数字化矿山平台在太平煤矿的应用 - 边博-.doc

收稿日期2011-09-06;修订日期2012-02-18 作者简介边博1983-,男,黑龙江加格达奇人,助理工程师,研究方向安全监控,无线通讯。 0前言 为提高煤矿生产能力和安全生产管理水平,太平煤矿已安装多种自动化系统,如煤矿安全监测系统、矿用人员管理系统、泵房自动化控制系统、水文监测系统及工业电视监控系统等多套系统等。 这些监测、监控系统大多是在不同阶段建设,处于相互独立的状态,造成诸多问题,比如 1通讯线路重复投资、重复建设;2整体可靠性差,不利于安全生产;3 各种系统自成体系,需要专门、独立的值班人员和维护人员; 4各种系统自成一体,信息不能互通,不能发挥自动化的综合效益; 5 系统维护量大,维修、维护困难。虽然以上系统在该矿的安生、生产等各个方便中发挥了积极的作用,但从矿山信息化要求来说每个系统都是相对独立的,不能实现信息的共享和网络的自由浏览,每安装一套系统都要重新铺设线路架设设备既费时又费力。因此,为了对矿山进行统一自动化管理,防止形成“信息孤岛”现象,有效整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益,需要建立统一的煤矿数字化矿山平台系统。 1数字化矿山的原理 1.1概念和功能 数字化矿山是通过网络平台将矿山自动化各个子系统的数据信息通过统一的网络协议传送到数据 信息平台上可供查看、 操作和控制的数字集成方式。数字化矿山平台网络将需要接入的各子系统信息通过标准的数据交换方式与服务器进行数据存取,并 将各子系统的信息进行综合处理。该平台负责将实 时、 历史及综合分析后的信息提供给系统中的用户。要求网络功能完全满足煤矿的需求,具有良好的可靠性,兼容性、扩容性,支持C/S 模式。通过平台,使煤矿井下的安全信息、设备的工矿信息和控制信息在一个统一的平台传输,还可以将已建成以及即将建设的子系统整合到平台中,进行集中调度管理,有效地提高矿井安全生产调度水平,实现对煤矿机电设备和安全监测信息远程集中监测与控制。利用信息化提高机械设备的利用效率和安全生产管理水平,煤矿综合自动化系统提高了劳动生产率和煤矿现代化管理水平。 1.2数字化矿山平台建设的意义 1对矿井的主要机电设备进行状态监测或集中控制; 2掌握全矿井生产设备的运行参数和信息;3 掌握全矿井下人员的出勤情况和各采区、工作面人员分布情况; 4随时随地传递全矿生产和安全信息,为管理层领导指挥生产提供第一手资料; 5提高经营质效,降低成本,减少直接生产人员,改善安全状况,创建高产高效矿井。1.3数字化矿山平台的结构组成1.3.1信息层 在网络拓扑结构上采用快速以太网交换结构,既具有快速以太网提供的高速度,又具有交换技术带来的独占带宽、避免碰撞的特点。由于星型结构具有灵活性好、易扩展、故障隔离等特点,所以信息管理的主干网络采用星型结构。信息层网络主干千兆、百兆到桌面。 该层包含双备份的数据库服务器、Web 服务器及核心交换机主要设备。 第31卷第4期2012年4期 煤 炭技术 Coal Technology Vol.31,No.04April,2012 数字化矿山平台在太平煤矿的应用 边 博,王常海,赵华 山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿,山东济宁272000 摘要通过分析太平煤矿数字化矿山平台的建设,提出煤矿在千兆工业以太网下实现矿井自动化系统的整合及 建设数字化矿山的方案,经实际运行取得了良好的效果。关键词数字化矿山平台;环网交换机;系统集成中图分类号TM53文献标识码B 文章编号1008-8725201204-0125-02 Application of Digital Mine Plat in Taiping Coal Mine BIAN Bo,WANG Chang-hai,ZHAO Hua Taiping Coal Mine,Shandong Lutai Coal Industry Co Ltd.,Jining 272000,China AbstractThrough analyzing the digital the digital mine plat construcation of Taiping Coal Mine,provides the mine automation plat integration on industry Ethernet and plan of constructing digital mine,which has made good result in practice. Key wordsgigital mine plat;ring network switch;system integration 1.3.2控制层 控制层网络同样采用工业以太网技术,采用工业以太网交换设备和光缆构成一个贯通井下井上的信息的环型光纤高速通道,带宽为1000M,可同时接入不同协议的数据在该网上进行传输和交换。采用环型光纤以太网,实现了网络介质的冗余。 单环拓扑为系统提供了冗余,并且隔离了通讯的错误。在使用工业以太网交换机时,以太冗余环网将自动地修复连接,它的恢复时间少于300ms,这为网络的稳定性提供了保障。 该层包括冗余的管控服务器、4台工业级操控站、接入交换机、各子系统上位机或工程师站组成。 1.3.3设备层 根据各子系统的控制点的分布、控制方式及控制对象的不同,采用基于不同技术的控制器。对于安全监控、人员定位监测等系统采用与其配套的专用控制系统;对于主运输皮带控制、工作面及顺槽设备控制采用基于现场总线的现场控制器,如图1所示 1.4系统接入方式 各子系统设备以通讯方式与数字化矿山平台网络相连,通过控制器或上位机采用国际标准工业以太网通讯接口与调度中心交换机相连,这样能保证系统通讯的快速性;对能在下位控制器直接接入的子系统,一律采用控制器直接接入的方式,可以方便地实现子系统的监视和控制,并保证系统的可靠性和实时性;对于总线接入的子系统,控制器采用RS232\RS485的接口通讯,可通过串口转换设备将其转化成以太网的接口,接口转换装置采用处理时间短、技术先进合理、满足快速指挥调度要求的产品,画面监测显示与现场实际之间响应时间将不超过1s; 1.5数字化矿山平台的总体设计 数字化矿山平台按区域、节点数量、规模可划分为3个环网企业信息环网、地面工业环网、井下防爆环网。同时,各环网通过耦合交换机进行汇聚,并通过交换机实现不同环间的数据通信。 井下分别在中央变电所、9采区1变电所、6采区南部变电所、8采区临时配电点共安装4台KJJ63型井下隔爆兼本安环形网络通讯接口及5000m MGTSV型矿用阻燃光缆组成了井下防爆环网。以上4台交换机可以覆盖井下所有采区作业地点,方便子系统的接入。接入时需要用通讯电缆将子系统和通讯接口连接。 井上机房通过KJJ63型井下隔爆兼本安环形网络通讯接口把矿企业信息环网、地面工业环网和井下防爆环网连接在一起,由IBM数据服务器2台、WEB发布服务器1台、磁盘阵列1台、以太网交换机1台、UPS备用电源1台组成数字化矿山平台的硬件部分。在IBM数据服务器上面安装WINCC 组态软件。 通过以上设备的连接组成了该矿的数字化矿山平台的环网,井下通过4台通讯接口和光缆把各个地点连接在一起,向下可以将原有的系统设备就近接入环网中,向上通过环网直接把数据发送到平台中,各个系统可以直接调取。井上通过1台通讯接口和光缆可以将原有的系统设备接入环网中,原理同井下相同。 2太平煤矿数字化矿山平台取得的效益2.1管理效益 随着数字化矿山平台投入使用,太平煤矿信息化建设更加深入,使原有资源实现共享,通过数据的集中处理,便于生产统一调度。调度中心能够对各自动化系统机电设备进行集中在线监测监控,有效整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益,实现了生产调度和指挥的信息化,提高了生产效率,为安全生产、预防事故提供了有效的手段,最终建成管、控、监为一体的数字化矿山。 2.2经济效益 虽然数字化矿山前期投入大,但从长远角度看经济效益非常可观。首先,它相当于该矿信息化的基础设施,这样可减少线路重复投资、重复建设,以后有新的系统只需要接入平台,不需要再铺设线路。其次,它将信息最大化,在任何1台网内的电脑上都可以方便地查询信息,提高了信息的利用率,也就提高了工作效率。再次,它为安全生产提供了有力的保障,为本质安全型矿井建设提供现代信息平台,在不影响生产的情况下增加了安全系数,安全就是效益。 2.3社会效益 虽然目前数字化矿山还是一个概念,还没有在全国推广。但已经有很多煤矿企业开始建设这一项目,作为济宁市地方煤矿的代表,太平煤矿有幸在第一批建设数字化矿山的行列中。数字化矿山平台的成功运行,不但提高了太平煤矿的信息化建设,而且提高了企业的社会形象,受到社会大众的一致好评,提高了企业的社会美誉度。 参考文献 [1]王振.全矿井以太网综合自动化系统[J].山东煤炭科技,20075 17-18. [2]张新华.“两化”融合助推全面管控数字化矿山系统在红柳煤 矿的应用[J].中国招标,20114027-31. [3]贾珂伟.浅析梧桐庄矿“数字化矿山”发展战略 梧桐庄矿本质安全型调度指挥管理系统实践[J].煤炭经济研究,20117 101-104. [4]尹静.刍议信息化数字化矿山[J].现代矿业,20117136-137. 责任编辑徐艳杰 煤炭技术第31卷126