無人值守機房硐室系統在正利煤業的應用

田　軍

(山西焦煤集團有限責任公司，山西　太原　030024)

·專題綜述·

無人值守機房硐室系統在正利煤業的應用

田軍

(山西焦煤集團有限責任公司，山西太原030024)

摘要山西焦煤正利煤業原各機房硐室系統獨立運行，信息無法共享，為確保各硐室的安全可靠運行，需投入大量人力，同時原系統缺乏對事故的科學分析，不能及時排除故障。通過調研，該煤業公司采用了無人值守機房硐室系統，介紹了該系統的建設、功能及使用效果。得出該系統在保證安全穩定運行的前提下，實現了減人提效，達到了信息資源共享，取得了良好的經濟效益和社會效益，為正利煤礦數字化和信息化礦井建設奠定了基礎。

關鍵詞正利煤業；無人值守；硐室；自動化

山西焦煤正利煤業屬2013年投產的新建礦井，該礦井建設期間各機房硐室由不同廠家完成，系統獨立運行，標準不統一，信息無法實現共享。同時，為確保各機房硐室的安全可靠運行，需設置大量的值班人員和巡檢維護人員。因此，不僅需要投入大量的人力，而且在很多情況下由于對事故發生的時間、頻率及原因等無法進行科學管理與數據分析，而不能及時排除故障。隨著自動化、網絡通訊、計算機等技術的迅速發展，正利煤業整合了原有礦井地面、井下機電自動化無人值守系統，建成了以“礦級調度監控中心遠程集中操控、遠程視頻巡視、設備工況智能監測、專業隊伍實施計劃維護檢修”為基本內容的礦井自動化無人值守系統，實現了大型固定設備、機房硐室無人值守和遠程遙測、遙視、遙控、遙調和遙信等功能。下面重點介紹正利煤業無人值守機房硐室建設情況。

1系統建設前概況

正利煤業整個礦區共有機房10個，包括：35 kV變電站、主通風機房、主井提升機房、副井提升機房、壓風機房、井口10 kV變電所、熱風爐房、二級泵站、低溫熱源、鍋爐房；井下硐室共計4個，包括：中央變電所、590變電所、膠帶上山變電所、中央水泵房。

這些機房硐室都具有以下特點：

1) 每個機房硐室都是一個獨立運行的系統，且都來自于不同的廠家，彼此之間沒有數據共享。

2) 所有監控機房都是依賴人工值班和手工操作的方式來實現對設備的監控。

2無人值守系統的建設

2.1　環網建設

正利煤業無人值守數據采集系統采用環形千兆工業以太網，地面、井下各設一個環網，兩個環網通過高性能工業級核心交換機連接。主干網傳輸介質為光纖，使用工業以太網交換機進行數據交換，并將各子系統的主機作為工業以太環網的一個網絡節點，把各現場子系統整合于基于TCP/IP的工業以太網中。通過OPC、DDE、數據庫共享、FTP文件上傳等軟件接口完成各子系統的信息整合，實現在地面集控中心對各子系統的集中監控。

礦井井下各硐室、地面的35 kV變電站、主通風機房、井口10 kV變電所、主井提升機房、副井提升機房分別設置了節點環網交換機，配有以太網接口以接入相關系統數據。地面機房網絡連接圖見圖1.

圖1　機房網絡連接圖

2.2　系統總體結構

2.2.1系統硬件構成

1) 正利煤業無人值守硬件系統選擇的條件是：a) 符合國際標準、通用、先進可靠的硬件設備。b) 滿足功能完善、性能穩定、維護方便的要求。c) 在結構和功能上可以實現分布式部署。d) 充分考慮容量、結構和功能設計的可擴展性。

圖2　無人值守系統硬件配置圖

正利煤業無人值守系統具體硬件配置見圖2. 2) 正利煤業無人值守系統硬件主要由通信服務器、系統服務器、Web服務器、維護工作站、監控工作站、網絡設備、時鐘系統7部分組成。這些硬件共同來完成：a) 數據的采集、通訊和處理，實現對無人值守機房硐室的遠方操作及控制。b) 數據實時發布，即用戶可以通過網內IE瀏覽器實時的查詢和訪問數據。c) 完成數據庫、圖形、表格等參數的生成及修改，進行系統管理。d) 加裝硬件防火墻和軟件防火墻，與外界網絡進行物理隔離，以保證網絡系統的安全。e) 可以對交換機進行在線監視和控制，如端口運行工況、網絡流量等。f) GPS天文時鐘作為統一時鐘源，網上各臺機器的時鐘均以GPS時鐘為準。

根據正利煤業無人值守系統建設的實際情況，通信服務器、系統服務器、Web服務器均采用HP DL388服務器，遠程維護工作站、監控工作站采用HP Z420工作站。

所有硬件設備均通過快速以太網相連接，采用標準的TCP/IP、UDP網絡通訊協議，系統運行于3層結構模式下，網上各臺機器相互冗余，只要1臺服務器運行，即可完成無人值守系統最基本的功能，具有很好的可靠性。

2.2.2系統軟件結構

正利煤業無人值守機房硐室使用SE9200智能一體化監控系統平臺，采用先進的面向對象的可視化C++編程工具，所生成的應用軟件符合微軟的視窗標準，升級方便。系統開放性較好，可以任意集成其他廠商提供的軟件模塊，易于功能擴展，使用環境十分友好。該系統平臺為各子系統提供統一的系統運行管理、數據訪問、模塊間通信、圖形界面、權限管理、告警處理等公共服務。

SE9200系統平臺可以歸納為集成總線層、數據總線層、公共服務層3層。集成總線層提供各公共服務之間、各應用子系統以及第三方軟件之間規范化的交互機制；數據總線層提供適當的數據訪問服務；公共服務層為各應用子系統提供公共服務，如圖形界面、報表工具、告警服務等。

3系統實施后的效果

正利煤業無人值守系統于2014年7月開始建設，2015年1月正式投入運行，由供電監控系統、主通風機監控系統、壓風系統、乳化液自動配比系統、井下主排水系統、主井在線檢測系統、副井在線檢測系統、熱風系統、井下局扇監控系統和視頻監控系統組成，成立專門的集控中心機房，用于完成對各無人值守機房硐室的監控和操作。

3.1　系統主要功能

1) 實現井上、下各機房硐室高開、饋電、綜保、移變的遠程分、合閘，主變的遠程調整檔位，還可遠程讀取及寫入各保護定值。

2) 主通風監控系統可實現主要通風機的開、停機及一鍵切換風機操作，同時可實時監控礦井的風量、負壓及風機的電流、軸承溫度、振動量等重要參數。

3) 壓風系統可實現3臺壓風機的遠程開、停機，可實現單機單控運行，也可根據井下用風量選擇3臺壓風機自動投退和輪換運行。

4) 乳化液自動配比系統可實時監控乳化液存儲量，并根據存儲量進行自動產水、自動配液，也可實現乳化液的定量投放。

5) 井下主排水系統實時監控水泵的運行狀態及參數，實現遠程手動啟、停水泵，可根據井下水倉水位高低進行水泵的自動投退和輪換運行。

6) 主、副井在線監測系統實現對主、副提升機在運行過程中各項參數的實時監控，對提升過程用生動動畫進行展現。

7) 熱風系統監控主、副井井筒熱風系統各項參數并可根據井筒風量及溫度自動調節熱風量。

8) 井下局扇系統實現井下局扇遠程監控。

9) 視頻監控系統實現對井上、下各機房硐室畫面的實時監控，長時間保存監控畫面，做到實時回放。該系統可同時清晰監控16個畫面并做到自動循環播放，同時可配合無人值守系統對井上下各配電硐室進行遠程操控及各機房、硐室環境巡視檢查。

3.2　系統使用效果

正利煤業無人值守機房硐室建設投入運行后，取得以下效果：

1) 減員增效效果明顯。該公司井下3個變電所和1個中央水泵房， 地面35 kV變電站、主通風機房、壓風機房、乳化液配比站、井口10 kV變電所5個機房，實現無人值守后，至少減少32名值班人員，1名值班人員的年工資約為6萬元，每年僅工資一項便可為該公司節省下190余萬元。

2) 安全水平進一步提高。無人值守投運后，可以將各子系統數據統一集成在一個信息平臺上，實現系統聯動，提供實時報警和預警功能。同時，通過配套的視頻監控，對無人值守機房硐室進行全方位監控。如井下發生停電故障，可以最快的速度對故障進行統一的排查和分析，為及時檢修并恢復送電縮短時間。在正常運行情況下， 還可以詳細記錄井下電氣運行時的參數，為進一步優化礦井的供電系統提供依據。

3) 完善設備運行數據庫。系統在運行過程中，不斷記錄和積累設備在日常生產運行中的各項數據，為進一步提高機房硐室設備運行可靠性奠定基礎。

4結語

正利煤業無人值守系統經過半年多的應用實踐，使用效果良好，不僅在保證系統安全可靠性的前提下降低了運營成本，同時又可以大幅度地提高礦井的自動化程度，具有較好的社會效益和推廣價值。

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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

中圖分類號：TD67

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)12-0058-04

作者簡介：田軍(1976—)，男，河北安新人，1999年畢業于太原理工大學，工程師，主要從事煤礦機電運輸管理工作(E-mail)326865251@qq.com

收稿日期：2015-09-10