基于云平臺技術實現多機房集中群控制系統的研究

晉紀巖

（冀中能源峰峰集團 新屯礦，河北 邯鄲 056201）

0 引 言

多數煤礦由于受初期設計影響，一般情況下井下范圍比較大，尤其是冀中能源下屬的礦井。隨著礦井擴大區的不斷延伸，通風系統、瓦斯抽放系統、壓風系統等輔助生產系統逐漸暴露出運送距離過長，致使效率低的難題。多數礦井在外埠建立獨立的風井區對礦井擴大區進行高效、短距離供風、壓風、瓦斯抽采等，來解決距離長、效率低的問題，但這也形成了多數風井區具有多機房、遠離礦井的管理模式。風井區具有機房多，人員多的特點，是礦井安監部門疏于管理的區域。其中峰峰集團新屯礦東風井廠區位于工業廣場東部2 公里，西古佛村西北處，廠區機房主要有主通風機、變電所等設備，是機電專業管理的重點之一。為響應峰峰集團公司減人提效的方針，根據東風井實際情況，獨創性的提出將瓦斯電廠、抽放泵等操作、監控及視頻系統整合到新的集控室，建立東風井智能化集中控制云平臺系統，以實現崗位互換，達到減人提效之目的。

1 改造必要性

隨著現代控制技術、計算機技術、通信技術和圖形顯示技術迅速發展及人工智能技術的日趨成熟，現代礦井綜合自動化、安全監控及綜合信息化各方面的發展，做到礦井資源共享和有效利用，并逐步采用專家決策系統對工藝流程和經營管理作出快速響應。東風井機房建立全區域遠程監測、控制、管理一體化和人工巡檢新的運行模式，以取代傳統的煤礦生產運行方式，逐步形成全礦井各環節的過程控制自動化，以實現自動化管理的目的。

2 云平臺技術模塊化支持

2.1 智能化云平臺

隨著自動化和信息化技術在煤礦企業的大規模應用，提出了建設“多機房監控平臺”的設想，通過對監測數據綜合性動態分析和數據管理，實現集中監控、綜合查詢和統一管理等功能?；谠频男乱淮鷶祿准Mwarev Sphere 和以Wonder ware 軟件平臺為核心的SCADA 解決方案來構筑整個集控值守集控平臺的軟件架構和應用。如圖1 所示。

圖1 智能化云平臺云系統物理架構Fig.1 Physical architecture of intelligent cloud platform cloud system

虛擬云SCADA 服務架構機房將完全采用最先進的云計算架構設計，機房硬件由管理服務器、實時和歷史數據服務器、備份服務器、虛擬化服務器、高性能存儲單元組成的虛擬化系統群，使得系統擺脫了傳統物理計算機和網絡的限制，為“無人值守集控平臺”提供強大可靠的后臺計算機系統。虛擬化是云服務的基礎，整個集控平臺所有計算機均采用虛擬化應用，采用集中存儲來管理所有計算機數據，極大地提高硬件利用率。

云客戶端統一簡單的云服務端接入方式，所有后端服務器應用均由虛擬化集群承載，不獨立屬于任何一個物理服務器。任意一臺物理服務器節點的故障退出運行，均不會導致應用的中斷，應用會自動平滑遷移至另一正常工作的服務器節點中繼續運行。故障切換透明，無需在操作系統中做任何設置，從而依托平臺的特性，實現對所有上位機應用的冗余保護。

軟件平臺完全基于組件對象模型，可以把各種設備的現場通訊、畫面顯示、歷史曲線等功能全部封裝在模型內部。無人值守集控平臺為統一的、具有分布式架構的高性能遠程監控平臺，平臺遵循“數據與顯示分離”原則，檢測設備的主要作用是對設備運行的狀態進行全面的檢測，實時掌握各設備參數運行的參數。為了提升控制效果，技術人員對全區域設備的運行情況進行全面的控制，實現對多機房的智能化控制。

2.2 數字化巡檢平臺

機房設備數字化“三定”安全巡檢工作是基于礦井機房多，管理難度大，尤其是由人員被動管理變為流程化管理的一大進步。針對司機落實崗位責任制不明確，責任心不強的問題，提出了進行數字化巡檢工作法，用工作法和內容來約束職工的行為，從而提前發現隱患并進行處理。另外，司機在巡檢時有應付的思想，不認真，責任心不強等實際問題。針對此問題，提出了機房設備數字化“三定”安全巡檢。

2.3 視頻監控系統平臺

按照“統一平臺、集中監控”原則，在原有的自動化機房監控系統基礎上，對其視頻進行季總監控。視頻監控信息采集，通過網絡攝像頭進行信息采集，采集到的圖像信息通過網絡傳送至專用的視頻服務器，由視頻服務器提供視頻圖像預覽、硬盤錄像存儲的功能。通過監視工作站對機房各區域的實時畫面進行瀏覽，同時，系統提供常規錄像和異常情況自動錄像功能。當有外來人員進入機房的關鍵區域時，錄像程序可以自動啟動并鎖定人員對其活動進行全程錄像。

3 方案改造及設計

3.1 改造實現功能

（1） 對各機房的操作系統進行設計，功能進行研究，實現界面上開停機及保護查閱等自動化技術。

（2） 對重點設備運轉及油位等部位進行視頻采集，通過視頻墻監控設備運轉情況，提供視頻實時查看功能。

（3） 4 個機房的主要數據，均以顯示器的形式顯示在大屏幕上。對設備畫面及運行情況在線觀察，發現異常及時派人到現場處理。各小組組員配有手持對講機，以便于動態聯系，縮短了處理事故的時間。

（4） 專職人員巡檢，最大程度上對設備進行全方位、多角度巡檢，保證巡檢質量，提高對設備預知、預判能力。

（5） 實現人員的動態數據化管理，實現一崗多職，聯動配合處理事故及突發情況，提高用工效率。

3.2 平臺運行結構模式

系統改造合并前，瓦斯抽放泵每班設有1 名司機和每天1 名修理工。瓦斯電廠每班設有2 名司機和每天2 名修理工。壓風機房每班設有1 名司機，每天1 名修理工。中央變電所每天有1 名修理工，共計出勤19 人。通過集控合并后，將各機房人員并在一處，整理司機崗位，每班設3 人，每天設2名修理工，共計11 人，可減少8 名崗位人員。

將東風井院內的壓風機、抽風機等監控系統進行設備優化，逐步形成東風井全院內的過程控制自動化、生產綜合調度指揮和業務運轉網絡化。如圖2 所示。

圖2 東風井智能化平臺組織框架Fig.2 Organization framework of eart air shaft intelligent platform

3.3 關鍵技術

（1） 將瓦斯發電廠、抽風機、瓦斯泵、壓風機四個機房集中合建在抽風機監控室，組建控制平臺。利用數據交換模式，參數顯示在大屏幕上。

（2） 每套系統之間可以通過通訊協議，自由傳輸數據，進行查閱、檢測數據。其中主機具有查詢、操作、修改的功能，輔機只有查詢、檢測數據的功能。

（3） 云平臺操作和監控系統共設有3 個崗位：巡檢司機，工作內容為正常巡回檢查；抽風機、壓風機主司機，負責對抽風機、壓風機設備運行情況進行檢測；瓦斯抽風泵、瓦斯電廠主司機。

此次東風井院內集控系統改造，從全礦井綜合自動化系統高度進行設計，確保改造建成的集控系統遠程控制的可靠性、實時性和多方位無死角視頻安全運行，形成在抽風機房的遠程集中監控和綜合管理的可視化平臺，工業以太環網擴展改造為骨干，構建組態軟件集中監控平臺，以實現信息資源共享和協同運作。

4 結 語

東風井機房局域網集中群控制系統的關鍵技術研究與應用，對設備的安全運行動態化管理，實現東風井“四位一體”集中監控，能夠對東風井廠區所有在用設備的統一管控，降低了事故發生的概率。此外也達到了多崗位兼職、減少了崗位人員的目的。