煤矿综合自动化监控与数字化矿山建设_图文.doc

- 94 - 郭江涛,杨 娟 煤炭科学研究总院重庆院,重庆 400037 【摘 要】随着煤炭行业发展,建设数字化矿山是发展方向,文章介绍了国内综合自动系统的发展历程,组成方式,软件结构,主要硬件设备。结合重庆煤科院开发的系统在桃园煤矿应用实例,列举了各种子系统的集成方式,应用表明,设计的系统能够促进信息共享,保证对全矿井安全状况和生产过程进行实时监测。 【关键词】数字化矿山;工业以太网;综合自动化 【中图分类号】TD76 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151200910-0094-02 随着煤矿安全生产新技术的不断推广应用和管理水平的 不断提高,矿井安全生产综合监控已经不只是考虑加快生产过程中某一环节的速度和效率,而是将整个生产过程作为一 个整体来考虑,形成全生产过程的综合监控[1] 。 要形成综合自动化系统,不但需要解决系统不兼容问题,更重要的是分析各个子系统信息之间的关联,为安全科学生产提供决策依据。 目前解决该问题,大致分为两大类一种采用Wincc,IFIX, 组态王等组态系统软件来实现,其对满足国际标准设备和国 外大工控产品具备良好的支持,国内厂家非标准设备基本不 提供支持。其分发费用昂贵且在数据挖掘,界面展示方面功能比较弱;另一种是以上海宝信软件为代表自行开发,其在数据整和挖掘,界面展示,可维护性,灵活性等方面具备很大优势,但需要编写相关通信模块来适应多种标准设备[2] 。 重庆煤炭研究院与淮北矿务局联合开发煤矿综合自动化 监控与远程集中监管系统就是基于光纤环冗余网的矿井综合 监控信息传输平台,在该平台上将接入工业电视监控系统、 瓦斯监控系统、生产设备监测系统以及预留其它综合监控监 控系统如电网安全监控系统、水泵自控系统、轨道衡计量 系统、皮带集控系统等接口,从而形成综合信息化数字化 监控管理系统。 一综合自动化系统结构 建设“数字化矿井”主要指采用计算机和网络技术对井 下的机电设备实现自动控制,将煤矿的环境安全信息和设备工况信息统一在一个网络平台上。实现调度室实时掌握系统 体系结构应以网络为核心,组成全网络化、全数字化、模块 化的新型煤矿综合监控系统[3] 。整个综合系统划分为决策层、管理层、应用操作层及物理层,使系统模块化层次分明,任务明确。整个综合系统可根据用户实际需要,任意组合系统功能,各应用操作层为相对独立的专业子系统,针对不同的监控对象。同时又与上层有着紧密联系。物理层传输介质针对不同监测控制对象采用不同的介质,以最大限度体现其性价比。如下井电缆主干宜采用光纤,分支线宜采用其它传输介质;地面如洗选厂过程控制宜用双绞线等;物理层介质拓 扑结构,根据煤矿实际情况,采用总线型,以减少所需电缆[4] 。 综合自动化监控总体结构图如下图1所示 图1 二软件结构 矿井综合自动化系统主要由三层的体系结构 ,包括信息管理层、控制层和设备层组成。软件维系着控制层中各子系统之间的联系,同时又是控制层与信息层之间互联的接口, 是该层中的关键一环,是控制层的核心。 基于组态软件开发, 采用B/S 方式在服务器端,组态软件主要完成控制过程图形 界面的组态以及与子系统之间的通讯,实现对子系统的逻辑 控制和数据采集。同时,组态软件通过数据接口实现与数据 库系统的互动。在客户端,采用基于浏览器的Web 技术及组 态软件本身提供的Web 功能满足信息层对各子系统的监视、 控制、查询及请求,并提供各种图形、动画、表格等多种形 式的服务及实时和历史数据的支持,软件数据流程如下图2所示 图2 组态软件系统通过各种标准数据访问接口ODBC、OLE-DB、DDE、OPC从各子系统获得实时数据,对数据进行必要的加工后,一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上;另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送 【收稿日期】2009-07-03 【作者简介】郭江涛1977-,男,陕西人,煤炭科学研究总院重庆院工程师,从事煤矿安全监控系统科研工作。 给子系统,对执行机构实施控制或调整控制参数。对要求存储的采集数据,通过与数据库系统建立数据连接,存储到数据库系统。当发生报警时及时将报警以声音、图像的方式通知给操作人员,并记录报警的历史信息到数据库系统 ,以备检索。 Web发布功能依靠最新的Web技术来实现。web技术具有跨平台支持、标准统一,开发简单的优点。通过建立Web服务器访问数据库系统,可以方便的在浏览器中实现对各子系统的监视、查询及请求,并提供各种图形、动画、表格等多种形式的服务。 三硬件设计及其应用 由重庆研究院与淮北矿务局联合开发的综合自动化系统在桃园煤矿得到很好应用,这套系统主要由瓦斯监控、电网监控、抽放监控、水泵控制、皮带监控等子系统构成,主要硬件设备配置及功能简要介绍如下 1.环网平台主要功能特点1采用开放式的TCP/IP协议,兼容能力强,并支持CAN/RS485总线等多种信号接入及转换,可方便接入矿井各种监控子系统。2具有强大的网管功能,如VLAN划分、IP地址设置、优先级控制、电源管理及端口监视、流量控制等。3采用冗余环网和双电源工作模式,某个节点和线路故障不影响整个平台通讯,自恢复时间短。4传输介质支持光纤多模、单模、超五类双绞线和普通双绞线,结构灵活。5完善的网管功能。6具备冗于通讯链路,故障时自动切换通道,实现故障自恢复。7根据SNMP协议实现网络故障自诊断,系统覆盖范围不受距离的局限。 2.瓦斯及预警系统根据AQ6201要求,桃园煤矿实现宽带系统在井下的成功应用, 并且实现瓦斯预警功能,对井下瓦斯进行实时采样,对采集到的数据进行挖掘,形成瓦斯预警系统,在国内首创。 3.主风机监测对主风机电机的控制;监测风机电机的轴承温度、绕组温度信号;监测风机的主轴承温度;实时显示、记录所检测的各个温度值,绘制曲线,并提供历史数据的查询;根据监测到的风压、压差、温度信号,计算负压、风量,实时显示、绘制曲线,并提供历史数据查询;根据监测排气瓦斯浓度,风量,计算瓦斯排出量,实时显示、绘制曲线,具有与综合联动监控系统集成平台联网功能,数据、画面远传功能,可实现远程信息共享功能。 4.瓦斯抽放系统在对抽放泵房的抽放监测建设中,实现了就地控制柜的显示,瓦斯抽放泵起停控制,中心站实现动态模拟图显示,供调度人员实时掌握抽放状态。 5.水泵控制系统可实现单台水泵控制,也可实现多台水泵智能优化控制。可实现监测水仓水位、流量、压力、真空度、温度、闸阀开度等一系列参数。PLC控制程序采用模块化结构,系统可按程序模块分段调试,分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂,便于模拟调试,运行速度快等特点。系统根据水位和压力控制原则,自动实现水泵的轮换工作,延长了水泵的使用寿命。系统可根据投入运行泵组的位置,自动选择启动就近的真空泵,若在程序设定的时间内达不到真空度,便自动启动备用真空泵。系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段,以“避峰填谷”原则确定开、停水泵时间,从而合理地利用电网信息,提高矿井的电网运行质量。 6.井下胶带机运输集控系统主要包括集控自动、集控手动、就地三种控制方式。集控自动方式下,在监控主机或井下综合操作台上对运输系统各设备进行控制操作。系统中各设备按照程序规定的顺序,逆煤流开车、顺煤流停车或强制逆煤流开车。集控手动方式下,在监控主机或井下综合操作台上对运输系统各设备进行分别控制操作。就地方式下,由司机在分站上对设备进行控制操作,主要用作检修、调试用。 7.电网监控系统主要实现以下主要功能1对开关负载侧出现的短路故障进行定时限速断保护;出现的断续和持续过载进行反时限保护并报警。2对开关负载侧使用的屏蔽电缆实行绝缘监视保护。3对开关下属电网中出现的单相接地故障,进行检漏保护。4欠压保护和过压保护。5能对开关进行遥控,对开关的保护的定值进行整定,对开关的分合闸进行控制。6对电网的实时数据采集、记录、处理、统计计算和显示。7对电网的历史数据进行处理、曲线显示、图形显示。8对电网进行控制、故障定位和报警处理。9对供电设备进行检修、停电等管理。10进行报表打印和系统时钟管理。 8.工业电视系统对井下主要监视点进行实时监视,供调度室随时监视原煤运输及选煤机器工作状态。 四结语 重庆煤科院联合淮北矿务局开发的综合自动化系统,将桃园矿安全监控、生产监控、电力监控等主要系统有机结合在一起,为桃园煤矿科学生产等提供了一个完整的平台,实现了矿井生产调度的统一管理,同时为自然灾害的有效预防、抢险救灾的统一调度指挥、远程管理监测提供了有力的支持工具,对于矿井提高生产产量、减少生产事故、职工安全生产提供了有力保障。 【参考文献】 [1] 罗驱波,孙彦景,钱建生.煤矿综合自动化系统研究与设计[J]. 矿业安全与环保,2008. [2] 黄岭松.矿井综合信息自动化系统原理及应用[J].煤矿机 械,2004. [3] 钱建生.矿井多媒体综合业务数字网关键技术的研究[J].中 国矿业大学,2003. [4] 吴丽珍,郝晓弘.基于Ethernet的控制网络系统集成研究与 设计木[J].计算机应用研究,2006,985-87. 上接第205页 三解决中医临床见习病例不足的主要路径 1.建立典型病例音像数据库是解决中医临床见习病例不足的重要途径。在中医临床见习过程中,有时候要碰到很典型的病例是比较困难的,这就需要带教老师时时处处都要注意典型病例的收集工作。凡是遇到典型的病例,不仅要积极调整教学进度,及时开展中医临床的见习带教工作,而且要通过各种现代化手段进行典型病例的收集,建立典型病例音像数据库,将典型病例的学生见习完整过程通过数据处理后保存下来,以供今后学生进行见习时观看,这是解决典型病例不足的重要途径之一。 2.加强与多个医院相关科室进行联系。中医临床见习大都是在学校自己的附属医院中进行,由于是单一的医院,有时候病种不是太多,或都典型病例比较少,无法满足中医临床见习的要求。为了尽可能多地给学习提供临床见习机会,教研室应该与多个医院相关科室加强联系,保持信息的畅通以便于病例信息的交流,为学生的临床见习提供较丰富的见习病例。 - 95 -