基于綜合自動化的信息化管理

徐杰 李彬

摘要：平煤八礦堅持以科技為先導，以綜合自動化礦井建設為導向，以工業以太網為基礎，基于井上自動化系統和井下自動化系統的整合集成，通過深入數據挖掘，完成了自動化子系統的接入，有生產系統、安全監測監控系統、工業電視、煤礦生產輔助系統、經營管理系統的集成，形成涵蓋圖表、圖像、語音為一體的綜合調度指揮平臺，實現對自動化系統的信息化管理。初步實現了“數據采集自動化、業務信息集成化、信息管理網絡化，管理決策科學化”。煤礦實現自動化集成之后，各種信息的收集整理方式更有效，經濟效益和社會效益顯著。

Abstract： Pingmei No. 8 Mine adheres to be science and technology as the guide， and takes the integrated automation mine construction as the guide. Based on industrial Ethernet， and the integration of the uphole automation system and the underground automation system， through the in-depth data mining， the automation subsystem access is completed， integrating production system， safety monitoring and control system， industrial TV， coal mine production auxiliary system， operation management system， forming a comprehensive dispatching command platform covering charts， images and voices to realize the information management of the automation system. "Automatic data collection automation， business information integration， information management network， scientific management decision-making" has been initially realized. After the coal mine achieves automation integration， the collection and sorting of various information is more effective， and the economic and social benefits are significant.

關鍵詞：煤礦;自動化;信息化;生產管理;數據挖掘

Key words： coal mining;automation;informatization;production management;data mining

中圖分類號：TD672 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）09-0058-03

0 ?引言

煤炭開采是一個復雜的高投入行業，面臨著產業結構、產品結構、經濟結構、組織結構、市場結構的重大戰略調整。要實現煤炭資源在全國范圍內依照市場規律合理配置，并積極參與全球資源的配置。暢通的信息渠道和公共交流平臺，先進的電子信息技術和信息網絡將成為支持行業改革和戰略調整的重要工具。面對新企業的競爭，煤礦企業需要不斷在提高生產效率、降低生產成本方面進行突破。煤炭行業的特點迫切需要信息技術實現礦山的數字化、信息化建設來改進企業生產經營管理水平。

綜上所述，要實現跨越式發展，建成本質安全型高產高效礦井，就必須以建設數字化礦井為導向，進行信息化建設，實現集成管理。平煤八礦信息化建設工程于2007年開始啟動，目前已經初步實現“生產過程自動化、經營管理信息化，科學決策數字化”的建設目標[1]。

1 ?奠定自動化基礎，構建工業以太網

綜合自動化是礦山信息化管理的基礎，而工業以太網則是綜合自動化的基礎。平煤八礦構建一個覆蓋井上和井下的冗余的千兆工業以太網，全礦以太網可分為調度監控中心網絡，地面網絡和井下網絡三部分，這三部分通過千兆核心以太網交換機進行雙通道千兆連接，構成全礦千兆冗余骨干網。各種自動化設備、服務器通過以太網交換機接入千兆冗余骨干網[2]。各種自動化設備，服務器通過以太網交換機接入骨干網，實現全礦各類自動化設備和信息化設備的可靠連接。

2 ?基于綜合自動化系統的信息化管理主要做法

平煤八礦以信息技術為載體，以現代管理理念為導向，在深入數據挖掘的基礎上，以信息傳輸平臺建設為核心，按照統一的技術標準，形成涵蓋圖表、圖像、語音為一體的綜合調度指揮平臺，實現集安全管理、生產管理、經營管理為一體的全系統集成管理。綜合自動化系統的信息化管理架構從邏輯結構上分為“兩個基礎，兩個部分，三個層次”[3]。兩個基礎是指礦山統一的傳輸網絡平臺和統一的數據倉庫及軟件平臺基礎。兩個部分是指礦山井上和井下兩部分。針對煤礦生產的特殊性要求，井下所采用的所有設備和系統必須是具有煤安認證的產品。三個層次是指全礦綜合自動化設備層，自動化系統集中控制層，管理信息系統應用層。通過對礦井各主要生產系統，以及設備情況、軟硬件的設施、應用系統的廠家、現有子系統的應用情況等進行詳細的摸底核實，初步規劃生產信息化改造、信息傳輸平臺、軟件集成平臺、數據存儲平臺建設為核心的信息化建設方案。綜合自動化系統的信息化管理架構便于各種子系統的接入和擴展，實現礦井相關數字信息的傳輸和共享，為綜合自動化礦井建設和信息化系統運行提供了基礎和保障。

2.1 實現井上自動化系統信息化管理

平煤八礦綜合自動化系統包括井上和井下，涵蓋煤礦掘進、采煤、運輸、通風、排水、供電、監控等多個生產環節的自動化系統。集成已有的大巷運輸綜合保障系統、洗煤廠集控系統、大型固定設備監控系統、提升及裝卸載系統、出煤計量系統等13個子系統，新建采掘工作面、膠帶機控制、電力、斜巷運輸、應急廣播系統等6個子系統，集成工業電視系統，實現安全監測系統、生產系統、輔助系統、工業電視等的綜合自動化集成管理，最終建成以“通壓排提”、主出煤系統流程、監測監控為核心的綜合自動化系統的信息化管理。目前平煤八礦有8個立井井筒，壓風機14臺，通風機10臺，主排水泵22臺，各種用途礦車1390臺[5]。平煤八礦井上自動化系統包括生產輔助系統及生產過程自動化系統。生產過程自動化系統包括洗煤廠系統和地面儲裝運系統。生產輔助系統包括通風系統、壓風系統、排水系統、電力系統等輔助煤礦生產、保障生產條件的系統組成，生產輔助系統是實現安全生產的重要保證，是提升生產效率和管理效率的根本。

平煤八礦實現了井上自動化系統的集成管理。通過大型固定設備集控系統，壓風系統和排水系統已經實現了無人值守，每月節省電費百余萬元。通過大巷運輸綜合保障系統，借助人員定位無線通訊分站，實現礦車定位、計數、軌跡追蹤等管理功能，為管理者提供全面服務。通過礦山供電系統，運用系統網絡遠程操作控制和智能程控技術，能實現煤礦供電系統和生產設備的全面自動化監控管理。通過洗煤廠系統，實現洗選工藝的多個自動化系統。通過地面儲裝運系統，為不同煤種加工提供了條件，提高了自動化和集約化程度。

2.2 整合井下自動化系統信息化管理

平煤八礦井下自動化系統包括瓦斯監測系統，井下人員定位系統，工業電視系統，應急廣播系統，提升及裝卸載系統及工作面監測系統。平煤八礦地質條件復雜，礦井屬于煤與瓦斯嚴重突出礦井，含有六大自然災害，井田面積42平方公里，具有戰線長、采區多、井下作業人數多等特點，為實現安全生產，預防生產事故的發生，減少設備故障帶來的影響，平煤八礦建成人員定位系統、安全監測系統、井下應急廣播系統、工作面監測系統、膠帶機控制系統、提升及裝卸載集控系統為生產和管理服務[6]。

通過對工作面監測系統集成，決策指揮人員可以根據現場的各種參數和數據，快速掌握工作面的綜合情況和安全指數，并以此為根據指揮生產。通過對大巷應急廣播系統集成，按照全礦井覆蓋要求，在全礦井巷道及運輸巷沿線安裝新型全雙工數字式擴播電話及綜合接入網關，實現各個場所的通話和打點功能。通過膠帶機控制系統集成，能夠及時了解膠帶機，給煤機等現場設備的運行情況，根據膠帶機的保護能夠了解設備的運行狀況。通過提升及裝卸載集控系統集成，操作人員可以迅速掌握提升及裝卸載設備的健康狀況，以及即時出煤量，并可以根據現場情況，遠程開停提升及裝卸載裝置。通過工業電視系統，將井下、井上的主要生產環節、重要設備及關鍵場合的實時圖像傳送到礦調度指揮中心和礦領導辦公室。同時，也可以及時掌握各生產單位的生產環境、及時考核各生產單位的生產情況、采煤數量。

2.3 深入數據挖掘，實現工況圖信息化管理

平煤八礦生產系統運行圖采用MCGS組態軟件進行界面集成，從人員定位，瓦斯數據采集等子系統中獲取數據，KJ系統含煤機，皮帶開停數據，由KJ數據接口、OPC數據接口和人員定位接口組成[8-10]。工況圖系統主要實現對井下生產工作面的主要設備的生產狀態實現實時監控，主要包括：采煤機的開停、順槽皮帶的開停、工作面瓦斯濃度以及生產工作面/工作區域的人數實時統計實施監控，確保生產管理人員第一時間了解到生產狀況及安全狀況[11]。

3 ?基于綜合自動化系統的信息化管理實施效果

3.1 實現了運作形態再造

企業管理模式再造是企業再造最深層的改制，是對企業長期以來所形成的文化理念，分工思想，等級制度，規模經營，企業類型和權力核心的重新定位和思考。綜合自動化的信息化管理實現了傳統管理模式向自動化管理模式的轉換，為企業管理提供快捷準確的信息資源，科學合理的決策分析，靈活高效的管理手段，現代全面的企業資源計劃，特別是圍繞礦井綜合自動化的集成，將企業生產、安全、管理有機的結合到一起，實現企業整體管理水平和安全生產的跨越式發展，提高企業經濟效益和競爭能力。

煤礦實現自動化集成之后，由于各種信息的收集整理方式更有效，在制定企業戰略時，可以更符合自身和市場的實際情況，從而贏得先機。可以更有效的控制更重材料消耗，使其保持在一個合理的水平，從而降低生產成本[12-15]。同時，由于統一了自身內部的多個自動化系統信息的收集和整理，各個系統之間的協調運作能力也必將大大增強，一定程度上降低了管理難度，對于處理突發事件的能力也相應得到提高。綜合化管理的實現，促進企業管理創新與流程再造，企業管理效率明顯提高，解決了管理層人員臃腫，機構重疊，管理環節多，管理信息傳遞緩慢，管理效率低下的問題，使企業管理效率明顯提高[16]。

3.2 社會效益成效顯著

在社會效益方面，利用先進的控制技術和信息技術，在技術路線、建設標準、管理模式等方面提出了初步的規范要求，在公司具有典型的示范意義和推廣價值。全礦井生產各環節的過程控制自動化，實現對重要生產環節的實時監測監控，促使管理模式的改變，由原來分散的管理模式變成集中的綜合管理方式。縮短設備維修和檢修的時間，提高了企業的生產效率[17-18]。在經濟效益方面，通過運行在減人提效、節能降耗、提升設備開機率等方面效果明顯，經濟效益顯著。

3.3 經濟效益顯著提高

在經濟效益方面，通過運行在減人提效、節能降耗、提升設備開機率等方面效果明顯，經濟效益顯著。通過自動控制和集成，生產各環節的聯系得到加強，縮短原煤的中轉周期，提高設備開機率[19-20]。以煤樓儲裝運系統為例：使用預設的輸煤流程，在無人值守狀態下，實現一鍵轉換出煤流程由40分鐘縮短到5分鐘，從而使系統運輸能力提高約11%。水泵每月僅削峰填谷一項就節約電費約20萬元，每年可節約電費240萬元。信息化建設后減少的人員將投入到平煤八礦二井建設中，大概1000人有余，年節約達到5307萬元。

參考文獻：

[1]王慧芳.金莊煤礦綜合自動化系統設計[J].煤炭經濟研究，2013（3）：69-71.

[2]李洪剛，王彥文，袁軍強.煤礦綜合自動化平臺建立與子系統接入——以曹莊煤礦為例[J].科技創業月刊，2012（9）：185-186.

[3]成振江.煤礦綜合自動化監控系統建設[J].科技與企業，2012（19）：107.

[4]趙國清，賈珂偉，肖雅靜，等.峰峰集團梧桐莊煤礦綜合自動化系統建設[J].中國煤炭，2011（7）：72-75.

[5]肖雅丹，王占山.基于物聯網的煤礦綜合自動化控制系統研究[J].控制工程，2018，25（5）：85-91.

[6]黃嶺松.礦井綜合信息自動化系統原理及應用[J].煤礦機械，2004（10）：117-119.

[7]Cheng Bo，Cheng Xin，Cheng Junliang. Lightweight monitoring and control system for coal mine safety using REST style[J]. ISA Transactions， 2015：229-239.

[8]呂曉穎，石桂名.基于Wonderware IAS煤礦綜合自動化系統的設計與實現[J].礦冶，2018，27（3）：89-92.

[9]王本策，郭振宇.高海拔選礦廠綜合自動化系統設計[J].有色金屬（選礦部分），2017（z1）：194-198.

[10]徐振宇.礦井綜合生產自動化系統研究[J].煤炭技術，2008，27（1）：34-35.

[11]張廣龍，史麗萍.礦井中央水泵房綜合自動化系統的設計模式[J].煤礦機電，2005（4）：8-11.

[12]倉冰南，郭振宇，王啟柏，等.礦山自動化控制系統的低壓接地[J].有色金屬，2012（3）：58-61.

[13]尹君，雷汝海，王軍.基于InTouch的選煤廠帶式輸送機運行狀態監控軟件的設計[J].工礦自動化，2008（4）：75-78.

[14]孫利文，王清波，尹大明.綜合自動化系統在白莊煤礦洗煤廠的應用[J].山東工業技術，2017（3）：78.

[15]夏良.大佛寺煤礦綜合自動化網絡系統的實現[J].煤炭科學技術，2007，35（11）：39-42.

[16]張婷婷，肖偉，都明基.煤礦企業設備管理信息系統的研究與設計[J].中國煤炭，2018，44（7）：85-87.

[17]陳聘，祝釗.煤礦設備管理系統設計與開發[J].煤炭工程，2015，47（6）：116-118.

[18]孫治恩，馮新軍，許華棟.煤礦泵房自動化動態管理系統[J].中國機械，2014（21）：186-187.

[19]郭江濤，楊娟.煤礦綜合自動化監控與數字化礦山建設[J].大眾科技，2009（10）：3.

[20]楊佳鑫，賈瑞堂，駱弟華，胡雍軍.煤礦輔助系統自動化智能化建設與管理實踐[J].煤礦機械，2018，39（10）：175-177.