煤礦智能管控平臺(tái)業(yè)務(wù)流程建設(shè)及其監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

李 進(jìn)，高 琪

(河南能源化工集團(tuán) 永煤公司車集煤礦，河南 永城 476600)

“智能礦山安全生產(chǎn)管控平臺(tái)”是車集煤礦安全生產(chǎn)管控平臺(tái)各業(yè)務(wù)板塊生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理信息化建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)及總體指導(dǎo)框架，是生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理相關(guān)子系統(tǒng)及其內(nèi)部各要素之間有效組合運(yùn)行的動(dòng)力機(jī)制、建設(shè)機(jī)制和發(fā)展機(jī)制的模型化設(shè)定，以保證平臺(tái)及系統(tǒng)功能統(tǒng)一規(guī)劃、相互協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)一致、資源共享、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。平臺(tái)提供生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理、模塊化分析的整體框架，對(duì)內(nèi)提供統(tǒng)一、面向應(yīng)用的總線接口以及面向第三方應(yīng)用的控件調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)應(yīng)用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)調(diào)用和服務(wù)；對(duì)外提供基于插件式的子系統(tǒng)功能模塊集成，能夠?qū)崿F(xiàn)子系統(tǒng)的統(tǒng)一集成和發(fā)布、展示；平臺(tái)框架的核心模塊可結(jié)合車集煤礦的管理需求，定制各子系統(tǒng)共享的基本業(yè)務(wù)模塊，降低子系統(tǒng)集成的復(fù)雜程度。管控平臺(tái)結(jié)合生產(chǎn)、管理的模式，在子系統(tǒng)應(yīng)用層面劃分為智能管調(diào)中心、礦山安全中心、運(yùn)營(yíng)管理中心、自動(dòng)化控制中心等應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)深層分析和綜合利用。平臺(tái)決策分析模塊可根據(jù)管理需要，定制分析模式，提供基于各生產(chǎn)中心以及全礦井?dāng)?shù)據(jù)的綜合分析利用，為決策提供參考依據(jù)[1-4]。

1 管控平臺(tái)業(yè)務(wù)流程建設(shè)

1.1 核心業(yè)務(wù)架構(gòu)

智能礦山業(yè)務(wù)架構(gòu)是在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范及安全運(yùn)維保障體系下，按分層設(shè)計(jì)模式，分為設(shè)備層、控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、經(jīng)營(yíng)管理層與決策層5個(gè)層次。此次建設(shè)的主體內(nèi)容為L(zhǎng)2、L3、L4、L5層相關(guān)內(nèi)容。具體層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 核心業(yè)務(wù)架構(gòu)Fig.1 Core business structure

設(shè)備層、控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層是智能化礦井建設(shè)的主要內(nèi)容。智能管控平臺(tái)由生產(chǎn)執(zhí)行及生產(chǎn)管理、調(diào)度管理、機(jī)電管理、“一通三防”、綜合分析、應(yīng)急救援等業(yè)務(wù)模塊構(gòu)成，系統(tǒng)涵蓋了煤炭采、掘、機(jī)、運(yùn)、通各個(gè)環(huán)節(jié)，是一體化管理信息系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了和經(jīng)營(yíng)管理、控制監(jiān)測(cè)等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互聯(lián)。

1.2 業(yè)務(wù)網(wǎng)流程建設(shè)

針對(duì)煤礦運(yùn)營(yíng)主業(yè)務(wù)流程開展梳理與建設(shè)工作，煤礦智能管控平臺(tái)業(yè)務(wù)流程建設(shè)包括安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、隱患排查治理、采煤、掘進(jìn)、機(jī)電運(yùn)輸、地測(cè)防治水、“一通三防”、職業(yè)病危害防治、應(yīng)急管理、調(diào)度、環(huán)境保護(hù)等。本文重點(diǎn)分析安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、隱患排查治理業(yè)務(wù)流程建設(shè)。

1.2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控

安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控需要對(duì)礦井單位風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)管控情況進(jìn)行匯總監(jiān)管，把控各單位各類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和管控情況，重點(diǎn)針對(duì)礦井重大風(fēng)險(xiǎn)管控落實(shí)情況進(jìn)行定期檢查，預(yù)防重大事故發(fā)生。對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告、制度文件進(jìn)行系統(tǒng)管理，在線查看，方便用戶；對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分專業(yè)統(tǒng)計(jì)，對(duì)紅橙黃藍(lán)四色等級(jí)在餅狀圖中統(tǒng)計(jì)，查看各級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)比例；在一張圖中對(duì)所有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行四色標(biāo)定，方便用戶查看風(fēng)險(xiǎn)位置以及風(fēng)險(xiǎn)詳情；重大風(fēng)險(xiǎn)劃定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，設(shè)置區(qū)域人數(shù)上限，關(guān)聯(lián)人員定位系統(tǒng)，區(qū)域人員超限報(bào)警；跟蹤檢查風(fēng)險(xiǎn)管控措施落實(shí)情況，在系統(tǒng)中進(jìn)行更新。安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控流程如圖2所示。

1.2.2 隱患排查治理

隱患排查流程主要是對(duì)隱患排查治理工作的描述，其內(nèi)容包括各部門對(duì)隱患的排查“五定”，系統(tǒng)分級(jí)管理，對(duì)隱患整改檢查落實(shí)，對(duì)責(zé)任人進(jìn)行考核等。井上下發(fā)現(xiàn)隱患需要手動(dòng)記錄，升井或檢查結(jié)束后錄入系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)排查出來(lái)的隱患可直接使用移動(dòng)終端智能巡檢系統(tǒng)實(shí)時(shí)錄入，并進(jìn)行“五定”，方便隱患信息的及時(shí)傳遞。隱患整改落實(shí)情況同樣可以在井下上傳到系統(tǒng)中，提高隱患排查治理效率；隱患信息在系統(tǒng)中進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，用戶可以隨時(shí)查看隱患排查治理情況，解決了書面文件統(tǒng)計(jì)、查詢的困難；隱患分級(jí)管理，重大隱患A類、重大隱患B類、一般隱患C類、一般隱患D類，一般隱患中可現(xiàn)場(chǎng)整改的當(dāng)班整改，登錄系統(tǒng)記錄，不可現(xiàn)場(chǎng)整改的指定整改人限期整改；在一張圖標(biāo)定隱患位置，并展示隱患詳細(xì)信息。隱患排查治理流程如圖3所示。

圖2 安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控業(yè)務(wù)流程Fig.2 Security risk hierarchical management and control business process

1.2.3 掘進(jìn)

掘進(jìn)專業(yè)主要負(fù)責(zé)巷道開掘業(yè)務(wù)，包含對(duì)掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程及技術(shù)措施的編制、巷道變形量觀測(cè)、月度的技術(shù)例會(huì)、掘進(jìn)專業(yè)隱患排查及安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化檢查等內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行周期檢查、自動(dòng)預(yù)警報(bào)警。

可直接登錄安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)查看地質(zhì)說(shuō)明書、通風(fēng)系統(tǒng)圖及供電系統(tǒng)圖等相關(guān)資料，更方便進(jìn)行資料查看，提高資料查找搜集的效率。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可使用龍軟GIS軟件，自動(dòng)生成巷道斷面圖、交叉點(diǎn)及車場(chǎng)、煤倉(cāng)等圖形，提高設(shè)計(jì)效率；設(shè)計(jì)圖修改確定后上傳至安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，共享給各使用單位，減少圖紙打印及曬圖等工作。流程如圖4所示。

圖3 隱患排查治理業(yè)務(wù)流程Fig.3 Hidden danger investigation and governance business process

2 智能監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 主要特性

系統(tǒng)利用工業(yè)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)整合供電、膠帶系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)等全礦所有安全生產(chǎn)相關(guān)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。經(jīng)整合后數(shù)據(jù)可直接在可視化應(yīng)用門戶中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警，以實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦安全生產(chǎn)工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與掌握；同時(shí)還可將安全生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，建設(shè)全礦統(tǒng)一的安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦安全生產(chǎn)歷史狀況的查詢與分析[5-7]。

智能監(jiān)控平臺(tái)以“安全監(jiān)控實(shí)時(shí)化，過(guò)程控制自動(dòng)化”為目標(biāo)，基于“工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場(chǎng)總線+無(wú)線”技術(shù)，利用多種軟硬件接口(OPC UA、驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、平面文件、DDE/NETDDE、PLC、子網(wǎng)等)，構(gòu)建全礦井統(tǒng)一、穩(wěn)定、高效的集控平臺(tái)，以原煤生產(chǎn)為主線，對(duì) “采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、洗”等主要安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行多要素全流程的集中、協(xié)同、優(yōu)化控制與智能運(yùn)行，主要功能包括安全監(jiān)測(cè)、目標(biāo)定位、融合通信、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制等。

智能監(jiān)控選用國(guó)際知名大型組態(tài)軟件與定制開發(fā)相結(jié)合模式進(jìn)行建設(shè)，數(shù)據(jù)采集原則上從井下PLC、分站、讀卡器、智能儀表等硬件設(shè)備統(tǒng)一采集，數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，多系統(tǒng)協(xié)同控制，界面按需組態(tài)。平臺(tái)軟件功能應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范。

應(yīng)根據(jù)行業(yè)實(shí)際情況結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，提出一套科學(xué)、先進(jìn)、可靠、實(shí)用的解決方案。智能監(jiān)控平臺(tái)如圖5所示。

智能監(jiān)控平臺(tái)軟件具有如下特點(diǎn)：統(tǒng)一通信與協(xié)作，軟件系統(tǒng)架構(gòu)透明化，對(duì)所有的數(shù)據(jù)標(biāo)簽、數(shù)據(jù)模型以及畫面有一個(gè)統(tǒng)一的索引，統(tǒng)一的管理數(shù)據(jù)發(fā)布，使用通用接口發(fā)布數(shù)據(jù)(HTML/XML/COM/DCOM)，靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)子系統(tǒng)都可獨(dú)立工作，結(jié)合在一起就是一個(gè)高度的集成方案，更高效的系統(tǒng)組態(tài)，所有功能在系統(tǒng)范圍內(nèi)可共享，系統(tǒng)維護(hù)成本較低，只需在一點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，更改在全系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)生效，提供與礦井其他系統(tǒng)的集成接口，為控制系統(tǒng)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供核心服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)地均能在瀏覽器下使用，能夠?qū)Ω鳈C(jī)電子系統(tǒng)的模擬流程圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，能夠?qū)鞲衅骷捌渌兞康内厔?shì)跟蹤和歷史進(jìn)行顯示，能夠?qū)鞲衅骷捌渌兞苛斜磉M(jìn)行顯示，能夠?qū)θ罩靖櫤蜌v史數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，能夠?qū)具\(yùn)行信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并提供相關(guān)報(bào)表。

圖4 掘進(jìn)業(yè)務(wù)流程Fig.4 Tunneling business process

圖5 自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)示意Fig.5 Automated monitoring platform schematic

針對(duì)不同用戶的需求進(jìn)行用戶登錄管理分類，顯示不同用戶需求的內(nèi)容。系統(tǒng)軟件平臺(tái)不僅是對(duì)所接入系統(tǒng)的信息綜合，更關(guān)鍵地能夠把數(shù)據(jù)分類、共享、加工、挖掘建立有效的管理系統(tǒng)，為管理者決策提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)管控一體化。

2.2 平臺(tái)組態(tài)軟件配置

此次組態(tài)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器基于冗余架構(gòu)，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器軟件完全支持冗余架構(gòu)體系。數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)I/O點(diǎn)數(shù)按照無(wú)限點(diǎn)配置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成對(duì)煤礦各生產(chǎn)和安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)構(gòu)架數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與支撐平臺(tái)，由實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)煤礦各生產(chǎn)和安全系統(tǒng)過(guò)程數(shù)據(jù)；建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源有實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)精度降低、過(guò)濾)與煤礦各生產(chǎn)和安全系統(tǒng)一些設(shè)備初始資料數(shù)據(jù)。系統(tǒng)架構(gòu)考慮了系統(tǒng)的先進(jìn)性、良好的擴(kuò)展性、監(jiān)控系統(tǒng)的可實(shí)施性，在整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用GE IFIX，并配備獨(dú)立的Proficy Historian為歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，使車集煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從開工開始就具備海量歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢分析的能力，并為日后信息管理和調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)提供完整的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)縫集成，以減少接口數(shù)量，解決數(shù)據(jù)傳遞瓶頸，降低系統(tǒng)集成成本、升級(jí)成本、維護(hù)成本等。

系統(tǒng)平臺(tái)配置功能組件：①配置2套冗余IFix數(shù)據(jù)采集組件，互為冗余，負(fù)責(zé)車集煤礦各個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控子系統(tǒng)的連接，連接各種不同數(shù)據(jù)。②配置6套IFix iClient客戶端組件，實(shí)時(shí)操作員監(jiān)控站24 h在線運(yùn)行，監(jiān)視各個(gè)安全、生產(chǎn)設(shè)備的情況和信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。③配置4套IFix工程師站組件，進(jìn)行各種開發(fā)、配置、系統(tǒng)管理功能，在礦井生產(chǎn)工作面變化時(shí)動(dòng)態(tài)增刪各種數(shù)據(jù)信息到系統(tǒng)中，修改監(jiān)控流程畫面。④配置1套Proficy Historian組件，核心實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)將負(fù)責(zé)收集來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和中控系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)置在中控室I/O數(shù)采服務(wù)器上的iHistorian Collector 采集并發(fā)送的數(shù)據(jù)，一方面在實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)以供歷史趨勢(shì)分析，另一方面它將完成對(duì)煤礦綜合自動(dòng)化應(yīng)用服務(wù)器中設(shè)置的生產(chǎn)事件模型進(jìn)行觸發(fā)，為各種辦公自動(dòng)化外部應(yīng)用提供全面支持。Proficy Historian將高速采集所有生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，以螺旋門技術(shù)的高效數(shù)據(jù)壓縮功能完成數(shù)據(jù)的強(qiáng)力壓縮。⑤配置1套關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)組件，實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，上層管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。規(guī)劃實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)共享，才能使工業(yè)控制網(wǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時(shí)整合到管理網(wǎng)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析處理，成為生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)決策的依據(jù)。⑥配置1套WebSpace組件，Web發(fā)布平臺(tái)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布到管理網(wǎng)，管理者根據(jù)權(quán)限的規(guī)定可以通過(guò)瀏覽器看到相應(yīng)的流程數(shù)據(jù)和畫面。Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器都在控制網(wǎng)內(nèi)，Web服務(wù)器通過(guò)防火墻與管理網(wǎng)連接，Web服務(wù)器對(duì)管理網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的發(fā)布。⑦冗余的SCADA服務(wù)器系統(tǒng)：iFIX Plus SCADA Dev Unlimited Server Ver，iFIX Optn：SCADA Synchronization冗余組件。⑧工程師站iFIX iClient Development Ver。⑨操作員站iFIX iClient Runtime Ver。⑩Web發(fā)布軟件(30用戶并發(fā))iFIX WebSpace 30 Additional Users，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)Historian Enterprise Server 30000 Points，采集驅(qū)動(dòng)軟件IGS OPC Server。

3 智能監(jiān)控平臺(tái)主要功能

(1)信息的綜合功能。將需接入的各子系統(tǒng)信息通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換方式與智能監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，并將各子系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合處理。礦井智能監(jiān)控平臺(tái)負(fù)責(zé)將實(shí)時(shí)、歷史及綜合分析后的信息提供給系統(tǒng)中的用戶。要求網(wǎng)絡(luò)功能滿足礦井需求，具有良好的可靠性、兼容性、擴(kuò)容性，支持C/S、B/S模式。

(2)Web瀏覽功能。可將各子系統(tǒng)顯示的各類實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形(符合要求的)轉(zhuǎn)換為HTML或XML，供用戶通過(guò)IE瀏覽。

(3)數(shù)據(jù)系統(tǒng)分級(jí)管理。設(shè)定不同權(quán)限，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)信息、設(shè)備運(yùn)行信息及其他信息分類顯示。

(4)實(shí)時(shí)報(bào)警、故障記錄。為用戶提供各類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)報(bào)警信息，包括超限報(bào)警、開關(guān)報(bào)警、系統(tǒng)設(shè)備的故障記錄。

(5)完整的事件記錄。對(duì)涉及系統(tǒng)配置操作、對(duì)子系統(tǒng)實(shí)施控制的操作及其他重要操作都進(jìn)行記錄，包括操作時(shí)間、操作者、操作碼及描述、節(jié)點(diǎn)名等，為系統(tǒng)的事故追查及重演提供重要信息。

(6)擴(kuò)展功能。采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口采集各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，接口數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性與可擴(kuò)展性。選用硬件設(shè)備和軟件留有一定的容量，方便擴(kuò)展?jié)M足將來(lái)礦井的需求。系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)成為開放式平臺(tái)，以便將來(lái)其他管理系統(tǒng)接入。

(7)系統(tǒng)安全性。系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、容錯(cuò)性好，具有優(yōu)良的安全驗(yàn)證體系，支持?jǐn)?shù)據(jù)備份，保證系統(tǒng)安全可靠。網(wǎng)頁(yè)的訪問(wèn)必須通過(guò)口令，沒(méi)有授權(quán)的用戶不能查閱。

(8)故障報(bào)警分析統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出昨日、當(dāng)日、當(dāng)前的報(bào)警故障個(gè)數(shù)，并可點(diǎn)擊查看相應(yīng)信息，可按子系統(tǒng)、類別、等級(jí)、日期段等條件查詢和統(tǒng)計(jì)歷史報(bào)警或故障信息。

(9)綜合查詢。系統(tǒng)可以查詢?nèi)魏蜗到y(tǒng)中設(shè)備的開停情況，如開啟時(shí)間、次數(shù)等，可查看累計(jì)量的信息及統(tǒng)計(jì)圖表，還可查看系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障信息，方便用戶管理。

(10)歷史曲線。選擇日期查看某測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)的曲線，在曲線的值坐標(biāo)上可以自定義刻度。

(11)故障報(bào)警分析。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障和報(bào)警時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出窗口或報(bào)警條，根據(jù)用戶自定義的等級(jí)嚴(yán)重性排序，并提供報(bào)警。

(12)融合功能。實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合信息集成聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制。

4 智能監(jiān)控平臺(tái)接入系統(tǒng)

目前綜合智能監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)和整合接入有33個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)(后期根據(jù)要求會(huì)繼續(xù)增加)，智能監(jiān)控平臺(tái)接入系統(tǒng)見(jiàn)表1。

表1 智能監(jiān)控平臺(tái)接入系統(tǒng)Tab.1 Intelligent monitoring platform access system

5 智能聯(lián)動(dòng)平臺(tái)

5.1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)包括人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)自動(dòng)化子系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等。

(1)跨業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。智能聯(lián)動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)集成了井上下所有的安全、生產(chǎn)、通信、動(dòng)態(tài)目標(biāo)類系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合，同時(shí)向數(shù)據(jù)中心發(fā)送所有數(shù)據(jù)。該聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)打破了子系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)與協(xié)同。

(2)超限值聯(lián)動(dòng)。以安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)、巷道膠帶、采煤機(jī)、主膠帶系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急廣播、調(diào)度通信以及人員位置監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)工作面、掘進(jìn)面等環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)，系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定的閾值對(duì)相應(yīng)區(qū)域的饋電開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程分閘或合閘，對(duì)區(qū)域內(nèi)人員進(jìn)行短信、廣播等通知。同時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)彈出相關(guān)超限地點(diǎn)視頻畫面。

(3)自動(dòng)與手動(dòng)。系統(tǒng)應(yīng)能提供自動(dòng)與手動(dòng)聯(lián)動(dòng)的設(shè)置。在聯(lián)動(dòng)流程中，系統(tǒng)能根據(jù)聯(lián)動(dòng)條件自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，也可以進(jìn)行人為的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)干預(yù)(手動(dòng)聯(lián)動(dòng))。如在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有超限或設(shè)備故障時(shí)，操作員可根據(jù)各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)所反映的現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行人為的系統(tǒng)控制干預(yù)(手動(dòng)控制)。

5.2 聯(lián)動(dòng)巡檢

聯(lián)動(dòng)巡檢主要是對(duì)子系統(tǒng)及子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行的。系統(tǒng)巡檢的主要內(nèi)容包括以下分類，如圖6所示。

5.3 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控聯(lián)動(dòng)

各模塊的安全診斷評(píng)價(jià)對(duì)生產(chǎn)控制及管理調(diào)度各項(xiàng)工作的關(guān)聯(lián)影響如圖7所示。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控聯(lián)動(dòng)如圖8所示。

圖6 系統(tǒng)巡檢主要內(nèi)容Fig.6 Main content of system inspection

圖7 主膠帶機(jī)具體巡檢內(nèi)容Fig.7 Specific inspection content of the main belt conveyor

圖8 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控聯(lián)動(dòng)Fig.8 Safety monitoring and monitoring linkage

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控的安全診斷評(píng)價(jià)對(duì)主煤流、采掘、通風(fēng)、排水等生產(chǎn)及生產(chǎn)輔助控制產(chǎn)生影響，火災(zāi)監(jiān)測(cè)的安全診斷評(píng)價(jià)對(duì)通風(fēng)控制產(chǎn)生影響，礦壓監(jiān)測(cè)的安全診斷評(píng)價(jià)對(duì)采掘控制產(chǎn)生影響，水害監(jiān)測(cè)的安全診斷評(píng)價(jià)對(duì)排水控制產(chǎn)生影響，而整個(gè)工況、環(huán)境的監(jiān)測(cè)監(jiān)控的安全評(píng)價(jià)對(duì)避災(zāi)指引、管理調(diào)度和災(zāi)害決策起著支撐作用。

5.4 生產(chǎn)過(guò)程聯(lián)動(dòng)

(1)煤流啟動(dòng)。①順煤流啟動(dòng)。從工作面到原煤倉(cāng)之間的膠帶都是空的情況下，采用順煤流啟車。工作面采煤機(jī)等設(shè)備啟動(dòng)后，啟動(dòng)巷道膠帶。通過(guò)視頻、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)來(lái)判斷整個(gè)煤流煤段的實(shí)時(shí)位置，從而決定每條膠帶的啟動(dòng)時(shí)間，減少了膠帶空轉(zhuǎn)時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。②智能順序啟動(dòng)。由于某些原因，整個(gè)煤流在啟動(dòng)之前，有些膠帶上可能會(huì)有煤段的存在，這樣就不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)煤流的順煤流啟車。需要對(duì)煤流中各膠帶上煤段情況進(jìn)行分析，然后決定啟車順序。

(2)煤流停機(jī)。①順煤流停機(jī)。非故障正常停車，采用順煤流停車的方式進(jìn)行，根據(jù)煤段的位置確定每條膠帶的提車時(shí)間。②故障停機(jī)。煤流中的一條膠帶發(fā)生故障停機(jī)時(shí)，整個(gè)煤流的停機(jī)情況有所不同，當(dāng)巷道膠帶故障停機(jī)時(shí)，工作面采煤機(jī)等設(shè)備立刻停機(jī)，而巷道膠帶的前面大巷膠帶延時(shí)停機(jī)。

(3)智能調(diào)速。通過(guò)視頻分析技術(shù)，結(jié)合膠帶速度，實(shí)時(shí)了解膠帶負(fù)載，動(dòng)態(tài)計(jì)算各膠帶、各區(qū)域負(fù)載。

(4)異常處理。系統(tǒng)自動(dòng)巡檢啟動(dòng)后，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常信息時(shí)，要進(jìn)入異常處理流程。系統(tǒng)根據(jù)異常信息的特點(diǎn)自動(dòng)推送相關(guān)數(shù)據(jù)，輔助異常初判。

5.5 異常信息聯(lián)動(dòng)

生產(chǎn)過(guò)程中，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常信息時(shí)，可進(jìn)入異常處理流程。發(fā)現(xiàn)異常信息是輕微異常時(shí)，由值班人員處理后記錄即可。當(dāng)出現(xiàn)的異常信息值班人員處理不了，值班人員就會(huì)把信息推送給相關(guān)責(zé)任人。此時(shí)，責(zé)任人會(huì)接收到平臺(tái)自動(dòng)推送的相關(guān)人員信息，利用系統(tǒng)快速組織人員排查。經(jīng)過(guò)排查后，發(fā)現(xiàn)屬于需要緊急維修的異常時(shí)，信息快速推送到維修人員手持設(shè)備上；如不需要緊急維修的，系統(tǒng)自動(dòng)向相關(guān)人員推送檢修事宜，以便在設(shè)備停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行檢修。不論是維修還是檢修，系統(tǒng)都應(yīng)輔助生成維修用的備機(jī)、備件或材料清單，并給出清單庫(kù)存情況，完成工作后，相關(guān)人員及時(shí)通過(guò)手持設(shè)備把信息及時(shí)反饋到平臺(tái)。

5.6 融合通信聯(lián)動(dòng)

(1)與安全監(jiān)控聯(lián)動(dòng)。多媒體調(diào)度系統(tǒng)與安全監(jiān)控中心對(duì)接，預(yù)先在安全監(jiān)控中心設(shè)置聯(lián)動(dòng)安全閾值及在多媒體調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)置啟動(dòng)預(yù)案，如播放內(nèi)容、播放終端、播放次數(shù)等。一旦安全監(jiān)控中心達(dá)到安全閾值后，立即觸發(fā)預(yù)先設(shè)置的預(yù)案事件，按照預(yù)警等級(jí)通過(guò)語(yǔ)音、信號(hào)指令、文字、聲光等多種方式警示調(diào)度人員、管理人員與實(shí)際的區(qū)域人員撤離，確保作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。如綜采工作面甲烷超限，系統(tǒng)將此信息發(fā)送到多媒體調(diào)度系統(tǒng)，讓多媒體調(diào)度通信系統(tǒng)啟動(dòng)工作面的通信基站，播放工作面甲烷超限，請(qǐng)?jiān)搮^(qū)域人員撤離，同時(shí)對(duì)位于該區(qū)域的人員下發(fā)撤離指令，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音與信號(hào)多種提示，提升安全指數(shù)。

(2)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)。為了能讓調(diào)度人員看清井下通話者區(qū)域的圖像信息，了解現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與多媒體調(diào)度通信系統(tǒng)互聯(lián)，通過(guò)配置將井下攝像機(jī)與多媒體通信基站或礦用本安型電話綁定。一旦被設(shè)置的多媒體通信基站或礦用本安型電話向調(diào)度中心發(fā)起通話，調(diào)度中心的調(diào)度員立即可以查看到井下通話人員周圍的環(huán)境情況，當(dāng)電話掛斷后，圖像信息立即消失；或者調(diào)度中心調(diào)度人員想了解井下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，通過(guò)多媒體調(diào)度臺(tái)向井下多媒體通信基站或礦用本安型電話發(fā)起通話時(shí)，多媒體調(diào)度臺(tái)客戶端自動(dòng)調(diào)取視頻圖像供調(diào)度人員查看，一旦掛斷電話，視頻圖像自動(dòng)消失。

5.7 聯(lián)動(dòng)展示

(1)顯示聯(lián)動(dòng)。將各個(gè)系統(tǒng)界面進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，將調(diào)度指揮中心大屏、計(jì)算機(jī)端、手機(jī)端、管理系統(tǒng)各個(gè)界面聯(lián)動(dòng)，按照預(yù)先設(shè)定的流程，進(jìn)行多指令界面并發(fā)。例如，1臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，在調(diào)度指揮中心界面觸發(fā)報(bào)警后，在這個(gè)設(shè)備責(zé)任單位計(jì)算機(jī)監(jiān)控端界面進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)設(shè)備當(dāng)班值班人員的手持終端也接收到報(bào)警信息，各單位協(xié)同工作處理故障，改變以往調(diào)度指揮中心逐級(jí)電話匯報(bào)通知反饋的故障處理模式。經(jīng)過(guò)責(zé)任單位判斷后，立即安排值班維修人員處理故障，并將處理過(guò)程實(shí)時(shí)上傳，智能技術(shù)分析系統(tǒng)通過(guò)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)支持。故障處理過(guò)程中，可以將相關(guān)的處理方法意見(jiàn)實(shí)時(shí)推送到維修人員手持終端，并同時(shí)調(diào)配相關(guān)的備件。

(2)語(yǔ)音聯(lián)動(dòng)。依據(jù)全礦井監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定的預(yù)警、報(bào)警閾值，實(shí)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，提示集控員關(guān)注相關(guān)報(bào)警信息，從而依據(jù)報(bào)警信息類型做出相應(yīng)判斷。實(shí)現(xiàn)煤流沿線語(yǔ)音信號(hào)接入到集控室，集控員與沿線檢修人員、值班人員之間的對(duì)講及開機(jī)前人工預(yù)警，依據(jù)膠帶分布，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)選擇及集中選擇功能。

(3)視頻聯(lián)動(dòng)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生超限或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，就近范圍內(nèi)的視頻終端能及時(shí)彈出桌面顯示并報(bào)警，便于操作員對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)情況的了解。①當(dāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)超限時(shí)，如變電所溫度超限、工作面甲烷/溫度超限等，系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定的預(yù)警級(jí)別自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警功能(識(shí)別卡報(bào)警+語(yǔ)音播報(bào))，同時(shí)在平臺(tái)中自動(dòng)彈出超限地點(diǎn)視頻畫面。②變電所、帶式輸送機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定的預(yù)警級(jí)別自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警功能(識(shí)別卡報(bào)警+語(yǔ)音播報(bào))，同時(shí)在系統(tǒng)界面中自動(dòng)彈出故障點(diǎn)視頻畫面。

6 結(jié)語(yǔ)

在智能礦山建設(shè)的整體框架下，采用國(guó)內(nèi)一流和世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，建成一個(gè)能用、實(shí)用、管用、高效運(yùn)行的智能化礦井，實(shí)現(xiàn)礦井“管、控、營(yíng)”一體化，實(shí)現(xiàn)礦井安全可靠化、管理高效化、成本最小化、效益最大化。車集礦安全生產(chǎn)智能管控平臺(tái)建設(shè)按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、因地制宜、效益優(yōu)先”的總體要求，堅(jiān)持“前瞻性、先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性、開放性”的設(shè)計(jì)原則，吸收國(guó)內(nèi)外成熟、先進(jìn)的智能化技術(shù)，并進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新，建設(shè)成一個(gè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的安全、高效、綠色、智能的礦山。

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