云煤一礦數字化及自動化平臺建設與應用

張天宇，劉岱碩

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 禹 州 461000）

1 搭建信息化網絡平臺

云煤一礦井實施上下千兆工業以太環網工程，建設了高速傳輸環網，系統選用MOXA千兆以太網交換機，共安裝COMX交換機4臺，其中1臺核心交換機，環網設5臺冗余管理交換機，其他組環交換機采用RS30交換機。千兆工業以太環網的建設，為礦井綜合信息化的全面實施提供了高速、穩定的網絡平臺[1]。

2 安全監測監控系統的建設

2.1 調度指揮中心顯示系統

云煤一礦調度室為現代化礦調度指揮中心，該中心顯示系統由VWAS大屏幕投影系統、LED顯示系統、工業電視系統等組成，使調度人員可以實時掌握井下現場生產情況，為調度人員指揮生產提供了有力的支持。VWAS大屏幕投影系統：整套拼接屏由6臺67inch的DLP投影單元組成，按2行×3列進行疊加拼接。LED顯示系統：用以顯示安全生產的主要數據信息、值班人員等信息。工業電視：大屏兩側各安裝12臺40inch的液晶電視，按3行×4列進行組裝，主要顯示地面監視信息和礦井生產監視信息。

2.2 調度通訊系統

調度指揮中心安裝上海華亨SH-3000D調度通訊系統，該通訊系統依托聯通公司網絡，主控板集成了時鐘電路、交換網絡電路、電話會議電路、網管接口電路、API接口電路等，信息傳遞可靠性高，抗干擾能力強，穩定性較好。同時提供多種調度工作模式，提供的調度功能有：一鍵直通，主叫號碼顯示、保持、排隊，手工撥號，錄音等一體化功能。

2.3 人員定位管理系統

KJ251A型煤礦人員定位管理系統，采用讀卡分站就近并入工業環網，一個讀卡分站可接多臺識別器，該系統能夠實時監測記錄井下人員到達的位置、入/出井時刻、重點區域入/出時刻、限制區域入/出時刻、工作時間、井下和重點區域人員數量、井下人員的活動路線等。并具有對上述信息的顯示、打印、存儲、查詢、報警及管理等功能，為事故應急搶險提供科學依據。

2.4 皮帶秤計量監測系統

云煤一礦與國安電氣股份公司聯合投入并使用了皮帶稱計量監測系統，在主井煤倉定量皮帶、主要運輸皮帶等地點，安裝皮帶秤計量平臺，實時采集各地點皮帶的計量數據，動態掌握礦井原煤生產運輸等環節的數據信息，便于協調平衡生產。該系統能夠實現監測存儲、查詢、顯示、打印等功能。

2.5 工業電視監視系統

在重要生產部位、崗點共安裝光纖攝像儀67臺，其中地面42臺，井下25臺。在機房根據需要，將視頻圖像分別發送至調度電視墻、皮帶控制室、調度視頻監視室、保衛科監視室等相關部門。在井下安裝網絡攝像儀18臺，并利用流媒體技術實現了在工業網視頻網段內，通過WEB頁面實時監視的功能。該系統的實施建設，與傳統模擬攝像儀相比，數字化視頻可以在計算機網絡（工業網）上傳輸圖像數據，基本上不受距離的限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質和穩定性；數字視頻可利用計算機網絡聯網，網絡帶寬可復用，無須重復布線。

2.6 安全生產監測監控系統

KJ835X安全生產監測監控系統，能夠實時顯示井下各監測點內瓦斯、風速、一氧化碳、煙霧、溫度、風機開停、風門開關等參數，具有獨特的三級斷電控制和超強異地交叉斷電能力（中心站手控、分站程控和傳感器就地控制）。可隨時顯示監測數據、圖形、曲線和報警點及歷史數據，同時該系統還實現了監測數據的網上查詢、信息共享和手機短信報警功能。

3 綜合自動化平臺建設

3.1 主要運輸皮帶集控監測系統

該系統對井下四條主皮帶及部分綜掘頭給煤機進行了信息化接入與集成，并在每條皮帶及給煤機處安裝了光纖攝像儀，通過工業環網將信息上傳到地面皮帶控制室。界面采用模擬畫面，動態顯示帶式輸送機主要電氣設備的運行工況及輸送機保護裝置的參數，并提供輸送機遠程控制指令給定窗體。系統提供事故報警功能，報警內容完全等同單機電控系統的報警信息。另外，該系統具有給煤機和皮帶閉鎖關聯的功能，在皮帶未啟動或急停時，自動停止煤機。實現了主煤流系統無人值守，促進了礦井減人提效目標的實現，提高了礦井安全生產的能力。

3.2 變電所集控監測系統

該系統在井下完成了-150m中央變電所的信息集成，并安裝了網絡攝像儀，利用流媒體技術將變電所情況實時傳輸到地面控制室。動態顯示中央變電所，地面35kV變電所運行的工況，以及涉及的電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率等模擬參數數值的變化。系統能夠根據實際需要進行遠程控制高低防開關分合閘操作，以保證遠程無人值守和無故障安全生產。

3.3 中央泵房集控監測系統

該系統在地面實現了對中央泵房各設備進行實時監測與控制的目的。界面采用模擬畫面，動態顯示排水泵房主要電氣設備的運行工況及排水管路壓力、水倉水位等參數，對電機和水泵的運行參數及保護參數進行實時的監測和傳送，并提供了水泵遠程控制指令（單機啟停、聯鎖控制）給指定窗體，提供排水系統事故報警功能。系統具備網絡控制、就地自動控制、就地手動控制幾種操作方式。

3.4 提升實時監測系統

通過提升實時監測系統，實現了對副斜井提升運行情況的實時監測，該系統具備了深度指示、實際運行速度、時間、電機電流、制動壓力、潤滑壓力等生產數據統計功能，具備統計當前班次、上一班次、當日、上一日、本月、上月等的提升次數、提升量的功能。

3.5 壓風機實時監測系統

壓風機實時監測系統能夠自動檢測壓風機的開停、壓風機的溫度、冷卻油溫、風溫與風壓等運行參數，就地進行實時顯示，并將數據傳送到上位機，監控平臺除可顯示實時監測數據、報警信息，進行故障歷史查詢、監測數據曲線查詢和報表打印外，還可以通過檢測每臺壓風機溫度、電機電流、電機電壓等參數，控制壓風機輪流工作，合理調度所有壓風機運行，最終實現壓風機工作的無人值守。

3.6 水文實時監測預警系統

KJ628水文監測預警系統可以對礦井上下的水文情況進行監測，包括水位、水壓、水溫、流量、涌水突變等，也可配接離層、礦山壓力、瓦斯、負壓等其他多種礦用傳感器，采集各種測量數據。所有數據通過總線傳至地面，由計算機進行數據分析，打印報表，繪制歷史曲線。也可與瓦斯檢監測統連接，通過瓦斯監測系統將數據傳送到地面調度，實現數據的報表、曲線以及水位流里等參數超限報警。

3.7 瓦斯抽（采）管網監控系統

KJ751煤礦瓦斯抽（采）管網監控系統可實時對抽放管道內溫度、壓力、瓦斯濃度、氣體流量和一氧化碳濃度進行監測，通過各管道工況流量自動計算出標況流量，自動累計該管道的日、月、年累計抽放流量；采集設備開停、供電狀態等生產參數，以及瓦斯抽放工況混合流量、瓦斯抽放工況純流量、瓦斯抽放標礦混合流量、瓦斯抽放標礦純流量，可以控制設備的通、斷電。

4 結語

隨著計算機技術在煤礦的不斷應用，煤礦正由經驗型、傳統型向科學型、定量分析與處理、自動化方向發展。云煤一礦依托數字化、自動化礦井系統，變“人控”為“機控”，在加強監測監控，保障安全生產的同時，大力推廣新技術、新工藝、新設備，著力打造機械化、智能化、數字化、高效化的本質安全型礦井。