煤矿智能化整体解决方案.pdf

徐州珂尔玛科技有限公司 煤矿智能化 整体解决方案 企 业 简 介 徐州珂尔玛科技有限公司公司成立于2008年4月，坐落于中国徐州安全谷，是集技术研发、 生产制造、系统集成以及相关工程安装和技术服务为一体的高科技企业。 公司以智慧矿山建设为主导，以煤矿自动化、信息化技术为核心，通过科技创新，帮助矿山企业 实现安全生产、节能减排、减岗提效，并改善煤矿职工生产环境条件，提升企业形象。 公司和中国矿业大学的科研所联合，发挥各自的优势，为公司的健康长远发展提供技术和管 理支撑；现有员工160多人，其中大专以上学历达到70以上，拥有一支由矿大知名教授带领的 具有丰富煤矿实际应用经验的研发技术团队；工程技术人员均具有国家重大开发专项经验，通过 了信息产业部高级项目经理或项目经理资格认证，工程项目多次获得教育部、国家安全生产监督 管理总局、煤炭工业协会科技成果奖。 公司具有完备的产品设计体系、生产制造体系、质量管控体系，自主研发了100多种产品， 具有十二项专利技术、二十七项软件著作权证书；产品已经广泛应用于上千个煤矿，获得用户高 度评价。 展望未来，我们将继续加强与厂矿企业的合作，以可靠的质量保证和良好的技术服务，竭诚 为广大用户服务。 珂 尔 玛 科 技 企 业 简 介 ◆ 具有十二项专利技术 ◆ 二十七项软件著作权 证书 ◆ 七十余项煤安证书 （包括系统煤安证） ◆ 一千多个煤矿业绩 技术和产品架构 生产监控监测系统 综合监控集成平台 综合信息化平台 智 慧 矿 山 硬件产品 感知层设备、控制器 单一设备和管理系统 生产监控管控一体化平台 生产和经营管理一体化平台 智慧化平台 设备研发、制造设备研发、制造 监测数据的集中控制 高速网络、系统融合、联动机制 空间数字化、生产和管理信息化 综合决策分析、设备智能管控、超前预测预警 煤矿智能化整体解决方案 目录 Contents 智慧矿山概述 一 煤矿综合信息化平台概述 二 煤矿生产监控集成管控平台三 生产安全监控子系统四 一、智慧矿山概述 智慧矿山就是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人 矿山。安全矿山、高效矿山、清洁矿山，矿山的数字化、信息化是建设的前提和基础。 智慧矿山是在信息技术快速发展下，互联网技术与矿山产业相结合的产物，智慧矿山的核心任务是通过 各类软硬件系统的有效集成，整合矿山行业的数据信息资源，为矿山的采掘生产、运销管理、职业健康 与安全管理等，提供数字化基础平台和决策支持平台，为智能化生产、分析提供支撑。 以矿山安全生产、高产高效、绿色可持续发展为目标，实现安全高效生产、辅运信息化、管理现代化， 实现一张网、一张图的综合调度指挥与信息管理、辅助分析；结合大数据智能分析、能源管控、信息化 管理构建一个智慧化矿山。 1 智慧矿山描述 智慧矿山 安 全 生 产 后 勤 决 策 调 度 经 营 一、智慧矿山概述 质量分析与改进 能耗统计与节能分析 公用网络/专用网络 设备感知层 网络传输层 企业 平台层 终端 用户层 客户端 移动智 能终端 有线/无线 生产统计与绩效分析 业务 应用层 实时实时/ /历史数据库历史数据库 安全认证任务调度服务 规约封装 权限设置采集服务 消息队列 业务流程管理远程监控服务报文解析 应用框架配置预警/报警服务报文处理 协议层服务层应用平台层数据存储层 管理信息数据库管理信息数据库 智能仪表检测仪表 矿山生产数据采集 矿山生产综合监控 矿山安全监控与报警 矿山GIS定位与跟踪 矿山 大数 据管 理与 服务 平台 安全预警与危害分析 大屏幕 移动 终端 井下采煤、掘进、输煤、通风、瓦斯、排水、供配电、定位、安 全 视频 监控 报警 中心 DCSPLCRTUSCADA 多媒体信息库多媒体信息库 井上提升、选煤、输煤、配电、压风、在线检测、环境安全 摄像头智能仪表DCSPLCRTUSCADA摄像头 矿山安全生产管理 矿山生产调度管理 矿山一通三防管理 矿山资源管理 矿山能耗管理 质量管理与环境保护 矿山地测管理 矿山安全应急管理 GIS 2 智慧矿山架构 一、智慧矿山概述 3 智慧矿山 子系统 一一地质保障地质保障 1矿井地理信息系统 2探放水智能监测系统 3瓦斯抽采智能监测系统 二二采掘系统采掘系统 1综采工作面 2掘进工作面 三三辅助生产系统辅助生产系统 1通风系统 2主运输及提升系统 3辅助运输系统 4供电系统 5排水系统 四四矿井安全矿井安全 1人员安全 2机电安全 3灾害监测 4安全风险预控管理 五信息系统 1通信网络 2数据平台 六经营管理 1生产经营管理 2决策支持 一、智慧矿山概述 4 智慧矿山顶层设计 一张图 ◆ 煤矿地理信息GIS系统为为煤矿“一张图”建设提供了基础平台。 ◆ 通过信息“共享平台”，形成了动态管理与闭环监控模式。 ◆ 实现矿山“采、掘、机、运、通”相关的安全生产、监测监控、安全管理等业务和 数据与基础地理数据的叠加集成 一、智慧矿山概述 4 智慧矿山顶层设计 一张网 安全可靠的通信网络是矿山智能化的基础，通过“万兆工业环网4G/5G无线宽带窄带物联网” 技术形成的“一张网”传输架构，也是解决目前矿山行业“信息孤岛”的必由之路。 一、智慧矿山概述 综合决策分析 设备智能管控 超前预测预警 二、煤矿综合信息化平台概述 1、矿井综合信息平台为煤矿生产管理、安全管理、通防管理、信息技 术管理、调度指挥管理、地质防治水管理、采掘及机电运输管理、设备 点检管理等业务提供全面的信息化支撑，通过指标管理、专题分析、报 表等将企业业务管理系统与监测监控系统融合。 2、为安全生产、动态监控、经营决策等提供多维数据支持。平台技术 架构遵循集团公司与煤业公司的技术架构，同时采用流行的三层体系结 构，既表示层、业务层和数据访问层分开，实现系统间的“高内聚，低耦 合”，整个系统采用B/S（浏览器/服务器）架构。 1 综合信息化平台 描述 二、煤矿综合信息化平台概述 3 信息化 子系统 一一信息传输信息传输 1 矿用有线宽带传输网络 2矿井无线宽带传输网络 二二数据中心与调度控制中心数据中心与调度控制中心 1 数据中心 2 调度控制中心 3 机房 三三矿井通信系统矿井通信系统 1 地面行政通信系统 2 矿用有线调度通信系统 3 煤矿移动通信系统 4 矿用广播通信与信息发布系统 5 煤矿可视化调度系统 6 煤矿统一通信系统 四四煤矿监控与自动化系统煤矿监控与自动化系统 1 煤矿安全监控系统 2 煤矿井下作业人员管理系统 3 煤炭产量远程监测系统 4 煤矿图像监视系统 5 采煤工作面监控系统 6 掘进工作面监控系统 7 带式输送机运输监控系统 8 立井提升监控系统 9 斜井提升监控系统 10 矿用无轨胶轮车运输监控系统 11 架空乘人运输监控系统 12 电机车运输监控系统 13 煤矿供电监控系统 14 煤矿排水监控系统 15 压风机监控系统 16 主要通风机监控系统 17瓦斯抽采（放）监控系统（高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井） 18 煤矿火灾监控系统 19 矿山压力监测与预警系统 20 煤矿水文监测系统（水文地质条件复杂及以上的矿井） 21 煤矿自动化综合监控平台 五五生产及安全管理信息系统生产及安全管理信息系统 1 煤矿信息化综合监控系统 2 煤矿探放水视频智能分析系统 3 煤矿瓦斯钻场视频智能分析系统 4 煤矿风险预警与防控系统 5 煤矿调度管理信息系统 6 煤矿安全监管执法与决策支持系统 7 煤矿生产过程动态监测管理信息系统 8 煤矿应急救援指挥管理信息系统 9 煤矿隐患排查管理信息系统 10 煤矿地测空间管理信息系统 11 煤矿防治水管理信息系统 12 煤矿生产设计管理信息系统 13 煤矿安全管理信息系统 14 煤矿生产技术综合管理信息系统 15 煤矿能耗监测管理信息系统 16 煤矿重大危险源管理信息系统 17 煤矿办公自动化系统 18 煤矿三维地理信息系统 19 煤矿人力资源劳动工资管理信息系统 20 煤矿财务管理信息系统 21 煤矿物资供应管理信息系统 22 煤矿设备管理信息系统 23 煤炭销售管理信息系统 二、煤矿综合信息化平台概述 空间数字化 生产和管理信息化 三、煤矿生产监控集成管控平台 生产集成 管控平台 珂 尔 玛 科 技 ✓ 管控一体 ✓ 有效集成 ✓ 系统融合 ✓ 协调有序 ✓ 可靠稳定 ✓ 操作简单 ✓ 维护方便 ✓ 易于扩展 三、煤矿生产监控集成管控平台 目录 Contents 煤矿生产监控集成管控平台概述 一 煤矿生产监控集成管控平台设计 二 煤矿生产监控集成管控平台功能 三 （一）、煤矿生产监控集成管控平台概述 一、生产监控集成管控平台 概述 1生产监控集成管控平台描述 2生产监控集成管控平台系统图 3 生产监控集成管控平台建设效果 4 综合信息化平台构架 一、煤矿生产监控集成管控平台概述 ◆ 煤矿生产监控集成管控平台是煤矿信息化建设的核心，是构建智慧矿山 的重要组成部分。 ◆ 生产监控集成管控平台是以生产集成管控为核心，应用现代电子技术和 自动化技术对矿井生产过程实现全面监控的系统，把监测监控系统、网 络通讯系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控。实现 系统间的数据交互共享及数据挖掘，对生产过程进行辅助和统一调度， 使煤矿生产和管理更加科学高效。 1 生产监控集成管控平台 描述 信息和 数据孤 立 系统缺 乏协调 缺乏数 据分析 事后灾 害监测 各子系统独 立建设，数 据信息缺乏 关联、融合 被动的、事后 响应式的灾害 监测 各子系统有 限或者局部 控制，缺乏 协调联控 依靠经验或者单 点判断，缺乏数 据共享和智能分 析 一、煤矿生产监控集成管控平台概述 ◆ 生产监控集成管控平台实现生产层 面的综合集成，多系统融合，是管 控一体化平台。 ◆ 生产监控集成管控平台通过集控软 件实现全矿井各个分散的控制单元 全部联网，最终实现各分散的子系 统高度集中到调度指挥中心，形成 完整的管控一体化应用模式。 ◆ 生产监控集成管控平台实现设备的 控制和监视均在调度中心进行，实 现全矿的监、管、控一体化。 （一）、煤矿生产监控集成管控平台概述 生产监控集成管控 平台承担全矿各子系统的 基础数据的接入，负责对 数据分析、数据挖掘和数 据综合处理，从而为上层 管理者的全方位信息展示 提供准确可靠的数据分析 处理依据。 2 生产监控集成管控平台 系统拓扑图 （一）、煤矿生产监控集成管控平台概述 3 生产监控集成管控平台 系统构架 ◆ 管理层---采用统一的数据平 台和登录界面，用户可以进行 各子系统间互访。 ◆ 控制层---通过工业以太环网 保证网络通讯的高带宽和可靠 性，能接入各子系统。 ◆ 设备层---由各种总线通讯分 站、无线通讯分站、监控装置 、智能仪表和传感器组成的工 业控制子系统。 （一）、煤矿生产监控集成管控平台概述 ◆ 通过对生产监控集成管控平台、网络及涉及到矿井生产和安全的各子系统的建设，建立 综合自动化调控中心，在注重信息的采集和处理的同时也注重对信息进行综合处理后实 现生产和安全自动化系统的联合监测监控。 ◆ 实现生产集成管控的五融合，即“网络融合”、“系统融合”、“软件融合”、“功能融合”、“ 数据融合”，建立系统充分融合系统联合监测监控信息分析处理机发布的模式。 ◆ 基于生产监控集成管控平台采用“集中调度、集中监控、调控分离”的操作模式，以“有 人巡视、无人值守”的维护方式进行辅助，最终实现“减人提效、节能降耗、安全生产” 的总体目标。 ◆ 通过提供标准的数据流引擎接口，为与管控平台平级或上级的其它系统（例如办公自 动化系统、专家系统、GIS信息系统、局调度指挥系统等）提供快捷有效的数据支持和 平滑融合，为最终实现智慧矿山提供坚实的基础。 4 生产监控集成管控平台 建设效果 （一）、煤矿生产监控集成管控平台概述 ◆ 平台建设完成后应能够使煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在一个统一网络平台上运行，在异构 条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各自独立的监控系 统信息实现共享。 ◆ 使矿井生产管理的全过程全面实现自动化控制与管理。即“采煤、掘进、运输、通风、供排水、供电 等”20多个生产环节、辅助生产环节实现综合自动化检测监控。 ◆ 通过管控一体化，实现生产自动化系统的实时数据库与管理信息系统关系数据库之间的数据集成，提 高管理信息系统中有关生产的原始数据的准确性、实时性，同时通过对设备参数、生产过程参数的分 析，提高生产调度、经营、管理的准确性与及时性。 ◆ 通过网络技术，实现生产现场的网络和矿管理信息网的连接，使得管理人员可以在授权的情况下在厂 内的办公室里或是家里通过联网的个人计算机通过网页浏览器进入到系统的实时网页，去提取和分析 生产系统的动态数据。 ◆ 将煤矿管理提升一个水平，最终达到减人增效，节能降耗提高煤矿经济效益的目的，最终建成国内领 先、国际先进的矿井生产集成管控。 5 生产监控集成管控平台 建设效果 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 二、生产监控集成管控平台 设计 1平台硬件设计 2平台软件设计 3 平台网络设计 （1）集控 软件描述 （2） 集控 软件特点 （3）数据库软件描述 （4）数据库软件特点 （5）软件基本功能 （1）矿山网络建设 （2）综合自动化平台网络 （3）网络安全 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 1、 硬件平台设计 生产监控集成管控平台需要 由稳定硬件基础来支撑，只有硬 件运行稳定的情况下才能使软件 正常运行，因此智能化矿井的建 设需要一套稳定的硬件平台。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 调度集控中心主要设备 ◆ 服务器管理应用功能采用超融合云平台技 术，实现服务器虚拟化、存储虚拟化以及网 络虚拟化功能的平台性整合，工控的数据采 集、控制、实时数据存储采用普通物理机服 务器。 ◆ 工程师工作站负责生产监控集成管控平台 软件的开发和组态功能。 ◆ 操作员工作站运行生产监控集成管控平台 软件，进行操作显示。 ◆ 典型配置 1、 服务器 配置本系统配置配置3台服务器，功能分为两组。 功能一组为数据管控服务器，用于数据的采集、控制、存储 等管控；一用一备，一组为流媒体服务器，用于视频处理、信息和 WEB发布等。 2、操作员站和工程师站 配置本系统配置操作员站三套，由工控机和显示器等组成； 工程师站由数据管控服务器兼用。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （1）软件描述 ◆ 集控平台软件应用于中大型集控调度系统，是助力智能工厂建 设的统一监控平台。其设计涵盖从现场监控站到调度中心，为 企业提供从下到上的完整的生产信息采集与集成服务，从而为 企业综合自动化、工厂数字化及完整的“管控一体化”的解决方 案提供支撑平台。 ◆ 以分布式实时数据库为核心，保证生产数据精确输出并完成可 视化；提供实时过程监控、历史数据分析、生产报警管理等功 能；平台具有与地理信息系统GIS、视频监控系统、语音调度系 统等第三方系统集成插件，可灵活构建各类复杂的生产调度系 统；在海量数据处理和归档时可采用企业级实时历史数据库， 以满足用户对企业信息化的多样性要求，在此基础上用户可灵 活的构建适合企业应用的解决方案。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （2）软件组成 （1）操作系统软件 生产监控集成管控平台软件均以Windows10为运行环境， 配置OFFICE、标准 数据库等操作系统软件。 （2）集成管控平台软件 基于SCADA调度管理平台、GIS地理信息平台、三维辅助设平台计； 通过实时和历史数据库构成的综合数据管理平台； （3）子系统接入软件 各子系统接入软件和接口程序。 （4）移动管控平台 手机APP （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （3）软件特点 ◆ 灵活的系统架构，C/S、B/S、冗余等混合应用的大型系统自由构建。 ◆ 分布式实时数据库，内嵌实时数据库,具备多层分级数据管理模式。 ◆ 海量历史数据库归档，无损有损压缩算法，适应大规模系统历史数据归档。 ◆ 报警管理能力，包括存储、统计、分析、显示、查询、事件触发、打印等功能。 ◆ 冗余设计，支持设备冗余、控制网络冗余、服务器冗余，冷温热等工作方式。 ◆ 容错能力，程序进程之间采用分离的服务技术，数据传输断线重连与恢复机制。 ◆ 集成化的设计环境，支持各类模版、工程导入导出功能，具有多人协作能力。 ◆ 第三方系统集成，可通过后台标准化接口实现多个组件间的内部对象化操作。 ◆ 开放式接口设计，支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的访问。 ◆ 二维、三维可视化展示 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （4）软件基本功能 ◆ 1、数据采集功能 ◆ 2、远程监测、监控功能 ◆ 3、实时历史数据的管理、存储和统计功能 ◆ 4、基于WEB的远程监控功能 ◆ 5、故障报警功能 ◆ 6、实时、历史数据查询功能 ◆ 7、报表的生成和打印功能 ◆ 8、实时历史趋势曲线及图表分析功能 ◆ 9、设备效能分析应用 ◆ 10、WEB发布 ◆ 11、二维、三维可视化 ◆ 12、扩展性 生产监控集成管控平台是煤矿生产指挥调度系统的重要 组成部分，在整个企业的管控一体化体系结构中起着承上启 下的作用。本系统的下联是底层生产控制系统，上联MES层的 生产流程、设备监控、生产调度等系统。因此携手上下层、 优化数据流、集成各类数据、传递生产信息是实时数据库系 统所肩负的重要任务。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （5）软件功能应用 1、三维GIS功能 1）支持视图视点操作、飞行浏览、按照指定路线飞行巡检。 2）提供空间查询功能，根据三维模型查询编号对应的设备或模型信息。 3）提供避灾演练路线功能，结合人员定位系统动态展示井下避灾路线。 4）提供井下风流模拟功能，根据通风传感器数据动态显示井下风流、风向。 5）可实时显示不同子系统的传感器数据，按图层区别显示，支持悬浮显示。 2、实时报警、故障记录功能 1）可展示各子系统的实时报警信息，包括超限报警、开关报警、系统设备的故障记录等。 2）能对报警故障进行溯源，记录故障时间、故障发生位置、故障原因等信息。 3）平台自动统计出当日、当前的报警故障个数，并可点击查看相应信息，按子系统、类别、 等级、日期段等条件统计历史报警或故障信息。 3、应急联动功能 1）当监测监控系统报警时，区域内的广播音箱能迅速的自动播报告警音频（音频可自定义） ，直至监测监控系统报警停止； 2）当监测监控系统报警时，区域内的调度电话能迅速的自动响铃并播报音频（音频可自定义 ），直至监测监控系统报警停止； 3）当监测监控系统报警时，能向区域内的人员定位卡发出报警信号，直至监测监控系统报警 停止； 4）用户能够根据需要可自定义系统联动的设备区域范围。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （5）软件功能应用 4、系统扩展性 1）子系统的接入应采用模块化的接入方式，选用硬件设备和软件留有一 定的容量，方便扩展满足将来矿井的需求。 2）提供接口说明和开发说明书，以便将来其它管理系统的接入。 5、系统安全性 1）提供安全验证体系。必须通过秘钥或口令，非授权用户不能完成相关 操作。 2）支持数据备份，保证系统安全可靠。 6、综合查询功能 1）平台可以综合查询子系统数据。 2）可查看累计量的实时及历史及统计图表等信息 7、实时及历史曲线功能 系统选择日期查看某测点历史数据的曲线，实时数据曲线应具有任意点击缩放功能，既能查看 粗时间粒度的数据变化情况（比如按月查看，按日查看等），亦能看到细时间粒度的数据变化 情况（比如按分钟，按秒查询等） 8、应急预案提示功能 1）建立一个针对各种故障的预案库，及完整的预案库管理工具，具备预案库添加和删除的功 能。 2）当系统产生报警、警告和提示时，根据情况产生弹出的处理预案，指导调度指挥人员正确 及时地进行处置。 （二）、煤矿生产监控集成管控平台设计 6、手机APP ◆ 安全监测 ◆ 视频监控 ◆ 安全巡检 ◆ 展示人员定位 ◆ 安全生产移动指挥 ◆ 应急避险逃生 ◆ 安全生产信息发布 ◆ 移动管理应用 （三）、煤矿生产监控集成管控平台设计 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 三、生产监控集成管控平台 功能划分 1调度中心综合管控 2子系统接入 3 数据上传 （1）综合调度管控 （2）综合业务管理 （3）分系统监控管理 （4）系统权限管理 （5）后台管理 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 1、平台功能设计 数据传输 ◆ 三层构架 ◆ 数据传输 ◆ 集成管控 ◆ 后台管理 三层构架 集成管控后台管理 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 1、调度中心综合管控 （1）综合管控 在调度中心将与煤矿有关的安全 生产实时数据信息集成到一个统一的 平台上进行展示，以实现数据的充分 共享。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 （1）综合管控 通过对综合调度子系统的访问 ，可以快速准确的查看采煤、掘 进的速度及瓦斯、人员、机电等 各专业情况。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 （1）综合管控 用户也可通过综合平台进入其他子 系统，为煤矿企业建立起从上到下、 从部分到整体、从局部到全部的一套 完整的安全生产调度管理体系，达到 “分散管理、集中监控”的目的。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 （2）综合业务管理 综合业务管理实现各类报表 管理、报警管理、信息发布、机 电设备管理、能耗管理等综合性 业务。 ◆综合业务报表平台 ◆综合告警平台 ◆信息发布平台 ◆机电设备管理系统 ◆能耗管理系统 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 （3）分系统监控管理 以分系统监控站的形式集中管控， 可采用组态方式或定制集成组件。 ◆ 机电监控站 ◆ 皮带监控站 ◆ 通风监控站 ◆ 综采监控站 ◆ 综掘监控站 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 （4）系统权限管理 系统采用分权限方式进行系统管理， 对单位、人员、权限的分级可确定每个 工作人员的权限，确保系统管理的有序 稳定。系统采用树状结构分级管理，分 为多个层次（矿、科室、工作人员）， 树状结构中每一个节点都应有一个管理 员，任意数量的用户。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 ◆ 在线组态编辑在线组态编辑 ◆ WEB浏览功能浏览功能 ◆ 数据系统分级管理数据系统分级管理 ◆ 实时报警故障实时报警故障管理管理 ◆ 完整的事件记录完整的事件记录 ◆ 扩展功能扩展功能 ◆ 数据库配置数据库配置 ◆ 系统安全性系统安全性和故障诊断和故障诊断 ◆ 故障报警分析统计故障报警分析统计 ◆ 综合查询综合查询 ◆ 系统总图系统总图 ◆ 煤流监测煤流监测 ◆ 历史曲线历史曲线查询查询 ◆ 建立标准的数据接口 （5）后台管理 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 2、子系统接入 首先要实现子系统设备与数据采集服 务器之间的物理链路连接，并对交互 信息内容、格式进行具体规范描述； 同时还要提供灵活、标准、丰富的多 种数据交互方式。 对于物理链路的连接应系统支持多种 较低门槛的接入方式，保证各种不同 技术、厂家的自动化子系统能够顺利 接入该平台。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 子 系 统 接 入 方 式 （（1 1））上位机接入方式上位机接入方式 对于已建且相对独立的一些自动化监测监控子系统，特别是较早运行的系统，其底层技术协议难以找到，技术支持不能保证，将采取上位机接 入方式，通过其以太网接口（如没有则增加通讯网卡支持），与附近的硬件平台环网交换机进行物理上的连接接入。 对于煤矿专业性较强的子系统（如安全监控、人员监测及瓦斯抽放系统等）,多采用此种接入集成方式。 （（2 2））PLCPLC接入方式接入方式 对于一些自动化控制子系统，多采用PLC进行控制。PLC已具备以太网接口，或具备扩展以太网通信模块的能力，可以对PLC增加以太网模块，通 过其以太网接口与附近的硬件平台环网交换机进行物理上的连接接入。 （（3 3））嵌入式控制器接入方式嵌入式控制器接入方式 有些自动化系统采用自主开发的嵌入式控制器作为核心控制器，具有以太网接口，可以通过其以太网接口与附近的硬件平台环网交换机进行物 理上的连接接入。 （（4 4））扩展接入方式扩展接入方式 有些自动化系统不仅没有以太网接口，而且也没有上位机，但该系统支持现场总线或具备RS485/232串口。对于此类子系统，可以通过增加综合 接入网关，进行接口形式、协议转换，将这些接口转化成以太网接口，也可直接利用环网交换机的对应总线端口，就近与硬件平台环网交换机进行 物理上的连接接入。通讯采用OPC方式。 （（5 5））数据交互方式数据交互方式 数据实时、动态交互是煤矿生产集成管控的基本功能之一，目前有多种标准的数据动态交互方式。由建立在物理链路层之上的数据接口标准协 议、规范所支持，由生产集成管控软件平台实施。（OPC方式、Modbus方式、ODBC数据库方式、FTP文件方式）。 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 3、数据上传和发布 ◆ 子系统接入上传到调度中心 ◆ 调度中心上传到集团 ◆ 调度中心上传到煤矿安监局 和应急救援指挥中心 ◆ WEB发布和浏览 上传到煤矿安监局上传到煤矿安监局 1 1、、上传依据标准上传依据标准 国家煤矿安监局关于加快推进煤矿安全风险监测预警系统建设的指导意见煤安监 办〔2019〕42号文件要求、系统设备数据满足“煤矿感知数据采集规范（试行）”上传条 件； 各省煤矿安监局关于加快推进煤矿安全风险监测预警系统建设的通知、各子系统提 供OPC接口数据参数，预留上传接口，在矿方需要将数据联网上传时免费进行相关数据上传 服务，且包验收、包通过。 2 2、、 数据上传数据上传定制定制 一方面显示实时数据，一方面可定制数据上传，满足现行煤矿感知数据采集规范相关要 求，可对历史数据进行调整修改（历史运行曲线图及参数进行修改，规避显示信息，具有 定制的上传画面。 （四）、煤矿三维可视化平台 三维可视化平台 基于GIS、BIM、组态、大数据分析技术，融合地理 信息数据，采用虚拟现实手段，将地质模型融入矿 山信息系统建设中，实现了从二维到三维、从粗略 到精细、从宏观到局部、从自然环境到矿山工程、 从信息孤岛到实现数据协同的矿山生产信息数据集 成，建立矿山全生命期信息的数字模型。通过各类 图层（通信、供电、通风、排水、运输、视频等图 层）的叠加展示，在煤矿生产和管理工作中实现一 屏展现、动态模拟、可视化预测的一张图功能。 三维管控平台功能三维管控平台功能 （1）图数一体化根据测量导线数据完成井巷工程三维自动化建模，并支持模型动态更新； （2）数据协同各部门自行编辑维护专题数据，实现井下对应监控设备的动态更新维护； （3）倾斜三维矿山地面三维倾斜摄影数据接入； （4）地质体通过地质钻孔数据，自动三维地层、岩层制作显示； （5）设备建模包括但不限于监测设备、机电设备、采掘设备； （6）文件导入通用三维格式文件的导入（osgb、3ds、obj）； （7）视图操作包括放大、缩小、漫游、刷新、全景显示、居中显示、比例尺显示等； （8）图层控制可以根据需要灵活地设置为显示或隐藏； （9）对象定位按巷道名，水仓、机电硐室、建筑物名和单位名等地物特征进行重点地区和 地物定位；也能够根据索引，坐标等迅速定位到所需要的地形目标和专业目标上； （10）距离量算提供空间距离量算功能； （11）三维浏览无需多级视图切换，在同一视图下，实现对模型的整体化、任意层、任意 对象、任意角度的对象浏览及属性查看； （四）、煤矿三维可视化平台 工业广场模型 采掘工程模型 井下硐室 地面风机模型 液压支架和刮板机模型 生产管理及工作面回采进尺控制 （四）、煤矿三维可视化平台 掘进管理 当日生产统计 安全监测 人员定位 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 总览图 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 总览图 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 管控一张图 （三）、煤矿生产监控集成管控平台功能组成 界面展示 三维建模管理 四、生产和安全监控子系统 1、精确定位系统 1.井下人员位置监测与运动轨迹跟踪 2.井下机车设备位置监测与运动轨迹跟踪描述 3.井下人员精确统计与考勤 4.双向寻呼与救援报警 5.安全监测管理 6.超员、超时工作人员报警与管理 7.数据统计、历史数据查询与报表功能 8.特殊区域管理 9.系统维护管理 10.地图显示功能 11.网络化与信息共享 功能 四、生产和安全监控子系统 （1）精确定位系统 特点 ✓系统采用UWB技术, 抗干扰性强； ✓捕卡速度快，在10秒内完成150张卡的捕捉； ✓采用TOF测距算法技术、TDOA算法技术方式，在空旷无遮挡场地、静止 状态下，定位精度误差小于30cm； ✓识别卡和分站之间通信距离远，半径覆盖距离可达400m以上； ✓系统及分站具有显示工作状态、供电状态及电源供电参数信息功能。 ✓系统采用BYPASS技术，可实现分站发生断电故障时，光路自联通功能； ✓针对密闭防爆车开发了车载读卡器，解决了各个厂家普遍存在的漏卡问 题； ✓系统具有双向报警功能，能向带卡人员发出亮灯、声音和振动警示，同 时带卡人员能向管理中心发出报警求救信号及救援确认信号； ✓系统具有智能语音播报和广播功能,能将各种信息通知到特定的人员，同 时在紧急时刻全矿井广播各种语音信息。 ✓系统实现了双机热备功能，主备机之间自动无缝切换，数据互为备份不 丢失。 四、生产和安全监控子系统 （1）人员定位子系统 四、生产和安全监控子系统 2、皮带集控系统 1提供交互式全中文界面的操作平台，各子系统设备运行状态 及参数直观动态显示； 2根据工艺流程及联锁关系实现各子系统的自动/手动/就地控 制； 3实时设定各种运行、生产工艺参数； 4实时监视各子系统设备的运行参数及状态，同时将各参数数 据贮存在硬盘上，将必要的数据上传至数据服务器； 5实时监视各子系统传感器的当前状态及参数； 6对各个设备及必要传感器的故障状态实时报警，报警方式为 声光报警。并且打印实时报警，同时将报警数据贮存入数据 服务器，便于统一管理，以便对报警信息进行事故分析； 7随时查询、打印实时趋势以及任意时间段的历史趋势； 8随时查询、打印任意时段历史数据报表。 四、生产和安全监控子系统 2、皮带集控系统 控制方式 系统具有远控、自动、检修、点动等多种控制方式。 1）人工就地控制）人工就地控制 在就地方式下，在带式输送机机头控制带式输送机的起、停 。 2）检修方式控制）检修方式控制 井下设备检修阶段，可打破设备连锁关系，随时、任意启停 任何一部设备。 3）点动方式控制）点动方式控制 皮带检修、调试过程中经常要点动电机，此工作方式可实现 单个电机的点动。 4）远程控制）远程控制 可通过顺槽中心、地面中心实现对皮带输送机的远程控制。 5）自动控制）自动控制 可通过设定对皮带输送机进行自动连锁。 四、生产和安全监控子系统 3、排水泵自动化控制系统 ① 可以采集或接入各种参数、保护信号、相关设施状态信号、具有扩展性。 ② 可以方便定义和修改所有被测模拟参数的报警值、保护动作值。 ③ 实现多路控制输出，启动或停止有关设施。 ④ 实现采集数据、参数、运行状态的就地显示，并可上传地面集控中心。 ⑤ 实现故障位置、原因、类型等的就地显示，并可上传地面集控中心。 ⑥ 具有运行方式选择及防止非规定操作人员随意操作的保护措施。 ⑦ 与地面断开后系统仍能正常运行在就地或自动方式下。 ⑧ 可控制各水泵依次工作 ,使每台磨损程度均等。可控制电动闸阀的打开程 度。 ⑨ 根据水仓水位、时间划分等情况 ,合理调度水泵运行 ,以节省运行费用。 ⑩ 应具有故障报警、自动保护等功能。系统能检测水泵流量及流速、轴温、 电机温度、电机启动与工作电流、水仓水位、出水压力、电动阀状态、真空度等 信息。设置过载、过热等多种保护，一旦出现异常立即停车以防造成重大事故。 四、生产和安全监控子系统 3、排水泵自动化控制系统 1、采用本安型操作台对水泵房设备运行实行在线监控，自动、手动控 制水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能，能够实现军排水 自动化控制运行。 2、具备网络测控与参数修改功能。实时监控工况状态和参数。 3、水泵监控子系统有三种工作方式，“远程”、“自动”、“手动”。 4、结合水仓水位和全矿电力负荷信息，以“移峰填谷”原则确定开、停 水泵时间。 5、水泵的启停控制；按连续运转的时间长短控制倒机运行。 6、对电机和水泵的运行参数及保护参数进行实时的监测和传送。 7、系统通过以太网接入矿井工业以太环网，实现水泵监控子系统与全 矿井的监控系统信息共享，满足全矿井自动化控制的要求。 8、水泵房现场用计算机图形界面实现现场操作，以最大程度简化操作 与状态显示。 9、实现远程编程、现场编程、完善修改系统功能。 四、生产和安全监控子系统 4、通风监控系统 ◆主通风机在线监控主机通过传输接口与放置在地面通风机 房的主通风机性能在线监控装置以及轴温监测分站进行信 息交换，主机以查询的方式通过数据传输及控制装置实时 采集监测装置采集的数据。 ◆监控软件按月动态生成数据库进行数据存储，用户可以通 过报表打印软件进行数据查询和报表、曲线输出，系统软 件还提供矿井需求风量核定计算功能。 ◆系统提供一套完整的联网数据接口，依据统一的联网通讯 协议实现与县、市安监局信息管理中心联网，将煤矿端通 风机在线监测系统的全部数据传送给信息中心。 ◆控制功能 采用监控装置实现通风机的控制（可以通过网络），只 需在电脑上就可以完成开机和停机全过程。对于对旋式 风机，可选择双电机运行或单电机运行, 控制功能丰富。 四、生产和安全监控子系统 4、通风监控系统 监测功能 实时监测通风机的性能参数和状态参数、电机的电气参数、数据管理、报表 管理、性能测试、远程通讯等，详述如下 （1）实时监测矿井通风机总风压、风量数据； （2）实时监测通风机电流； （3）根据实测风量、风压，计算风机有效功率及风机效率； （4）根据矿井风机提供的电机绕组温度传感器及轴承温度传感器实时监测 温度数值，当风机故障时，给出声光报警信号； （5）实时监测主通风机开停状态；监测通风机反转及反风状态；主通风机 停电或反风、反转时给出报警信号； （6）显示上述监测参数的数值和动态图形。监测数值以“数码管”形象的方式 显示，图形以动态曲线和柱状图显示； （7）上述监测数据的存储、查询和报表打印功能； （8）主通风机停止运转或矿井风量不足时，输出报警信号并能自动或手动 控制，切断相关区域动力电源。 （9）网络接口功能提供联网数据接口，依据组网方提供的通讯协议联网 。 四、生产和安全监控子系统 5、供电监控系统 四、生产和安全监控子系统 5、供电监控系统 1、遥测功能 2、遥控功能 3、遥调功能 4、短路保护、过载保护 5、电缆绝缘监视保护 6、流型漏电保护、功率方向型漏电保 护 7、低电压保护、高电压保护 8、参数和状态显示功能 9、跳闸原因记忆查询功能 10、保护器自检功能 11、模拟故障实验功能 12、仿真分闸实验 13、保护功能项选择功能 14、瓦斯电闭锁功能 15、缺相保护 四、生产和安全监控子系统 防越级跳闸技术