亞控科技：冀中能源東龐煤礦綜合自動化系統(tǒng)

北京亞控科技發(fā)展有限公司 李玉寶

亞控科技針對礦級、集團級以及安監(jiān)局不同的監(jiān)控和管理需求，提供有針對性的解決方案。針對礦級監(jiān)控和安全生產(chǎn)提供智慧礦山解決方案；針對礦業(yè)集團全面監(jiān)控管理提供礦業(yè)集團信息中心集控系統(tǒng)解決方案；針對安監(jiān)總局及各分局提供安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案。

北京亞控科技發(fā)展有限公司市場部經(jīng)理 李玉寶

項目背景

東龐礦是冀中能源股份有限公司主力礦井之一，煤炭地質(zhì)儲量為4億噸，現(xiàn)年生產(chǎn)能力可達到500萬噸。本項目建設(shè)的東龐礦綜合自動化系統(tǒng)，將礦井的各個子系統(tǒng)匯聚到本系統(tǒng)平臺，具有與集團聯(lián)網(wǎng)功能，支持集團安全管理的需要，更好地體現(xiàn)了東龐礦獨有的“一礦四井四廠”特色，即一礦：統(tǒng)稱東龐礦；四井：東龐礦本部井，北井，升達井，西龐井；四廠：本部選煤廠，西龐選煤廠，本部電廠，邢東電廠。所接入的子系統(tǒng)涉及到安全、生產(chǎn)及通風(fēng)等方面，形成全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化，實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運營網(wǎng)絡(luò)化，使煤礦高效集中生產(chǎn)，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產(chǎn)水平。 礦井結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

目標(biāo)與原則

（1）往下能監(jiān)測各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)以及所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)，能對礦井各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；往上能夠上連集團公司局域網(wǎng)，實現(xiàn)礦井與公司之間的生產(chǎn)與管理信息及時交換，從而實現(xiàn)安全生產(chǎn)過程控制網(wǎng)絡(luò)化、企業(yè)綜合管理現(xiàn)代化。

（2）建立一個生產(chǎn)調(diào)度中心，在地面調(diào)度中心能夠?qū)Ω髯詣踊到y(tǒng)機電設(shè)備進行集中監(jiān)控，井下部分系統(tǒng)、功能可實現(xiàn)無人值守，僅需巡檢工進行定期巡視和維護，實現(xiàn)全礦的管控一體化。

（3）建立一個快捷、標(biāo)準(zhǔn)的傳輸平臺，提供安全、先進、可靠的傳輸能力，滿足生產(chǎn)和管理的要求。

（4）隨著礦井建設(shè)能夠整體規(guī)劃分步實施，并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級。

圖1 礦井結(jié)構(gòu)圖

圖2 東龐煤礦綜合自動化系統(tǒng)架構(gòu)圖

實施與應(yīng)用情況

本項目實現(xiàn)了對所有支持OPC標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備所組成子系統(tǒng)的集成，如IFIX、Intouch、Wincc、西門子S7系列PLC等；對于不支持OPC標(biāo)準(zhǔn)的子系統(tǒng)和硬件設(shè)備，只要其支持標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議或提供開發(fā)的數(shù)據(jù)接口，均可用KingSCADA作為系統(tǒng)上位機的節(jié)點和OPC SERVER，對既有系統(tǒng)也可以使用組態(tài)王采集并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的OPC SERVER或電力104規(guī)約、Modbus TCP、亞控專有特殊接口等，實現(xiàn)接口的統(tǒng)一，便于系統(tǒng)維護和自動化集成管理。

東龐煤礦綜合自動化平臺以工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，組態(tài)開發(fā)維護，實時數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)存儲，控制室和調(diào)度室組態(tài)顯示在網(wǎng)內(nèi)封閉運行。該系統(tǒng)具有服務(wù)器冗余、服務(wù)器鏡像、分布式點對點數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)緩存等特性。在系統(tǒng)設(shè)計時，亞控充分考慮了以下要求：

? 條件允許時，在物理和邏輯上都要考慮網(wǎng)絡(luò)信道的冗余，確保網(wǎng)絡(luò)通道的安全和無單點故障。

? 當(dāng)系統(tǒng)的某個子系統(tǒng)的通信或元器件故障時，不能影響其他子系統(tǒng)的通信和整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

圖2所示為東龐煤礦綜合自動化系統(tǒng)架構(gòu)圖。

本平臺實現(xiàn)以下功能：

（1）實時顯示： KingSCADA和KingGraphic以動態(tài)工藝流程圖、圖表趨勢等形式實時顯示各子系統(tǒng)信息；

圖3 皮帶監(jiān)控系統(tǒng)

（2）實時報警：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供分級報警、變化率報警、死區(qū)報警、優(yōu)先級報警等多種功能；

（3）歷史報警：數(shù)據(jù)庫支持報警記錄與查詢、支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫的報警保存；

（4）事件查詢：保證相關(guān)人員實時掌握故障、報警信息、操作信息等的記錄和查詢。

（5）遠(yuǎn)程瀏覽：利用KingPotal在IIS服務(wù)器的WEB發(fā)布功能，可以將整個煤礦系統(tǒng)的實時信息和歷史數(shù)據(jù)圖表發(fā)布到局域網(wǎng)和INTERNET上；

（6）運行狀態(tài)統(tǒng)計與分析：對各個安全監(jiān)測測點、皮帶、水泵、主井、副井等被控對象的運行狀態(tài)進行查詢、統(tǒng)計和分析，可使用報表、曲線控件顯示歷史信息；

（7）分布式系統(tǒng)設(shè)計：子系統(tǒng)、工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫、操作員站、集控中心等可以分布在工業(yè)以太網(wǎng)的不同節(jié)點上，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的三網(wǎng)合一；充分利用網(wǎng)絡(luò)采集轉(zhuǎn)換的分散性與數(shù)據(jù)庫平臺統(tǒng)一接口的有機結(jié)合、使系統(tǒng)效率更高、更安全可靠；

（8）數(shù)據(jù)采集：亞控軟件支持上千種國內(nèi)外常用設(shè)備的通訊協(xié)議，通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集接口（如OPC協(xié)議、Modbus、DDE協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、COM協(xié)議、API等方式）讀取子系統(tǒng)指定文件和設(shè)備的數(shù)據(jù)；

（9）規(guī)約轉(zhuǎn)換：通過KingSCADA的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將不同廠級的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在此推薦使用OPC SERVER、電力104規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)、Modbus TCP轉(zhuǎn)發(fā)等接口技術(shù)，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，提高系統(tǒng)的容錯性和開放性；

（10）特殊數(shù)據(jù)的二次處理：專業(yè)的計算引擎可以對采集到的數(shù)據(jù)進行二次處理，便于直接顯示和使用，工業(yè)數(shù)據(jù)庫支持變量的實時計算，支持計算與采樣結(jié)果的邏輯與物理的二次壓縮存儲技術(shù)，支持腳本的時間觸發(fā)和事件觸發(fā)；

（11）海量歷史數(shù)據(jù)存儲：工業(yè)級歷史數(shù)據(jù)庫KingHistorian的服務(wù)器可以采集存儲多達200萬個標(biāo)簽點，每秒存儲和檢索超過20萬條記錄，并且具備TB級數(shù)據(jù)存儲容量。使用數(shù)據(jù)庫KingHistorian的組件和Client可以顯示和分析存儲的數(shù)據(jù)，也可以使用管理系統(tǒng)提前指定的數(shù)據(jù)；

（12）開發(fā)的數(shù)據(jù)庫接口：數(shù)據(jù)庫KingHistorian支持豐富的開發(fā)接口，如API、COM、OLEDB、EXCELAdd，為管理系統(tǒng)（如：ERP、MIS、MES、GIS系統(tǒng)）使用相關(guān)數(shù)據(jù)提供方便。

對于集團原始數(shù)據(jù)，KingHistorian數(shù)據(jù)庫利用自帶的OPC CLIENT采集器將子系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動枚舉到工業(yè)庫中，無需手動創(chuàng)建變量，將東龐礦各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部匯集到工業(yè)庫KingHistorian中，并根據(jù)客戶需求為本項目專門開發(fā)了專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工具KH2iH，在iHistorian中提前做好標(biāo)簽準(zhǔn)備，為之后的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存到iHistorian數(shù)據(jù)庫做好鋪墊。亞控科技還開發(fā)了專門的文件采集器，能夠周期性的將子系統(tǒng)的文本文件類型數(shù)據(jù)文件采集到數(shù)據(jù)庫中。

效益分析

東龐礦綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)后，實現(xiàn)了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、擴展性強等特點，并實現(xiàn)了設(shè)備穩(wěn)定，可靠傳輸，系統(tǒng)安全，三網(wǎng)合一的目標(biāo)，達到監(jiān)、管、控一體化及減員增效的目的，并從煤礦安全管理、綜合數(shù)據(jù)集成、綜合自動化方面提供了結(jié)合國產(chǎn)化產(chǎn)品的綜合系統(tǒng)，能夠為煤礦帶來比較客觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

■貴公司近年來在礦業(yè)自動化市場發(fā)展情況如何？您感受到礦業(yè)自動化市場正在發(fā)生著哪些變化，呈現(xiàn)出哪些特點？

李玉寶：隨著我國礦山行業(yè)的快速發(fā)展，安全生產(chǎn)的形勢也日益嚴(yán)峻，對生產(chǎn)過程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)過程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡(luò)化、自動化和智能化提出了新的要求。亞控科技作為專業(yè)的自動化和信息化軟件研發(fā)廠商和“兩化融合”完整解決方案供應(yīng)商，一直積極探索和研發(fā)針對該行業(yè)的定制化解決方案，并在開灤集團單侯煤礦、冀中能源東龐礦等國家重點大型煤礦成功應(yīng)用，目前正在大力推廣階段。

礦產(chǎn)資源是重要的不可再生資源，我國礦業(yè)發(fā)展滯后，曾長期停留在人工開采水平，生產(chǎn)效率低，安全隱患多，如瓦斯爆炸、地下滲水等事故經(jīng)常發(fā)生，造成了巨大的生命和財產(chǎn)損失。近十年來，國家高度重視安全生產(chǎn)問題，不斷出臺和更新相關(guān)政策，加大監(jiān)管力度，我國礦業(yè)生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，新設(shè)備、新技術(shù)、新方法得到廣泛應(yīng)用。作為現(xiàn)代化礦業(yè)企業(yè)的重要標(biāo)志——自動化、信息化逐漸得以深度實施。

■貴公司能夠為礦業(yè)提供哪些產(chǎn)品或者解決方案？這些產(chǎn)品和解決方案具有怎樣的特色？核心優(yōu)勢是什么？

李玉寶：亞控科技針對礦級、集團級以及安監(jiān)局不同的監(jiān)控和管理需求，提供有針對性的解決方案。針對礦級監(jiān)控和安全生產(chǎn)提供智慧礦山解決方案；針對礦業(yè)集團全面監(jiān)控管理提供礦業(yè)集團信息中心集控系統(tǒng)解決方案；針對安監(jiān)總局及各分局提供安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案。

智慧礦山解決方案的顯著標(biāo)志就是“無人”，即開采面無人作業(yè)、掘進面無人作業(yè)、危險場所無人作業(yè)、大型設(shè)備無人作業(yè)，直到整座礦山無人作業(yè)。整個礦山的各個方面都在智慧設(shè)備下操作完成。智慧礦山系統(tǒng)進行全方位的智能監(jiān)控，在瓦斯、水、頂板、危險設(shè)備、爆破等危險環(huán)境周圍做到無人值守，在某些特定環(huán)境下防止外來人員誤入。在重體力勞動或重復(fù)性勞動環(huán)境下，系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備的自動控制與檢測或用戶遠(yuǎn)程控制，做到無人操作，提高安全水平。其中包括：采煤、掘進、運輸?shù)取Ｖ腔鄣V山系統(tǒng)具有設(shè)備在線運維功能，系統(tǒng)自動檢測設(shè)備狀態(tài)和故障報警。對設(shè)備的管理需要用戶對設(shè)備運行進行分析，包括累計設(shè)備運行時間、設(shè)備故障診斷、設(shè)備健康分析、設(shè)備維修、報警提醒、設(shè)備運行啟停次數(shù)監(jiān)視。做到設(shè)備無人值守，檢測設(shè)備包括：皮帶機、水泵、供電、掘進機、采煤機等。

該方案的亮點：（1）礦井巷道圖達到無極縮放的效果，準(zhǔn)確定位人員軌跡與報警設(shè)備；（2）針對井下的生產(chǎn)、運輸、維修等環(huán)節(jié)可以進行視頻、音頻等多方位的遠(yuǎn)程指揮；（3）快速定位井下工作人員的行進軌跡，隨時查看工作內(nèi)容與工作進度；（4）遠(yuǎn)程控制皮帶機、水泵、壓風(fēng)機等子系統(tǒng)的啟動與停止；（5）為開采災(zāi)害事故提供智能決策方案，盡快解救井下被困人員。

礦業(yè)集團信息中心集控系統(tǒng)解決方案實質(zhì)是依賴對煤礦地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理等方面的信息進行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達到信息增值的目的。建立基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放的分布式控制系統(tǒng)，形成全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化，實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運營網(wǎng)絡(luò)化，使煤礦高效集中生產(chǎn)，達到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產(chǎn)水平。

該方案的亮點：（1）煤礦現(xiàn)場數(shù)據(jù)斷線續(xù)傳，即煤礦現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)如果出現(xiàn)斷線情況，現(xiàn)場數(shù)據(jù)不會丟失，將會全部緩存到當(dāng)?shù)?，待網(wǎng)絡(luò)正常后將數(shù)據(jù)繼續(xù)傳輸?shù)叫畔⑵脚_；（2）容納多種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，即針對大量的煤礦現(xiàn)場的不同條件，信息平臺支持多種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸方式，包括INTERNET、GPRS、3G、VPN、TCP/IP、CDMA等；（3）支持煤礦單向傳輸數(shù)據(jù)，為了避免影響煤礦現(xiàn)場運行系統(tǒng)，亞控科技提供單向數(shù)據(jù)傳輸模塊，采取無回寫技術(shù)，成功的繞開了數(shù)據(jù)安全問題。（4）支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮傳輸，由于大量的數(shù)據(jù)需要從各個煤礦匯集到調(diào)度中心，這樣勢必會影響傳輸效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，亞控科技提供的數(shù)據(jù)傳輸模塊采取無損壓縮方式將數(shù)據(jù)進行帶時間戳格式的壓縮傳輸，不僅保證了數(shù)據(jù)的完整性，又提高了傳輸效率。

安監(jiān)局信息中心集控系統(tǒng)解決方案是為了滿足安監(jiān)部門對管轄的大量礦業(yè)生產(chǎn)情況進行監(jiān)管而開發(fā)的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，它是一個復(fù)雜的、多層結(jié)構(gòu)的信息化系統(tǒng)，該系統(tǒng)中需要集成多種硬件平臺、軟件平臺、多種開發(fā)工具來共同開發(fā)和實施。安監(jiān)局建設(shè)信息中心集控系統(tǒng)不同于單個礦的綜合自動化系統(tǒng)，大量的信息傳輸需要統(tǒng)一傳輸介質(zhì)，統(tǒng)一傳輸接口，并且需要考慮數(shù)據(jù)安全問題。針對安監(jiān)局的管理需求，亞控科技推出了針對礦場多節(jié)點、多接口的完整解決方案，可以在比較短的時間內(nèi)，建設(shè)出監(jiān)督礦場現(xiàn)場情況的信息平臺。

■針對貴公司在礦業(yè)所從事的領(lǐng)域，您認(rèn)為技術(shù)發(fā)展將具有怎樣的趨勢？

李玉寶：我們國家地大物博，礦產(chǎn)資源豐富，礦業(yè)發(fā)展必將保持穩(wěn)定上升的態(tài)勢，而信息技術(shù)將大有可為。首先，隨著礦業(yè)自動化技術(shù)和信息化技術(shù)縱深發(fā)展，未來將向兩化深度融合和智能化發(fā)展。兩化深度融合包括自動化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融合、自動化系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的融合、自動化系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的融合。其次，礦產(chǎn)資源是國家的重要戰(zhàn)略資源，信息安全問題從未像今天這樣引起國際社會的高度關(guān)注，我國的數(shù)據(jù)安全已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面，中國的自動化和信息化系統(tǒng)將向建立在開源或自主研發(fā)的操作系統(tǒng)遷移，特別是“棱鏡門”事件后，世界各國的自動化和信息化系統(tǒng)都將陸續(xù)向開源系統(tǒng)遷移。第三，移動技術(shù)和移動終端的發(fā)展將改變客戶端的格局，凡是移動終端能做的都將會從臺式機上轉(zhuǎn)到移動終端上；第四，云計算和物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，未來的技術(shù)發(fā)展必將符合這些趨勢。