鶴壁中泰礦業(yè)綜合自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)研究及應(yīng)用

摘 要：本文對(duì)當(dāng)前煤礦自動(dòng)化信息化現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要回顧，對(duì)存在的問題提出了解決方案。介紹了煤礦自動(dòng)化信息化平臺(tái)系統(tǒng)的基本原理，對(duì)組成系統(tǒng)主要設(shè)備的性能及要求作了分析。

關(guān)鍵詞：煤礦；自動(dòng)化；信息化；網(wǎng)絡(luò)

1 當(dāng)前煤礦自動(dòng)化信息化發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

煤礦企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)是實(shí)現(xiàn)煤礦先進(jìn)采煤技術(shù)的重要保證。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和信息化技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)自動(dòng)化在向信息化、綜合化、智能化和多功能化發(fā)展，以自動(dòng)化和信息化技術(shù)為核心的“數(shù)字礦山”已成為我國煤炭行業(yè)自動(dòng)化今后發(fā)展的方向，未來自動(dòng)化煤礦是建立在大量使用傳感器對(duì)礦井各類設(shè)備運(yùn)行過程的全方位控制的基礎(chǔ)上，并由工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

目前，煤礦已建成了安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井上下應(yīng)急通訊系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、皮帶集中控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等。以上各個(gè)系統(tǒng)分別由不同的部門管理和應(yīng)用，占用人員多，數(shù)據(jù)信息不能共享，造成了資源的浪費(fèi)。通過建立礦井綜合自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)，可有效利用現(xiàn)有資源，為實(shí)現(xiàn)煤礦自動(dòng)化打好基礎(chǔ)。

2 鶴壁中泰礦業(yè)綜合自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)原理及建設(shè)

煤礦綜合自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息在一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上運(yùn)行，在異構(gòu)條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，使各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)共享。

機(jī)房設(shè)備主要有IBM System x3950系列服務(wù)器，適用于數(shù)據(jù)庫、企業(yè)應(yīng)用程序和虛擬化服務(wù)器工作負(fù)載的領(lǐng)先性。第四代IBM X架構(gòu)芯片組設(shè)計(jì)，通過內(nèi)存高可靠性和內(nèi)在鏡像功能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的錯(cuò)誤恢復(fù)，幫助保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。具有熱插冗余后端操作式電源，利用第二個(gè)熱插拔電源消除另一個(gè)單點(diǎn)故障，增加系統(tǒng)與應(yīng)用程序的正常運(yùn)行時(shí)間，可從后端機(jī)柜進(jìn)行操作，無需將系統(tǒng)從機(jī)架中拉出即可取下電源，從而提高了可用性。

鶴壁中泰礦業(yè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為井上和井下兩個(gè)環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)之間相互獨(dú)立，都直接連接到核心交換機(jī)，核心交換機(jī)互相冗余，并通過防火墻連接到企業(yè)信息網(wǎng)。各環(huán)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)及中心機(jī)房配置不間斷電源。

所使用的主要交換設(shè)備有赫思曼MACH4002工業(yè)以太網(wǎng)核心交換機(jī)2臺(tái)，通過配備不同的接口模塊使之達(dá)到千兆光纖以太網(wǎng)接口；采用赫思曼的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)監(jiān)控軟件1套，用來監(jiān)視和控制整個(gè)系統(tǒng)中的赫思曼工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。

網(wǎng)絡(luò)中所有工業(yè)級(jí)交換機(jī)都具備兩個(gè)全雙工光纖端口，一個(gè)連接上級(jí)交換機(jī)，一個(gè)用于連接下級(jí)交換機(jī)，構(gòu)成一個(gè)完整的光纖環(huán)路。當(dāng)其中某一段工作中的光纖線路被破壞或相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自愈，并在50ms內(nèi)恢復(fù)正常的通訊，這樣就構(gòu)成三級(jí)冗余。在地面機(jī)房還設(shè)有不間斷電源，配置了艾默生30KVA/4小時(shí)電源，為機(jī)房動(dòng)力提供有力保障。在井下的傳輸通道中均配置了后備不間斷電源，在地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)交流供電系統(tǒng)掉電情況下可工作4小時(shí)。

系統(tǒng)軟件基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)運(yùn)行，以網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Windows Server 2008為運(yùn)行環(huán)境，由綜合集成監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集軟件、實(shí)時(shí)WEB服務(wù)器軟件、系統(tǒng)管理軟件等組成。采用C/B/S（客戶機(jī)/瀏覽器/服務(wù)器）混合架構(gòu)。

客戶瀏覽器以WEB瀏覽器作為客戶端應(yīng)用的容器，向WEB服務(wù)器提出請(qǐng)求服務(wù)，WEB服務(wù)器對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證后，與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行交互，通過HTTP協(xié)議把相關(guān)內(nèi)容返回給客戶端，客戶瀏覽器把接受到的主頁內(nèi)容顯示出來。極大地簡化了客戶機(jī)的工作，真正實(shí)現(xiàn)了瘦客戶機(jī)模型和客戶端零配置，使得維護(hù)工作只在服務(wù)器上進(jìn)行。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)、應(yīng)用效果及產(chǎn)生的效益

3.1 建成模塊化支持網(wǎng)絡(luò)管理的HIPER-Ring工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)控制系統(tǒng)，分為井上和井下兩個(gè)環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)之間相互獨(dú)立，都直接連接至核心交換機(jī)，核心交換機(jī)互相冗余，并通過防火墻連接到企業(yè)信息網(wǎng)。各環(huán)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)及中心機(jī)房配置不間斷電源。

3.2 礦井建成綜合自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)安全、生產(chǎn)等各系統(tǒng)參數(shù)的自動(dòng)接入與匯總處理，對(duì)井上下現(xiàn)場子系統(tǒng)進(jìn)行地面遠(yuǎn)程調(diào)控，實(shí)現(xiàn)礦井信息智能化管理模式。

3.3 圖形化的操作管理界面，模塊式、抽屜式的結(jié)構(gòu)，維護(hù)、維修非常方便。同時(shí)通過集中管理平臺(tái)，可以幫助用戶采取更有效手段完成系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、存儲(chǔ)備份的管理。

通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)，使礦井擁有一個(gè)貫穿井上下的高速千兆工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各單項(xiàng)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成，不同生產(chǎn)部門的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息得到共享。

鶴壁中泰礦業(yè)礦井綜合自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，使礦井生產(chǎn)管理的全過程全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制與管理，即“采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、供排水、供電”等20多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化檢測(cè)監(jiān)控。其中，“采煤”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)工作面生產(chǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)；井下皮帶運(yùn)輸環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)地面集中控制，“井下供電”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)測(cè)和停送電控制。不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，使各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)了共享，實(shí)現(xiàn)了全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化。為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段，為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障，使中泰礦業(yè)成為一個(gè)本質(zhì)安全型數(shù)字化科學(xué)管理的現(xiàn)代化礦井。

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，產(chǎn)生了良好的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（1）提高了礦井安全生產(chǎn)管理水平。將大量人員工作由現(xiàn)場操作轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)設(shè)備和系統(tǒng)的分析預(yù)防、維護(hù)管理等知識(shí)型工作，提高職工隊(duì)伍的技術(shù)和管理水平。（2）井上、下變電所、水泵房、井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)等均可實(shí)現(xiàn)減人值守或無人值守，每年可節(jié)省48萬元人工工資。通過集中監(jiān)控，可實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)煤倉存煤情況，減少設(shè)備空開情況，節(jié)能效果明顯。水泵經(jīng)自動(dòng)化控制后，可實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低電耗。每年可節(jié)約能源成本105萬元。能夠全面量化設(shè)備運(yùn)行狀況，提升設(shè)備隱患排查能力，將隱患處理在萌芽時(shí)期，減少事故處理時(shí)間，每年可節(jié)約72小時(shí)，減少潛在損失653萬元。（3）達(dá)到了“多上設(shè)備少上人”和“管理、裝備、培訓(xùn)”三并重原則的要求，體現(xiàn)了先進(jìn)的安全管理理念，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)束語

通過建設(shè)自動(dòng)化信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)，使各種基礎(chǔ)設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用得以提高使用效率，實(shí)現(xiàn)各單項(xiàng)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)了不同生產(chǎn)子系統(tǒng)能夠集中遠(yuǎn)程控制和最大限度的信息共享。煤礦領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)專業(yè)部門人員通過其相應(yīng)的權(quán)限對(duì)安全生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)、設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和進(jìn)行必要的控制，對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供了有效的手段，使鶴壁中泰礦業(yè)成為一個(gè)本質(zhì)安全型數(shù)字化科學(xué)管理的現(xiàn)代化礦井。

參考文獻(xiàn)

[1]張敏，于寶申.煤礦綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2008，27（2）：37-39.

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作者簡介：宋玉明（1970，4-），男，籍貫：河南省林州市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：煤礦機(jī)電。