智能礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究

王標(biāo)

中煤新集能源股份有限公司機(jī)電信息管理部 安徽淮南 232000

礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是礦井智能化建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在具體應(yīng)用的過程中，需秉持“可靠、實(shí)用、先進(jìn)”的思路，通過礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)水平的有效提升，特別是對于有效應(yīng)對一些突發(fā)的自然災(zāi)害、事故問題等，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，提升煤礦開采的智能化水平。因此，對礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦的建設(shè)和應(yīng)用進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)

煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要分為兩部分，一是生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)，二是監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦控制系統(tǒng)必不可少，但是更需要構(gòu)建一個(gè)綜合信息化平臺(tái)，以確保通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、事件處置高效、數(shù)據(jù)傳輸可靠，同時(shí)把相互獨(dú)立的控制系統(tǒng)結(jié)合起來，把煤礦所有生產(chǎn)設(shè)備的具體信息和監(jiān)測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一成一個(gè)整體，由此就能夠在地面實(shí)現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的監(jiān)控。其優(yōu)勢還在于能夠把信息及時(shí)反饋給煤礦領(lǐng)導(dǎo)層，為決策提供參考依據(jù)[1]。

2 礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦的建設(shè)主要思路

2.1 集成平臺(tái)的選擇

構(gòu)建切實(shí)可行的綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)，能夠促使礦井上下、采掘監(jiān)控系統(tǒng)等方面的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快速傳輸?shù)男Ч?，?shù)據(jù)信息通過集成平臺(tái)傳遞，可大大提升數(shù)據(jù)傳輸水平，降低采掘工作的投入力度，從側(cè)面實(shí)現(xiàn)了資源的科學(xué)整合，為自動(dòng)化集成系統(tǒng)可以發(fā)揮出最大的價(jià)值提供應(yīng)有的保障。無論是針對煤炭采掘機(jī)電設(shè)備還是及其子系統(tǒng)來說，其構(gòu)造均存在著一定的繁瑣性，因此相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)憑借自身多年經(jīng)驗(yàn)及其現(xiàn)場狀況，選擇最為適宜的自動(dòng)化集成平臺(tái)控制設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞的可靠性與準(zhǔn)確性。

2.2 采取自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)

鑒于之前煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的局限性，很多系統(tǒng)沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不能兼容，這在很大程度上影響了廠商設(shè)備的互聯(lián)，降低了系統(tǒng)的傳輸效率，也加大了煤礦管理難度。所以，要想解決該問題，人們就必須采取自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)，最好以工業(yè)以太網(wǎng)為主，其具有一系列優(yōu)勢，如成本低、效率高、擴(kuò)展性好、智能化水平高等，最突出的特點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的分散性、可靠性、開放性以及操作性，采用TCP/IP全球化標(biāo)準(zhǔn)，兼容性和可擴(kuò)展性都顯著提升。不僅如此，在選擇工業(yè)交換機(jī)時(shí)，最好把成熟的工業(yè)交換機(jī)列入首要選擇，因?yàn)槠淇煽啃愿肹2]。

2.3 子系統(tǒng)通信規(guī)則和物理接口規(guī)劃

煤礦整體的生產(chǎn)系統(tǒng)較為復(fù)雜，這就決定了煤礦內(nèi)包含的子系統(tǒng)較多，且由于各個(gè)子系統(tǒng)有著不同的功能，且功能相差較大，這就導(dǎo)致各個(gè)子系統(tǒng)有著較大的差異，例如，其中包含有：單片機(jī)控制系統(tǒng)、plc控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)等等，還有其物理接口整體也明顯多樣化，導(dǎo)致需要的通信協(xié)議也相對較多，各種類型的通信規(guī)約在較多方面也存在明顯的差異性。所以，煤礦企業(yè)在選擇子系統(tǒng)的通信規(guī)則和物理接口時(shí)，對技術(shù)要求應(yīng)詳細(xì)分析，對接口進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，保證煤礦企業(yè)內(nèi)所有的子系統(tǒng)均可以有效地接入到整個(gè)礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。

3 煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容

3.1 煤礦綜合自動(dòng)化控制平臺(tái)

綜合自動(dòng)化平臺(tái)把礦所有子系統(tǒng)很好地結(jié)合起來，主扇機(jī)房、主副井提升機(jī)房、中央泵房通過集控室集中在一起，并且通過交換機(jī)和光纖，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的交互通信，使煤礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)信息集中在平臺(tái)上，然后針對眾多數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對性的挖掘和分析處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合評估關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、管控一體化的目的。

3.2 現(xiàn)場集控系統(tǒng)

現(xiàn)場集控系統(tǒng)的主要功能為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、處理、通信等，同時(shí)提供各類硬件通信設(shè)施接口，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集并實(shí)時(shí)處理配電室內(nèi)所有的保護(hù)裝置、測控裝置、智能設(shè)備的數(shù)據(jù)，形成各種信息轉(zhuǎn)發(fā)表，同時(shí)向礦井遠(yuǎn)程后臺(tái)控制系統(tǒng)、調(diào)度集控中心進(jìn)行發(fā)送。井下電力監(jiān)控系統(tǒng)安裝在井下中央變電所、各盤區(qū)變電所及各采區(qū)配電點(diǎn)，其主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要包括通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控工作站三大部分。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的四遙功能，在地面即可實(shí)現(xiàn)對井下開關(guān)設(shè)備的分合閘、設(shè)備相關(guān)參數(shù)的調(diào)整與修改，對開關(guān)設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)，故障報(bào)警與查詢信息的反饋可以加快對故障點(diǎn)的及時(shí)處理，縮短事故影響時(shí)間。主、副井提升機(jī)及主扇機(jī)房綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均采用新型集控站系統(tǒng)，其主要構(gòu)成包括操作員站、以太網(wǎng)、交換機(jī)、UPS及保護(hù)測控裝置等。其配套的間隔級控制設(shè)備應(yīng)當(dāng)保證在無屏蔽狀態(tài)下，仍具有足夠的抵抗電磁干擾的能力。綜采工作面配置電液控制系統(tǒng)、自動(dòng)化集控系統(tǒng)，對工作面順槽膠帶機(jī)、泵站、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓支架等設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化集成，工作面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由順槽監(jiān)控中心接入地面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對綜采工作面系統(tǒng)的統(tǒng)一整合。在整套綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，當(dāng)其中任一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)均不應(yīng)影響系統(tǒng)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行?？梢詫?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控主副井提升機(jī)、主扇風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況并能對相應(yīng)供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四遙功能；在集控室實(shí)時(shí)監(jiān)控中央泵房設(shè)備的運(yùn)行情況，通過自動(dòng)、手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)多種方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控主水泵運(yùn)行[3]。

3.3 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

通過井下各種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測通風(fēng)、瓦斯、溫度、水文和人員定位等現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對超限數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，提前消除隱患因素，確保井下環(huán)境安全。通過地面及井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取各關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)時(shí)畫面并存儲(chǔ)錄像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。

4 結(jié)語

為了使礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)揮出最大的價(jià)值，就需要相關(guān)單位一定要從自身的具體狀況入手，深刻意識(shí)到其滲透到企業(yè)中的重要性，并在此基礎(chǔ)上采取切實(shí)可行的手段，以此來促進(jìn)礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用水平的全面提升。