无人值守机房硐室系统在正利煤业的应用

田　军

(山西焦煤集团有限责任公司，山西　太原　030024)

·专题综述·

无人值守机房硐室系统在正利煤业的应用

田军

(山西焦煤集团有限责任公司，山西太原030024)

摘要山西焦煤正利煤业原各机房硐室系统独立运行，信息无法共享，为确保各硐室的安全可靠运行，需投入大量人力，同时原系统缺乏对事故的科学分析，不能及时排除故障。通过调研，该煤业公司采用了无人值守机房硐室系统，介绍了该系统的建设、功能及使用效果。得出该系统在保证安全稳定运行的前提下，实现了减人提效，达到了信息资源共享，取得了良好的经济效益和社会效益，为正利煤矿数字化和信息化矿井建设奠定了基础。

关键词正利煤业；无人值守；硐室；自动化

山西焦煤正利煤业属2013年投产的新建矿井，该矿井建设期间各机房硐室由不同厂家完成，系统独立运行，标准不统一，信息无法实现共享。同时，为确保各机房硐室的安全可靠运行，需设置大量的值班人员和巡检维护人员。因此，不仅需要投入大量的人力，而且在很多情况下由于对事故发生的时间、频率及原因等无法进行科学管理与数据分析，而不能及时排除故障。随着自动化、网络通讯、计算机等技术的迅速发展，正利煤业整合了原有矿井地面、井下机电自动化无人值守系统，建成了以“矿级调度监控中心远程集中操控、远程视频巡视、设备工况智能监测、专业队伍实施计划维护检修”为基本内容的矿井自动化无人值守系统，实现了大型固定设备、机房硐室无人值守和远程遥测、遥视、遥控、遥调和遥信等功能。下面重点介绍正利煤业无人值守机房硐室建设情况。

1系统建设前概况

正利煤业整个矿区共有机房10个，包括：35 kV变电站、主通风机房、主井提升机房、副井提升机房、压风机房、井口10 kV变电所、热风炉房、二级泵站、低温热源、锅炉房；井下硐室共计4个，包括：中央变电所、590变电所、胶带上山变电所、中央水泵房。

这些机房硐室都具有以下特点：

1) 每个机房硐室都是一个独立运行的系统，且都来自于不同的厂家，彼此之间没有数据共享。

2) 所有监控机房都是依赖人工值班和手工操作的方式来实现对设备的监控。

2无人值守系统的建设

2.1　环网建设

正利煤业无人值守数据采集系统采用环形千兆工业以太网，地面、井下各设一个环网，两个环网通过高性能工业级核心交换机连接。主干网传输介质为光纤，使用工业以太网交换机进行数据交换，并将各子系统的主机作为工业以太环网的一个网络节点，把各现场子系统整合于基于TCP/IP的工业以太网中。通过OPC、DDE、数据库共享、FTP文件上传等软件接口完成各子系统的信息整合，实现在地面集控中心对各子系统的集中监控。

矿井井下各硐室、地面的35 kV变电站、主通风机房、井口10 kV变电所、主井提升机房、副井提升机房分别设置了节点环网交换机，配有以太网接口以接入相关系统数据。地面机房网络连接图见图1.

图1　机房网络连接图

2.2　系统总体结构

2.2.1系统硬件构成

1) 正利煤业无人值守硬件系统选择的条件是：a) 符合国际标准、通用、先进可靠的硬件设备。b) 满足功能完善、性能稳定、维护方便的要求。c) 在结构和功能上可以实现分布式部署。d) 充分考虑容量、结构和功能设计的可扩展性。

图2　无人值守系统硬件配置图

正利煤业无人值守系统具体硬件配置见图2. 2) 正利煤业无人值守系统硬件主要由通信服务器、系统服务器、Web服务器、维护工作站、监控工作站、网络设备、时钟系统7部分组成。这些硬件共同来完成：a) 数据的采集、通讯和处理，实现对无人值守机房硐室的远方操作及控制。b) 数据实时发布，即用户可以通过网内IE浏览器实时的查询和访问数据。c) 完成数据库、图形、表格等参数的生成及修改，进行系统管理。d) 加装硬件防火墙和软件防火墙，与外界网络进行物理隔离，以保证网络系统的安全。e) 可以对交换机进行在线监视和控制，如端口运行工况、网络流量等。f) GPS天文时钟作为统一时钟源，网上各台机器的时钟均以GPS时钟为准。

根据正利煤业无人值守系统建设的实际情况，通信服务器、系统服务器、Web服务器均采用HP DL388服务器，远程维护工作站、监控工作站采用HP Z420工作站。

所有硬件设备均通过快速以太网相连接，采用标准的TCP/IP、UDP网络通讯协议，系统运行于3层结构模式下，网上各台机器相互冗余，只要1台服务器运行，即可完成无人值守系统最基本的功能，具有很好的可靠性。

2.2.2系统软件结构

正利煤业无人值守机房硐室使用SE9200智能一体化监控系统平台，采用先进的面向对象的可视化C++编程工具，所生成的应用软件符合微软的视窗标准，升级方便。系统开放性较好，可以任意集成其他厂商提供的软件模块，易于功能扩展，使用环境十分友好。该系统平台为各子系统提供统一的系统运行管理、数据访问、模块间通信、图形界面、权限管理、告警处理等公共服务。

SE9200系统平台可以归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层3层。集成总线层提供各公共服务之间、各应用子系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；数据总线层提供适当的数据访问服务；公共服务层为各应用子系统提供公共服务，如图形界面、报表工具、告警服务等。

3系统实施后的效果

正利煤业无人值守系统于2014年7月开始建设，2015年1月正式投入运行，由供电监控系统、主通风机监控系统、压风系统、乳化液自动配比系统、井下主排水系统、主井在线检测系统、副井在线检测系统、热风系统、井下局扇监控系统和视频监控系统组成，成立专门的集控中心机房，用于完成对各无人值守机房硐室的监控和操作。

3.1　系统主要功能

1) 实现井上、下各机房硐室高开、馈电、综保、移变的远程分、合闸，主变的远程调整档位，还可远程读取及写入各保护定值。

2) 主通风监控系统可实现主要通风机的开、停机及一键切换风机操作，同时可实时监控矿井的风量、负压及风机的电流、轴承温度、振动量等重要参数。

3) 压风系统可实现3台压风机的远程开、停机，可实现单机单控运行，也可根据井下用风量选择3台压风机自动投退和轮换运行。

4) 乳化液自动配比系统可实时监控乳化液存储量，并根据存储量进行自动产水、自动配液，也可实现乳化液的定量投放。

5) 井下主排水系统实时监控水泵的运行状态及参数，实现远程手动启、停水泵，可根据井下水仓水位高低进行水泵的自动投退和轮换运行。

6) 主、副井在线监测系统实现对主、副提升机在运行过程中各项参数的实时监控，对提升过程用生动动画进行展现。

7) 热风系统监控主、副井井筒热风系统各项参数并可根据井筒风量及温度自动调节热风量。

8) 井下局扇系统实现井下局扇远程监控。

9) 视频监控系统实现对井上、下各机房硐室画面的实时监控，长时间保存监控画面，做到实时回放。该系统可同时清晰监控16个画面并做到自动循环播放，同时可配合无人值守系统对井上下各配电硐室进行远程操控及各机房、硐室环境巡视检查。

3.2　系统使用效果

正利煤业无人值守机房硐室建设投入运行后，取得以下效果：

1) 减员增效效果明显。该公司井下3个变电所和1个中央水泵房， 地面35 kV变电站、主通风机房、压风机房、乳化液配比站、井口10 kV变电所5个机房，实现无人值守后，至少减少32名值班人员，1名值班人员的年工资约为6万元，每年仅工资一项便可为该公司节省下190余万元。

2) 安全水平进一步提高。无人值守投运后，可以将各子系统数据统一集成在一个信息平台上，实现系统联动，提供实时报警和预警功能。同时，通过配套的视频监控，对无人值守机房硐室进行全方位监控。如井下发生停电故障，可以最快的速度对故障进行统一的排查和分析，为及时检修并恢复送电缩短时间。在正常运行情况下， 还可以详细记录井下电气运行时的参数，为进一步优化矿井的供电系统提供依据。

3) 完善设备运行数据库。系统在运行过程中，不断记录和积累设备在日常生产运行中的各项数据，为进一步提高机房硐室设备运行可靠性奠定基础。

4结语

正利煤业无人值守系统经过半年多的应用实践，使用效果良好，不仅在保证系统安全可靠性的前提下降低了运营成本，同时又可以大幅度地提高矿井的自动化程度，具有较好的社会效益和推广价值。

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Application of Unattended Machine Room Chamber System in

Zhengli Coal Mine

TIAN Jun

AbstractThe original machine room chambers systems operate independently in Zhengli coal mine of Shanxi coking coal group, so informations can't be shared. In order to ensure the safe and reliable operation of the chambers, need to spend a lot of manpower. The original system lacks scientific analysis to accident, can't eliminate malfunction in time. Through the investigation and research, unattended machine room chamber system is adopted in the coal mine. The construction, function and using effect of the system are introduced. Obtains that under the premise of ensuring the system safe and stable operation, reduces the manpower cost, improves the work efficiency, achieves the information resources sharing, obtains the considerable economic and social benefits. It lays the foundation for the coal mine digitization and informatization construction.

Key wordsZhengli coal mine; Unattended operation; Chamber; Automation

中图分类号：TD67

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)12-0058-04

作者简介：田军(1976—)，男，河北安新人，1999年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事煤矿机电运输管理工作(E-mail)326865251@qq.com

收稿日期：2015-09-10