单侯矿综合自动化和生产管理信息系统论文

1、WORD10/10单侯矿综合自动化和生产管理信息系统1.简介随着煤矿生产综合自动化程度的不断提高，井下各种数据传输量的不断增加。为适应未来业务发展的需求，以丰富的业务接入种类、稳定可靠的性能、灵活的扩展升级能力和优越的性能价格比成为各种综合业务通信网络的理想选择。经调研论证等途径，最终确认与金力科技发展合作，共同研究采用以MCTP多通道工业环网为基础的煤矿综合自动化系统，将矿山井下的安全监测、生产自动化系统、调度和工业电视等业务通过一对光纤实现宽带传输。单侯煤矿生产综合自动化系统是基于金力科技研发的MCTP光纤多通道传输平台的综合自动化系统。该系统采用的一网综合传输平台真正实现以太网、数据（现

2、场总线数据）、语音、和视频等业务在一对光纤上宽带传输。该传输平台大减少了整个系统的网缆投资，简化了整个系统的网络结构，彻底改变了传统技术的网缆错综复杂、难以清理和维护的局面，并且极提升了整个自动化系统的技术水平。网络结构简单、清晰，也有效地减少了故障源，降低了维护工作量和技术难度，直接减少了系统维护的成本，提高了工作效率。该系统利用了先进的计算机网络技术、数据库技术、多媒体通信技术、视频监控技术等，建立了集全矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的大型开放式综合自动化控制系统。实现了全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运转网络化、行政办公无纸高效化；实现了对单候煤矿生产环境

3、中的重大危险源（瓦斯、风速、温度、一氧化碳、烟雾）与运行设备等环境数据、工作状态进行实时的监测与报警；实现了单候煤矿生产各重要环节的综合实时监测监控；建立了统一的话音调度指挥系统，为各级部门提供现代化的管理手段。该系统采用了先进、可靠和成熟的测控技术和网络技术，保持了技术前瞻性和系统的可靠性；同时也考虑其经济合理性，考虑了单侯矿的信息化现状、人员素质和实际应用需求，结合企业战略发展要求，在实现数据、视频、音频、以太网四网合一管理和采用科学、合理的安全策略的前提下，将单候生产自动化、安全监测监控和管理信息系统的技术水平与安全生产管理的要求结合起来，矿建立了先进的生产安全管理模式，充分发挥了其应有

4、的社会效益和经济效益。2.系统架构综合自动化与安全管理信息化程度是衡量一个矿井由传统型向现代型转变标准，单侯矿自建矿以来就不断建设、不断完善矿井的综合自动化。目前已形成“四网四级”的生产管理运行模式。“四网”系指全矿各生产环节与生产设备所需配备的视频网（工业电视）、音频网（调度）和数据网（现场总线信号）、工业以太网，利用一个单一光纤共享网将以上四种网络信号通过相互隔离的虚拟通道传输至集中控制中心网络。“四级” 系指全矿各生产环节与生产设备的运行实现由就地单机自控、现场分系统控制、集控中心上位机控制、集控中心综合控制的管控一体化的四级监控管理。图一：综合自动化和安全生产管理信息系统总体结构图（1

5、）.建设了先进、实用与现代化的矿调度指挥控制中心，调度、控制人员可通过调度指挥控制中心综合自动化控制平台和生产调度管理平台快速做出响应，并迅速地将指令传达到相关部门和领导，使管理层快速、与时、准确地获取生产、安全相关数据，优化生产安全管理模式，提高决策科学性。（2）.建立了统一的地面和井下多通道底层控制网，提供以太网、各类现场总线、各类非标总线、音频、视频的传输链路，将地面与井下现场各个区域的调度信号、工业电视信号、RS232/RS485信号和以太网信号通过光缆传输到调度指挥控制中心，实现生产安全实时信息的集中、高速、透明传输，确保系统的实时性、可靠性和灵敏性。3.系统功能单侯煤矿生产综合自动

6、化系统建设了矿安全生产管理信息系统网络覆盖调度指挥控制中心、主煤流系统、通风系统、排水系统、输配电系统、生产安全监测监控系统、工业电视系统、调度分系统。1）.实现了从采区煤仓到商品煤装车点主煤流全系统综合控制，配备井上、下胶带运输机自动化子系统、配煤自动化子系统，接入已经选型采购的主井提升控制子系统、副井提升控制子系统和装车站控制单机系统；同时能够在调度指挥控制中心对上述子系统的所有设备进行监测控制。2）.实现了风选系统的就地自动化与调度指挥控制中心中心自动化控制，能够在调度指挥控制中心对风选系统所有设备进行监测控制。3）.实现了通风系统的就地自动化控制，能对通风机房设备进行监测控制，并且在集

7、控中心实现对通风系统数据和设备的实时监测。4）.实现了排水系统的就地自动化控制与地面远程集中自动化控制，能够在调度指挥控制中心对井下排水系统泵房的所有设备进行监测控制，实现排水泵房、污水处理系统实现无人值守，保证设备安全可靠运行。5）.实现了输配电系统的就地自动化控制与地面远程集中自动化控制，实现矿调度控制指挥中心对地面高压和井下高、低压供电设备的遥测、遥调、遥信和遥控，实现矿供电系统有人巡检无人职守运行管理模式。6）.建设了安全监测监控分系统，并强化瓦斯监测管理容，确保安全监测监控分系统的实时性和可靠性。信号传输采用物理上完全独立的环路光缆传输通道。7）.建立了集中控制系统，并在信息层建立了

8、WEB发布平台，实现对所有分系统的集中监测监控；实现自动化的高度集中控制。8）.建设了工业电视分系统，采集地面、井下各重点区域与设备的实时图像信号，并与相应控制系统关联提供视频报警，使调度、控制、管理人员能够与时、直观和准确地掌控现场实际工作运行状况；集中控制室、调度室实现18台29寸监视器轮巡监视，将多路画面在集中控制室、调度室安装的大屏幕监视器上显示,实现全系统监视点的全屏多点同时监视；提供网路在线视频，实现网络浏览监控画。9）.建设了先进的IP调度系统，通过集成的各种应用以与融合的网络基础设施提供基于VoIP的服务和传统语音交换的服务。4.系统技术特点该系统是利用了先进的计算机网络技术、

9、数据库技术、多媒体通信技术、视频监控技术等，而建立的集全矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的大型开放式生产自动化和安全管理信息化的系统。1）.建立独创的矿井控制网两级控制体系，控制方式分为现场子系统控制与井上集控中心分系统控制。即井下现场子系统通过现场总线连接方式将各子系统连接形成主从结构，实现井下现场集控功能。现场子系统通过MCTP多通道工业以太网传输至集控中心之后，在地面建立了集控中心分系统。实现主从结构后，实现了一键启动功能，缩短了系统启动时间；传输通道采用了MCTP多通道工业以太网，避免了现场总线接入过程中的协议转换，大大加快了控制指令的响应速度，从而大幅提高了系统响应的实时性；大

10、大加快了控制指令的响应速度，从而大幅提高了系统响应的实时性。2）.采用MCTP多通道底层扩展网，分别提供井上、井下数据、以太网、视频和话音光缆环路传输平台。在数据传输平台中提供以太网、各类现场总线、各类非标总线的传输链路，实现控制系统的集中、高速、透明传输，确保扩展系统的实时性、可靠性和灵敏性。3）. 应用矿山工业用多通道宽带传输网络，同时满足工业以太网信号、标准工业现场总线信号、矿山常用非标总线、语音信号、视频信号的传输技术。4）.应用基于矿山现场总线的PLC数据采集技术。5）.应用基于综合集成门户平台的应用系统技术，结合WEB GIS地理信息技术。6）.应用新的控制层与信息层的隔离技术，将

11、控制层与信息层独立开，由控制层向信息层单向传输数据: 公司局域网进入矿井之后，在cisco 4506交换机上划了trunk，分出192.168.192.*IP地址,再通过PIX 515防火墙屏蔽部分端口，进入下一层CISCO 4506交换机，在此层交换机中划分VLAN区分开信息层与控制层的IP地址，具体的控制层IP地址为192.168.1.*，控制层的网络由此交换机进入控制层交换机时，中间经过PIX 515防火墙，在此防火墙屏蔽几乎所有端口，只留下控制层与信息层单项传输使用的5678端口（此端口为控制层工业库向信息层工业库数据镜像服务使用的端口）。通过以上配置将控制层与信息层间隔开。7）.采用

12、AUTO-MINE软件，实现了组态软件在线配置和管理功能。8）.采用数据集成和应用门户技术，整合单候矿安全生产管理所需要的各种信息，包括生产调度日常管理数据、矿井综合自动化系统实时数据、安全监控系统实时数据、工业视频数据、调度通信语音数据、煤炭运销数据、设备管理数据、通风安全管理系统数据、生产安全管理信息系统数据等多种工业控制数据与生产管理数据。形成全矿统一的生产安全综合管理信息平台和功能全面的应用系统。5、创新点1）、该系统首次将MCTP多通道工业环网应用于煤矿，将矿井全部以太网、数据网（现场总线网）、视频网，音频网，统一通过“四网合一”模式网络进行信号传输。MCTP系统采用了与SDH一样的

13、光纤自愈环保护技术，实现光纤环路的50ms快速可靠冗余保护，而普通工业以太网的自愈保护时间为300ms。解决了煤矿生产自动化控制的多系统、多协议全面接入问题，尤其是煤矿必备的扩音系统接入底层控制网络的关键技术问题，以与煤矿常用的FSK等非标准信号的接入问题。（2）独创的矿井控制网两级控制体系，大大加快了控制指令的响应速度，从而大幅提高了系统响应的实时性。（3）采用新的控制网与信息网间隔离技术，由控制网向信息网单向传输数据，确立了一种新型矿用网络安全策略，大大提高了控制层的安全稳定性。（4）系统采用AUTO-MINE软件，实现了组态软件在线配置和管理功能，当修改单个测控点数据时，决不会影响其余测

14、控点和整个系统的运行。由于矿井的特殊性，随着巷道延伸、工作面搬家或增减传感器，生产综合自动化系统尤其是安全监测监控的配置数据需要经常修改，数据在线配置对矿井安全生产意义重大。6.结束语2010年伊始，单侯煤矿生产综合自动化系统喜获殊荣，顺利通过由市科技局组织的专家鉴定委员会验收、鉴定，并鉴定其项目达到了国领先水平。1月11日，由国家局信息中心处长、中国煤炭工业协会信息分会和中国煤炭工业协会通信信息分会秘书长程炜人主任委员，中国机械工程协会高级工程师温则宽任副主任委员的7人专家鉴定委员会与市科技局副局长志军、蔚县科技局局长黄健，在蔚周矿业公司副总经理裴广文、单侯矿党委书记王建文、单侯机电副矿长国峰的陪同下，对单侯煤矿生产综合自动化系统进行了验收、鉴定。专家组首先听取了改项目的工作报告、技术研究报告、运行测试报告、效益分析等报告，审阅了相关技术资料，经现场考察信控中心控制平台，进行了质疑、答辩、讨论，专家组一致认为该项目达到了国领先水平，并同意通过鉴定。大会鉴定了以下创新点：单侯煤矿生产综合自动化系统在国率先采用MCTP光纤多通道传输平台与环形以太网，解决了煤矿自动控制的多系统、多协议全面接入问题；通过两级控制体系，加快了控制指令的响应速度和实时性；运用新的隔离技术，确保