亚控科技：冀中能源东庞煤矿综合自动化系统

北京亚控科技发展有限公司 李玉宝

亚控科技针对矿级、集团级以及安监局不同的监控和管理需求，提供有针对性的解决方案。针对矿级监控和安全生产提供智慧矿山解决方案；针对矿业集团全面监控管理提供矿业集团信息中心集控系统解决方案；针对安监总局及各分局提供安监局信息中心集控系统解决方案。

北京亚控科技发展有限公司市场部经理 李玉宝

项目背景

东庞矿是冀中能源股份有限公司主力矿井之一，煤炭地质储量为4亿吨，现年生产能力可达到500万吨。本项目建设的东庞矿综合自动化系统，将矿井的各个子系统汇聚到本系统平台，具有与集团联网功能，支持集团安全管理的需要，更好地体现了东庞矿独有的“一矿四井四厂”特色，即一矿：统称东庞矿；四井：东庞矿本部井，北井，升达井，西庞井；四厂：本部选煤厂，西庞选煤厂，本部电厂，邢东电厂。所接入的子系统涉及到安全、生产及通风等方面，形成全矿井监测、控制、管理一体化，实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运营网络化，使煤矿高效集中生产，达到减员增效、降低成本，提高矿井整体安全和生产水平。 矿井结构图如图1所示。

目标与原则

（1）往下能监测各子系统内设备的运行状态以及所需的生产和安全参数，能对矿井各控制子系统发布控制命令；往上能够上连集团公司局域网，实现矿井与公司之间的生产与管理信息及时交换，从而实现安全生产过程控制网络化、企业综合管理现代化。

（2）建立一个生产调度中心，在地面调度中心能够对各自动化系统机电设备进行集中监控，井下部分系统、功能可实现无人值守，仅需巡检工进行定期巡视和维护，实现全矿的管控一体化。

（3）建立一个快捷、标准的传输平台，提供安全、先进、可靠的传输能力，满足生产和管理的要求。

（4）随着矿井建设能够整体规划分步实施，并能随着技术的发展方便升级。

图1 矿井结构图

图2 东庞煤矿综合自动化系统架构图

实施与应用情况

本项目实现了对所有支持OPC标准的组态软件和硬件设备所组成子系统的集成，如IFIX、Intouch、Wincc、西门子S7系列PLC等；对于不支持OPC标准的子系统和硬件设备，只要其支持标准的通信协议或提供开发的数据接口，均可用KingSCADA作为系统上位机的节点和OPC SERVER，对既有系统也可以使用组态王采集并转换成标准的OPC SERVER或电力104规约、Modbus TCP、亚控专有特殊接口等，实现接口的统一，便于系统维护和自动化集成管理。

东庞煤矿综合自动化平台以工业以太网络为基础，各子系统数据采集，组态开发维护，实时数据显示，历史数据存储，控制室和调度室组态显示在网内封闭运行。该系统具有服务器冗余、服务器镜像、分布式点对点数据传输、数据缓存等特性。在系统设计时，亚控充分考虑了以下要求：

• 条件允许时，在物理和逻辑上都要考虑网络信道的冗余，确保网络通道的安全和无单点故障。

• 当系统的某个子系统的通信或元器件故障时，不能影响其他子系统的通信和整个网络的传输性能。

图2所示为东庞煤矿综合自动化系统架构图。

本平台实现以下功能：

（1）实时显示： KingSCADA和KingGraphic以动态工艺流程图、图表趋势等形式实时显示各子系统信息；

图3 皮带监控系统

（2）实时报警：系统数据库提供分级报警、变化率报警、死区报警、优先级报警等多种功能；

（3）历史报警：数据库支持报警记录与查询、支持关系数据库的报警保存；

（4）事件查询：保证相关人员实时掌握故障、报警信息、操作信息等的记录和查询。

（5）远程浏览：利用KingPotal在IIS服务器的WEB发布功能，可以将整个煤矿系统的实时信息和历史数据图表发布到局域网和INTERNET上；

（6）运行状态统计与分析：对各个安全监测测点、皮带、水泵、主井、副井等被控对象的运行状态进行查询、统计和分析，可使用报表、曲线控件显示历史信息；

（7）分布式系统设计：子系统、工业历史数据库、操作员站、集控中心等可以分布在工业以太网的不同节点上，实现整个系统的三网合一；充分利用网络采集转换的分散性与数据库平台统一接口的有机结合、使系统效率更高、更安全可靠；

（8）数据采集：亚控软件支持上千种国内外常用设备的通讯协议，通过标准数据采集接口（如OPC协议、Modbus、DDE协议、TCP/IP协议、COM协议、API等方式）读取子系统指定文件和设备的数据；

（9）规约转换：通过KingSCADA的协议转换技术可以将不同厂级的子系统数据统一转换成标准规范的网络数据。在此推荐使用OPC SERVER、电力104规约转发、Modbus TCP转发等接口技术，保证数据传输稳定可靠，提高系统的容错性和开放性；

（10）特殊数据的二次处理：专业的计算引擎可以对采集到的数据进行二次处理，便于直接显示和使用，工业数据库支持变量的实时计算，支持计算与采样结果的逻辑与物理的二次压缩存储技术，支持脚本的时间触发和事件触发；

（11）海量历史数据存储：工业级历史数据库KingHistorian的服务器可以采集存储多达200万个标签点，每秒存储和检索超过20万条记录，并且具备TB级数据存储容量。使用数据库KingHistorian的组件和Client可以显示和分析存储的数据，也可以使用管理系统提前指定的数据；

（12）开发的数据库接口：数据库KingHistorian支持丰富的开发接口，如API、COM、OLEDB、EXCELAdd，为管理系统（如：ERP、MIS、MES、GIS系统）使用相关数据提供方便。

对于集团原始数据，KingHistorian数据库利用自带的OPC CLIENT采集器将子系统数据自动枚举到工业库中，无需手动创建变量，将东庞矿各子系统的数据全部汇集到工业库KingHistorian中，并根据客户需求为本项目专门开发了专用的数据转发工具KH2iH，在iHistorian中提前做好标签准备，为之后的实时数据和历史数据的转存到iHistorian数据库做好铺垫。亚控科技还开发了专门的文件采集器，能够周期性的将子系统的文本文件类型数据文件采集到数据库中。

效益分析

东庞矿综合自动化系统建设后，实现了系统的安全性、稳定性、扩展性强等特点，并实现了设备稳定，可靠传输，系统安全，三网合一的目标，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，并从煤矿安全管理、综合数据集成、综合自动化方面提供了结合国产化产品的综合系统，能够为煤矿带来比较客观的经济效益和社会效益。

■贵公司近年来在矿业自动化市场发展情况如何？您感受到矿业自动化市场正在发生着哪些变化，呈现出哪些特点？

李玉宝：随着我国矿山行业的快速发展，安全生产的形势也日益严峻，对生产过程监控、全矿井生产安全环境监控、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化提出了新的要求。亚控科技作为专业的自动化和信息化软件研发厂商和“两化融合”完整解决方案供应商，一直积极探索和研发针对该行业的定制化解决方案，并在开滦集团单侯煤矿、冀中能源东庞矿等国家重点大型煤矿成功应用，目前正在大力推广阶段。

矿产资源是重要的不可再生资源，我国矿业发展滞后，曾长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生，造成了巨大的生命和财产损失。近十年来，国家高度重视安全生产问题，不断出台和更新相关政策，加大监管力度，我国矿业生产得到了快速发展，新设备、新技术、新方法得到广泛应用。作为现代化矿业企业的重要标志——自动化、信息化逐渐得以深度实施。

■贵公司能够为矿业提供哪些产品或者解决方案？这些产品和解决方案具有怎样的特色？核心优势是什么？

李玉宝：亚控科技针对矿级、集团级以及安监局不同的监控和管理需求，提供有针对性的解决方案。针对矿级监控和安全生产提供智慧矿山解决方案；针对矿业集团全面监控管理提供矿业集团信息中心集控系统解决方案；针对安监总局及各分局提供安监局信息中心集控系统解决方案。

智慧矿山解决方案的显著标志就是“无人”，即开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业。整个矿山的各个方面都在智慧设备下操作完成。智慧矿山系统进行全方位的智能监控，在瓦斯、水、顶板、危险设备、爆破等危险环境周围做到无人值守，在某些特定环境下防止外来人员误入。在重体力劳动或重复性劳动环境下，系统实现对设备的自动控制与检测或用户远程控制，做到无人操作，提高安全水平。其中包括：采煤、掘进、运输等。智慧矿山系统具有设备在线运维功能，系统自动检测设备状态和故障报警。对设备的管理需要用户对设备运行进行分析，包括累计设备运行时间、设备故障诊断、设备健康分析、设备维修、报警提醒、设备运行启停次数监视。做到设备无人值守，检测设备包括：皮带机、水泵、供电、掘进机、采煤机等。

该方案的亮点：（1）矿井巷道图达到无极缩放的效果，准确定位人员轨迹与报警设备；（2）针对井下的生产、运输、维修等环节可以进行视频、音频等多方位的远程指挥；（3）快速定位井下工作人员的行进轨迹，随时查看工作内容与工作进度；（4）远程控制皮带机、水泵、压风机等子系统的启动与停止；（5）为开采灾害事故提供智能决策方案，尽快解救井下被困人员。

矿业集团信息中心集控系统解决方案实质是依赖对煤矿地理、生产、安全、设备、管理等方面的信息进行采集、传输、处理、应用和提升，达到信息增值的目的。建立基于网络的大型开放的分布式控制系统，形成全矿井监测、控制、管理一体化，实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运营网络化，使煤矿高效集中生产，达到减员增效、降低成本，提高矿井整体安全和生产水平。

该方案的亮点：（1）煤矿现场数据断线续传，即煤矿现场网络如果出现断线情况，现场数据不会丢失，将会全部缓存到当地，待网络正常后将数据继续传输到信息平台；（2）容纳多种数据传输介质，即针对大量的煤矿现场的不同条件，信息平台支持多种数据传输介质和传输方式，包括INTERNET、GPRS、3G、VPN、TCP/IP、CDMA等；（3）支持煤矿单向传输数据，为了避免影响煤矿现场运行系统，亚控科技提供单向数据传输模块，采取无回写技术，成功的绕开了数据安全问题。（4）支持数据压缩传输，由于大量的数据需要从各个煤矿汇集到调度中心，这样势必会影响传输效率和系统稳定性，亚控科技提供的数据传输模块采取无损压缩方式将数据进行带时间戳格式的压缩传输，不仅保证了数据的完整性，又提高了传输效率。

安监局信息中心集控系统解决方案是为了满足安监部门对管辖的大量矿业生产情况进行监管而开发的远程集控系统，它是一个复杂的、多层结构的信息化系统，该系统中需要集成多种硬件平台、软件平台、多种开发工具来共同开发和实施。安监局建设信息中心集控系统不同于单个矿的综合自动化系统，大量的信息传输需要统一传输介质，统一传输接口，并且需要考虑数据安全问题。针对安监局的管理需求，亚控科技推出了针对矿场多节点、多接口的完整解决方案，可以在比较短的时间内，建设出监督矿场现场情况的信息平台。

■针对贵公司在矿业所从事的领域，您认为技术发展将具有怎样的趋势？

李玉宝：我们国家地大物博，矿产资源丰富，矿业发展必将保持稳定上升的态势，而信息技术将大有可为。首先，随着矿业自动化技术和信息化技术纵深发展，未来将向两化深度融合和智能化发展。两化深度融合包括自动化系统和生产管理系统的融合、自动化系统和地理信息系统的融合、自动化系统和视频监控系统的融合。其次，矿产资源是国家的重要战略资源，信息安全问题从未像今天这样引起国际社会的高度关注，我国的数据安全已经上升到国家战略层面，中国的自动化和信息化系统将向建立在开源或自主研发的操作系统迁移，特别是“棱镜门”事件后，世界各国的自动化和信息化系统都将陆续向开源系统迁移。第三，移动技术和移动终端的发展将改变客户端的格局，凡是移动终端能做的都将会从台式机上转到移动终端上；第四，云计算和物联网是新一代信息技术的重要组成部分，未来的技术发展必将符合这些趋势。