高陽選煤廠煤質監控及信息一體化網絡的應用

郭戰英

(山西焦煤汾西礦業集團 高陽選煤廠，山西 孝義 032300)

汾西礦業集團高陽選煤廠(以下簡稱“高陽選煤廠”)是經國家發改委批準立項建設的高陽煤礦6.00 Mt/a礦井配套工程，屬礦井型選煤廠，由澳大利亞約翰芬雷公司以總承包方式建設，工程建設分兩期完成。一期工程設計生產能力4.00 Mt/a，于2006年9月28日建成投產，總投資3.89億元；二期工程設計生產能力2.00 Mt/a，于2010年8月28日建成投產，投資0.86億元。現已具備入洗6.00 Mt/a原煤的生產能力，為汾西礦業集團公司入洗能力最大的選煤廠[1]。高陽選煤廠洗選工藝采用預先脫泥—有壓重介旋流器分選—粗煤泥分選—浮選—煤泥壓濾的聯合工藝流程。

高陽選煤廠自動化及網絡平臺雖已經構建完成，但目前仍存在產品監控盲區，自動采樣裝置和無源灰分儀雖投入使用，但灰分數據無法實時采集，而人工灰分化驗結果指導生產有限。部分重要崗位也存在視頻監控不到位的情況。同時產品監控更沒有接入高陽礦綜合自動化平臺，無法實現組態監測和遠程控制等功能。為此，高陽選煤廠提出構建煤質監控及信息一體化網絡，建立數據采集平臺、數據發布平臺的技術思路，以期解決上述問題。

1 方案設計及網絡架構

1.1 煤質監控及信息網絡平臺方案設計

高陽選煤廠廢棄物監控點布置有4點，分別為：374重介矸石膠帶處、711矸石輸送膠帶處、902矸石輸送膠帶處和722尾煤膠帶處，保證選煤廠廢棄物和煤泥全覆蓋(詳見圖1所示)。

圖1 選煤廠矸石、煤泥監控點

1.2 煤質監控及信息網絡平臺網絡架構

高陽選煤廠煤質監控及信息一體化網絡由WEB服務器、數據庫服務器、視頻服務器、控制器、監控臺等底層設備組成。

選煤廠底層實現數據采集和視頻監控，再通過與汾西礦業集團環網實現信息匯聚，最終形成完整的選煤廠煤質監控及信息一體化網絡平臺，該平臺可進行煤泥灰分遠程監測、矸石遠程自動采樣、矸石和煤泥現場視頻監控，并對數據進行記錄和后續分析。網絡結構拓撲如圖2所示。

2 項目實施及主要功能

2.1 煤質監控及信息網絡平臺實施方案

(1)根據高陽選煤廠現場實際情況，在374矸石輸送膠帶機機頭溜槽安裝矸石自動采樣系統，在機頭溜槽東側開口，采樣后通過溜槽導入膠帶旁樣品收集箱中。利用西門子1200PLC對采樣機進行集中控制，并通過光線以及網線與機房服務器連接。在上位機Web組態軟件實現集中控制與視頻監控融合，上位機監控軟件平臺可在視頻監控狀態下進行遠程采樣、遠程實時監視、檢測運行參數，查看歷史數據。為工作人員提供有效的設備運行狀態監控及預警能力。

(2)在722壓濾尾煤膠帶、711矸石膠帶安裝NGAM-2008天然射線灰分儀。灰分儀通過光纖與集控室服務器連接，配備灰分儀廠家軟件將采集的數據計算處理。同時將計算處理后的數據以TXT文檔進行存儲，機房服務器通過光纖與集控室的灰分儀工控機服務器通訊，利用SQL Server數據庫對TXT文檔中的數據進行提取，并將數據傳送給Web組態軟件后臺數據庫。上位機組態軟件將采集的灰分數據以圖形、圖像、文字、曲線等方式，直觀、形象地實時反映灰分儀當前工作狀態以及各變量和參數的變化，實施壓濾煤泥灰分在線檢測。

(3)視頻方面：分別在矸石采樣機處、尾煤灰分儀處、矸石去向處安裝防爆攝像機，通過視頻服務器對其視頻信號進行采集并存儲，實施遠程實時監視、歷史查看、錄像下載等功能。

2.2 煤質監控及信息網絡平臺主要功能

高陽選煤廠煤質監控及信息一體化網絡可實現以下主要功能。

(1)基于WEB網頁開發技術，集現場視頻監控、灰分遠程檢測與顯示和采樣遠程操控組態為一體，實現了灰分檢測、自動采樣及視頻遠程監測，實現了采樣機遠程采樣，界面集成度高，便于操作。

(2)基于無源測灰儀，通過組態界面趨勢功能，實現了壓濾尾煤灰分數據實時采集與顯示，實時顯示1 min灰分、10 min灰分、1 h灰分和班灰分等數據及變化趨勢，包括實時曲線，歷史曲線。以更直觀地觀測各變量的走勢，幫助管理操作人員作出判斷，指導生產，減少損失[2]。

(3)通過本平臺可將多路視頻信號集成到統一界面，可任意切換界面、選擇回放日期及回放進度，實現對原煤、矸石、尾煤等進行視頻監控與回溯。

(4)對采集的數據進行實時顯示，如：智能網關數據、灰分儀數據、皮帶秤數據[3]。

(5)顯示各監測變量的歷史數據，管理者可以通過監測臺實時觀察各變量的變化趨勢，利于指導生產。

(6)可查詢歷史報表數據，在報表名稱處輸入想要查詢的報表名稱，支持模糊查詢(查詢日報輸入日即可，月、小時、分鐘同理)。選擇起始時間和結束時間，就會出現所需的報表，支持單獨下載每一份報表。

(7)警告管理，若系統出現故障，可查詢故障報告日志，通過報警信息可以及時了解現場設備工況并及時作出決策，對故障進行排查修復。

(8)該系統的灰分檢測、遠程自動采樣及視頻監控功能可面向選煤廠、礦、集團公司進行授權發布，實現集團內部數據共享與遠程監控與操作，也可對采集數據進行分析并指導生產。

(9)通過Web服務器將采集到的實時數據、視頻信號、界面等在局域網內Web發布之后，局域網內的遠程用戶可通過客戶端登錄IP方式，實現對數據進行監控、視頻查閱等功能。為保證系統安全，設置登錄權限，區分查看與監控、管理用戶。

3 應用效果

(1)NAGM-2008天然射線灰分儀測定值與采樣化驗數據對比見表1。結果表明：灰分儀誤差波動范圍為-2.49%～2.41%，平均絕對差值為1.63%，小于3.0%，灰分儀測量結果達到了高陽選煤廠的技術指標要求，且誤差小，完全能夠滿足生產監測監控的需求。

(2)通過建立數據視頻采集平臺，實現在上位軟件中集中控制與視頻監控功能，這種方式既有利于集中控制與畫面監控系統的融合，又有利于設備成本的降低。煤質監控及信息網絡平臺通過客戶端Web登錄方式，進行上位監控和視頻瀏覽，不僅可以實現客戶端監控功能，同時可以實現多路視頻實時監視、歷史查看、錄像下載等功能，在帶寬足夠的情況下，可以實時傳輸視頻信號來實現對煤樣產品去向的監測。

表1 NAGM-2008天然射線灰分儀測定值與化驗數據對比

此外，該網絡平臺實現協同辦公、輔助決策類等深層次分析挖掘和綜合利用。對采集到的數據、視頻面向集團公司、高陽礦、選煤廠進行有權限數據發布，實現數據共享；分析采集數據，指導生產。

4 結 語

精細化管理的一個重要組成部分就是企業數據的采集、分析、分享，高陽選煤廠建設廢棄物及副產品煤質監控及信息網絡平臺，生產實踐表明，高陽選煤廠煤質監控及信息一體化網絡可實現高陽選煤廠產品指標實時在線監測監控，在提升選煤廠質量監測精度的同時，也降低了職工的勞動強度。