礦井地面供電綜合自動化系統設計

石雙寶

（山西蘭花科技創業股份有限公司伯方煤礦，山西 晉城 048000）

1 前言

潞安集團一緣煤業由于原地面供電系統落后，不能滿足現有礦井地面安全生產的要求，且變壓器與供電線路等服務時間較長而出現老化現象，導致供電系統整體可靠性降低，亟需升級改造。在地面供電系統中，供電線路的控制系統尤為重要。控制系統是整個地面供電網路的管理中心，為系統檢修、排查故障提供依據。綜合自動化控制系統是現代化管理礦井的發展趨勢。基于一緣煤業實際情況，將對升級的地面供電控制系統進行探討。

2 煤礦地面供電綜合自動化系統簡介

地面供電網路的控制系統是基于計算機技術與網路信號傳輸技術的有機結合而形成的對地面供電系統進行管理、檢修的控制平臺。工作任務主要有：實時對地面網路的開關、變壓器、線路的工作狀態進行監測，為管理人員提供管理依據；控制地面開關等電路元件，為線路檢修、分時供電等控制動作提供集中化操作平臺；根據供電網路所反映的電氣信息，為故障排查提供依據。總之，這個系統具有開源化、集中控制化等特征，實現對網路的便捷控制。

3 一緣煤業地面供電綜合自動化系統的設計

井上供電系統一般涉及的配電及分路眾多，電纜布置繁瑣，且供電要求各異。這樣龐大的系統時刻產生大量的電路反饋信息，因此，在控制系統中還需構建相關的數據庫，對各類信息進行分類整理，便于系統的智能判別。以前的電氣開關大多基于繼電器控制，這類開關繁重且可靠性相對較差，如需對某一條線路的開關進行控制，則操作任務繁瑣。故應將以前的基于繼電器技術的開關設備換為基于PLC的控制開關，PLC技術的優點為通過計算機語言編程基于弱電系統控制強電系統，增強系統可靠性的同時，實現便捷開關控制。

一緣煤業的控制系統設計思路如下頁圖1所示，根據供電要求及特點，對供電控制系統進行規劃，并基于數據庫、智能－人工信息判別、網絡技術、計算機PLC控制技術等軟件技術構件控制系統，再配備相應的硬件設備，例如服務器、通信網路、監視設備等。

3.1 控制系統的軟件系統結構

綜合自動化控制系統的軟件系統主要包括：MRTDBS實時數據庫、I／O驅動接口以及VB編程語言控制軟件三部分構成。其中，實時數據庫是用來對電路中各種的輸入信息及反饋信息分類整理、判別的基礎，是控制系統的核心部分，主要由五個子庫構成。

1）組態數據庫（DSDBS）。DSDBS主要記錄整理特殊命令數據、反饋信息、數據屬性以及與時間相關的動態數據。在構建DSDBS時，獲取的數據可由同一ADO處理連系，后生成的組態信息數據由關系數據庫存儲。

2）事件庫（DEDBS）。供電網路中的突發事件都由DEDBS進行處理并存儲。DEDBS的核心特征為及時反饋特性，對此數據的分析、調用，以及后期的控制均要快捷，在發生電路故障或報警等突發狀況時，可及時處理。

3）優先級數據庫（PDBS）。PDBS可調出RTDBS中數據，并分析歸類，劃分數據的優先級別，因此與時間相關度越精確越好。在設計PDBS時，首先應保證與整個系統計算機時間同步，才能保證其調用數據的有效性，以便于智能判別或管理者分析。

4）歷史數據庫（HDBS）。HDBS的主要目的是存儲過去一定時間段內的數據，以便于在需要這些數據時候及時調用，供管理人員分析。HDBS大大降低了數據接口及緩存負擔。HDBS的設計要點是：采用歷史數據緩沖技術，緩沖區大小根據計算機內存以及硬盤存儲空間調整；此外，還可利用數據壓縮技術以防數據存儲崩潰。

圖1 一緣煤業地面供電綜合自動化系統設計思路

5）內存實時數據庫（MRTDBS）。MRTDBS是整個控制系統數據庫中主要負責數據交換的數據庫，在構建MRTDBS時應重點對訪問接口、索引算法進行優化設計。

此外，控制系統的I／O驅動接口以及VB編程語言控制軟件是供電網路硬件設備控制中心，通過數據傳輸并實時分析，實現數據存儲、指令發送等功能。

3.2 控制系統的硬件設備

綜合接入網關和環網交換機設備是控制系統的主要硬件設備，下面對一緣煤業所用進行簡介。

1）綜合接入網關（MSAG）。MSAG的主要任務是對地面供電網路中的電路或開關等電氣裝置的監測數據進行匯總，并基于光纖傳送至管理平臺。MSAG基于ARM9內核控制器與Vx－WORKS操作系統，采用TCPIP協議構見通信協議，實現跨平臺、跨總線的數據傳遞。

2）環網交換機。將以太網標準的環網交換機應用至地面供電控制系統，環網交換機是非常重要的硬件，具有輸電局域廣、安裝與維護便捷、可自動感應報警、操作簡易等優點。與井上供電系統與控制系統相連接，實現監測與自動控制動作。

4 結語

通過對一緣煤業落后的地面供電控制系統進行改造，保證了礦井的安全生產。基于數據庫、智能－人工信息判別、網絡技術、計算機PLC控制技術等軟件技術構件控制系統，構建綜合自動化控制系統，主要軟硬件包括：MRTDBS實時數據庫、I／O驅動接口以及VB編程語言控制軟件等。地面供電的綜合控制系統是未來煤礦供電控制的發展趨勢，是現代化礦井的必然要求。