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煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化系統設計研究
1煤礦自動化與信息化的現狀
隨著網絡信息技術的發展，煤礦的安全生產以及信息化和自動化的實現是我國煤礦發展的主要需求，如今已經有越來越多的礦井在投入建設或者已經建設了綜合自動化的管理系統，雖然取得了一些成就，但也存在著很大的問題，目前在煤礦的檢測控制以及管理方面存在著一系列的問題和缺陷：及時，一些煤礦的自動化系統管理不夠集中，各個部門的信息之間不能互通，從而造成了資源浪費的現象，由于煤礦的自動化子系統處于相對獨立的狀態，因此造成了各個子系統之間不能夠有效地進行協調和配合，致使每一個生產環節不能很好地銜接，進一步降低了煤礦生產的效率。第二，由于部分煤礦信息化與系統化建設不健全導致材料的嚴重浪費，通訊線路之間出現重復投資建設的現象，這大大增加了投資建設的費用，而且造成了整個系統龐大的維護量，維修起來不僅困難，還耗費了大量的資金。第三，各個系統之間都要建設相對應的管理制度，并且要設置相對應的管理崗位和管理人員，各個系統還需要配備相關的維修人員、值守人員和巡檢人員等，這導致了人力資源和管理資源的浪費。第四，由于信息系統的單一，因此很難對礦山的整體進行統一的管理，再加上各個系統間無法實現網絡資源的有效共享，無法實現統一的檢測和調度，這些在一定程度上大大影響了生產力水平的提高，不能使各種資源進行有效的整合，從而不能發揮出其工作效率和較大限度地創造經濟效益與社會效益。
2煤礦綜合自動化系統實現的目標以及其效益價值
2.1煤礦綜合自動化系統實現的主要目標
2.1.1建設全礦井能夠自動控制信息傳輸以及及時處理信息的總集成的系統平臺，在平臺的建立下實現在地面的集控中心對井下的排水、供電、軌道、通風、壓風、選煤等設備的遠程監測和控制，較大限度地實現井下以及其他崗位無人值守的狀態，減少工作人員的工作量提高工作效率，確保礦井的安全。
2.1.2建立的監測監控系統，在地面接入煤礦的自動化平臺，實施煤礦的安全監控以及各個工作人員的定位等，從而使礦井的自動化信息和安全生產監測信息達到集中和共享的狀態，對井下所有重要地點的溫度、風速、風門以及局扇開停進行全自動的監測，此外對于井下工作人員的分布情況也進行在線的監測和統計。
2.1.3建立礦井的電視監控系統，通過視頻的監控系統把井下的攝像機信號以及地面的重要地點的信號傳輸到地面的視頻服務器上，在集控中心進行圖像的切換和顯示，保障了地面的遠程控制。
2.1.4建立的礦井移動通信系統，使井下的工作人員能夠與集控中心清晰地通話，進一步加強各個部門和各個系統之間的聯系，為地面的遠程控制提供便利暢通的通訊手段。
2.1.5建立統一的網絡傳輸平臺以及數據處理平臺，完成煤礦的綜合自動化系統與管理網絡的無縫安全對接，把煤礦井下現場的安全監控信息、井下的視頻監控信息、自動化信息以及管理信息系統有效地連接起來，實現各個部門、各個系統的各類信息在整個公司的互通和共享。
2.2煤礦綜合自動化系統的效益分析
煤礦綜合自動化系統的建設所能創造的效益價值包括安全效益、投資效益、管理效益以及生產效益四個方面：
2.2.1安全效益。建設煤礦綜合自動化的系統，可以通過建立系統的地面監控系統，進一步多方位地實時監控井下工作人員的工作情況和工作狀態，以確保井下工作人員的工作效率和人身安全。另外，能夠使數據達到互通和共享，通過報警聯動來減少礦井事故造成的人員傷亡和經濟損失。
2.2.2投資效益。通過煤礦綜合自動化系統的設計和建設可以減少傳輸設備和傳輸線纜的重復投資建設，也能節省一部分維修資金，節省軟件開發和數據庫以及組態軟件的重復投資建設，建設一個數據平臺和監控平臺以及傳輸平臺為一體的綜合性自動化的系統，達到一次性的投資和管理，進而實現長期的受益。
2.2.3管理效益。為了使煤礦企業在進行煤礦生產時能夠有效地進行整體的管理和調度，必須要建設一個管理和監測融為一體的煤礦綜合自動化的系統，這樣一來就可以不斷提高煤礦集中管理的效率，為煤礦企業提供了一個安全又高效的管理平臺。
2.2.4生產效益。煤礦綜合自動化系統的建設，可以在設備出現故障的時候，能更有效地進行判斷和分析，從而盡量減少停機事故的發生，延長設備的使用壽命，減少在進行人工操作時造成的操作失誤，此外還可以解決運輸上的管理和調度問題，進一步提高運輸的工作效率。
3煤礦綜合自動化系統設計遵循的原則
煤礦綜合自動化系統的建設需要滿足性、計劃性、性、及時性、預見性、務實性、靈活性等特性，在進行煤礦的綜合自動化系統設計的過程中要遵循以下五個方面的原則，才能使整個建設更加合理有效和完整：
3.1人機能夠協調配合完成工作的原則
煤礦的綜合自動化系統平臺的建設需要達到一種在網絡出現任何故障的情況下都能夠自動報警的狀態，并且能夠有效地完成數據的自動采集，從而使整體的管理以及監測的工作效率都能夠提高。
3.2通過信息資源的有效整合實現綜合管理的原則
各個部門之間應該有效的實現信息的互通和共享，不能沒有溝通和銜接，各自為政，達到既沒有多余無用的信息，又要保持信息的和豐富，在安全保密的前提下使每一個部門的工作人員都能夠很容易得到自己所需要的信息。
3.3兼顧分步實施與統一規劃的原則
在建設煤礦綜合自動化系統的體系時，要同時兼顧分步實施與統一規劃，進行任務計劃的分配時，從總體的目標出發，然后把建設的任務逐步的向下傳達，任務傳達完之后在具體實施任務的時候，要遵循從高到低、從下往上的原則，也就是首先要根據底層部門的實際情況，逐步往中層和高層邁進，一步步地最終完成目標計劃。這樣不僅可以使整個規劃建設協調一致，不產生不必要的沖突和矛盾，還可以保障信息來源的有效性和信息處理時的依據性。
3.4兼容并蓄的原則
應該把各類子系統的功能都融合到煤礦的綜合自動化系統的平臺中，在充分發揮各個子系統功能的基礎上實現集中有效的調度與監控。
3.5相對穩定與適應變化結合的原則
由于信息技術的不斷更新和發展，煤礦產業很容易面臨技術與管理的革新，為了更快適應新形勢的變化，煤礦的自動化系統隨時會進行調整和改造，因此在這種情況下，要盡量從長遠的利益和目標出發，不斷完善和穩定系統的建設，使系統在生命周期內不用頻繁的改造和更換，進而達到能夠穩定有效的使用。
4煤礦綜合自動化系統的整體架構
煤礦綜合自動化系統主要是以1000M的工業以太網作為網絡支撐，它主要分為內網和外網兩層：內網主要是為了防止病毒或者黑客的入侵等，進而接入各個子系統和控制層；外網主要是為了方便公司內部的管理人員以及行政人員進行遠程的管理和監控，它的組成主要就是信息網。煤礦綜合自動化系統的架構是由四個層次組成的：
4.1接入層
它主要是為了實現與各個子系統的有效接入，把系統智能的控制設備和各個子系統通過接口或者其他的工業總線有效接入1000M工業以太網，數字視頻監控系統則通過網絡接口實現與1000M以太網的接入。
4.2數據的收集處理層
它主要是為了實現對各個子系統之間的數據收集和處理，各個子系統把系統的數據上傳到數據收集處理層，然后再經過一定的處理之后形成一個統一的數據格式，接著再上傳到統一的數據平臺，是把統一之后的數據上傳到統一的網絡傳輸平臺。這樣一來就能夠方便上層系統隨時的顯示、調用和處理。
4.3控制層
控制層是一個開放性的網絡，它連接了整個操作監控站的計算機以及其他的智能控制單元，是整個煤礦綜合自動化系統的中間層。它主要是實現對各個子系統的控制和監視，控制層的設備為了能夠防止井下出現安全事故的發生，適應井下的特殊工作環境，選用專門的具有煤礦防爆合格證和煤礦安全標志的設備，而且還采用了先進的智能控制設備，具有高技術、高性的特性。為了減少網絡的單點，進而增強通訊網絡在出現突發狀況時具備的生存能力，現場要采用放射式的冗余網絡，通過建立一個環狀的光纖以太網結構來實現網絡冗余。
4.4信息層
所謂的信息層主要采用的是工業以太網的技術把服務器、人機接口和網關通過Web服務器連接到整個管理信息系統平臺上，從而實現對公司內部各個系統信息的管理和現場數據的采集。這種技術適應了當今信息技術的發展，有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的網絡系統癱瘓的問題，能夠通過圖形、圖像、聲音以及數據等不同的方式來為管理人員提供決策的依據，方便他們進行各類報表的查詢，提供了一個安全的生產信息。
5煤礦綜合自動化系統的輔助系統
5.1通訊系統
通訊系統對于其時效性和即時性的要求非常高，它在整個煤礦安全生產的調度過程中起著不可替代的重要作用，通訊系統主要分為無線的通訊系統和有線的通訊系統，最終的目的都是為了保障在任何情況和任何狀態下都盡量能夠有效地運行通訊系統，進行實時的聯系。
5.1.1無線的通訊系統。無線通訊系統的建立為工作人員在進行煤礦生產時遇到突發狀況時可以有效地進行應急救援提供了前提和基礎，也保障了生產的調度和安全監控的有效實施，它主要是由礦井光纖網絡構成了系統主干傳輸平臺，用有線主干以及無線終端相結合的無線通信網絡來全權覆蓋煤礦井下的全部地點，包括地面上相關的重要部分，有效地實現了人員之間及時的語音通訊和人員之間的管理。無線的通訊系統主要是由電源、語音網關、管理主機、礦用網絡交換機、礦用無線通信基站等組成的，可以為各類的工作人員和監測人員實施定位，還可以實現井上以及井下的無線通信。
5.1.2有線的通訊系統。有線通訊系統的建立主要是因為考慮到無線的通訊系統會受到來自不同方面的干擾，抗干擾的能力比較差，從而造成通訊信號的混亂，因此才需要建立有線的通訊系統。有線通訊系統主要是為了實現在無線通訊系統受到強大的干擾而不能正常的進行工作時，代替無線通訊系統完成井下的部分單機與地面之間的通話、井下某個地點與調度室之間的通話、井下的工作人員與地面工作人員間的通話、幾個工作人員同時的通話以及在出現突發狀況時工作人員的緊急呼叫。有線通訊系統主要是由位于地面的主交換機與井下以及地面各地點的電話單機組成，各個地點的電話單機通過現場的總線連接到主交換機中。
5.2工業電視系統
工業電視系統是煤礦實現自動化信息化遠程監控的一個輔助系統，它可以直觀地對現場的重要的設備以及工作環節和生產環節進行有效的監視，工業電視系統是由現場的傳輸光纜、防爆攝像機等組成的，可以有效地實現網上的資源共享。
5.3大屏幕顯示系統
通過設置大屏幕的顯示系統從而對煤礦綜合自動化系統的各種圖像以及視頻等進行多畫面、高清晰的顯示和分析，配備多臺電視組成電視墻，可以通過這些進一步清晰直觀地看到各種信息的展示，不僅可以實現實時監控和集中調度，還可以使工作人員及時地做出判斷和處理。
5.4不間斷的電源系統
不間斷的電源系統對于整個煤礦生產也是非常重要的，它主要是為煤礦生產的重要環節和計算機服務器等重要設備提供不間斷的電源支持，在出現大面積停電的時候，可以有效地應對這種突發狀況，使整個系統能夠保持正常的工作，而且還保障煤礦綜合自動化系統不會因為突然的停電事故而造成損壞。
5.5集控中心機房
集控中心機房主要是包括空調的工程、電氣工程以及安全工程、消防工程與設備監控工程等部分，它的環境不僅是為了滿足工作人員對溫度、濕度以及噪音干擾等的需求，還為了滿足計算機等各種微電子設備的需求。
5.6接地防雷系統
接地防雷系統是為了避免由于巨大的電流以及雷擊對電信和各種計算機設備造成的危害，它是必須根據國家的相關規定和合理的標準以及現場的一些實際情況來進行建設的，是為了較大限度地保障工作人員和相關設備的安全。
6結語
煤礦綜合自動化系統建設是煤礦企業發展的趨勢，也是必然要求，我們應加快煤礦管理系統和檢測系統的綜合自動化和信息化的建設，為了保障煤礦的生產安全，為了能給煤礦的各項經營與管理提供高效便捷的信息服務渠道，我們應該結合當今信息技術的發展和創新的理念，進一步總結以往的經驗和教訓，取其精華，去其糟粕，不斷完善和提高煤礦行業信息化的水平，實現有穩定的性能、快速的應用以及先進實用、功能齊全的綜合自動化集成系統，在大力保障煤礦安全生產的前提下創造更多的經濟效益和社會效益。
作者：劉會軍 單位：神華新疆能源有限責任公司
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化技術研究
摘要：
我國是一個地域廣闊的國家，煤炭礦產資源儲量豐富，成為促進經濟快速增長的主要動力。但是隨著煤礦資源的大肆的開采，致使煤炭資源急劇減少，如何能夠利用先進技術來提升煤礦開采效率，提升資源利用效率顯得尤為必要。在煤礦綜合自動化系統設計中，結合國內外相關經驗基礎，深入剖析我國當前煤礦綜合自動化系統中存在的問題，充分發揮自動化系統的優勢，建立完善的監測、控制和管理一體化的系統，提升煤礦生產成效。文章主要就煤礦綜合自動化系統的研究和設計進行分析，結合實際情況，從多種角度來完善系統功能，提升煤礦開采成效。
關鍵詞：
煤礦；自動化系統；研究；設計；現場總線
國外在煤礦開采和管理中應用的系統經過不斷完善和創新，已經發展到現在的第四代以微機技術為基礎的綜合自動化系統，在實際應用中取得了較為可觀的成效。我國從國外引進的HIMASS系統是美國新研發的煤礦綜合自動化系統，承擔著煤礦生產安全監測的重擔，包括煤礦下各種溫度、負壓和瓦斯指標的監測，設備的正常運轉情況等等，實現全自動化的生產和監控。由此看來，加強煤礦綜合自動化系統的研究和設計分析是尤為必要的，對于后續理論研究和實踐工作開展具有一定參考價值。
1我國煤礦控制系統中存在的問題
我國對于煤礦控制系統的研發和設計重視程度較高，自上個世紀80年代以來，相繼研發出了一系列監控系統，但更多的是集中在控制階段，設置控制中心，在井下設置多個測控分站，將收集得來的信息傳輸到主站，經過處理后下達控制命令，最終由分站執行。信息傳輸主要是通過電纜和光纖，根據相應的通信協議實現，但是其中仍然存在一系列問題有待完善：其一，通信協議不規范。當前很多監控系統均是采用各自廠家的通信協議，所以不同廠家生產的系統之間兼容性不強，很容易造成設備重復購置，或是軟件無法重新升級等后果[1]。其二，井下信息傳輸設備物理接口協議不規范，致使用戶無法拓展系統功能，在實際應用中由于不同系統的調制頻率和收發電壓幅值差異，導致不同系統分站不兼容；其三，煤礦監控系統所使用的設備多數是單片機或微處理器為核心，自身不具備計算機聯網功能以及網絡互聯協議等。
2煤礦綜合自動化系統設計
2.1綜合自動化系統結構
在煤礦綜合自動化系統設計中，主要是發揮計算機和網絡技術的優勢，建立完善的自動化系統實現對井下機電設備的自動化控制，并將收集所得信息集中在統一的網絡平臺上。運用多種現代化信息技術和自動化技術，建立完善、統一的控制系統，對傳統的煤礦生產運行方式進行創新和完善，形成多方位的煤礦生產過程控制自動化、生產調度自動化和業務運轉網絡化，進而更為地對煤礦生產情況監督和管理，確保生產活動能夠安全有序運行，一旦出現異常情況可以及時發出預警信號予以解決[2]。生產控制層各個節點設備主要是在統一的調度室延伸到井下，井下的光纖作為數據傳輸介質，節點則是作為嵌入式設備，充當系統的信息收集站。生產控制層將不同廠家生產、技術方式、不同標準信息進行加工和處理，實現信息資源的貢獻，有效解決以往信息資源不能共享和溝通不暢的問題，提升信息資源利用效率，為后續生產管理活動有序開展奠定基礎[3]。煤礦生產過程中涉及到的環節較多，在生產活動開展中會產生大量的信息，這些信息中蘊含大量的生產信息，如果分散處理，可能造成信息的丟失和損壞，形成信息孤島，影響到信息資源的共享和利用。
2.2軟件體系結構
煤礦綜合自動化系統的軟件主要是采用組態化設計，整合井下環境監控子系統和生產環節的自動化控制系統，建立統一的自動化系統。組態軟件是通過I/O驅動，從現場收集到的信息加工和處理后，以直觀生動的圖形方式呈現在計算機屏幕上；加工主站的控制命令傳輸到I/O設備中，對于重要的歷史數據存儲在數據庫中，為后續的數據使用提供檢索和利用功能。一旦出現異常情況，可以向值班人員發出預警信息，并做好預警信息的記錄[4]。
（1）實時數據庫。作為組態軟件中核心部分，具備歷史數據檢索功能，一旦出現事故報警處理，存儲報警數據信息，實現數據的科學分析和計算，還可以實現I/O數據連接等等。實時數據庫中主要由幾個部分組成，其一，組態數據庫作為該系統中的核心配置，主要是負責記錄收集得到的設備運行情況，將數據屬性和相關性進行分析，為后續數據庫系統完善提供數據支撐；其二，事件庫則是在事故報警中的數據信息，可以自動化處理緊急事情；其三，主動規則庫，用戶可以根據實際需要來選擇要監控的事件。
（2）I/O驅動。組態軟件的實施數據庫主要是為了實現設備之間的通信連接，實現資源信息的共享和交換，I/O驅動是設備交互的橋梁，實時性和性是數據庫正常運行的首要前提，為了確保數據信息的正常傳輸，應統一硬件設備結構。DCS和PLC控制設備；Etherent、Profibus現場總線通信接口裝置；PC總線工業計算機板卡裝置。
2.3關鍵技術設備
煤礦綜合自動化系統中主要包括環網交換機、綜合接入網關設備，其中環網交換機則是構建礦井工業網絡系統的主要設備，自身具有十分突出的特性，電源輸入范圍廣、電源波動范圍大以及容易安裝和檢修等優勢，能夠更好的適應惡劣環境。綜合接入網關則是實現監測系統互聯和分站接入功能的裝置，將現場總線信息數據收集到特高新網絡中，借助光纖傳輸到系統中，較之傳統的監控系統而言，有效改善了監控系統封閉性缺陷。
3結束語
綜上所述，煤礦作為推動社會經濟持續增長的重要動力，逐漸進入到深井作業階段，對于開采技術和工藝提出了更高的要求。應用信息化技術，建立煤礦綜合自動化系統可以實時監控井下生產情況，實現生產活動的統一調度和安排，降低人工管理可能存在的失誤可能性，提升工作成效。與此同時，井下一旦出現安全隱患和異?，F象，及時發出預警信號，實現工作面電、瓦斯控制，分析潛在的爆炸情況，提高礦井自動化管理水平。
作者:王紅凱 單位:陜煤彬長胡家河礦業有限公司
煤礦綜合自動化論文:綜合自動化技術的煤礦管理系統論文
1綜合自動化技術在煤礦行業管理中的應用
1.1綜合自動化技術在煤礦管理中的應用由于我國在煤礦綜合自動化技術的起步較晚，研發的方法較少，自動化疾控技術的水平較為薄弱，沒有市場競爭優勢，因此，大多數煤礦企業在選擇綜合自動化的設備時都是引用國外的設備，現如今煤礦企業廣泛運用最多的是礦井安全檢測系統，它主要采用的是煤礦綜合自動化的集控技術。隨著近幾年我國信息化技術的發展步伐加快，國家的經濟增長速度加快，煤礦企業在引進大量進口設備的同時也開始自主研發和吸收新的理念，結合我國煤礦企業的實際情況來看，通過引導和開發創新科技、實現自動化管理的應用及推廣，可讓煤礦行業的綜合自動化地位走出國門，達到研究及探討該項應用的核心價值的目的。
1.2綜合自動化技術在管理煤井提升機中的應用要做好煤礦的開采工作，其在設備的運用上也非常重要。煤礦開采的主要設備是煤礦礦井提升機，它具備重量大、體積大、控制難度大等特點。在煤礦開采的過程中，為實現有效管理提升機驅動和提升滾筒部分整合的效果，有效的改造和創新可以達到提升機內部結構的升級，使其用起來方便簡單。為保障該項設備在管理上的安全穩定、實用的特性，在設備的構建時要進行數字化、智能化的識別和監測。如在煤礦開采中尋找礦井地質時可以有效地運用設備本身的核心微處理器進行，它可以監控和檢測到出現故障的地址，做到診斷設備的能力，達到信息網絡與設備的通信結合，極大地便利了設備的安裝和升級。
1.3綜合自動化技術在管理傳送帶礦井中的應用為保障煤礦生產環節中將煤炭完整地送到目的地，其在向礦井運輸的過程中必須要做到傳送帶傳送的連續性。我國在煤礦行業中對于傳送帶已經被廣泛使用，它是通過帶式的傳送方式，將設備中的產物在確保運輸量和安全性的前提下實現管理綜合自動化的產物。它的結構中使用了3GST啟動設置，通過有效的、智能化的解決操作來進行原煤的不間斷運輸，其結構中存在的優勢是可以提高設備的工作效率，減少設備故障、避免設備出錯。但當它進行管理長距離的運輸時，盡管達到了設備的標準化要求，但仍然還有一些不夠完善的地方需要改進，如傳送帶的中間驅動點管理上容易出現不穩定的現象，不能完整地除去設備故障，對其整個設備的性以及設備的壽命造成了一定的影響。因此，煤礦企業在通過傳送帶礦井的使用部分還需加強，只有對此進行不斷的研究和分析，才能確保設備系統運輸的長久性和穩定性。
1.4電牽引采煤機在煤礦管理系統中的應用電采煤機作為煤礦綜合自動化集控技術中一項很典型的應用，它主要是運用采煤機與電牽引技術相結合，利用電來牽引采煤機，從而實現下滑制發電，達到電能在采煤機中的應用。電牽引采煤機具有少故障、穩定性高、維護時間少的特點，它在合理選取和使用設備的啟動控電系統中，可以高效穩定地提高其轉動能力。隨著電子信息技術的不斷涌進和應用，電牽引采煤機綜合自動化技術是實現企業長久而穩定發展的源動力。
1.5煤礦綜合自動化技術在其他設備的應用煤礦綜合自動化技術隨著經濟技術的發展推動，也在主流設備上不斷開發和創新，它所采用的液壓控制與信息技術相結合的理念已經成為電液控制礦井開采的中堅力量。它能使采礦設備的功能實現智能化模式，有效減少在煤礦開采作業中出現相互沖擊的現象，給煤礦開采業提供了比較穩定的電力系統保障，滿足了采礦過程中大功率電器的使用需求。
2煤礦管理系統在綜合自動化技術中的發展趨勢
2.1煤礦管理系統的實用性發展目前我國對于煤礦管理系統在綜合自動化系統有三大特征：信息化、智能化和程序化。以這三個特征為出發點，可以體現出來的優勢也較多，如設備自動化使用便捷，在設備維修上較少，具備安全等特點。因此，在煤礦管理系統綜合自動化設備上人們更注重其實用性。當前的煤礦綜合自動化形式，站在煤礦工人的角度來講，其大大減少了工作壓力，降低了作業難度；站在企業發展的角度來講，煤礦管理系統利用綜合自動化技術在生產過程中提高了生產效率，加強了安全穩定性。盡管我國目前的煤礦綜合自動化的使用無法與其他發達國家相比，而且相應的技術上還有較大的差距，因此我國煤礦企業在綜合自動化的發展中要加大時間和資金的投入，加快生產和發展的速度。
2.2煤礦管理系統的自動化發展煤礦管理系統的自動化發展是目前煤礦行業發展的一個重要方向，其作為企業生產和發展的核心，在未來發展中有一定的優勢作用。我國現在很重視煤礦行業的開發技術和配套設施的設計，并要求煤礦行業開發要有自己的知識產權，從傳統的經驗分析不難看出，我國如想提高高產出和高曠工作業的安全性就必須建立自主產權的核心設備和裝置。在設備通信上實現智能化、自動化、性，要加強設備實時信息的收集與整理，并且對其進行分類和存檔，將部分有價值的信息進行回收整合，為創新煤礦管理系統中生產設備和工藝水平提供有效的資料幫助。
2.3煤礦管理系統的安全性發展煤礦管理系統綜合自動化技術主要體現在智能化和自動化上，其在煤礦開采行業發展中起著不小的推進作用。如現階段人們所廣泛運用的遠程控制系統，它可以在無人幫助和工作的情況下實現對煤礦礦井作業的開采和控制，還能通過運輸傳遞的方式，記錄并統計工作時產生的數據以及礦井中的溫度及濕度狀態等。由于礦井工作的風險性比較大，且屬于事故多發場地，如瓦斯爆炸、地壓沖擊、火災等都是造成事故危險的因素。因此，對于煤礦的生產安全環節要引起足夠的重視。在煤礦的開采過程中或者完工后，要對所有的電路設備進行安全檢查工作，并且要及時了解礦井下工作人員的情況，以免引起不必要的事故發生。
3結語
綜上所述，我國煤礦管理系統在綜合自動化技術的發展中還處于起步階段，為實現信息化技術的發展歷程，必須要在綜合自動化技術上構建自主的知識產權，將自動化、智能化和高效化引入到技術目標中，結合集控技術的發展，將綜合自動化技術日漸完善和創新。總之，要加大對采礦工作中人力物力的投入，改進各個生產環節中出現的不足，提高生產效率，減少成本支出是實現煤礦管理系統在綜合自動化技術穩步發展的關鍵。
作者：景明偉單位：寧夏王洼煤業有限公司銀洞溝煤礦
煤礦綜合自動化論文:核桃峪煤礦綜合自動化管控平臺研究及應用
摘 要：文章根據核桃峪煤礦實際情況，采用高性、機電一體化采掘設備，并建立管理與控制一體化綜合自動化系統，將核桃峪礦井建成一個自動化、信息化、安全、高產高效的現代化“管控一體化”礦井，是礦井建設的總體目標。綜合自動化管控平臺的建設將為保障煤礦安全生產、高產高效，配置了自動化技術水平較高的全礦生產過程綜合自動化控制系統，建立現代化的、覆蓋礦井各生產系統的實時調度監控網絡，實現煤炭生產、采、掘、運的綜合調度和生產過程自動化，換算成經濟效益約合500萬/年。
關鍵詞：煤礦；自動化；管控平臺
1 華亭煤業集團有限責任公司核桃峪煤礦基本情況
核桃峪井田位于甘肅省慶陽市正寧縣西南部，行政區劃屬正寧縣宮河、周家鄉和寧縣中村鄉管轄。根據寧正礦區總體規劃，井田范圍由20個拐點坐標圈定，東西長約15 km，南北寬約12 km，面積183.19 km2。
井田東部為無煤帶邊界；南部為陜、甘省界；西部與本礦區新莊井田相鄰，其中西南部為寧縣、正寧縣的縣界（無日天溝溝口位置）；北部以探礦權邊界為基礎取直后與寧中勘查區相鄰。本礦設計可采儲量1 229.53 Mt，設計生產能力8.0 Mt/a，儲量備用系數按1.4考慮，則礦井的服務年限為109.8 a。
2 項目的背景和必要性
2.1 項目背景
隨著國家對煤礦安全的日益重視，“數字礦山、智能礦山”的概念越來越普及，其意義是建立在數字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管控一體化系統，它綜合考慮生產、經營、管理、環境、資源、安全和效益等各種因素，以如何提升生產要素有效生產率為目標，以先進的檢維修策略為載體，全員的行為全規范化為過程，以企業自動化、信息化建設為基礎，在數字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，綜合考慮了生產、設備、安全、管理、環境、資源和效益等各種因素，使信息化逐步由輔助生產經營管理，轉變為推動和引領企業管理模式創新，優化企業資源配置，提高經營決策水平，保障安全、清潔、高效發展的主要推動力。其平臺建設的核心思路就是“管理模式的轉變、檢維修模式的提升”。
2.2 項目必要性
2.2.1 國內技術發展現狀
中國煤炭資源豐富，煤種齊全。資源總量為5.5萬億t，其中已查明的資源儲量1萬億噸，排在俄羅斯（2.5萬億t）和美國（1.5萬億t）之后，居世界第三位。
而中國的煤炭產量居世界首位，煤礦數量多，超過世界上其他主要采煤國家的煤礦總數。
全國煤炭產量25億t/a，其中大型煤礦的產量13.5億t，比重54%，大型煤礦企業近600家；中型煤礦的產量4.5億噸，比重18%，中型煤礦企業近900家；小型煤礦產量控制在7億噸以內，比重占28%，數量控制在1萬家。
2.2.2 國外技術發展現狀
作為世界主要產煤大國之一，美國也曾經歷過安全狀況惡化、傷亡事故嚴重的年代。
煤礦安全專家估計，自從有煤礦以來，美國大約20萬礦工被事故吞噬了生命。20世紀前30年，美國煤礦每年平均事故死亡2 000多人；進入20世紀90年代后，傷亡人數才迅速減少， 2 000年死亡40人。
從國際上公認的安全生產指標百萬噸死亡率來看，美國的這一指標已下降到0.035左右。從總的歷史趨勢看，美國的煤礦安全狀況在100多年中得到了大幅度的改善，死亡率甚至比漁業、農業、建筑業和零售業還要低。
3 項目實施方案
核桃峪煤礦綜合自動化管控平臺是一個集現代管理理念、現代化技術、資源和管理手段融合為一體，能夠支撐核桃峪煤礦實現經營和管理戰略發展目標，滿足全礦范圍內各個業務對口部門的多媒體信息采集、傳輸、存儲和加工處理需要的企業綜合數字化信息系統，使其網絡、軟件、數據、應用均能符合企業級標準與規范，體系結構符合國際標準或國家工業標準。
4 項目目標及執行計劃
采用高性、機電一體化采掘設備，并建立管理與控制一體化綜合自動化系統，將礦井建成一個自動化、信息化、安全、高產高效的現代化“管控一體化”礦井，是礦井建設的總體目標。依據這一總體目標，礦井綜合自動化建設內容包括：礦井主要生產系統、輔助生產系統自動化控制，礦井安全生產環境、人員分布、視頻信息監測監控，調度通訊。
礦井自動化控制與信息通訊集成網絡系統和管理信息系統；礦井綜合管理業務系統和決策信息分析系統三個層次內容。
實現礦井安全生產遠程集中監測監控、統一調度管理和高效、現代化的經營決策管理。
為保障煤礦安全、高效的生產，建設完善礦井綜合自動化系統以實現全礦井的規范化、科學化的調度、指揮、管理。
5 項目經濟效益及社會效益
5.1 經濟效益分析
①此系統投入運行后，實現礦井安全生產的全過程、全要素管理，實現安全生產環節的數據共享分析，減少安全生產的中間環節，降低人力資源方面的投入，提高了礦井生產效率和現代化管理水平。有效的對系統設備的監測監控，能的掌握設備運行情況，并通過人員作業行為，提高設備的運行效率，有利于設備的維護，減少設備的資金投入。
②設備購置費用低：平臺設備購置費用（含軟件平臺）為350萬元，同類型的管理信息化平臺購置費用在大概在800萬元以上，本系統的購置費用為同類型產品的45%，可節約最少55%的投資。
③系統運行費用低：在建莊煤礦采用了綜合自動化管控平臺后，減少了各區隊各類信息的統計人員1人，減少生產過程崗位工1人，人力資源的各類數據統計1人，全礦節省崗位工最少15人，按公司年均工資8.9萬計算，每年可節約開支133萬元，同時設備的不必要的損耗，減少設備運行故障的發生，并減少安全事故的發生，同事每年可節約設備運維費及備件費58萬元；
使用人員作業行為系統之后，大大提高了區隊對現場人員作業過程的管控，減少班中串崗、離崗等現象的發生，提高區隊工作效率，并減少安全事故的發生。
④監控跟蹤設備的開停情況以及設備運行情況、降低設備運行能耗、從而較大限度地幫助企業有效使用現有生產資源。
⑤提高生產安全性。通過大量使用工業控制設備與系統，可以減少人工差錯與干預，依靠技術手段提高安全性。
⑥精細化管理，降低企業生產過程成本。通過各種信息技術的使用，減少人工需求，降低人員成本。另外，應用系統為管理者提供良好的工具，來改進和優化管理，降低成本消耗。
5.2 社會效益分析
①本項目投資大、科技含量高、產業帶動力強的特點，有利于促進結構升級并形成新的優勢。
②本項目產品使用先進的圖形技術、數據采集技術、視頻技術、完善的班組建設規范以及各種標準規范，有利于該技術在煤礦行業的發展。
③使用系統之后，從整體上提高了煤礦整體信息化水平，并為煤礦培養了一大批信息化專業人才，從事系統的運維工作，同比外包系統售后服務費近百萬元。
④本項目使用國內外先進的管理理念，地設備故障分析方法，全新的設計思路來完成系統，完成后可以在行業內推廣，推動我國煤礦信息化、數字化系統的發展。
⑤該項目完成后可以作為“智慧礦山”和“數字礦山”的重要組成部分。
6 項目預期成果
此系統投入運行后，實現礦井安全生產的全過程、全要素管理，實現安全生產環節的數據共享分析，減少安全生產的中間環節，降低人力資源方面的投入，提高了礦井生產效率和現代化管理水平。
有效的對系統設備的監測監控，能的掌握設備運行情況，并通過人員作業行為，提高設備的運行效率，有利于設備的維護，減少設備的資金投入。
7 結 語
本項目采用先進的數字化、自動化技術，目標是建成國內的，并且可以長時間經驗豐富的綜合智能化、數字化應用管理平臺，以煤炭企業的“人、機、物、環”為基礎，PDCA模式為驅動，打破信息孤單，實現煤礦的安全生產，并依據企業管理理念，持續對系統進行改進，提高企業的安全生產管控效率，進而確保企業可持續發展。
7.1 實現礦井管理的職能化，為打造本質安全型礦井提 供信息保障
建立包括完整的地質信息、危險源信息和生產信息的礦山模型，以人員作業管理為基礎，實現包括安全隱患的預先顯現，根據各種監測監控系統和檢查檢測系統返回的動態數據，利用“煤礦綜合自動化管控平臺”系統提供模型庫、方法庫對生產過程的各種危險因素進行實時分析，對各種安全隱患進行超前預測預報，對不安全因素提前進行整改，同時對有危險性較大的區域進行重點監控，對無法避免的災變可以快速啟動相應的應急預案進行緊急救援，依據井下人員定位技術和地理信息系統技術，采用灰色理論和故障樹模型等多種分析法，結合危險源（已知危險源和決策支持系統實時分析出的危險源）實現對人的不安全行為的預警，減少物的不安全行為造成的作業人員傷亡。
7.2 實現生產過程管理的精細化、智能化，為打造高產高 效礦井提供決策手段
在各個業務專業監測數據的基礎上，利用數據倉庫提供的完整信息和智能化分析工具，將現場的環境監測數據、設備動態監測數據、人員定位數據、視頻監測數據等，通過工業以太網及無線通訊網進行多方位集成分析，實現數字化礦山的深層次管理。
7.3 高產高效、減員增效，實現企業經濟效益的較大化
綜合自動化管控平臺的建設將為保障煤礦安全生產、高產高效，配置了自動化技術水平較高的全礦生產過程綜合自動化控制系統，建立現代化的、覆蓋礦井各生產系統的實時調度監控網絡，實現煤炭生產、采、掘、運的綜合調度和生產過程自動化，切實達到減員增效的目的，實現企業經濟效益的較大化，換算成經濟效益約合1000萬/年。
煤礦綜合自動化論文:淺談煤礦變電站綜合自動化系統
摘要：傳統煤礦變電站存在的問題比較顯著，比如監控失效差、設備安全性差等，這在某種程度上對煤礦變電站的安全運行極為不利。本文探討了變電站自動化系統測控裝置軟件和硬件的結構以及原理，以期能夠為該項工作順利開展提供參考依據。
關鍵詞：煤礦；變電站；自動化系統；通信協議
煤礦變電站在礦井安全生產和生活用電中充當重要角色，不僅能夠負責電能的傳輸和分配，而且也負責監測、控制和管理。以后煤礦變電站發展的趨勢就是自動化以及無人值守，這也是科技進步的必然結果，這種新變電站優勢明顯，既能夠對礦井供電系統電壓、電流、有無功功率等工作狀態進行實時監測，又具有一系列優點，比如環境溫度寬、抗電磁干擾能力強、抗震性良好以及運行條件平穩等，這使煤礦生產以及生活用電都得到保障，不但安全，而且事故率低。
一、無人值守變電站自動化系統組成分析
變電站綜合自動化監系統最主要的功能就是通過優化設計和功能組合的形式，把變電站二次設備（測量設備、遠動設備、智能設備等）融合電子、通訊技術還有信號處理，對變電站的重要設備完成智能監控、測量和微機保護，而對輸、配電線路也是如此。
（一）煤礦變電站電力監控管理系統
該系統主要監督測量、安保和控制煤礦供電系統和設備運轉?，F在供電系統和設備實時參數監控能夠達到五遙操控，既可以監督故障預警以及保護和確定位置，還能傳送故障數據和資訊，對解決煤礦供電系統越級跳閘、電壓波動跳閘、突發大面積停電以及接地選線等煤礦供電問題有良好效果。另外，根據自動研究，對故障隱患進行提前預估，防止電力事故發生，增強解決突發故障的能力，在此基礎上，可以在處理安全事故，計量檢測、專業圖表研究工具、錄波研究工具和自動專家體系中得到良好應用，不僅如此，還能在供電管理、節能減排、降低事故發生率、提高工作效率上得到加強，配以智能程控技術和互聯網遠距離操控技術，能夠令煤礦供電系統和生產設備實現自動化監控。
（二）變電所監控管理系統
該系統通過變電所多媒體綜合監控站和現場監控分站，能夠完成對井下變電所設備信息的操作管理、顯示報警、調整設置以及檢測，可以形成獨立性強的當地集中控制體系，并且能夠以電力監控子系統的方式接入礦井自動化網絡構成中。由于變電所多媒體綜合監控站通訊接口有多路，所以可以連接不同電力保護設備、供電設備、開關量傳感設備以及模擬量傳感設備，而且還可以把監控系統工作的畫面以動態模仿形式展現出來，把監控信息和曲線體現出來，進行信息資料的搜集，參數的設置保護，對互聯網中其它監控站數據資訊和工作情況進行查詢，還能連接視頻監督、電話通訊和語音廣播設備，充分確保落實當地集控操作、異地遠距離操作、當地語音報警等。
（三）集控主站系統
作為集控自動化的主體，集控主站主要由 WEB 服務器、視頻監控主機、雙操作員工作站、雙 SCADA 服務器、雙前置機等組成。集控站作為集控自動化主體，包括監控、遙巡、綜合操作管理，這對集控主站以及受控子站的運行技術、維修管理以及調度技術起著決定性作用。
（四）受控站系統
該系統是集控自動化的根本，主要有防誤閉鎖系統、視頻系統、自動化系統等。其子站自動化系統組成有微機保護測控設備、通訊管理機設備、當地監控設備等。完成變電站數據采集、處理以及變電站的控制，另外給集控站上傳信息，同時對集控站信息進行接受。當前，受控子站自動化系統分為三種，即集中式、集中分布式、分散分布式。
二、自動化系統主要裝置概述
（一）微機測控保護裝置
微機測控保護設備有跟電腦技術一樣的兩個優勢，即存儲記憶和快速計算，而且通過對其防干擾對策、數字濾波、轉換 A/D 模數、集成電路信息搜集等能力的運用，確保其在可取性和速凍性上優于原有保護系統，同時突顯其生命力。相較于之前的原有保護，微機繼電保護設備優勢如下：及時，安全性。該設備能夠對自身硬件和軟件進行實時自檢，如有問題，會及時報警。第二，保護性。該設備可以融入數學方法來保護。第三，易擴展。便于信息共享和控制。
（二）微機防誤閉鎖裝置
該系統主要由各功能元件組成，包括防誤主機、電腦鑰匙、閉鎖控制器單元、遙控閉鎖單元、數碼鎖、綜合操作屏等，對于電氣設備五防要求而言，其已滿足。
三、無人值守變電站自動化系統通信協議
變電站管控的主要內容就是無人值守和遠距離控制，而這當中更重要的就是通信協議。當前，科技發展一日千里，電腦技術的持續進步對變電站運用計算機綜合智能化控制方法而言優勢顯著，此模式通常由CPU分布式采集控制組成，通過不同CPU單元的通信進而實現對變電站的管控，令變電站即使在無人時候也能夠控制、調整監督、策略相應數據。
在變電站綜合自動化系統中，通信協議占據不可替代的位置。倘若要想使全變電站綜合自動化和上一級控制中心具備五遙能力，那么就務必要保障主機、工程師站、工作站、控制設備、不同 CPU 單元之間通訊，而通信協議這是系統通信的核心。如果沒有通信協議，那么計算機自動化系統就不能把其作用發揮出來，也不能實現信息的分享和交流。
現在的通信協議包括很多，最常用的主要包括IEC870-5-101通信協議（ 遠 動 通 信 標 準） IEC870-5-102 、SCl801 通信協議、DNPV3.00 通信協議、Modbus 通信協議、CDT 循環通信協議等
四、結語
總之，煤礦變電站自動化系統會隨著科技的不斷進步而進步，而且還會有更多的高科技應用其中，這為變電站安全生產和降低運行成本提供了條件。
作者簡介：李強（1982.4―），男；漢族；籍貫：河南.新鄭；本科；畢業于河南工程技術學院。
煤礦綜合自動化論文:煤礦中綜合機械自動化的應用分析
摘 要：伴S著我國經濟建設的發展以及時代的進步，社會生產、生活對于煤炭資源的需求量日益提升。在這樣的背景之下，我國的煤炭部門加強了對于煤炭資源的開采以及利用，進而在較大程度上促進我國社會的發展以及經濟的繁榮。目前，隨著科學技術的發展以及推廣，煤炭部門在作業的過程中加強了對于機械自動化的運用。本文基于此，主要論述煤礦中綜合機械自動化的應用。
關鍵詞：煤礦；綜合機械；自動化；應用分析
作為我國三大能源產業之一，煤礦產業的發展狀況往往對我國經濟建設狀況產生較大的影響。在這樣的背景之下，為了確保我國煤炭事業的順利開展以及開采效率以及質量的提升，有關部門加強了對于現代機械化設備的引進，并以此為基礎促進煤炭設備自動化水平的提高。本文基于此，著重分析我國綜合機械自動化的應用，并就自動化設備的運用意義以及作用進行論述。
1 煤礦產業綜合機械自動化概述
1.1 煤礦綜合機械自動化應用現狀
伴隨著時代的發展以及科學技術的廣泛運用推廣，我國工業朝著機械化、自動化的方向發展。在這樣的背景之下，煤炭部門加強了對于高新技術的運用，進而由此促進了煤炭開采效率以及質量的提高。
據悉，我國的煤炭機械自動化由傳統的綜合挖掘、采掘機械的運用朝著綜合機械自動化方向發展。事實上，這種綜合機械具有構件復雜、度高、自動化水平強的特點。不僅如此，該設備已經在煤炭開采作業過程中獲得了廣泛的推廣以及運用。
但是由于我國煤炭部門的技術有限，故而在綜合機械自動化的推廣過程中，多加強了對于國外設備的引進以及運用。不僅如此，有關部門還在實際的處理過程中加強了對于自主綜合機械的運用，進而由此帶動各項效益的取得。
1.2 煤礦綜合機械自動化意義
基于我國煤炭儲藏地區的地質、地形狀況進行分析可以得知：煤礦開采作業往往存在任務量大、工作強度高、環境惡劣、安全隱患較多的特點，故而導致從事煤炭開采作業的人員日漸流失，部分礦區存在這一定程度的用工荒的問題。
但是隨著煤礦綜合自動化機械設備的運用，我國煤炭開采的質量以及效率進一步提升，并且減少了對于員工的運用，緩解了用工荒的問題。此外，伴隨著自動化綜合機械設備的運用，能夠確保煤礦技術人員步入礦井便可進行煤礦生產的勘查，并借助遠程控制的方式促進煤礦生產作業的順利開展，在帶動相關作業穩步開展的前提之下，確保煤礦開采作業的質量以及安全性的提升。
綜合機械自動化技術的運用能夠改善井下開采環境，促進煤礦開采效率以及質量的提升?？傮w而言，機械自動化設備的運用能夠在較大程度上促進煤礦企業的發展，并由此帶動更高的經濟利潤以及社會效益的取得。
2 煤礦綜合機械自動化技術的應用
2.1 機械自動化裝備的特點
改革開放以來，我國的工業化以及城市化的水平日漸提升。在這樣的狀況下煤炭開采作業朝著高產量、高工作效率的方向發展。為此，煤炭單位在開采作業過程中加強了對于綜合機械化采煤工藝以及設備的運用。
一般而言，采煤機械自動化裝備在資源開采的過程中更具有較強的生產力。不僅如此，該設備大多借助液壓支架進行控制，故而能夠對采煤機高度進行自主調節，促進煤炭開采作業的順利開展，并且具有較強的安全性，確保煤礦生產的穩步開展。
2.2 在煤礦挖掘中的應用
伴隨著煤炭自動化綜合設備在煤礦挖掘作業過程中的運用，能夠有效的促進煤礦開采質量以及效率的提升，并為煤礦開采后期工作的開展奠定基礎。在借助自動化設備進行煤礦開采作業的過程中，技術人員需要依據煤層的分布情況科學選擇挖掘技術。目前，煤炭挖掘作業最為常用的技術分為兩種，分別是：鉆爆技術以及綜掘技術。
其中綜掘技術指的是借助綜合機械自動化技術進行煤礦開采作業。該技術在運用的過程中具有較高的自動化水平，并且能夠適應各類煤礦開采環境，故而能夠在較大程度上實現煤炭開采的性以及穩定性。
2.3 在采煤中的應用
作為煤礦生產的核心，采煤階段的狀況往往對煤炭生產產生較為直接的影響?；诖?，作業技術人員需要加強對于綜合機械自動化技術的應用。在這一過程中，技術人員需要加強對于檢測系統的構建以及使用，從而確保采煤機械在運用的過程中能夠對煤炭以及煤矸石進行高效的分類，促進煤礦生產質量的提高。
除此之外，技術人員還需要加強對于安全監測系統的研發以及推廣，從而確保煤炭單位人員能夠對礦井中的溫度、濕度、空氣含量、粉塵含量等因素進行的分析以及掌握，進而規避由于操作不當而引起的安全事故，帶動煤炭開采工作效率的提升。
技術人員需要加強對于集合計算機控制、通信、故障診斷等技術的現代化采煤機的運用，實現煤炭開采的無人化操作處理，在保障相關工作穩定性的同時，還在較大程度上保障其安全性。
2.4 在煤礦運輸中的應用
煤礦得到開采之后，往往需要經過多道運輸流程才能夠從礦井中運輸出來，推向市場進行銷售?；诖司蛯е氯绾翁嵘旱V運輸效率成為了煤炭部門亟待解決的問題。
通過對于傳統煤礦開采運輸作業進行分析可以得知：大部門礦產部門采用人工方式進行煤礦運輸，這種作業方式不僅能效率低，往往還存在著較多的問題。但是伴隨著煤礦綜合機械自動化技術的運用，能夠在較大程度上促進煤礦運輸效率的提升?，F代煤礦運輸系統在構建的過程中多采用了電滾筒以及皮帶，繼而促進煤礦運輸效率以及質量的提升。在這樣的背景之下，煤礦生產系統與運輸系統之間實現了信號和通信的連接以及控制，并由此帶動煤礦運輸效率以及智能化水平的提升，實現了煤礦生產的高效和連續，幫助煤炭單位獲得更高的經濟效益。
3 結束語
為了進一步促進我國煤炭事業的發展，促進煤礦開采作業質量以及效率的提高，我國的有關部門加強了對于煤礦綜合機械自動化的運用。本文主要論述了我國煤炭單位運用該設備的狀況以及意義，并就煤礦綜合機械自動化的運用進行論述。筆者認為隨著相關措施的落實到位，我國的煤炭事業必將獲得長足的發展以及進步，促進各項效益的取得。
煤礦綜合自動化論文:硫磺溝煤礦實現基于現場總線與工業以太環網的綜合自動化監控系統設計的研究
[摘 要]開展礦井安全生產的綜合自動化監測監控及網絡化管理勢在必行。礦井綜合自動化是將礦井的各種自動化子系統集成在一起進行綜合控制與管理，以實現礦井的優化運行、優化控制、優化管理的目的，從而提高企業核心競爭力，是礦井實現高產高效的有效手段。
[關鍵詞]監測監控 網絡化管理 設計研究
1.引言
硫磺溝礦使用的安全監控監測、人員定位、工業視頻監控、電子皮帶秤、沖擊地壓系統等主要分布在礦井的各個環節，形成了多個單獨的系統。 目前這些監測、監控系統都處于相互獨立的狀態，每套自動化系統井上、下均有獨立的通訊線路，造成通訊線路大量重復投資，維修、維護困難，信息不能互通。因此，需要建立統一的綜合自動化系統，將這些子系統集成起來。使煤礦井下的安全信息、設備的工況信息和控制信息在一個統一的平臺上傳輸。
2.項目施工條件
煤礦信息集成自動化環網平臺作為符合煤礦工業環境和生產過程特點需要的各子系統普遍適用的集成監控網絡平臺，是構成煤礦綜合信息自動化的基礎。采取基于現場總線和工業以太網的井下計算機監控平臺，通過網關將安全監控系統、井下人員定位系統、語音廣播系統、工業電視監視系統、沖擊地壓系統、皮帶計量系統等多種井下子系統與信息集成平臺實現無縫連接。通過設計各種接入網關將各種子系統的數據包經過協議轉換后變成IP包在網絡上傳輸實現信息的集成。
工業以太環網主要分為兩部分：井下工業以太環網、井上工業以太環網，每部分主要由赫斯曼網絡交換機和光纜組成，井上下工業以太環網通過設立在調度室的核心交換機相連形成井上下環網互通并與行政辦公網相連，實現三網合一。通過VLAN劃分又各成體系的模式。
3.項目實施和技術難點
井下主要皮帶運輸區域、中央變電所、二水平甩車場各安裝一臺赫斯曼環網交換機。在環境相對安全穩定的大巷敷設工業環網所用的防爆光纜，在調度室建立赫斯曼核心環網交換機機房。
在井下主要運輸皮帶、給煤機、上下井口、捕車器、地面變電站、壓風機房、通風機房、煤場、炸藥庫、主提升系統安裝工業視頻監控系統。能夠把井下的光纖攝像儀通過工業以太環網傳輸到井上調度中心，整合傳輸通道。將工業視頻監控畫面在調度室LED大屏能夠實時顯示監控畫面并錄像、在主要值班地點能夠實時顯示監控畫面。系統隨著礦井建設整體規劃分步實施，并能隨著技術的發展方便升級。
①采用開放式的TCP/IP協議，兼容能力強，并支持CAN/RS485總線等多種信號接入及轉換，可方便接入礦井各種監控子系統；
②具有強大的網管功能，如：VLAN劃分、IP地址設置、優先級控制、電源管理及端口狀態監視、流量控制等。
③較強的信息集成能力，支持COM/DCOM組件、NETDDE、ActiveX控件、OPC、VBA、ODBC、FTTP等技術，無縫整合各子系統，實現信息共享和WEB查詢；
④采用冗余環網和雙電源工作模式，某個節點和線路故障不影響整個平臺通訊，通過獨有的FAR-ring 協議控制其冗余的時間小于300ms；
⑤傳輸介質支持光纖多模、單模、超五類雙絞線和普通雙絞線，滿足礦井巷道分支特點，結構靈活。
4.項目方法原理
總線網絡設備接口設計較網關設計簡單，它是在完成設備功能的基礎上加入一個通信控制器接口芯片，實現與總線網絡的連接。考慮到開發成本和靈活性，在設計中可選用獨立的通信控制器芯片和總線收發器芯片?？刂破鲄f議轉換模塊程序主要由寄存器讀程序、寫程序、初始化程序、發送程序和接收程序等組成。
5.結論
礦井綜合自動化工業以太環網的建成，實現了控制系統的集中、高速傳輸。我礦構建的綜合自動化工業以太環網，將井上、下工業以太環網與行政辦公三網合一，實現了對煤炭生產、設備運行、生產調度、安全監測監控等實時遠程監控和數據自動采集，提高了對各類問題的判斷及應急處理能力。具有安全、結構簡單、維護方便、擴展性強等技術特點，將生產監測監控子系統集成到統一的傳輸平臺上，為遠程監測監控提供了網絡基礎。采用實時數據庫技術及動態組態技術，形成了統一的管控指揮應用平臺，實現了井下皮帶、水泵、猴車乘人裝置等系統的遠程控制和自動化控制。大幅提高煤礦生產能力和安全生產管理水平。
目前我礦主要接入環網的設備有各主要設備的監控攝像儀、各種PLC控制、通訊系統的電話交換機、人員定位系統的總線服務器等設備，隨著自動化的日趨發展，我礦還將逐步將更多的O備接入工業以太環網。所以網絡視頻監控系統在礦井綜合自動化系統中起到了不可或缺的作用，要想實現減人提效的目的就必須有一套完善的網絡視頻監控系統。對井下各控制子系統控制命令，并能監視各子系統內設備的運行狀態以及生產和安全參數；井上與集團公司廣域網相連，實現硫磺溝煤礦與集團公司之間信息的及時交換，實現全礦管控一體化。
煤礦綜合自動化系統建成之后，為硫磺溝煤礦遠程監控、皮帶運輸、生產安全環境監測、生產過程信息綜合利用、搶險救災、應急預案等提供了一個完整的平臺，實現了礦井生產調度的統一管理，對于礦井提高生產產量、減少生產事故、減員提效有著重要作用。
設計標準及依據
本設計方案從系統設計、設備選型、設備運輸及安裝、售后服務等嚴格遵循國際及國家相關標準，遵循下列標準：國際、國家、行業標準化相關：
1. IEC――國際電工委員會標準
2. RoHS――電子信息產品污染控制管理辦法
3.《供電系統設計規范》（GB50052-95）
4. 《低壓電氣設計規范》（GB50054―95）
5. 《工業企業通訊設計規范》（GBJ42-81）
6. 《工業企業通信接地設計規范》（GBJ115-87）
7. 《電氣裝置安裝工程接地裝置、施工及驗收規范》（GB/T50169）
8. IEEE802.3以太網規范
9.《電工電子產品基本環境試驗規程試驗方法》（GB2423.1/2/3-89）
10. 《信息技術設備抗擾度限值和測量方法》（GB/T17618-1998）
煤礦綜合自動化論文:雁南煤礦礦井綜合自動化系統改造
摘 要：本文介紹了神華大雁集團雁南礦礦井綜合自動化系統的規劃、設計和改造，使雁南礦的自動化各系統實現異構條件下的互聯互通與資源共享，構建統一的網絡平臺、統一的軟件平臺、統一的管理平臺，以安全生產為前提，較大程度地避免重復投資及資源浪費，實現自動化子系統無人或少人值守，并對人員和設備實時管控，達到安全管理的一體化，優化人力資源配置，保障礦井安全高效生產。
關鍵詞：自動化系統；信息化；PLC；系統改造
0.前言
神華大雁集團公司雁南煤礦于1993年開工建設，1996年緩建，2003年復工，2005年12月投入生產。礦井可采儲量23260.8萬噸，設計年生產能力300萬噸，服務年限77.5年，是呼倫貝爾地區及時對現代化立井提升礦井。全礦現有職工1066人，實行礦隊兩級管理，礦機關設有8個職能科室，基層單位設有5個區隊。
礦井提升系統中的主井提升機引用德國西瑪格、西門子公司生產的世界先進的內裝摩擦式礦井提升機，副井提升機采用的是新一代機電一體化數字控制設備。礦井投入生產后，按照建設“兩型三化”礦井的工作目標，深化企業管理，科學組織生產，當年達到一期180萬噸設計能力。
隨著開采工藝的變革，以及礦井提升、通風、\輸等環節經過多年的重大技術改造，雁南煤礦安全、生產系統的機電裝備水平及監測監控、人員定位系統有了很大的提高，這些子系統已具備自動化接入條件，為建設現代化、智能化的煤礦打下了堅實的基礎。目前，從礦井信息化和綜合自動化發展來看，距離集團數字礦山建設規劃的現代化、智能化礦井的安全生產和綜合管理要求還相差很遠。主要是現有的礦井生產監控系統和自動化裝置自成體系，處于“信息化孤島”和“自動化孤島”狀態，信息不能共享，需要的光纜、電纜多，維護困難、造價高，無法形成“管控一體化”，礦井綜合自動化平臺的建立能夠有效地解決這些問題。
1.改造方案
綜合自動化系統改造內容主要是由工業以太網傳輸平臺、一體化生產控制平臺（集團信息公司自主知識產權軟件）、安全生產執行系統（集團推廣）及礦井各自動化子系統接入和改造接入幾部分組成。本文主要闡述各子系統自動化改造完善方案。
（1）工業以太網傳輸平臺
目前井下環網已經建設，只需增加一臺核心交換機和地面環網的建設。已建成的管理網絡平臺采用技術成熟的星型以太網交換結構，骨干采用千兆光纖（1000Mbps）互聯，接入層百兆（100Mbps）到桌面，工業以太網和管理網采用網閘進行物理連接，建立可滿足日常辦公、安全、生產、經營、監測控制等多種應用的高質量信息網絡。
（2）一體化生產控制平臺
①軟件系統
一體化生產控制平臺（綜合自動化平臺）位于神華數字礦山5層架構的L1設備層和L3生產執行系統之間，其監控的范圍涵蓋礦井生產的采掘、運輸、地面生產、通風、供配電、供排水、安全等多個方面，主要完成面向設備的監視與控制。
一體化生產控制平臺建成后，將實現以采、掘、機、運、通為核心的多專業數據集成、多手段的設備診斷監測、多維度的生產數據分析，實現各個系統之間的智能聯動調用，為生產調度指揮提供運營決策輔助支持。
②數據中心硬件平臺
系統硬件平臺部署兩臺數據采集服務器為雙機備用，部署兩臺實時數據庫服務器，其核心功能是對來自數據采集服務器數據的存貯和管理，并為信息管理系統、生產過程信息系統提供實時和歷史數據；部署1臺關系數據庫服務器，其數據來自冗余的數據采集服務器，生成歷史數據，進行存儲，對每個采集點配置歷史存儲周期；部署1臺WEB服務器，工礦圖和實時/歷史數據通過WEB服務器給不同的部門使用、瀏覽；部署1臺網管防病毒服務器，部署兩臺工程師站和6臺操作員站。
（3）礦井自動化各子系統
①主井提升系統監控（接入）
雁南煤礦主井提升電控系統是由一套雙CPU熱備的西門子S7-400PLC+S7-300I/O通信分站組成。S7-400PLC與S7-300模塊通過DP總線通信，監控計算機通過DP卡與PLC進行通信。
此提升系統是一套相對獨立、自成體系的系統，具備接入集成條件。只是在此硬件上增加S7-400冗余PLC擴展以太網模塊，通過以太網模式接入環網交換機。在軟件上需廠家配合提供PLC點表，通過OPC方式接入綜合自動化系統。同時，在主井車房配置一臺帶拾音數字攝像機，實現現場聲音、視頻采集，實現一體化生產控制平臺對主井提升系統的遠程監測和控制，達到具備無人值守的條件。
②副井提升系統監控（接入）
副井提升系統電控系統主控制器采用西門子S7-300軟冗余模式，通過DP總線實現CPU、IO分站、監控計算機通信。
由于此系統是一套相對獨立，自成體系的系統，具備接入集成條件。只是在硬件上增加S7-300冗余PLC擴展以太網模塊，通過以太網模式接入環網交換機。軟件上需廠家配合提供PLC點表，通過OPC方式接入綜合自動化平臺。同時，在副井車房配置一臺帶拾音數字攝像機，實現現場聲音、視頻采集，可實現一體化生產控制平臺對副井提升系統的遠程實時監測功能。
③井下排水系統監控（改造）
井下建有中央水泵房和采區水泵房兩個泵房，中央水泵房有5臺離心泵，采區泵房有3臺離心泵。對中央水泵房進行自動化改造后，可實現遠程就地對水倉水位實時監測、各閥門及水泵自動開停、各泵電力參數監測等功能，并根據液位情況、用電負荷自動啟停、輪換水泵，達到無人值守要求。
中央水泵房配置兩臺礦用可編程控制器，分別采集傳感器及水泵、閘閥信號，通過就地操作臺實現就地監控，接入井下環網通過一體化生產控制平臺實現遠程監控。
④井下供配電系統監控（接入/改造）
井下供電系統由井下中央變電所、采區變電所組成。井下中央變電所高壓開關柜與低壓開關柜已經進行獨立監控，設有獨立的監控主機和監控系統。井下采區變電所內置19臺高壓饋電開關，15臺低壓饋電開關，4臺移動變壓器，3臺照明綜保。在井下中央變電所和采區變電所安裝監控通信分站，變電所高壓開關柜、高爆開關、饋電開關智能保護器通過RS485接口用屏蔽通信電纜直接并接到本變電所監控通信分站的RS485接口上，各開關智能保護器通過RS485總線與監控通信分站通信。監控通信分站內置以太網交換機通過網線連接本變電所千兆以太網交換機將通信信號傳輸到以太環網。
在地面調度指揮中心安裝監控主機和專業組態軟件，組成監控平臺，監控主機通過以太網與井下變電所設備通信。通過軟件處理，實現對電力系統的遙信、遙測、遙控、遙調和數據統計，生產管理功能。
⑤主扇通風系統監控（接入/改造）
主通L機房配置兩臺對旋式軸流風機，每臺風機有兩臺電機，每臺電機均由一臺ABB變頻器拖動。通風機配置風速、風溫、負壓、振動傳感器，并接入風機預埋溫度傳感器，實時監測風機運行狀態；對立式風門加裝開到位、關到位傳感器，對風門位置狀態進行監測；在風機房配置plc控制器和就地觸摸顯示屏，采集各傳感器、變頻器頻率參數、電流、電壓參數及風機和風門的開停狀態，控制通風機和風門的啟停；控制器配置以太網模塊，通過光電轉換模塊就近接入環網交換機；通風機房配置含拾音設備數字攝像機，實現對通風機環境的監測，攝像機通過網線就近接入環網交換機。
通風機監控系統接入后，具備風機、風門、相關安全參數等的遠程實時監測和控制功能，能夠就地/遠程一鍵啟停風機、一鍵反風、風機自動倒臺輪換功能，達到無人值守要求。
⑥壓風系統監控（接入/改造）
壓風機房配置有4臺上海飛和集團提供的FHOG-132F風冷式螺桿壓縮機，每臺壓風機各配置1個風包，通過連接管理及閥門構成整個壓風機供風系統。目前不能實現壓風機系統的自動控制和自動倒臺，也不能實現壓風機的遠程控制。改造方式如下：
更換主管路進氣閥門、出氣閥門為電動閘閥，更換排污閥為電磁閥；對氣罐加裝溫壓力傳感器監測氣罐壓力，氣罐溫度采用已有傳感器；在空壓機配電柜加裝低壓電力采集模塊，實現對各壓風機電力參數采集；配置plc控制器和就地觸摸顯示屏，接入現有各壓風機控制器、電力綜保、電動閥門、電磁閥及壓力、溫度傳感器，實現對整體空壓機監測和控制；控制器配置以太網模塊，就近接入環網交換機；壓風機房配置一定數量含拾音設備數字攝像機，實現對壓風機環境的監測，攝像機通過網線就近接入環網交換機。
壓風機監控系統改造接入一體化生產控制系統后，具備壓風機、閥門、氣罐等遠程實時監測和控制功能，能夠根據氣罐壓力自動啟停、倒臺壓風機，達到無人值守目的。
⑦智能燈房監測（接入）
目前，智能礦燈已建成，采用濟源華科CLF100WG智能礦燈架及礦燈智能管理系統。由于智能礦燈系統自帶計算機監控軟件，且日常維護管理均需放置于燈房，因此設計從其上位機進行數據接入。接入方式為：硬件上通過智能礦燈監控系統計算機接入地面環網交換機；軟件上需廠家配合，提供相應數據接口（開放數據或提供通用數據對接格式），完成軟件及數據對接，集成到綜合自動化平臺。
2.經濟效益
通過綜合自動化系統改造后，實現在調度指揮中心集中監測監控井上、下生產安全信息、控制井上、下機電設備，做到部分機電設備無操作工，機電硐室無人值守，達到減人提效的目的。全礦井綜合自動化改造完成后可以減少崗位人員20人，按照煤礦每人年6.5萬元計算，年節約130萬元。
煤礦綜合自動化論文:綜合自動化系統在白莊煤礦洗煤廠的應用
摘 要：介紹了洗煤廠綜合自動化系統的構成、系統功能與作用以及在白莊煤礦洗煤廠的應用實踐。
關鍵詞：綜合自動化；集中控制；監視；上位機
1 系統概述
肥城白莊煤礦有限公司隸屬于肥城礦業集團有限責任公司，煤礦規模為1.40Mt/a。為提高產品質量及管理水平，2010年對原有的跳汰系統進行了集控改造，2011年對洗煤廠主選系統又進行重介技術改造， 兩套系統全部采用自動化控制系統，實現了對全廠所有機電設備的集中控制監測，包括廠外相關設備也納入集中控制系統，并實現工業電視監控功能和語音調度通訊功能，使生產與管理系統建立在一個高度信息化的平臺上。
2 系統組成
白莊礦洗煤廠集中控制系統以PLC控制系統為核心，系統控制采用三層網絡結構體系，即信息層、控制層、設備層。信息層在控制室組成100M局域網，監控主機通過以太網卡與PLC主機連接數據交換?？刂茖覲LC CPU與采集模塊之間通過背板總線，進行數據交換，實現集中控制室對各系統設備的集中監測控制；設備層各參控設備通過控制電纜與本地IO模塊連接實現各離散信號及模擬信號的監控。
該系統通過三層網絡結構完成洗煤廠整個現場設備的集中控制。
3 系統功能
3.1 生產集中集控系統
（1）洗煤廠集控室負責整個生產系統的生產管理、調度任務和設備操作。控制方式采用HMI+PLC的控制方式，分別完成各個相關工藝設備的集中控制任務。生產系統包括整個生產過程中的運輸皮帶和主廠房洗煤設備。上位機監控系統選用兩臺研華工業計算機，互為備用，使用力控組態軟件可以顯示全廠生產設備運行情況和運行參數，包括圖形監控、動態圖形顯示、歷史數據采集管理、狀態趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能。
（2）PLC控制系統選用SIEMENS S7-300系列可編程序邏輯控制器（PLC）為主站，根據配電室位置情況設7個PLC分站，現場通過PROFIBUS總線連接，主站與控制室通過以太網連接，上位機實現雙機熱備。
（3）監控功能和控制功能采用在調度監控計算機上集中進行，由集控室調度人員對運行控制方式進行選擇，以實現單臺設備啟動或自動順序啟停功能。
3.2 控制方式
生產集中控制系統有兩種控制操作方式，即集控室集中控制操作和現場單臺設備就地操作操作。集制室集中控制操作是洗煤廠綜合自動化控制系統的主要操作方式，現場單臺設備就地操作方式主要用于設備的調試和檢修。集控室集中控制優先，現場單臺設備就地控制為輔。
（1）集中控制方式。集中控制方式分為集中自動和手動兩種方式。集中自動控制方式即通過集控室上位機鼠標，對計算機進行控制，結合計算機顯示器顯示，按照符合現場的工藝流程實現現場設備的逆煤流依次起動，設備間的啟動延時可以根據現場需要，從PLC程序里方便地設定。集中手動方式即通過集控室計算機鼠標，實現對現場單臺設備的起停控制。
（2）現場單臺設備操作方式?，F場設備附近均設置就地操作控制箱，實現單臺設備的起?？刂?，該操作方式主要供單機調試、維護使用。在此工作方式下，設備的操作獨立于PLC控制，確保在控制系統發生嚴重故障情況下，不影響正常生產。
3.3 實現功能
集中控制系統，以PLC控制系統為核心結合上位機力控組態軟件，利用一根網線就可以實現上位機與PLC之間的數據交換功能，從而根據采集到現場各種開關量和模擬量的輸入、輸出信號，實現對現場設備的控制、監測和調節。同時，在啟車和停車時，集控室調度員在上位機只需通過鼠標操作就可實現對全廠設備的控制，這不僅大大節約了人力而且大大降低了工人的勞動強度。
4 工業電視系統
工業電視系統是由現場的三星攝像頭、旋轉云臺，以及位于洗煤廠集控室的工業電視主機柜、電視墻、計算機等組成。集控室內的電視墻由21臺29寸創維工業監視器組成，其中工業電視機柜內裝3臺16路視頻分配器，45路視頻光接收機，和1臺矩陣組成。此系統通過37個攝像頭，采集現場37個重要崗點的信息，以光纖為載體傳入集控室主機柜，經視頻分配器輸出至各監視器和顯示服務器。
集控室調度臺有手動鍵盤，一方面能夠通過鍵盤切換現場37路畫面，同時能夠通過鍵盤上的手柄能夠實現對現場云臺z像頭的放大、縮小和旋轉功能，從而實現對各個監控點動態直觀實時監控，使集控室調度人員24小時都能實時監控各崗點的設備運行狀態和生產情況，降低了事故發生率，實現了集中監控管理和輔助指揮調度的目的。
5 調度通訊系統
調度通訊系統由KTJ4H型數字程控調度機、調度鍵盤、維護終端、擴音終端、喇叭、本安電話機等組成。通過調度通訊系統把集控室主鍵盤和現場電話及喇叭結合起來，強大的抗噪音功能及喇叭的擴音功能，實現了集控室與現場的直接通訊。集控開車時，通過集控室工作人員在上位機電腦上點擊語音預警，可以實現全廠的啟車報警功能，避免事故的發生。
6 結語
綜合自動化控制系統在白莊煤礦洗煤廠的成功應用，大大提高了洗煤廠的自動化水平，提高了生產效率，減輕了現場工人的勞動強度，使洗煤廠實現了管――監――控一體化的目標。該系統操作簡單、故障率低，便于維護和管理，為洗煤廠的高效發展奠定了基礎，值得在洗煤企業中大力推廣應用。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化系統的研究與設計
摘 要：我國是一個地域廣闊的國家，煤炭礦產資源儲量豐富，成為促進經濟快速增長的主要動力。但是隨著煤礦資源的大肆的開采，致使煤炭資源急劇減少，如何能夠利用先進技術來提升煤礦開采效率，提升資源利用效率顯得尤為必要。在煤礦綜合自動化系統設計中，結合國內外相關經驗基礎，深入剖析我國當前煤礦綜合自動化系統中存在的問題，充分發揮自動化系統的優勢，建立完善的監測、控制和管理一體化的系統，提升煤礦生產成效。文章主要就煤礦綜合自動化系統的研究和設計進行分析，結合實際情況，從多種角度來完善系統功能，提升煤礦開采成效。
關鍵詞：煤礦；自動化系統；研究；設計；現場總線
國外在煤礦開采和管理中應用的系統經過不斷完善和創新，已經發展到現在的第四代以微機技術為基礎的綜合自動化系統，在實際應用中取得了較為可觀的成效。我國從國外引進的HIMASS系統是美國新研發的煤礦綜合自動化系統，承擔著煤礦生產安全監測的重擔，包括煤礦下各種溫度、負壓和瓦斯指標的監測，設備的正常運轉情況等等，實現全自動化的生產和監控。由此看來，加強煤礦綜合自動化系統的研究和設計分析是尤為必要的，對于后續理論研究和實踐工作開展具有一定參考價值。
1 我國煤礦控制系統中存在的問題
我國對于煤礦控制系統的研發和設計重視程度較高，自上個世紀80年代以來，相繼研發出了一系列監控系統，但更多的是集中在控制階段，設置控制中心，在井下設置多個測控分站，將收集得來的信息傳輸到主站，經過處理后下達控制命令，最終由分站執行。信息傳輸主要是通過電纜和光纖，根據相應的通信協議實現，但是其中仍然存在一系列問題有待完善：其一，通信協議不規范。當前很多監控系統均是采用各自廠家的通信協議，所以不同廠家生產的系統之間兼容性不強，很容易造成設備重復購置，或是軟件無法重新升級等后果[1]。其二，井下信息傳輸設備物理接口協議不規范，致使用戶無法拓展系統功能，在實際應用中由于不同系統的調制頻率和收發電壓幅值差異，導致不同系統分站不兼容；其三，煤礦監控系統所使用的設備多數是單片機或微處理器為核心，自身不具備計算機聯網功能以及網絡互聯協議等。
2 煤礦綜合自動化系統設計
2.1 綜合自動化系統結構
在煤礦綜合自動化系統設計中，主要是發揮計算機和網絡技術的優勢，建立完善的自動化系統實現對井下機電設備的自動化控制，并將收集所得信息集中在統一的網絡平臺上。運用多種現代化信息技術和自動化技術，建立完善、統一的控制系統，對傳統的煤礦生產運行方式進行創新和完善，形成多方位的煤礦生產過程控制自動化、生產調度自動化和業務運轉網絡化，進而更為地對煤礦生產情況監督和管理，確保生產活動能夠安全有序運行，一旦出現異常情況可以及時發出預警信號予以解決[2]。
生產控制層各個節點設備主要是在統一的調度室延伸到井下，井下的光纖作為數據傳輸介質，節點則是作為嵌入式設備，充當系統的信息收集站。生產控制層將不同廠家生產、技術方式、不同標準信息進行加工和處理，實現信息資源的貢獻，有效解決以往信息資源不能共享和溝通不暢的問題，提升信息資源利用效率，為后續生產管理活動有序開展奠定基礎[3]。煤礦生產過程中涉及到的環節較多，在生產活動開展中會產生大量的信息，這些信息中蘊含大量的生產信息，如果分散處理，可能造成信息的丟失和損壞，形成信息孤島，影響到信息資源的共享和利用。
2.2 軟件體系結構
煤礦綜合自動化系統的軟件主要是采用組態化設計，整合井下環境監控子系統和生產環節的自動化控制系統，建立統一的自動化系統。組態軟件是通過I/O驅動，從現場收集到的信息加工和處理后，以直觀生動的圖形方式呈現在計算機屏幕上；加工主站的控制命令傳輸到I/O設備中，對于重要的歷史數據存儲在數據庫中，為后續的數據使用提供檢索和利用功能。一旦出現異常情況，可以向值班人員發出預警信息，并做好預警信息的記錄[4]。
（1）實時數據庫。作樽樘軟件中核心部分，具備歷史數據檢索功能，一旦出現事故報警處理，存儲報警數據信息，實現數據的科學分析和計算，還可以實現I/O數據連接等等。實時數據庫中主要由幾個部分組成，其一，組態數據庫作為該系統中的核心配置，主要是負責記錄收集得到的設備運行情況，將數據屬性和相關性進行分析，為后續數據庫系統完善提供數據支撐；其二，事件庫則是在事故報警中的數據信息，可以自動化處理緊急事情；其三，主動規則庫，用戶可以根據實際需要來選擇要監控的事件。
（2）I/O驅動。組態軟件的實施數據庫主要是為了實現設備之間的通信連接，實現資源信息的共享和交換，I/O驅動是設備交互的橋梁，實時性和性是數據庫正常運行的首要前提，為了確保數據信息的正常傳輸，應統一硬件設備結構。DCS和PLC控制設備；Etherent、Profibus現場總線通信接口裝置；PC總線工業計算機板卡裝置。
2.3 關鍵技術設備
煤礦綜合自動化系統中主要包括環網交換機、綜合接入網關設備，其中環網交換機則是構建礦井工業網絡系統的主要設備，自身具有十分突出的特性，電源輸入范圍廣、電源波動范圍大以及容易安裝和檢修等優勢，能夠更好的適應惡劣環境。綜合接入網關則是實現監測系統互聯和分站接入功能的裝置，將現場總線信息數據收集到特高新網絡中，借助光纖傳輸到系統中，較之傳統的監控系統而言，有效改善了監控系統封閉性缺陷。
3 結束語
綜上所述，煤礦作為推動社會經濟持續增長的重要動力，逐漸進入到深井作業階段，對于開采技術和工藝提出了更高的要求。應用信息化技術，建立煤礦綜合自動化系統可以實時監控井下生產情況，實現生產活動的統一調度和安排，降低人工管理可能存在的失誤可能性，提升工作成效。與此同時，井下一旦出現安全隱患和異?，F象，及時發出預警信號，實現工作面電、瓦斯控制，分析潛在的爆炸情況，提高礦井自動化管理水平。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化系統的研究與探討
[摘 要]煤礦綜合自動化系統的建設逐漸進入了我國煤礦行業的行列之中，成為了焦點話題。煤礦綜合自動化已經發展成為了我國煤礦實現信息化、現代化和科學化的前提和基礎。煤礦生產是一個比一般企業生產更為復雜的系統工程。只有對煤礦每一個環節了解清楚，并且保障好煤礦各系統的正常運行，這是保障煤礦正常。安全生產的關鍵所在。
[關鍵詞]煤礦；綜合自動化；系統結構
0 前言
隨著經濟的發展，特別是我國加入世界貿易組織之后，煤礦企業要想在更廣闊的國際市場上占有一席之地，就必須要提高煤礦生產水平的自動化和管理水平，目前我國煤礦所采用的自動化系統已比較先進，但是由于煤礦的管理水平比較低下，不能夠適應自動化生產，如果能夠直接將通過綜合自動化系統所得到的信息傳輸到生產管理者，這樣對于煤礦生產管理水平的提高將具有劃時代的意義。
1 煤礦綜合自動控制系統的目標和要求
1.1 煤礦綜合自動控制系統的目標
（1）能夠使煤礦井上、井下各生產環節的生產工況信息在異構條件下進行有效集成，能夠將礦井安全監控、人員定位等各子系統的數據進行有機整合，進而實現相關聯業務數據的綜合分析以及生產狀態的實時評估。（2）通過系統，既能監測各子系統內的設備運行狀態以及所需的安全生產參數，對礦井內各控制子系統控制命令；還能上連集團公司局域網，實現礦井與公司之間生產與管理信息的及時交換，從而實現安全生產過程控制網絡化、企業綜合管理現代化的目的。（3）建立一個生產調度中心，在地面調度中心能夠對各子系統的機電設備進行集中監控，井下各系統可實現無人值守，僅需巡檢工進行定期巡視和維護，實現全礦的管控一體化。（4）隨著礦井建設的整體規劃不斷分步實施，系統能方便地進行擴展與升級。
1.2 煤礦綜合自動控制系統的要求
建立全礦井的綜合自動化網絡系統，通過此系統往下能對礦井內各控制子系統控制命令，并能往上能夠聯接集團公司信息網，實現潘北礦井與集團公司之間的生產與管理信息交換。
（1）為了滿足集中控制的要求，必須建立、傳輸信息量大，通訊接口標準開放的傳輸網絡。（2）能夠將各子系統的數據進行有機整合，進而實現生產狀態的實時評估。（3）當系統某一子系統的通訊或元器件出現故障時，不能影響其他子系統的通訊和整個網絡的傳輸性能。（4）建立一個能夠對各子系統的機電設備進行集中監控，僅需巡檢工進行定期巡視，實現全礦的管控一體化。（5）要充分考慮數據的安全性，應具有數據備份和病毒防護功能。
2 綜合自動化系統結構
在“數字化礦井”中，礦井綜合自動化主要指采用網絡技術實現自動控制，將煤礦的設備工況信息統一在一個網絡平臺上。采用自動化技術，建立全礦井控制、基于網絡的大型開放式分布控制系統，形成全礦井控制自動化、業務運轉網絡化等，對煤礦運營狀況實行遠程監察，以保障對全礦井生產過程進行實時監視、控制、調度管理。
井下部分可以是某個區域的信息采集監控站，以及協議轉換器。生產控制層采用各種不同技術方式、用于不同生產過程單元所產生的各類不同標準的信息進行匯總，使其可以共享信息狀況，達到信息資源利用的化。同時，通過各專業子系統對調度操作。煤礦生產過程環節眾多，配套系統繁雜，在生產過程中各個業務環節都將產生大量的信息，如果分散處理，必將會產生大量的信息孤島。要實現不同系統之間和不同數據格式之間的信息共享與交換，煤礦須構建統一的數據處理中心。
3 軟件體系結構
將礦井環境監各生產環節自動控制子系統以及系統自身整合。組態軟件通過實時數據對數據進行必要的加工后，按照操作員的指令將控制數據送給I/O設備，對執行機構調整控制參數，對于提供歷史數據的檢索功能。當發生事故報警時，實時地記錄報警的歷史信息。系統軟件采用如圖2所示結構。
3.1 實時數據庫
實時數據庫是組態軟件的核心和引擎，歷史數據的存儲和檢索、數據的運算處理、I/O數據連接都是由實時數據庫系統完成的，I/O驅動等組件以實時數據庫為核心，通過高效的內部協議相互通信，共享數據。監控組態軟件的實時數據庫系統分為組態數據庫、主動規則庫、歷史數據庫、內存實時數據庫等。
3.1.1 組態數據庫
由于其主要用于記錄項目中的數據點的屬性，時間相關性等，考慮到現有成熟技術的廉價性，采用傳統的關系數據庫，用于構造實時數據庫系統。傳統的關系數據庫現在發展的比較成熟，因而分布式的數據處理等，因而得到了廣泛的應用。因此，所有的數據源都可以通過ADO來訪問
3.1.2 事件庫
事件可以看成是需要立刻處理的計算機系統里的中斷。它導致系統保存當前的狀態，對突發事情進行處理，再繼續原來的任務。在實時數據庫系統里加入事件庫，處理系統中使得最重要的事情得以及時處理。
3.1.3 主動規則庫
事件和狀態評測，對于復雜的情形，必須多個數據狀態滿足一定條件，事務活動需要觸發執行，因此主動規則庫功能如下：
1）用戶可以顯式地定義要監視的情形（事件與條件）；2）一旦說明的情形出現，則觸發執行相應的活動；3）系統自動探測與評價情形的出現。
3.1.4 優先級庫
其功能在于為事務調度提供依據的實時特性，為了滿足系統定時限制，使最需要更新的數據獲得系統資源，從而保障實時性。
3.1.5 歷史數據庫
有些數據是需要為系統的將來決策提供歷史依據，磁盤調度降低磁盤的使用壽命，甚至造成系統癱瘓破壞。因此歷史數據的轉儲機制減輕磁盤的緩沖技術。即使如此，歷史數據的數據量是很大的，而磁盤的容量有限，一個是采用數據壓縮技術，當磁盤容量到達危險容量值時，要求將歷史數據轉儲到備份磁盤。
3.1.6 內存實時數據庫
包含對內存數據庫的訪問接口，歷史數據緩沖區，以及實時數據本身的各種屬性，是系統交互的核心區，系統驅動運行的數據來源。
3.2 I/O驅動
監控組態軟件的實時數據庫以完成特定的功能。因此輸入輸出系統是與實時數據庫相對獨立的，但性和實時性是各種設備種類繁多，需要抽象出硬件設備的統一結構。
4 結語
辦公自動化技術的廣泛應用，使礦井生產安全，及時處理各種突發事故和自然災害；實現全礦井的網絡化、信息化、科學化。這必將為企業建立良好的技術支持，從而帶動煤礦企業管理的體系化和現代化。另外，發揮效益貴在適應性開發和應用，綜合自動化技術在煤礦企業中的應用，為國內煤礦企業多元化快速發展提供了的技術支撐，實現了遠程管理和實時監測。綜合自動化技術科學有效地支撐煤礦企業生產經營不斷高效持續發展。
作者簡介
莫斌（1987-），陜西神木人，助理工程師，2010年畢業于牡丹江大學機電一體化專業，現供職于神華神東石圪臺煤礦，研究方向為方向是綜采機電。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化集成系統中文件傳輸組件的設計
摘要：針對煤礦綜合自動化集成系統中文件傳輸復雜和頻繁的問題，設計了文件傳輸組件，本文探討了煤礦綜合自動化集成系統中文件傳輸的特點；給出了文件傳輸組件的結構設計和主要流程設計。實際使用表明：該組件可以高效地實現文件傳輸、復用率高且易維護。
關鍵詞：煤礦；系統；信息共享；文件傳輸組件
隨著信息技術的快速發展，全球信息化進程不斷加快，信息化已經成為推動世界經濟和社會發展的關鍵力量。煤礦企業的信息化工作在實現國民經濟和社會的可持續發展上有著舉足輕重的作用[1]。當前煤礦企業的日常安全生產運營已離不開各式各樣信息化系統的支持。如煤礦安全監控系統實現煤礦井下各種環境參數的實時監控和報警；瓦斯抽放系統實現瓦斯的控制和利用，確保安全生產；煤礦人員定位管理系統實現煤礦井下作業人員和運輸車輛位置的監測和報警；生產調度系統實現對煤礦生產過程、調度決策、統計分析及調度臺帳的系統化管理。煤礦產業健康、快速的發展離不開信息化，建設自己的信息公路，不僅是時展的需求，更是提升自身競爭力、提高適應能力和發展能力的必然要求[2]。
煤礦企業所使用的系統大多都是由不同廠家針對煤礦生產運營中某個環節的具體需求單獨研發和應用，因而各系統遵循的標準不同，在功能上不能關聯互助、在信息上也無法共享互換。為了打破這種“信息孤島”現象，也為了更好地發揮煤礦上各種監測控制系統的作用、協調生產過程中各系統間的關系、提高安全生產和管理水平、開發信息資源的價值，必須對上述系統整合進行綜合自動化系統的集成。煤礦綜合自動化集成系統使單個系統采集加工處理的有用信息能夠在系統間無阻傳輸，實現信息共享，同時方便煤礦統一調度指揮，有利于充分發揮信息化技術的支撐推進作用，從而提升煤礦企業的核心競爭力[3-5]。
煤礦綜合自動化集成系統需要實現各系統收集的原本為自己所用的各種有用信息能夠傳輸給其他系統并供其使用；系統收集的有用信息品種繁多這就造成了信息傳輸工作復雜而繁重。本文在此基礎上提出的文件傳輸組件大大提高了文件傳輸的效率，且使用方便易維護。
1 基于信息共享的文件傳輸
煤礦綜合自動化集成系統中需要共享的信息往往是各種經過加工處理的數據，對收集它的系統之外的其他系統而言，它們不可讀，也不能直接使用；因而要實現信息共享這些數據最終會以各種約定格式的文件存儲，系統之間通過文件傳輸實現信息共享。這種基于信息共享的文件傳輸有以下特點：
復雜性：需要傳輸的文件較多，每個系統都必須提供文件傳輸模塊將文件傳輸到其他系統，每個系統自身的情況不一樣，這就具備一定的復雜性。文件需要安全、完整傳輸，以確保文件的可讀、可用，從而真正實現信息共享；還需要快速地傳輸以確保煤礦綜合自動化集成系統的運行效率，就更提高了文件傳輸的復雜性。
頻繁性：煤礦綜合自動化集成系統運行的每時每刻都需要確保這些共享信息能在系統之間暢通無阻的流通，因而文件傳輸非常工作非常頻繁。
基于煤礦綜合自動化集成系統中文件傳輸工作的重要性，將各系統的文件傳輸模塊抽象成文件傳輸組件很必要。由組件統一實現文件傳輸，不再為各系統單獨開發各自的傳輸模塊，將降低煤礦綜合自動化集成系統的集成工作量和工作難度，加快集成速度，同時也相應降低系統的后期維護工作難度。
2 文件傳輸組件的結構設計
2.1整體結構設計
文件傳輸組件的整體結構如圖 1所示：組件由表現層、數據訪問層、數據存儲層和業務處理層組成。表現層實現組件運行所需的配置信息維護；數據訪問層實現配置信息的處理；數據存儲層實現配置文件的存放；業務處理層實現實時文件傳輸。
2.2 功能結構設計
文件傳輸組件由配置設置和文件傳輸兩個功能模塊組成，功能結構如圖 2所示。
配置設置模塊主要實現組件運行所需參數設置、配置信息加密以及存儲。需要設置的配置信息包括需傳輸文件的具體位置以及文件名，目標系統所在機器的IP，用戶名和驗證密碼，目標機器存放文件的位置等信息。設置的所有配置信息將通過加密算法進行加密，最終以xml文件的形式存儲。
文件實時傳輸模塊根據已配置的組件運行參數信息，定時將需要傳輸的各個文件傳輸給各個目標系統，同時進行出錯處理。
3文件傳輸組件的主要流程設計
3.1配置設置流程
文件傳輸組件配置設置流程如圖 3所示。組件運行時首先檢測是否存在配置文件，如果有則讀取并解密，再將配置信息顯示到界面供修改；如果沒有則需在界面上進行設置。設置完成后需對配置信息加密并按已設計的數據結構存儲到xml文件中。配置信息是文件傳輸組件正常運行的基礎，沒有配置信息組件無法正常運行，因而只允許增加、修改配置信息，不允許刪除配置信息。
3.2實時文件傳輸流程
實時文件傳輸流程如圖 4所示。通過定時器實現實時傳輸，每次到達定時時間先暫停定時器，根據配置信息中設置的目標機器IP檢測網絡是否連通，網絡正常時通過設置的用戶名以及密碼驗證連接目標機器，連接成功后將需要傳輸的文件傳輸到目標機器上的具體路徑，文件傳輸出錯時進行處理；網絡不通或連接目標機器不成功時都無法實現文件傳輸。
4 結論
本文設計的文件傳輸組件在Microsoft Visual Studio環境下以C#語言開發。組件已開發完成并通過測試，目前已運用在全礦井綜合自動化系統中，實際使用表明：該組件運行穩定，能夠高效完成共享信息在各個系統之間的傳輸，并且復用性高易維護。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化系統平臺研究
[摘 要]近年來，隨著計算機技術的不斷發展，帶動了不同領域自動化水平的大幅提升。為實現煤礦采煤效率的不斷提高，充分確保其生產處于安全狀態，開發并應用煤礦綜合自動化系統平臺已經成為煤礦亟需解決的重要問題。本文闡明了現階段煤礦自動化系統面臨的一系列問題，在此基礎上，闡述了煤礦綜合自動化系統建設的價值和意義。然后指出煤礦綜合自動化系統建設的主要目標及其具體的結構，并對其設計實現進行了細致深入的探討，分析了其軟件結構。
[關鍵詞]煤礦；計算機技術；自動化系統平臺
計算機技術的不斷發展，為煤礦經營運作中引入自動化系統提供了有利條件。然而，現階段，綜合自動化系統在煤礦中的應用現狀不容樂觀，其并未獲得及時的優化和完善，尤其值得注意的問題是，各個自動化系統（供電、排水等）單獨存在，而缺乏統一的管理，這就在很大程度上影響到自動化系統功能的發揮。鑒于此，本文對煤礦綜合自動化系統平臺進行研究。
一、煤礦自動化系統存在的主要問題分析
（一）存在一定的經濟資源浪費問題
這個問題基本上反映在人力資源與經濟投資的浪費兩個環節。首先，系統單獨建設難免涉及到控制系統、機房以及線路等的重復建設，這樣就會存在一定程度的重復投資現象，從而造成對資源的無謂浪費。其次，系統的獨立同時還離不開專人對其管護，這樣將會產生一定財力、物力、人力的浪費。
（二）安全性和穩定性相對較差
現階段，煤礦自動化平臺彼此獨立存在，不同系統的信息無法獲得充分整合， 這樣就使得系統的穩定性有所降低，同時其安全性與性根本無法獲得充分的保障。需要注意的問題是，煤礦設備故障并非由其中的某一個系統造成的，或者是由其中若干因素引發的，系統獨立無法及時高效的監測與預報其中的安全隱患，從而導致煤礦的生產安全同樣不能得到保障。
（三）信息無法共享
不同的系統單獨存在，無法實現充分的信息互動與溝通，這樣系統根本無法確保整體效益。另一方面，使得數據統計和分析工作變得更加困難，無法實現整體分析與監測的目的。
二、綜合自動化系統平臺建設的主要目標分析
（1）實現對相關設備的遠程控制，同時還可以監控其運行參數。通過動畫模擬的方式把設備與生產狀況由計算機展示出來，同時還可以達到故障報警的目的。
（2）把每一子系統進行有機整合，對其實施統一管理，同時還可以實時監控對講通訊、關鍵部位等，此外還可以實現故障急停。
（3）打造調控和監測中心，可以在線監控子系統及其設備，當發生故障的時候可以進行報警，同時可以實現遠程協助維護功能。
三、平臺的結構分析
煤礦綜合自動化系統平臺主要包括以下兩個方面內容：
（一）信息傳輸部分
這一個部分基本上是應用在每一子系統，傳感器與接受處理部分，設備和控制終端。在每一個控制中心的計算機相互間傳輸相關數據，通常情況下，包括礦用光纜與隔爆千兆環網交換機兩部分內容。
（二）數據采集部分
這一個部分基本上是用來采集煤礦生產現場相關設備的具體工作狀況、以及所處的環境條件等。相關數據的采集基本上通過專門的傳感器完成，采集完之后接著需要對其加以匯總，在此基礎上，對其進行整理。這一個部分基本上通過通訊協議轉換器與礦用顯示控制箱兩個設備實現。
（三）集中控制操作部分
這一個部分大體上涉及到礦上、下兩個方面內容。其中有給排水、電力系統以及采礦設備等諸多系統的集中控制，大體上包括礦用顯示器、控制箱、接線箱以及鍵盤等幾個方面。
（四）語音圖像顯示部分
這一個平臺的語音圖像顯示設備的基本功能包括：顯示相關設備的具體運行狀況，顯示每一個系統的具體工作狀況，發出報警，以及對相關故障提供相應的語音幫助等諸多方面功能。大體上包括急停開關、本安擴音裝置、隔爆光纖攝像儀等幾個部分。
四、綜合自動化系統平臺的設計實現
（一）子系統的接入
在這里，子系統主要包括以下幾個自動化系統：主副井提升、智能電氣、通風、排水、選煤運煤，除此之外，還包括井下水泵集控、安全監測以及工業電視等幾個子系統組成。如上文所述，因煤礦長期以來一直應用彼此單獨的自動化系統，為有效解決這一個問題，充分發揮當前資源的作用，來完成子系統的接入，通常情況下，往往通過網絡或上位機、PLC 接入等幾種不同的方式。完成接入之后就可以建立網絡連接，具體來說，可利用驅動或OPC 通訊的方式完成。
（二）構建集成監控系統
這一個環節，主要是選擇滿足煤礦生產需要的軟件來進行，主要包括部分與整體建設兩個方面內容。其中，前者主要涉及到建設各子系統這一工作，將自動化監控系統配置在各子系統上。而對于后者，其功能主要包括信息的匯總以及整理，動態監控，生成實時的報表，同時還負責生成趨勢分析，除此之外，還具有監測故障并作出相應的報警等方面的作用。
（三）調度管理系統建設
這一個系統主要由為管理工作者提供專門的生產調度辦公軟件組成。其中涉及到會議記錄、換崗以及調度日志等幾方面內容。其中還有應急指揮系統，該部分要求一定要充分明晰各項安全制度，制定相應的安全應對措施，同時還可以對故障發生涉及范圍進行模擬，負責給予各種逃生路線，有助于應急指揮工作的順利開展。除此之外，這一個系統還可以有效管理各種調度資料，可以管理煤礦事故與職工信息以及相關安全規程等，從而能夠在信息上為確保煤礦安全生產提供幫助。
五、軟件結構
這一個平臺使用的軟件為iFIX4.0。這個軟件可以把煤礦的各個必須獨立的系統進行有機結合，例如安全監控與生產控制等系統。軟件利用I/O 驅動，不僅能夠利用人機交互把相關數據資料展現在電腦顯示器屏幕上，而且還能夠把控制策略與參數輸送到相關設備上。在這里，軟件結構主要由以下幾方面內容組成，接下來我們將分別進行闡述。
（1）數據庫
這一部分屬于該系統的核心，其所負責的基本工作包括檢索與存儲相關歷史數據、處理與存儲各種事故信息、以及處理各種綜合數據運算與處理的任務等相關方面。每一個數據庫主要是利用其內部協議來實現對信息的共享。
（2）I/O驅動
這一個平臺的軟件系統主要是通過I/O驅動來連接每一個相關設備，連接每一個子系統，這個部分屬于系統交流和溝通的媒介。
（3）HMI設計
HMI，也就是該平臺的控制操作窗口。設計HMI過程中，應當注意畫面的布局與層次。經由HMI設計之后，軟件系統必須具有下面幾方面基本功能：及時，實現對相關機器設備的倉位與集中控制；第二，具有監測設備工作參數以及模擬顯示其具體的運行狀況等功能；第三，顯示與報警：主要是通過控制箱來顯示所搜集的信號量動態變化狀況；
六、結束語
綜上所述，現階段，煤礦自動化子系統的獨立存在，在很大程度發生影響著煤礦的健康持續發展。在經營運作中引入綜合自動化系統平臺，有助于煤礦生產安全以及整體效益的提升。該平臺的設計和實現大體上涉及到子系統的接入、構建集成監控系統與調度管理系統等方面內容。構建綜合自動化系統是一項非常繁瑣的系統工程，同時具有非常重要的現實意義。隨著相關研究的深入開展，相信綜合自動化系統將會在煤礦中顯示出愈發重要的作用。
作者簡介
黃昕昕，1990.05；男；漢； 河南省義馬市；鄭州科技學院；?？?；河南能源新安煤礦，助工，471842。
劉瑞崢，1989.06，男，漢，河南省新安縣，本科，河南理工大學，電氣自動化，河南能源新安煤礦，助工，471842。
煤礦綜合自動化論文:煤礦電網變電站綜合自動化系統存在的問題分析
[摘 要]隨著煤礦機械化和自動化程度的不斷提高，為保障各個生產環節的正常運行，對安全供電的依賴性更強。由于煤礦井下供電設備的故障，給煤礦的安全生產帶來更大的安全事故，因此，煤礦供配電系統運行的性、經濟性就顯得十分重要。
[關鍵詞]煤礦電網變電站 自動化系統 問題分析
變電站綜合自動化自20世紀90年代以來，一直是我國電力行業中的熱點之一。它既是電力建設的需要也是市場的需要，我國每年變電站的數量以3%～5%的速度增長，每年有千百座新建變電站投入運行；同時根據電網的要求，每年又有不少變電站進行技術改造，以提高自動化水平。近幾年來我國變電站綜合自動化技術，無論從國外引進的，還是國內自行開發研制的系統，在技術和數量上都有顯著的發展。
但工程實際當中，部分變電站綜合自動化系統功能還不能充分發揮出來，存在問題較多，缺陷率很高，不能實現真正的無人值班。
1、變電站綜合自動化系統的現狀及其存在的問題
1.1 術標準問題
目前變電站綜合自動化系統的設計還沒有統一標準，因此標準問題（其中包括技術標準、自動化系統模式、管理標準等問題）是當前迫切需要解決的問題。
1.1.1 生產廠家的問題
目前在變電站綜合自動化系統選型當中存在著如所選系統功能不夠，產品質量不過關，系統性能指標達不到要求等情況，主要有以下問題：
由于變電站綜合自動化設備的生產廠家過分重視經濟利益，用戶又過分追求技術含量，而不重視產品的性能及實用性，因而一批技術含量雖較高，但產品并不過關，甚至結構、性很差的所謂高技術產品不斷被使用。廠家只要有人買就生產，改進的積極性不高，甚至有些產品生產過程中缺乏起碼的質量保障措施，有些外購部件更是缺乏管理，因而導致部分投產的變電站問題較多。
1.1.2 不同產品的接口問題
接口是綜合自動化系統中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設備之間的通信。這些不同廠家的產品要在數據接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協調數據格式、通信規約等問題。
1.1.3 抗干擾問題
關于變電站綜合自動化系統的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統上的變電站綜合自動化設備出廠時抗干擾試驗手段相當原始，僅僅做一些開關、電焊機、風扇、手提電話等定性實驗，到現場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標，這是一個極大的隱患。
還應通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1MHz脈沖干擾試驗、靜電放電干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、快速瞬變干擾試驗。
1.1.4 傳輸規約和傳輸網絡的選擇問題
變電站和調度中心之間的傳輸規約。目前國內各個地方情況不統一，變電站和調度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規約，如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。
1997年原電力部頒布了國際101規約的國內版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林會議上進行了。該規約為調度端和站端之間的信息傳輸制定了標準，今后站端變電站綜合自動化設備與遠方調度傳輸協議應采用101規約。
1997年IEC頒布了IEC60870-5-103規約，國家經貿委在1999年頒布了國際103規約的國內版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌會議上進行了，103規約為繼電保護和間隔層（IED）設備與變電站層設備間的數據通信傳輸規定了標準，今后變電站綜合自動化系統站內協議要求采用103規約。
電力系統的電能計量傳輸規約。對于電能計量采集傳輸系統，IEC在1996年頒布的IEC60870-5-102標準，即我國電力行業標準DL/T719-2000，是我們在實施變電站電能計量系統時需要遵守的。
IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結構，具有應用開放和網絡開放統一的傳輸協議IEC61850。該協議將是變電站（RTU或者變電站綜合自動化系統）到控制中心的通信協議，也是變電站綜合自動化系統，甚至控制中心的的通信協議。目前各個公司使用的標準尚不統一，系統互聯和互操作性差，因此，在變電站綜合自動化系統建設和設備選型上應考慮傳輸規約問題，即在變電站和控制中心之間應使用101規約，在變電站內部應使用103規約，電能量計量計費系統應使用102規約。新的國際標準IEC61850頒布之后，變電站綜合自動化系統從過程層到控制中心將使用統一的通信協議。
1.1.5 開放性問題
變電站綜合自動化系統應能實現不同廠家生產的設備的互操作性（互換性）；系統應能包容變電站自動化技術新的發展要求；還必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現有的變電站綜合自動化系統卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復開發，浪費了大量的財力物力。
另外，各種屏體及設備的組織方式不盡相同，給維護和管理帶來許多問題。
1.2 組織模式選擇的問題
變電站綜合自動化系統實現的方案隨著變電站的規模、復雜性、變電站在電力系統的重要地位、所要求的性以及變電層和過程層總線的數據流率的不同而變化。目前應用較廣泛的變電站綜合自動化系統的結構形式主要有集中式、分散與集中相結合和全分散式三種類型。
集中式：集中式結構的變電站綜合自動化系統是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機控制、微機保護和一些自動控制等功能。這種系統結構緊湊、體積小、可減少占地面積、造價低，適用于對35kV或規模較小的變電站，但運行性較差，組態不靈活。
分散與集中相結合：分散與集中相結合的變電站綜合自動化系統是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關柜內，而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統結構。
全分散式：全分散式的變電站綜合自動化系統是以一次主設備如開關、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設備屏（柜）上。站控單元通過串行口與各一次設備相連，并與管理機和遠方調度中心通信。全分散式結構性高，組態靈活，檢修方便，且抗干擾能力強，性高。
上述三種變電站綜合自動化系統的推出，雖有時間先后，但并不存在前后替代的情況，變電站結構形式的選擇應根據各種系統特點和變電站的實際情況，予以選配。如以RTU為基礎的變電站綜合自動化系統可用于已建變電站的自動化改造，而分散式變電站綜合自動化系統，更適用于新建變電站。
由于微處理器和通信技術的迅猛發展，變電站綜合自動化系統的技術水平有了很大的提高，結構體系不斷完善，全分散式自動化系統的出現為變電站綜合自動化系統的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。
2、結束語
變電站綜合自動化系統存在的問題
近年來，通信技術和計算機技術的迅猛發展，給變電站綜合自動化技術水平的提高注入了新的活力，變電站綜合自動化技術正在朝著網絡化、綜合智能化、多媒體化的方向發展。
鑒于變電站綜合自動化系統當前還缺乏一個統一的國家標準，這就需要與之相關的各崗位的電力工作者在實際操作過程中不斷總結經驗，找到其規律性，不能因循守舊，而應根據具體情況，遵循科學、嚴謹的工作原則，用發展的眼光來進行變電站綜合自動化系統的建設，以保障電網安全、經濟、品質地運行。
作者簡介
鐘學慶（1964年10），男，湖南省人，1998年安徽省委黨校經濟管理專業畢業，助理工程師，現在安徽省淮北礦業股份有限公司機電裝備部從事供電管理工作。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化系統設計研究
摘要：目前大部分煤礦建立了多種自動化系統，這些系統是在不同的階段相繼建設起來的，很難對整個系統工程進行自動化管理，因此建立一套完善的煤礦綜合自動化系統是非常有必要的，它不僅能夠對礦山進行統一的自動化管理，通過有效合理地整合現有資源來獲取更大的效益，還能夠保障煤礦的安全生產。
關鍵詞：煤礦開采技術；綜合自動化系統；自動化管理；安全生產；煤礦企業
隨著信息化技術的迅速發展，計算機技術已經廣泛運用到各個行業和領域，對于目前的煤礦開采技術來說，計算機技術的運用是其最為顯著的特點，它能夠使規劃、信息、控制以及監測等不同的部門職能統一在一起，形成一個整體的系統。由于煤礦生產環境的復雜化和多樣性，易于造成事故的發生，因此基于煤礦發展的需求來說，煤礦綜合自動化系統的建設是必不可少的。
1 煤礦自動化與信息化的現狀
隨著網絡信息技術的發展，煤礦的安全生產以及信息化和自動化的實現是我國煤礦發展的主要需求，如今已經有越來越多的礦井在投入建設或者已經建設了綜合自動化的管理系統，雖然取得了一些成就，但也存在著很大的問題，目前在煤礦的檢測控制以及管理方面存在著一系列的問題和缺陷：
及時，一些煤礦的自動化系統管理不夠集中，各個部門的信息之間不能互通，從而造成了資源浪費的現象，由于煤礦的自動化子系統處于相對獨立的狀態，因此造成了各個子系統之間不能夠有效地進行協調和配合，致使每一個生產環節不能很好地銜接，進一步降低了煤礦生產的效率。
第二，由于部分煤礦信息化與系統化建設不健全導致材料的嚴重浪費，通訊線路之間出現重復投資建設的現象，這大大增加了投資建設的費用，而且造成了整個系統龐大的維護量，維修起來不僅困難，還耗費了大量的資金。
第三，各個系統之間都要建設相對應的管理制度，并且要設置相對應的管理崗位和管理人員，各個系統還需要配備相關的維修人員、值守人員和巡檢人員等，這導致了人力資源和管理資源的浪費。
第四，由于信息系統的單一，因此很難對礦山的整體進行統一的管理，再加上各個系統間無法實現網絡資源的有效共享，無法實現統一的檢測和調度，這些在一定程度上大大影響了生產力水平的提高，不能使各種資源進行有效的整合，從而不能發揮出其工作效率和較大限度地創造經濟效益與社會效益。
2 煤礦綜合自動化系統實現的目標以及其效益價值
2.1 煤礦綜合自動化系統實現的主要目標
2.1.1 建設全礦井能夠自動控制信息傳輸以及及時處理信息的總集成的系統平臺，在平臺的建立下實現在地面的集控中心對井下的排水、供電、軌道、通風、壓風、選煤等設備的遠程監測和控制，較大限度地實現井下以及其他崗位無人值守的狀態，減少工作人員的工作量提高工作效率，確保礦井的安全。
2.1.2 建立的監測監控系統，在地面接入煤礦的自動化平臺，實施煤礦的安全監控以及各個工作人員的定位等，從而使礦井的自動化信息和安全生產監測信息達到集中和共享的狀態，對井下所有重要地點的溫度、風速、風門以及局扇開停進行全自動的監測，此外對于井下工作人員的分布情況也進行在線的監測和統計。
2.1.3 建立礦井的電視監控系統，通過視頻的監控系統把井下的攝像機信號以及地面的重要地點的信號傳輸到地面的視頻服務器上，在集控中心進行圖像的切換和顯示，保障了地面的遠程控制。
2.1.4 建立的礦井移動通信系統，使井下的工作人員能夠與集控中心清晰地通話，進一步加強各個部門和各個系統之間的聯系，為地面的遠程控制提供便利暢通的通訊手段。
2.1.5 建立統一的網絡傳輸平臺以及數據處理平臺，完成煤礦的綜合自動化系統與管理網絡的無縫安全對接，把煤礦井下現場的安全監控信息、井下的視頻監控信息、自動化信息以及管理信息系統有效地連接起來，實現各個部門、各個系統的各類信息在整個公司的互通和共享。
2.2 煤礦綜合自動化系統的效益分析
煤礦綜合自動化系統的建設所能創造的效益價值包括安全效益、投資效益、管理效益以及生產效益四個方面：
2.2.1 安全效益。建設煤礦綜合自動化的系統，可以通過建立系統的地面監控系統，進一步多方位地實時監控井下工作人員的工作情況和工作狀態，以確保井下工作人員的工作效率和人身安全。另外，能夠使數據達到互通和共享，通過報警聯動來減少礦井事故造成的人員傷亡和經濟損失。
2.2.2 投資效益。通過煤礦綜合自動化系統的設計和建設可以減少傳輸設備和傳輸線纜的重復投資建設，也能節省一部分維修資金，節省軟件開發和數據庫以及組態軟件的重復投資建設，建設一個數據平臺和監控平臺以及傳輸平臺為一體的綜合性自動化的系統，達到一次性的投資和管理，進而實現長期的受益。
2.2.3 管理效益。為了使煤礦企業在進行煤礦生產時能夠有效地進行整體的管理和調度，必須要建設一個管理和監測融為一體的煤礦綜合自動化的系統，這樣一來就可以不斷提高煤礦集中管理的效率，為煤礦企業提供了一個安全又高效的管理平臺。
2.2.4 生產效益。煤礦綜合自動化系統的建設，可以在設備出現故障的時候，能更有效地進行判斷和分析，從而盡量減少停機事故的發生，延長設備的使用壽命，減少在進行人工操作時造成的操作失誤，此外還可以解決運輸上的管理和調度問題，進一步提高運輸的工作效率。
3 煤礦綜合自動化系統設計遵循的原則
煤礦綜合自動化系統的建設需要滿足性、計劃性、性、及時性、預見性、務實性、靈活性等特性，在進行煤礦的綜合自動化系統設計的過程中要遵循以下五個方面的原則，才能使整個建設更加合理有效和完整：
3.1 人機能夠協調配合完成工作的原則
煤礦的綜合自動化系統平臺的建設需要達到一種在網絡出現任何故障的情況下都能夠自動報警的狀態，并且能夠有效地完成數據的自動采集，從而使整體的管理以及監測的工作效率都能夠提高。
3.2 通過信息資源的有效整合實現綜合管理的原則
各個部門之間應該有效的實現信息的互通和共享，不能沒有溝通和銜接，各自為政，達到既沒有多余無用的信息，又要保持信息的和豐富，在安全保密的前提下使每一個部門的工作人員都能夠很容易得到自己所需要的信息。
3.3 兼顧分步實施與統一規劃的原則
在建設煤礦綜合自動化系統的體系時，要同時兼顧分步實施與統一規劃，進行任務計劃的分配時，從總體的目標出發，然后把建設的任務逐步的向下傳達，任務傳達完之后在具體實施任務的時候，要遵循從高到低、從下往上的原則，也就是首先要根據底層部門的實際情況，逐步往中層和高層邁進，一步步地最終完成目標計劃。這樣不僅可以使整個規劃建設協調一致，不產生不必要的沖突和矛盾，還可以保障信息來源的有效性和信息處理時的依據性。
3.4 兼容并蓄的原則
應該把各類子系統的功能都融合到煤礦的綜合自動化系統的平臺中，在充分發揮各個子系統功能的基礎上實現集中有效的調度與監控。
3.5 相對穩定與適應變化結合的原則
由于信息技術的不斷更新和發展，煤礦產業很容易面臨技術與管理的革新，為了更快適應新形勢的變化，煤礦的自動化系統隨時會進行調整和改造，因此在這種情況下，要盡量從長遠的利益和目標出發，不斷完善和穩定系統的建設，使系統在生命周期內不用頻繁的改造和更換，進而達到能夠穩定有效的使用。
4 煤礦綜合自動化系統的整體架構
煤礦綜合自動化系統主要是以1000M的工業以太網作為網絡支撐，它主要分為內網和外網兩層：內網主要是為了防止病毒或者黑客的入侵等，進而接入各個子系統和控制層；外網主要是為了方便公司內部的管理人員以及行政人員進行遠程的管理和監控，它的組成主要就是信
息網。煤礦綜合自動化系統的架構是由四個層次組成的：
4.1 接入層
它主要是為了實現與各個子系統的有效接入，把系統智能的控制設備和各個子系統通過接口或者其他的工業總線有效接入1000M工業以太網，數字視頻監控系統則通過網絡接口實現與1000M以太網的接入。
4.2 數據的收集處理層
它主要是為了實現對各個子系統之間的數據收集和處理，各個子系統把系統的數據上傳到數據收集處理層，然后再經過一定的處理之后形成一個統一的數據格式，接著再上傳到統一的數據平臺，是把統一之后的數據上傳到統一的網絡傳輸平臺。這樣一來就能夠方便上層系統隨時的顯示、調用和處理。
4.3 控制層
控制層是一個開放性的網絡，它連接了整個操作監控站的計算機以及其他的智能控制單元，是整個煤礦綜合自動化系統的中間層。它主要是實現對各個子系統的控制和監視，控制層的設備為了能夠防止井下出現安全事故的發生，適應井下的特殊工作環境，選用專門的具有煤礦防爆合格證和煤礦安全標志的設備，而且還采用了先進的智能控制設備，具有高技術、高性的特性。為了減少網絡的單點，進而增強通訊網絡在出現突發狀況時具備的生存能力，現場要采用放射式的冗余網絡，
通過建立一個環狀的光纖以太網結構來實現網絡冗余。
4.4 信息層
所謂的信息層主要采用的是工業以太網的技術把服務器、人機接口和網關通過Web服務器連接到整個管理信息系統平臺上，從而實現對公司內部各個系統信息的管理和現場數據的采集。這種技術適應了當今信息技術的發展，有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的網絡系統癱瘓的問題，能夠通過圖形、圖像、聲音以及數據等不同的方式來為管理人員提供決策的依據，方便他們進行各類報表的查詢，提供了一個安全的生產信息。
5 煤礦綜合自動化系統的輔助系統
5.1 通訊系統
通訊系統對于其時效性和即時性的要求非常高，它在整個煤礦安全生產的調度過程中起著不可替代的重要作用，通訊系統主要分為無線的通訊系統和有線的通訊系統，最終的目的都是為了保障在任何情況和任何狀態下都盡量能夠有效地運行通訊系統，進行實時的聯系。
5.1.1 無線的通訊系統。無線通訊系統的建立為工作人員在進行煤礦生產時遇到突發狀況時可以有效地進行應急救援提供了前提和基礎，也保障了生產的調度和安全監控的有效實施，它主要是由礦井光纖網絡構成了系統主干傳輸平臺，用有線主干以及無線終端相結合的無線通信網絡來全權覆蓋煤礦井下的全部地點，包括地面上相關的重要部分，有效地實現了人員之間及時的語音通訊和人員之間的管理。無線的通訊系統主要是由電源、語音網關、管理主機、礦用網絡交換機、礦用無線通信基站等組成的，可以為各類的工作人員和監測人員實施定位，還可以實現井上以及井下的無線通信。
5.1.2 有線的通訊系統。有線通訊系統的建立主要是因為考慮到無線的通訊系統會受到來自不同方面的干擾，抗干擾的能力比較差，從而造成通訊信號的混亂，因此才需要建立有線的通訊系統。有線通訊系統主要是為了實現在無線通訊系統受到強大的干擾而不能正常的進行工作時，代替無線通訊系統完成井下的部分單機與地面之間的通話、井下某個地點與調度室之間的通話、井下的工作人員與地面工作人員間的通話、幾個工作人員同時的通話以及在出現突發狀況時工作人員的緊急呼叫。有線通訊系統主要是由位于地面的主交換機與井下以及地面各地點的電話單機組成，各個地點的電話單機通過現場的總線連接到主交換機中。
5.2 工業電視系統
工業電視系統是煤礦實現自動化信息化遠程監控的一個輔助系統，它可以直觀地對現場的重要的設備以及工作環節和生產環節進行有效的監視，工業電視系統是由現場的傳輸光纜、防爆攝像機等組成的，可以有效地實現網上的資源共享。
5.3 大屏幕顯示系統
通過設置大屏幕的顯示系統從而對煤礦綜合自動化系統的各種圖像以及視頻等進行多畫面、高清晰的顯示和分析，配備多臺電視組成電視墻，可以通過這些進一步清晰直觀地看到各種信息的展示，不僅可以實現實時監控和集中調度，還可以使工作人員及時地做出判斷和處理。
5.4 不間斷的電源系統
不間斷的電源系統對于整個煤礦生產也是非常重要的，它主要是為煤礦生產的重要環節和計算機服務器等重要設備提供不間斷的電源支持，在出現大面積停電的時候，可以有效地應對這種突發狀況，使整個系統能夠保持正常的工作，而且還保障煤礦綜合自動化系統不會因為突然的停電事故而造成損壞。
5.5 集控中心機房
集控中心機房主要是包括空調的工程、電氣工程以及安全工程、消防工程與設備監控工程等部分，它的環境不僅是為了滿足工作人員對溫度、濕度以及噪音干擾等
的需求，還為了滿足計算機等各種微電子設備的需求。
5.6 接地防雷系統
接地防雷系統是為了避免由于巨大的電流以及雷擊對電信和各種計算機設備造成的危害，它是必須根據國家的相關規定和合理的標準以及現場的一些實際情況來進行建設的，是為了較大限度地保障工作人員和相關設備的安全。
6 結語
煤礦綜合自動化系統建設是煤礦企業發展的趨勢，也是必然要求，我們應加快煤礦管理系統和檢測系統的綜合自動化和信息化的建設，為了保障煤礦的生產安全，為了能給煤礦的各項經營與管理提供高效便捷的信息服務渠道，我們應該結合當今信息技術的發展和創新的理念，進一步總結以往的經驗和教訓，取其精華，去其糟粕，不斷完善和提高煤礦行業信息化的水平，實現有穩定的性能、快速的應用以及先進實用、功能齊全的綜合自動化集成系統，在大力保障煤礦安全生產的前提下創造更多的經濟效益和社會效益。
作者簡介：劉會軍（1974-），男，湖北鄂州人，神華新疆能源有限責任公司工程師，研究方向：電氣自動化。
煤礦綜合自動化論文:麻黃煤礦綜合自動化系統的實現
摘要：煤礦綜合自動化集成平臺是對外展現企業形象對內集成各種管理予一體的大型系統，能夠簡便而地調用各種信息，能監測監控各種子系統。此平臺的建設對提高生產效率、改善產品質量控制、有效利用資源和減少能耗、減人增安、提高礦井生產安全具有重要作用和現實意義。
關鍵詞：煤礦 綜合自動化 集成 管理 減人增效
幾年來煤炭工業的發展證明，建設以自動化、信息化為標志的新型現代化礦井已成為煤炭企業提高礦井安全程度，實現高產高效，增強核心競爭力的必然途徑。因此，新汶礦業集團麻黃煤礦抓住機遇，在礦井大力建設煤礦綜合自動化系統，結合自動化、網絡、通信、數據庫等技術的近期成果，提出了將生產自動化的各項應用系統統一在一個網絡平臺上，實現礦井主要生產及安全環節的遠程集中監測、監控，保障煤礦的安全、、高效運營。
1、綜合自動化系統總體設計
1.1 麻黃礦自動化系統現狀分析
麻黃礦目前已安裝或即將建設多種自動化系統，如：主排水系統、皮帶運輸系統、工作面監控系統、電力監控系統、通風壓風監控系統、人員定位子系統等。這些監控系統大多是在不同階段建設，處在相互獨立的狀態并存在很多問題，如：重復投資、重復建、性差、不利于安全生產、維護檢修困難、浪費人力資源、自成體系、信息不互通、不能發揮綜合效益等。
1.2 綜合自動化系統網絡架構
針對上述狀況，為了從系統工程的角度整體上對礦山進行統一的自動化管理，防止“信息孤島”現象，有效整合各種資源和發揮自動化集成的較大效益，需要建立統一的煤礦綜合自動化系統平臺。要建立系統平臺首先要構架一個網絡平臺，采用工業以太網+現場總線的方式，即把各個控制子系統通過工業以太網接入信息層局域網，共由3層體系構成（如圖1）。
（1）設備層：主要采用現場總線方式將現場設備、傳感器、變送器、開關、顯示屏和操作終端與PLC連接，快速、穩定地與控制層實時交換數據。
（2）控制層：建立一條貫穿于井上和井下的高速以太冗余環網，將各子系統的主機作為工業控制環網的一個節點，使各現場子系統統一整合于基于TCP/IP的以太網中。實現集控中心對全礦生產及相關環節的集中監控，從而實現作業計劃、生產調度、資源調度、產能優化、質量管理等各項功能，并實現與上層礦級管理系統（信息層）進行信息交換。
（3）信息層：基于工業以太網，以TCP/IP為協議平臺，利用現代IT技術實現更強大的工業控制網絡數據管理、Internet接入、遠程數據訪問及無線網絡接入等服務和功能，充分挖掘礦井生產、安全等環節的重要數據，并以企業管理網絡為信息交換平臺，實現更強大的安全生產可視化和礦井的管控一體化。
1.3 綜合自動化系統主要構成
麻黃礦綜合自動化系統主要由地面集控中心、地面子系統、井下子系統三部分組成（見圖2）。
2、綜合自動化系統實現及其效果
2.1 井上壓風機集控系統
該系統以西門子300 PLC作為主控核心，留有以太網通信接口，通過工業以太網進入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。
它實現對所有主扇的電量參數、風機參數、環境參數、風速、風量、負壓值、液壓油站等運行信息進行監測（見圖3）；并可遠程開?？刂?，實現通風機房無人值守，達到減人提效的目的。
2.2 井上電力監控系統
該系統可提供485通信接口，通過串口服務器轉換為以太網信號，接入就近環網交換機從而入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。
它實現對高低壓開關設備的遠程開停和在線監測（見圖4），實現集控中心對變電所的“四遙”功能（遙控、遙測、遙調、遙信），實現變電所無人化，保障電力供應的安全、運行。
2.3 井下主排水集控系統
井下排水控制系統采用PLC控制主站預留的以太網接口，接入工業以太環網從而進入綜合自動化平臺并組態，在集控中心實現對水泵的遠程啟停及在線監測。
它可以真實反映井下水泵房所有水泵和水倉的運行工況，包括每臺水泵的運行狀態、故障狀態、運行時間、水倉水位、電機運行電流和電壓、電機溫度、水泵流量和壓力等參數（見圖5）；保障設備的有效運行和維護，實現無人值守。
2.4 井下皮帶集控系統
井下皮帶集控系統采用現場總線方式連接后通過PLC以太網通信接口，接入工業以太網從而進入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。同時在皮帶機頭、機尾等重要地點設置攝像頭，與井下通信系統、固定電話一起，作為遠程控制的監視、聯系手段。
皮帶集控系統集成后能夠實現對皮帶的自動、手動控制，同時監測皮帶機的電流、速度、拉繩、跑偏、堆煤、煙霧等保護（見圖6），同時實現開停記錄、操作記錄、報警查詢的功能。
2.5 井下工作面監控系統
該系統通過礦用本安型綜合接入為網關將工作面監控系統核心控制器提供的485或CAN信號轉換為光纖以太網信號，就近接入井下工業交換機，通過綜合自動化網絡將數據傳輸至集控中心數據采集服務器。
工作面監控系統集成后能夠實時反映每個支架的工作參數，包括乳化液泵站工況、支架伸出長度、支架承受壓力、采煤機運動方向、采煤機運行速度、采煤機所在支架號、采煤機所在位置及設備開停狀態等關鍵參數，為遠程控制提供依據（見圖7）。
3、結語
麻黃礦綜合自動化集成平臺建成應用后，能把各個子系統有機整合在一起，能使礦井各生產環節工況信息和人員物資管理信息在統一平臺集中顯示，集中自動控制，能實現各系統信息共享及關聯數據的深入挖掘、分析，從而達到“管控一體化”和減員增效的目的。
煤礦綜合自動化論文:煤礦綜合自動化監控系統建設
【摘要】隨著國家大型煤礦的建設，煤礦綜合自動化全監控系統的建設越來越成為煤礦建設的關鍵，是建設安全高效礦井的前提，通過神華億利能源公司黃玉川煤礦建設現代化礦井的一些經驗，根據管控一體化思想，結合工業自動化技術，信息化技術，嵌入式技術，網絡技術和通訊技術等，通過對礦井生產安全、地測信息以及井巷工程等信息的廣泛利用和深度開發，實現全礦井生產過程集中監控，調度計算機網絡化，信息管理決策網絡化。
【關鍵詞】煤礦；監控系統；數字化礦山；綜合自動化
1.黃玉川煤礦綜合自動化的總體目標和設計原則
在保障安全的前提下，煤礦綜合自動化建設的目標確定如下：
①綜合自動化系統由地面生產指揮中心、信息管理中心、井上工業以太網、井下以太網和設備控制層組成。綜合自動化控制網按區域、節點數量、規模劃分為3個子環網，即井下子環網、地面子環網。采用1000M的工業環網的架構。三個子環網通過地面調度指揮中心的中心交換機進行匯聚，并通過中心交換機實現不同的環間的數據通信。中心交換機選用兩臺模塊化、多端口、高性能的中心交換機與井上、井下子環網連接，實現網絡冗余。
②在實現對礦井生產設備的集中監控的同時，建設一套包括：井下無線通信、礦井人員管理系統、礦井安全生產綜合管理三維可視化信息系統、礦井安全監測監控系統、工業電視及大屏幕信息顯示系統和企業經營管理系統在內的煤礦生產、安全、經營綜合自動化辦公平臺，實現整個礦井的生產信息、管理信息的集成化管理，構成“數字化”礦山的基本框架。使整個系統配置合理，信息共享，提高指揮效率和生產率。
③在實現設備層、控制層自動化的基礎上，提高信息層的技術含量。通過引用、開發及實施具有現代生產管理思想的軟件系統，使綜合自動化系統能發揮更大的整體效益。
2.綜合自動化系統主要內容
煤礦綜合自動化控制系統為實時監控網絡結構，具有完善的生產監控管理能力。它主要由以下系統組成：
⑴生產指揮中心：配置的大屏幕拼接顯示系統，實現生產調度和安全監測的集中管理。
⑵井上電力監控系統：地面變電所采用微機綜合自動化系統、具有快速、完善、的自動保護。在控制室內實現對地面變電所的“三遙”(遙測，遙信，遙控)控制。在生產指揮中心可對全礦地面變電所進行檢測及遙控分合閘，實現無人值守。
⑶井下電力監控系統：具有快速、完善、的自動保護。在控制室內實現對井下變電所的"三遙"控制。在生產指揮中心可對全礦井下變電所進行檢測及遙控分合閘，斷線自動檢測與工作站智能綜合選漏，實現無人值守。
⑷主運輸及井下帶式輸送機監控系統：輸送機的控制系統通過PLC聯入控制網，在設備閉鎖狀態下，所有的運輸設備開、停及配倉、倒倉等操作均在指揮中心進行，不再設現場固定崗位。系統內各膠帶機正常運行工況的監視、異常工況的報警和緊急事故處理、運煤量、耗電量的計量與記錄等。
⑸主通風機監控系統：主通風機可實現授權遙控、現場集中、就地手動三種控制方式，能自動切換風機，自動反風，實現少人值守。在控制室內實現對主扇風機和輔機的"三遙"控制，甲烷、風量、負壓等參數的實時監測。
⑹井下排水監控系統：采用液位計、壓力計、流量計、電控閥等，實現井下排水自動化，實現無人值守。實現主排水泵按水位自動啟停，按水位變化率增加排水泵的運行臺數。在控制室內可實現對排水系統的運行監測與遠程控制。
⑺工業電視系統：為能實時、直觀地了解礦井各主要環節的生產、運行情況，便于調度，設置一套礦井工業電視系統，采用模擬傳輸，工業電視墻設在礦井生產指揮中心，由4×3臺29″電視監視器組成，可通過電視墻對井下重要的生產和運輸系統進行實時監視、及時調度。通過監控系統以太網可實現遠程實時監視和控制，滿足單路、多路錄像文件的檢索查詢及傳輸。
⑻綜采工作面生產監測、監控系統：通過接口設備將采煤機及液壓支架等的數據通過井下工業以太網上傳，可在生產指揮中心實時監測工作面采煤機、液壓支架等設備的現場運行情況。在控制室內實現對單機設備的工況檢測和故障在線診斷。
⑼掘進工作面監測、監控系統：利用總線信息網絡監控技術，實現掘進切割與支護的協調作業，監視掘進后的配套運輸和掘進頭的通風環境。
（10）選煤廠集控系統：通過工業以態網與選煤廠集中控制系統連接，能實現在礦井調度監控中心，對整個選煤廠的生產系統、裝車站的集中監測監控。在控制室內實現正常運行工況的監視；異常工況的報警和緊急事故處理；用戶、煤質、煤量的統計記錄。
（11）其他生產輔助系統，如礦壓檢測，井巷測繪，水文地質觀測等等。
3.綜合自動化控制系統方案與網絡結構
煤礦的綜合自動化控制系統，采用Ethernet/IP工業網絡，實現煤炭生產采掘運的綜合調度和生產過程自動化。
煤礦綜合自動化系統所需覆蓋的范圍廣、規模大、控制距離長、涉及工藝多、信息量大，點對點控制無法實現現場的實際要求，為了較大限度的保障系統的性和實時性，就必須采用多級異構網絡結構，并保障異構網絡之間的互聯互通。
CIMAS的體系結構一般分為三級：管理層，控制層和設備層。及時層由管理計算機，管理信息系統、生產自動化系統、辦公自動化系統、決策支持系統等構成，對生產經營進行綜合管理和調度；第二層由監控計算機、工程師站、操作員站等構成，完成對生產過程的監視、控制策略的實現等；第三層包括控制器、各種傳感器和執行機構等，對現場設備進行調節、控制等，完成對數據的采集和信息的傳遞。
設備層：主要采用現場總線方式將現場設備、傳感器、變送器、開關、顯示屏和操作終端與PLC連接，以快速、穩定的與控制層實時交換數據。
控制層：建立一條貫穿于井上、井下的高速以太冗余環網，將各子系統的主機作為工業控制環網的一個節點，把各現場子系統整合于基于TCP/IP的以太網中。通過OPC、DDE、數據庫共享、FTP文件上傳等軟件接口完成各子系統的信息整合，達到在地面調度中心對全礦生產及相關環節的集中監控，從而實現包括作業計劃，生產調度，資源調度，產能優化，質量管理等各項功能。并與上層礦級管理系統（信息層）進行信息交換，實現礦井的管控一體化。
管理層：即礦級管理系統。基于工業以太網，以TCP/IP為協議平臺，利用現代IT技術實現更強大的工業控制網絡數據管理、Internet接入、遠程數據訪問及無線網絡接入等服務和功能，將信息管理和上層決策管理實現無縫連接，實現更強大的安全生產三維可視化，安全生產調度，人力資源勞動工資管理，物資供應管理，機電設備管理，經營決策，OA辦公自動化據管理，更好地實現控制與管理一體化和信息，消除了以往煤炭管理、生產中“信息孤島”。
4.結束語
煤礦綜合自動化監控系統平臺，實現了礦井生產調度的統一管理，同時為自然災害的有效預防、搶險救災的統一調度指揮、遠程管理監測提供了有力的支持工具，對于礦井提高生產產量、減少生產事故、安全生產提供了有力保障。
煤礦綜合自動化論文:綜合自動化技術在煤礦的應用
【摘 要】介紹了某煤礦綜合自動化系統的設計要求，描述了利用IFix軟件實現該系統的過程，概括了該系統的功能。
【關鍵詞】IFix；光纖環網；綜合自動化
0.引言
傳統煤礦生產中，主井煤流運輸，通風系統等都在單獨運行，協調調度比較繁瑣，信息傳遞相對滯后?，F如今，有一個平臺能將各子系統聯結在一起，統一進行調度管理已經不可或缺，煤礦綜合自動化系統應運而生，有著良好的應用前景。
1.系統結構
內蒙古某煤礦，現有35KV變電站、主井、副井、提風、井下10KV變電所共5各子系統，現需建立綜合自動化系統，要求現有子系統的監視和控制功能全部可以在調度室中實現，能夠自動存儲數據生成報表，辦公網內的用戶可以通過網絡進行生產畫面的實時觀看。
根據以上要求，規劃系統結構如下所示：
1.1網絡結構
5個子系統加上調度機房6個節點分別設置一套赫斯曼光纖接口工業交換機，節點之間用單模光纖連成環網。機房節點上端通過天融信防火墻與辦公網相連，整個環網成為辦公網內的一個子網絡，占據一個IP地址，結構如圖所示：
1.2軟硬件配置
機房安裝4臺惠普四核服務器，分別設為：
1.2.1數據采集服務器
在Windows server2003系統上安裝IFix4.0服務器版軟件，負責與子系統的數據交換和為操作員站提供數據，是本系統的核心。GE Fanuc 的iFIX是世界經驗豐富的工業自動化軟件解決方案，提供了生產操作的過程可視化、數據采集和數據監控。iFIX可以幫助您地監視、控制生產過程，并優化生產設備和企業資源管理。
1.2.2數據存檔服務器
安裝Oracle10g數據庫軟件，功能是將生產實時數據和報警信息等進行存儲，以便生成報表和查詢歷史信息。雖然IFix自帶數據存儲功能，但不足以完成整年數據保存的任務，Oracle是甲骨文公司出品的當今功能最強大的數據庫軟件，非常適合企業級的數據存儲服務。
1.3 Web服務器
將在工程師站和操作員站中的畫面去除控制功能后存存儲在該服務器中，辦公網中的用戶在IE瀏覽器的地址欄輸入指定的IP地址后，會在瀏覽器中顯示相同于工程師站和操作員站的畫面。
1.4安全服務器
該服務器用來設置和分配網絡權限，監控網絡狀態，并安裝有服務器版趨勢防火墻軟件，可以查殺病毒。
1.5 UPS
機房和各子系統現場交換機均配有不間斷電源，即使突然斷電環網仍可運行一段時間。
2.通信協議
2.1 35KV變電站
35KV變電站由南京南瑞繼保建設，提供國際電工委員會頒布的 IEC104通訊協議。IFix自身沒有IEC104驅動程序，不過GE公司提供適用于IFix的通訊驅動程序開發工具，我們根據協議自行開發了該驅動。IFix通過該驅動可以讀取和下放遙信、遙測、遙控和遙調信號，通過大量測試證明運行良好，數據。
2.2 10KV變電所
井下10KV變電所由上海南自科技股份有限公司承建，提供部頒CDT循環式遠動規約，由于是一部國內行業標準，所以仍由我們自行開發驅動程序。
2.3主井
主井由天津華寧公司建設，控制系統以單片機為核心，提供Modbus RTU通訊協議。Modbus協議是一種基于RS232或RS485接口的協議，距離有限，而主井系統與調度室有幾百米遠，信號無法穩定傳輸。我們利用MOXA公司出品的串口服務器將485接口轉換為以太網接口，再接入交換機，成功利用光網的高速低耗將信號傳回。
2.4副井、提風
副井和提風機房均由Wincc加S7-300PLC控制，由于兩個系統的PLC都沒有配備以太網接口，我們決定從Wincc間接進行監控，這樣利用OPC連接就是最方便快捷的。OPC并不是一種通信協議，而是一種通信方法，OPC全稱是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為了存取現場設備的數據信息，每一個應用軟件開發商都需要編寫專用的接口函數，由于現場設備的種類繁多，通常這樣也不能滿足工作的實際需要。OPC是以OLE/COM機制作為應用程序的通訊標準。OLE/COM是一種客戶/服務器模式，具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優點。OPC規范了接口函數，不管現場設備以何種形式存在，客戶都以統一的方式去訪問，避開了各種不同的協議?；谶@種易用性，它在工控領域的應用越來越廣泛?，F在流行的各種工控組態軟件都提供OPC服務器，相互之間的數據連通非常方便，本系統中IFix的OPC客戶端訪問兩臺Wincc的OPC服務器就是這種應用。
3.系統功能
3.1監控
監視和控制是自動化系統的基本，在本系統中，操作員可以在調度室遠程監視各子系統的運行狀況并進行控制，以35KV變電站為例，畫面如下所示：圖中清楚地表示出了變電站各空開狀態、每條回路的電流，有功、無功等數據，并在進行控制操作時彈出登錄畫面，有效地避免了沒有權限的人員誤操作。其他子系統的操作與35KV系統基本相同。
3.2歷史數據和報警查詢
本系統配置的歷史數據查詢功能可以使相調度員不必在辦公電腦上進行繁瑣操作，只在相關畫面中點選起始和結束時間等幾個簡單動作，就能夠從數據庫中篩選出符合要求的數據顯示出來，大大簡化了工作流程。
4.結束語
本系統建成后，將該煤礦生產過程監控，生產調度等進行了統一管理，對礦井提高生產效率，減少事故提供了保障。為建成現代信息化礦山起到了積極作用?！科]
