淺談煤礦綜合自動化系統

魏振興

摘 要：闡述了陽煤集團某煤礦綜合自動化監控系統工業以太網設計特點。本系統在煤礦安全監控、生產控制和設備監控等各個層面都有很好的效果。

關鍵詞：煤礦;綜合自動化;監控

礦井綜合自動化系統主要是實時監測、監控全礦井各主要生產環節，實時采集和分析全礦井數據。礦井綜合自動化系統為礦井工作人員提供有效手段，及時處理礦井各種突發事故和自然災害，為煤礦穩定安全的發展奠定基礎。

由于TCP/IP協議組網低成本、易組網，接口方便等優點陽煤集團某煤礦采用千兆環形工業以太網構建礦井綜合自動化系統平臺。

1 工業以太網平臺

以太網是一種開放式的網絡，具有良好的系統兼容性和可操作性，特性如下：①資源共享能力強，易于實現數據與信息的資源共享;②數據傳輸距離長;③在潮濕、高粉塵等惡劣環境下能夠穩定工作，且維護量少。

2 綜合自動化監控系統

2.1 供配電監控系統

在礦井地面110千伏變電站、10千伏變電所和礦井井下變電站等處安裝通信分站。與此同時，保護單元采集到的電壓、電流及故障信息等數據上傳至地面數據監控中心，地面工程技術人員可以通過以太網對地面及井下主要供配電系統進行遠程遙測和遙控從而實現無人值守。

2.2 立井提升監控系統

本煤礦主立井2臺提升機電機功率6000千瓦;副立井提升機電機功率3150千瓦;排矸立井提升機電機功率1500千瓦，三個豎井均采用變頻拖動。三套電控裝置配有上位機，實現對提升機運行的保護和控制等功能。通過接口裝置提升機的監控信號可以直接上傳到地面調度中心，管理人員實時監控提升設備運轉狀態。

2.3 綜采工作面監控系統

在煤礦生產初期，井下每個綜采工作面均配有采煤工作面監控系統。該系統可實時監控工作面采煤機等電器設備。監控系統設有擴音電話、電流、電壓顯示及報警等諸多實用性功能。地面調度中心管理人員可根據生產管理的需要，通過地面監控系統對井下工作面工作設備進行必要控制。

2.4 礦壓監測系統

為了減少或避免井下冒頂和垮塌事故對現場工作人員的損害，本煤礦安裝有井下頂板壓力監測系統。該系統實時監測液壓支架的壓力和巷道頂板的變化情況，從而達到早預測、早處理的效果。

2.5 通風機監控系統

通風監控系統主要采用PLC控制裝置，通過PLC完成對風機各參數的自動檢測及控制。該系統可以實現通風機的遠程監測和監控。

3 數字化工業電視監控系統

工業電視系統采用純數字網絡視頻監控技術，所有攝像儀均采用網絡攝像儀，就近接入工業太環網視頻傳輸設備上傳至調度中心。

①井下攝像頭均采用符合國家防爆認證的井下本安型防爆網絡攝像頭。該攝像頭可將井下模擬視頻信號直接轉換成基于IP傳輸的網絡數字信號，利用礦井井下以太環網為傳輸平臺，無須重新布設傳輸光纜。攝像頭通過內置軟件把現場實時畫面變型后及時通過井下工業以太網傳輸到地面，在地面計算機可通過B/S方式瀏覽圖像;②地面攝像機可直接通過以太網將信號傳至礦井調度監控中心。監控中心調度人員可以將任意一副畫面切換到電視墻上，而且所有有權限的客戶端通過瀏覽器瀏覽各路圖像，實時監控現場生產情況。調度人員通過監控畫面可以及時發現并避免可能發生的突發性事件，保證生產安全進行。

4 人員定位系統

根據國家安全生產監督管理總局的要求，煤礦井下須配置井下人員管理（定位）系統，以便發生災害時能及時確定井下工人位置。本礦配置了某型號煤礦專用井下人員管理（定位）系統，我們把該系統的分站和讀卡器安裝在在巷道出、入口和井口。通過井下定位系統夠及時、準確地了解各個區域人員的分布情況，及時了解井下人員的入井、升井時間及運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。

5 中央調度管理系統

綜合自動化調度中心是煤礦自動化管理的核心組織，是人機控制、信息共享和通信的集中調度場所。通過監控系統、視頻系統等系統，構建了統一調度管理和統一應急反應的集中控制中心。自動化調度集成平臺使用組態軟件構建而成，為每個自動化系統構建軟件監控平臺。每個自動化系統都可以通過平臺上的人機界面（HMI）實時監測設備狀態，通過數據庫存儲歷史數據，并控制每個系統的I/O。調度中心監控網絡平臺包括：①核心以太網交換機2臺;②6臺服務器;③2臺磁盤陣列;④2臺網絡管理終端;⑤各子系統監控、監測工作站等設備。

交換機通過環網構成工業網絡的冗余數據匯聚中心。安全監測系統直接接入核心交換機之中，工業電視系統以及大屏幕主機則都可以通過交換機接入工業核心交換機，使各系統的數據都可以切換顯示到調度大屏幕之上。

工程師站其中兩臺用來負責編制和調試人機界面。剩余工作站適用于子系統和網絡管理終端。例如：通風機監控、井下水泵監控、安全監測等子系統終端。工業網絡通過防火墻與管理網絡連接，既保證了管理網絡對工業網絡現場數據的讀取，同時，還可以作為工業和管理網絡之間的隔離作用保護工業網絡的安全。

6 結束語

陽煤集團某煤礦在礦井綜合自動化監控系統建成之后，實現了礦井生產調度的統一管理。該系統為礦井有效預防自然災害、統一調度和救災指揮、遠程管理監測提供了強有力的支持工具。綜合自動化系統在提高生產產量、減少生產事故、提高集團公司核心競爭力有著重要作用。