动将对应工业电视画面弹出显示，并明确表示联动关系。

（4）定期对影响煤矿生产的各类因素和影响时间进行分析评估，指导管理人员对经常影响生产的环节加强管理；分析矿井生产过程中能耗与产量的关联信息，指导管理人员对生产各环节进行优化控制，节约能耗，提高产量。

4 矿井综合自动化系统集成方式及组成结构

矿井自动化过程信息集成采用统一的组态软件平台，实现公司、矿的二级集成。

冀中能源股份公司通过对各实现过程信息的分级集成，实现基于公司统一的组态图形，实时监测主要设备的运行状况。各单位可以按权限分级进行筛选查看，形成动态报表，按需完成统计。系统软件布置（如图1）。

综合自动化集成平台技术选型设计：本次方案设计采用“定制+组态”方式，组态软件采用IFIX+iHistorian实时数据库进行生产过程数据集成；定制开发软件采用TD-AUTO用于来做WEB数据发布，并实现各类安全、生产业务数据的整体集成和综合应用。

矿级单位数据采集方式。

在基层单位建立I/O服务器，一方面负责采集各生产过程监控系统数据，同时具备OPC服务功能，为公司总部集成平台提供数据源。首先，考虑采用OPC方式实现生产系统数据集成；其次，针对定制开发而不支持OPC方式的生产系统可采用DDE方式，并逐步在新装备系统中要求采取OPC 方式接入。

公司总部数据采集方式。

需要在基层单位建立OPCSERVER，一方面负责采集各生产过程监控系统数据，同时具备OPC服务功能，为公司总部集成平台提供数据源，而在公司总部配置HMI SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统，同时安装采集器Collector，该采集器可以实时采集矿OPCSERVE的安全生产过程实时数据，在压缩之后发送给Historian 服务器。

5 矿井综合自动化系统功能及作用

5.1 真实反映作业现场安全、生产状况

在生产调度指挥中心，管理人员可直接通过大屏幕系统实时掌握各基层单位的安全、生产、经营状况；主要作业地点如采区、采煤工作面、掘进工作面等的安全信息如隐患。

5.2 安全生产报警防范及联动机制

通过设立专用计算机，建立独立的预、报警系统平台，将安全、生产、管理中需要报警的信息进行集中管理。

5.3 预警/故障管理

对于作业环境中的非开关量参数，充分利用历史数据，通过对数据的比较、对比关联、分类聚类等发现规律，并通过相应的核心算法建立异动预警模型，对数据进行预测分析。

5.4 作业现场环境异常分析

对基层矿井各类环境监测数据（不包含开关量）的异动情况进行分析和评价，实现提前预警，使管理人员能够尽早将安全隐患消除在萌芽状态。

5.5 调度指挥及应急救灾指挥管理

当发生灾害或有重大隐患时，能够启动相关应急预案，并将整个处理过程自动记录下来，从而提高抢险救灾的效率，有效避免事故扩大、减少事故造成的损失。

5.6 多系统之间互联动

当监测到基层矿井某区域有重大隐患（严重报警）或有灾情时，能够在大屏幕画面上提示危险区域人员的撤离路线、该区域的环境状况和主要设备运行情况，同时将该区域的工业电视画面显示在大屏幕上。

5.7 各类数据的综合利用

（1）WEBGIS应用。

将生产综合调度指挥系统软件平台与WEBGIS技术相结合，实时、准确地反映矿井环境参数变化、主要设备的运行位置及状态，为提高监管效率及监管深度提供无可比拟的优势。

（2）作业区域环境安全评估。

利用安全监测联网系统中的环境监测数据，对矿井某区域的安全状况进行综合评价。

6 结语

煤矿综合自动化系统在对煤矿安全生产的发展具有重大意义，系统实现了在煤矿地面控制中心对井下运输、供电、排水、压风、提升系统的开停控制，并可实现矿及公司两级对井下系统的监控，公司领导和相关业务部门能够以多种方式及时获取准确的安全生产信息，并迅速作出响应，有效保障企业生产安全，大大提高了矿井安全预警和防灾减灾能力，具有不可估量的社会效益和经济效益。