智能矿井综合自动化系统研究

宋建

摘 要 科技在快速发展，社会在不断进步，我国是智能化发展的新时期，智能矿井综合自动化是利用信息网络、自动控制、通信、计算机、视频等先进技术和产品建立的以煤矿安全生产调度指挥系统为核心，集成生产运输系統、安全保障系统和安全生产支持系统的监控及安全生产信息管理系统为一体的完整的“管控一体化”综合应用系统。

关键词 智能矿井;综合自动化;管控一体化;数据中心;智能分析;联动预警

1系统优势

传统信息管理系统多是以上层业务流程为基础，展开企业业务流程管控的，更加注重业务执行以及资料流转准确性，对下层工业控制系统具体控制方式考虑相对较少，会对生产管控形成一定影响。而综合生产自动化系统更加注重生产层面细节控制，会按照生产设备运行数据，对设备运行状况以及生产效率等展开分析，数据收集较为及时、全面，整体设备联动协调效果也较为理想。在矿井企业展开自动化系统建设，构建统一性管理平台，可达到良好的信息融合、检测与生产管理效果，可实现对不同生产系统与生产辅助系统信息的动态跟踪与处理，能够为生产管控以及企业决策制定提供重要依据。

2智能矿井综合自动化系统

（1）总体架构。总体架构分为三个部分[1]：信息层、控制层和设备层。①信息层：实现信息综合展示与综合管理。具体内容包括：建立矿山门户;通过建立数学分析模型，将企业安全、生产、成本、监测等数据进行综合分析，为企业决策者有效实施管理和制定计划提供决策依据。②控制层：实现统一平台综合管理，实现综合数据存储。具体内容包括：建立高速冗余信息传输通道，为矿山各子系统数字化传输奠定基础;建立统一的矿山数据仓库，存储海量的工业级实时数据，存储管理级业务数据及可进行决策分析的管理级实时数据，存储供进行综合分析、综合查询的大型综合数据。③设备层：实现各专业子系统自动控制与监测。具体内容包括：建设高度智能的控制子系统。各个子系统根据各自生产工艺流程，采用智能传感器和执行器实现自主的自动化控制与检测，通过与PLC或上位机的硬件通信，建立基于TCP/IP的硬件通讯机制，通过OPC或其他的数据通信标准，建立通过工业以太网络实现远程监视与控制的软件通讯机制，为上层综合自动化监控做好准备工作。

（2）系统平台具体建成使用。协调统一的体系结构：采用通讯中间件，解决了集成中面临的语义异构、语法异构、结构异构、系统异构的问题。在.Net平台下基于组件开发方式，开发人员可以方便使用、修改、扩充、定制框架中的组件，框架平台可以通过配置组件动态加载核心模块。

友好的软件界面：系统的人机界面 采用最流行的界面组态技术，将所有的人机界面，应用数据和分析数据完整地集成在平台框架体系结构中。基于面向对象的图形，表格等为用户提供功能强大友好的操作界面。

安全性、可靠性、稳定性高：整个解决方案采用基于角色的权限管理设计，按照人员、角色、权限、拥有资源来实现安全小粒度划分，满足在应用层的高度安全需要。该解决方案提供了先进、成熟的支撑平台软件，确保关键应用能稳定运行。

强大的冗余特性：平台强大的冗余服务器双机热备和LAN冗余结构，在主服务器产生故障或数据连接失败的情况下可自动从故障服务器切换到备用服务器，接管主服务器的所有功能，并保持与各节点的正常通讯。

便捷二次开发定制：整个系统拥有直观的图形工具，一般用户都可以快速上手，简单快捷地为他们的生产过程创建高性能的过程窗口。 可以通过模块配置实现现有系统无缝接入。

良好的人机接口：系统支持在线组态功能，提供动态、实时、准确现场数据。运用了Ajax技术改善了用户使用体验。提供多种数据表现形式如实时图表、文本表格、语音报警等。

（3）系统功能模块。①实时数据采集与存储。系统能采集存储生产过程的重要数据，以实现设备的数据管理和分析。提供毫秒级的数据采集速度。采用高效的数据压缩算法可以大大节约存储空间。②平台集中自动化控制。在平台软件上通过管理权限，可对相应的自动化系统发送控制命令，远程集中控制煤矿生产设备，在具备条件的情况下可完全实现无人值守。③实时监控功能。系统的每幅画面能显示过程变量的实时数据和设备运行的状态，这些数据和状态能实时更新。显示的颜色或图形将随过程状态而变化。生产装置的图片、工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在终端显示出来。可显示所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。④全局概要显示。从全局的角度浏览矿井运输、提升、通风、人员分布、供电情况的总体展示。便于总调度人员使用。

（4）联动控制。针对我国煤矿安全生产的实际情况，利用所建设的综合自动化与信息化系统实现联动控制技术考虑从如下三个方面进行：①系统主要生产环节设备启停前的人、机、环境条件评估与联动;②利用综合自动化系统信息实现各环节设备的协调优化运行联动;③矿井在异常或事故状态下的应急联动救援指挥;④异常情况视频监控联动。

系统联动控制技术方案：设备启停前的人机环境条件评估与联动。矿井装备了综合自动化与信息化系统后，利用工业以太环网，能将矿井的人、机、环境的各种主要参数实时传输到地面监控中心，由平台软件进行综合分析处理、存储。各子系统机电设备在启停前，将可首先充分利用各子系统获得的数据、语音、图像综合信息，对诸如（皮带运输机电设备、排水设备、采掘设备、通风设备、运输设备、装载设备等）所处区域环境是否安全、井下人员是否在安全位置、设备工况是否健康、该区域供电网是否正常、安全监控设备是否工作正常等进行综合评估。

3结束语

鉴于综合生产自动化系统在节能效益以及生产效益等方面的凸出优势，各矿井企业应进一步加大对生产自动化系统的研究与应用力度。应该在对系统应用优势展开分析的基础上，结合矿井生产特点以及生产需要，制定出一套可行性较高的系统设计方案，做好监控系统以及其他系统设计与建设，进而达到预期系统建设目标，实现对系统效能的科学运用，进而为矿井生产提供更加优质、可靠的技术方面的支撑。

参考文献

[1] 杨帅.矿井综合自动化系统在煤矿的建设与应用[J].山东煤炭科技，2019，222（2）：181-182，188.