河津腾晖煤业生产监控与调度信息集成系统的实践.pdf

2020 年 5 月2020 年第 5 期 霍州煤电集团河津腾晖煤业公司从 2012 年至今， 投入运行的“煤矿生产监控与调度信息集成系统平台” 成功地将东、西大巷输送带运输监控系统，中央水系 房监拉系统，工业电视流媒体视频监控系统等 11 个子 系统集成到一个系统平台上。集成系统在一定程度上 解决了“信息孤岛”现象，各监控系统之间的信息资 源可以共享，监控系统之间可以实现联动，在及时获 知煤矿生产现场设备的运行信息等方面发挥了重要作 用，实现了真正意义上的异地远程集中再控制。 1建设背景 霍州煤电集团河津腾晖煤业已有 30 a 多的开采历 史，当前生产能力为 1.0伊106t/a，拥有矿井安全生产监 测系统、生产调度系统、输送带运输系统、井下排水 系统、压风系统、抽风系统、猴车监测系统、信息集闭 系统和井下供电系统等多个自动化子系统，但各子系统 相对独立，子系统之间、自动化与管理信息化之间存在 数字鸿沟，无法将管理与生产监测信息紧密结合起来， 信息资源难以共享，不利于矿井的安全生产和管理。 因此，必须建立一个统一的生产监测监控和管理平台[1]。 2生产监控与调度信息集成系统的设计思路 当前河津腾晖煤业公司井下生产设备已处于监控 之中，设备的监控信息也能在工控机上查看。但是，各 监控子系统之间的信息互不相通，造成“信息孤岛”现 象，信息资源难以共享，监测系统、控制系统和管理系 统不能实现联动。基于此，河津腾晖煤业公司与太原理 工大学合作设计了河津腾晖煤业生产监控与调度信息 集成系统。当前该系统在河津腾晖煤业运行稳定、可 靠，实现了不同生产厂家的不同专业设备、不同通信协 议系统之间的信息集成，完成了东大巷输送带运输监控 系统、西大巷输送带运输监控系统、井下供电远程监控 系统、西一水泵房监控系统、中央水泵房监控系统、主 井提升监控系统、副井提升监控系统、空压机监控系 统、西风井在线监控系统、选煤集控系统和工业电视流 媒体视频监控系统等 11 个子系统的集成建设，实施了 高速监控骨干网络及网络视频设备的防雷工程，进行了 监控骨干网络和办公自动化局域网的联网运行，为进一 步在该矿全面实现各系统的信息集成打下了基础[2]。 3生产监控与调度信息集成系统实践 目前，河津腾晖煤业公司生产监控与调度信息集成 系统建设进行了两期，系统平台上集成的自动化监控系 统达到了 11 个，并在集成系统平台上实现了东大巷输 送带运输监控系统、西大巷输送带运输监控系统、西一 水泵房监控系统、中央水泵房监控系统这 4 套系统的平 台远程控制操作。 3.1系统的设计结构 该生产监控与调度信息集成系统采用星形树状网 收稿日期2020-03-12 作者简介谢崇实，1979年生，男，河南西平人，2013年毕业于太 原理工大学安全工程专业，助理工程师。 河津腾晖煤业生产监控与调度信息集成系统的实践 谢崇实 （ 霍州煤电集团河津腾晖煤业有限责任公司，山西 霍州 031400 ） 摘要 以河津腾晖煤业公司为例，设计了煤矿生产监控与调度信息集成系统，并进行了实践应用。该集成系统建立 了容纳众多异构监控系统的数据中心，使煤矿生产过程自动化监控系统之间、数字监控与视频监控系统之间、自动化系 统与调度信息化之间的数字鸿沟消隐于无形。该系统可以使各监控系统之间的信息资源共享，监控系统之间可以实现联 动，进而实现异地远程集中再控制。 关键词 煤矿；生产监控；调度信息集成系统；综合自动化 中图分类号 TD67文献标识码 A文章编号 2095-0802-202005-0153-02 Practice of Production Monitoring and Dispatching Ination Integration System in Hejin Tenghui Coal Industry Co., Ltd. XIE Chongshi Hejin Tenghui Coal Industry Co., Ltd., Huozhou Coal Electricity Group, Huozhou 031400, Shanxi, China Abstract Taking Hejin Tenghui Coal Industry Co., Ltd. as an example, this paper designed an integrated system of coal mine production monitoring and dispatching ination, and carried out practical application. The integrated system has established a data center that can accommodate many heterogeneous monitoring systems, which can eliminate the digital gap between the automatic monitoring systems of coal mine production process, between the digital monitoring and video monitoring systems, between the automation system and dispatching ination. The system can share the ination resources among the monitoring systems, realize the linkage between the monitoring systems, and then realize the remote centralized re-control. Key words coal mine; production monitoring; dispatching ination integration system; integrated automation （总第 176 期） 实践运用 153 2020 年第 5 期2020 年 5 月 络拓扑结构。系统软件总体架构分 3 个层次a 与监 控子系统相关的底层软件系统接口；b 系统数据库 （ 包括实时数据库和历史数据库 ） 及与之平行的信息交 互系统；c 生产调度管理与信息发布系统。 3.2系统安全设计 该系统采用双服务器实现双机热备份，当其中一 台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机， 以防数据丢失或控制失控。系统主要采用磁盘硬阵列 确保服务器中存储信息的安全。硬阵列是独立操作的 供整个磁盘阵列的控制和计算功能、不依靠系统的 CPU 资源，其主要特点是采用了 RAID （多磁盘技术） 技术。系统使用 RAID 技术可以达到单个磁盘驱动器几 倍、几十倍甚至上百倍的速率，实现了同一台服务器 上 2 块硬盘的完全、自动备份。系统采用防火墙来预 防病毒。系统设立完备的身份认证和操作权限机制， 防止用户密码被盗。系统从操作系统、数据库、应用 软件等多个层次设置安全屏障，有效保证数据安全， 保证客户数据不被篡改及网络信息的安全性、完整性。 同时，设有防雷击系统，采用防雷击系统确保在有雷 电时，系统关键设备不受雷击的影响，进而保证系统 安全正常运行。 3.3具体集成设计 以西大巷输送带运输监控系统的集成为例，说明 具体的集成设计。西大巷输送带运输监控系统安装在 输送带集控室，可以显示其管辖下 4 条输送带 （西一 输送带、西二输送带、西三输送带、西四输送带） 的 运行情况，通过主机还可以控制其系统内 4 条带式输 送机的开停。另外，该系统还安装了多套摄像机用以 监视带式输送机的运行情况。 3.3.1集成西大巷输送带监控功能 a 数据显示和模拟运行监控画面显示功能。显示 4 条编号输送带的运行状态，包括停车状态、运行状 态；显示 4 条编号输送带的报警情况，包括报警状态 以及堆煤、煤仓、超温、烟雾、跑偏、低速、高速、断 带等原系统可以提供的数据信息[3]。b 集中控制功能。 生产调度中心的操作人员可以通过集成系统平台，对 西大巷输送带运输监控系统的 4 条输送带进行应急远 程启停控制操作，操作流程与原系统类似。c 历史数 据查询与打印功能。查询半年内输送带系统正常运行 中出现的报警事件时间，查询半年内输送带启停事件 和时间。d 视频显示功能，调度人员可示功能。在集 成察看西大巷输送带运输监控系统运行状态的同时， 察看西大巷输送带运输监控系统的视频图像，以便调 度人员随时了解西大巷输送带运输监控系统设备的现 场及可视范围内的运行情况。 3.3.2西大巷输送带运输监控系统的接入方式 西大巷输送带运输监控系统在目前的基础上经改 造后能支持 TCP/IP 方式。本方案要求原西大巷输送带 运输监控系统开发商对接口软件做适当开发，即通过 IP 链接实现子系统接入。 3.4集中控制设计 在生产监控与调度信息集成系统平台上的控制操 作需要授权，经过集成系统平台和受控系统的双层授 权后，操作人员才能在指定的计算机上进行集中控制 操作。集中控制系统操作的逻辑设计，要求系统集成 平台审核该用户是否具有控制操作权限，审核该台机 器是否有控制权限，审核通过后系统集成平台才会向 受控系统发出命令。受控系统接到命令后还会进一步 审查，审查通过后才能按指令进行相关的控制操作。 下面以西大巷输送带运输监控系统的集中控制功能为 例进行介绍。 西大巷输送带运输监控系统对已授权的控制命令 进行解析，命令正确时才对相关设备实施具体控制。 集成系统平台上的客户端不允许直接控制系统底层设 备，没有通过受控系统授权且没有验证的命令，受控 系统不予理睬。在应急情况下，生产调度中心的操作 人员可以通过集成系统平台对西大巷输送带运输监控 系统内的 4 条输送带进行应急远程启停控制操作，控 制操作流程与原系统类似。 3.5流媒体视频监控系统结构设计 该矿采用流媒体视频监控系统，其特点是可靠性 高，耐用性好，适应公司当前及现实条件，经济性好， 对带宽要求相对较低，图像分辨率满足使用要求。矿 生产调度中心机房设置视频信号集中控制调理柜、网 络硬盘录像机阵列柜、流媒体服务器柜等。任何一台 计算机均可作为到媒体服务器的客户端在权限许可范 围内自由浏览高清晰的视频画面，并将画面显示在一 台或多台液品显示器上或显示在 DLP （数字光处理） 无缝拼接大屏上。 4系统的主要功能与特点 该系统能够实现河津腾晖煤业所有已经集成的各 种监测监控系统的数字量、信号量的监控，可以以动 态运行图、数据表格、曲线等方式显示出来。流媒体 视频监控系统的应用，实现了数据监控与视频监控的 统一。 集成系统上所有系统的数据保存在中心数据库中， 各子系统共享数据库，子系统之间实现了数据共享。 每一个子系统既可以提供动态运行图、数据表格的显 示方式，又可以提供视频图像的显示方式。 系统具有业务联动功能。在远程控制操作和重大 报警信息出现时，系统平台能够自动弹出与此操作或 信息相关的子系统动态运行图显示窗口和视频显示窗 口。对于多系统报警，动态运行图显示窗口可以以选 项卡方式切换，有效实现重要操作和重大报警信息的 业务联动，使集成平台更加实用。 集成系统平台实现了对中央水泵房监控系统、西 一水泵房监控系统、东大巷输送带运输监控系统、西 大巷输送带运输监控系统等 4 个子系统的异地远程集 中再控制功能。 （下转 159 页） 154 2020 年 5 月2020 年第 5 期 （上接 154 页） 系统具有可控制的报警信息表弹出功能。当重大 报警自动弹出的相关视频画面窗口过多时，可手动关 闭重大警情自动弹出动态运行图和视频窗口，避免操 作人员使用其他功能时造成不便。 5实践应用效果分析 通过“生产监控与调度信息集成平台系统” ，将河 津腾晖煤业各重要监控系统有效集成，以便了解和掌 握各生产现场设备的实时运行状况，分析和掌握生产 过程的数据，进而提高生产调度和管理的准确性与及 时性，提高生产运行的安全性。 “生产监控与调度信息集成平台系统”的建设和扩 展，实现了该矿自动化生产设备信息的集成，使安全 生产得到强有力的技术支持，调度人员和各级领导对 生产现场突发事件的反应能力和掌控能力显著增强， 调度决策迅速准确。 系统的建设把分散、独立的监控系统和自动化生产 设备集成到一个系统平台上，建立综合自动化监控系统 实时数据中心，实现信息资源共享和测控视频功能一体 化，为煤矿安全生产专家系统提供了数据支持，为建立 煤矿管理与控制信息一体化综合平台打下了良好的基础。 6结语 对河津腾晖煤业公司的“生产监控与调度信息集 成系统”的建设及应用情况进行了分析阐述。该系统 的应用让河津腾晖煤业公司各级生产管理人员和领导 可以随时了解和掌握生产系统的整体情况，及时获知 煤矿重要预警报警信息，实现了立体多层次安全管理， 降低了煤矿安全生产的系统性风险，减少和避免了事 故的发生。“生产监控与调度信息集成系统”的实践 应用为该矿创造了较好的安全经济效益。 参考文献 ［1］ 张大勇.工业以太网技术在煤矿集中监测监控管理系统中的 应用 ［J］ .科技与企业， 20169 83-84. ［2］ 江洪.煤矿生产监控与调度信息系统集成及应用 ［J］ .中国科 技财富， 200920 4. ［3］ 惠麟科， 郭雪峰.大屯公司流媒体工业视频监控系统技术方案 设计 ［J］ .煤炭经济研究， 2011， 3111 90-92. （ 责任编辑白洁 ） 二维码统一编入已设计好的 APP 软件中。每台设备 1 个二维码，扫描每个设备的专属二维码即可掌握该设 备的基本信息。同时，打开手机 APP 就能实时监控设 备的运行情况、检修情况，这大大提高了装车系统的 智能化程度。 3.3一键启停功能设计 装车系统中的设备一般包括了单元控制、工艺流 程系统控制和综合机组的控制等环节，而这些环节如 果采用传统的独立控制启停方式会出现问题，因此， 需对此环节实现一键启停的功能设计。所设计的一键 启动控制以现场传感器、摄像头为监测手段，以 PLC 为 控制核心，以装车站储料仓容量为控制目标，储料仓状 态与给料机、上料皮带启停形成闭环控制，且整个一键 启停功能中采用了全自动化的控制算法，可自动实现单 台或多台设备的自动操控、自动联锁、模拟量调节回路 的自动回调控制。另外，在整个过程中，值班人员在远 程调度中心发出一键停止指令后，供料系统按照 PLC 软 件控制流程自动判断是否启停取料机和自动开关卸料闸 门，并根据皮带长度和运行速度延时若干秒，以确保皮 带无存料，停止皮带机运行，最后收回装车溜槽并停止 装车站内液压机械设备。一键启停功能的设计大大提升 了装车系统的自动化控制水平，减轻了作业人员的劳动 强度，实现了装车系统的智能化控制。 4系统应用效果分析 将改进后的同忻煤矿装车系统进行了为期 1 a 的现 场应用情况监测。在整套系统应用中，改进后的装车 溜槽减轻了工作人员的作业强度，提高了设备的维修 效率；装车过程所需的操作人员也由原来的 4 人减少 至 1 人。据工作人员介绍，1 a 期间，系统运行时未出 现 PLC 通讯故障、装车溜槽故障和现场安全事故。据 现场估算，采用改进装车系统后的 1 a 中，其整体装车 量提高了将近 30，装车效率明显提升。与传统装车 系统相比，改进后的新系统在信号控制功能、二维码 识别功能和一键启停功能等方面明显体现出智能化， 且系统运行的稳定性和可靠性更高。 5结语 将更加先进的控制技术运用到装车系统中，对其进 行优化改进设计，是提高装车系统作业效率和作业安全 的重要发展方向。在装车给料系统、溜槽结构、PLC 冗 余设计、二维码技术应用、一键启停等方面开展了装车 系统的改进设计和实际应用测试，改进后的装车系统增 强了运行的可靠性和稳定性，降低了设备各类故障的发 生概率，降低了现场作业人员的劳动强度，提高了企业 的经济效益。与传统装车系统相比，其智能化控制能力 更强，使整个装车系统的装车量提高了 30左右，解决 了原有系统装车量低的问题。因此，不断加大对装车系 统的改进优化力度，是企业未来关注的重点内容。 参考文献 ［1］ 潘军轮.基于 3G 模式的自动装车系统数据回传技术 ［J］ .山东 煤炭科技， 20198 195-196. ［2］ 张昆.PLC 技术在煤矿快速装车系统中的应用 ［J］ .煤矿开采， 2018， 23增刊 1 27-29. ［3］ 郭艳蓉.东瑞煤矿混煤仓装车系统改造设计 ［J］ .煤矿机械， 2018， 3912 105-106. ［4］ 武威.煤矿开采中煤炭自动装车系统研究与应用 ［J］ .机电工 程技术， 2018， 477 123-125. ［5］ 魏聪， 鲍久圣， 阴妍， 等.煤炭快速装车系统研究 ［J］ .煤炭工 程， 2018， 503 122-125. （ 责任编辑白洁 ） 关昕宇 同忻煤矿智能化装车系统技术改造实践应用研究 159