大恒煤业信息化总体方案上报.doc

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大恒煤业信息化建设

总体方案

山西朔州大恒煤业有限公司

2010年12月

第一章大恒煤业建设目标及建设原则

1.1建设目标

遵循“国际先进、国内领先”的总体目标和“整体规划、分步实施、重点突破”的总体建设原则，本项目将以与直接生产相关的自动化、数字化和集成管理，以及生产安全监控相关的建设和集成管理为重点，将大恒煤业建设为在生产管理中基本实现“生产过程自动化”、“安全监测数字化”、“企业管理信息化”、“信息管理集约化”的数字化矿井。

项目建设成功对于郓城煤矿具有以下现实意义：

A.提高矿井安全生产管理水平

实现在调度指挥中心集中监测井上、井下生产安全信息，远程控制主运皮带、主扇风机、供电、井下泵房、选煤厂等各系统设备，实现无人值守，提高安全性。

B.提高生产效率，建设知识型企业

推进精细化管理，通过提高生产设备和辅助生产环节的自动化水平，提高生产效率，并减少现场操作人员。

同时，将大量人员工作由现场操作逐步转变为对设备和系统的分析预防、维护管理等知识型工作，提高业主队伍的技术和管理水平及生产承包方维护、应用水平，使其更有能力、精力和手段推进精细化管理。

C.消除信息“孤岛”，实现数字矿山管控一体化，提高管理效率

实现井上井下所有控制、监测子系统在一个统一的网络平台上运行，从而消除信息“孤岛”，达到最大程度的信息共享，提高管理效率。

1.2建设原则

²先进性、成熟性

使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展实用性，选用的设备应是经过实践检验的成熟产品。

²可靠性

综合自动化系统的可靠性是系统具有实用性的前提，确保能高效、稳定适应煤矿特殊环境的连续工作。

²安全性

综合自动化系统是基于网络体系的，其安全性将是系统建设的核心技术，而用户对网络安全的要求又相当高，因此安全性原则非常重要。

监控系统中主要有以下几大安全问题：

数据的私有性（保护监控系统的数据不被侵入者非法获取）；

授权（防止非法侵入者在监控系统上发送错误信息）；

访问控制（控制对网络资源的访问）。

安全措施应包括：

防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。

²实时准确性

综合自动化系统的基本功能就是将被监控对象发生的事件在有限的时间内准确及时地反映上来，并根据系统控制程序实施合理控制。

因此实时性与准确性的原则贯穿在系统设计的各个方面，设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。

²互联性和可扩展性

把各子系统有机结合起来，满足信息层结构中各层之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。

充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充、升级项目的需求，以避免将来重复的投资。

标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定系统的开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。

²易操作、维护

先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。

系统应便于各种日常维护，能够方便地进行软件的重新配置、系统的自检与恢复、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。

²经济性

既要保证系统设计的先进性，又要保证系统设计的经济性。

在一定的资金资源下，提供最合理的方案，所有设备的选型配置和采购订货，坚持性价比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。

第二章信息化网络平台

2.1信息化网络平台

目的：

在统一平台的核心思想指导下，建立起千兆高速、开放、安全、可靠的矿井公共网络传输平台和网络交换系统，建立网络基础服务系统，实现三网合一，支持Internet接入，并具备完善的网络安全体系和管理体系，以保证网络系统的安全可靠运行；

内容：

网络平台的建设包括管理网络、工业环网、服务器群组、安全系统、综合布线5个部分，涵盖这5个部分的硬件、软件及传输线缆等。

信息传输服务：

接入层设备应能提供方便的接入端口，无论从任何一点接入，都应方便地支持编程上传/下载、系统诊断和数据采集功能，且不需要复杂的编程或特殊的软硬件支持，同时不影响实时信息传输性能；

网络模式及结构：

要求以模块化、层次化为网络设计理念，采用以太网技术及成熟的千兆网络设备组成千兆主干网络，支持星型、树型、总线型和环形等多种拓扑结构，提供便利的接入条件和快速的线路保护功能。

冗余：

在物理上和逻辑上都要考虑到网络系统的冗余，确保网络系统的安全。

当网络中某一子系统的通讯或元器件出现故障时，不能影响其它子系统的通信和整个网络的传输性能。

业务：

实现三网合一，支持Internet接入。

网络管理及故障诊断：

配置调度中心网管工作站及移动管理终端，实现图形化展示网络拓扑、全流程的故障管理、主动的网络监视、批量的设备配置备份。

配置可视化操作员站及工程师版网管软件，实现网络设备统一监控管理，支持SNMP协议，可实现远程实时在线故障诊断，当故障发生时，用户可在第一时间实现故障的诊断和定位。

同时，可以将网络设备的状态信息通过OPC方式传递到HMI/SCADA软件中，从而将网络监控与其他智能设备的监控集成一体。

网络安全：

应统筹制定网络安全策略，采用设备安全、网络安全、数据安全、联网安全等一系列软硬件安全措施，部署网络安全系统，保证综合监控及自动化网络与所有子系统的安全，保证综合监控及自动化网络与企业信息网络的安全隔离。

2.2管理网络

2.2.1管理网络的建设目标：

能够通过企业信息网络平台传输数据、语音、视频信息；实现企业OA办公自动化、ERP系统、统一上网业务；支持Internet接入、自动化网络接入。

具有“可扩展、可运营、可管理，并可持续发展”的能力。

管理网络布置在地面，采用星型结构，主干带宽1000M，接入层为100M接入，服务器与核心交换机以1000M接入。

核心交换机采用双机冗余网来提高性能和控制风险。

采用网闸实现与工业环网的连接。

用于管理系统的服务器采用冗余连接至核心交换机，并通过光纤交换机接入磁盘阵列。

安全系统设备通过1000M连接至核心交换机，对全网安全进行监测、控制和管理

2.2.2网络平台功能

²支持多种客户端如Web浏览器、移动设备和传统客户端，可运行在多种操作系统上，可访问多种不同的数据系统。

²支持可伸缩的分布式事务处理，能够提供高级别的安全性、可靠性、可用性和数据完整性。

²提供可扩展的运行环境，这一环境可用于基于组件的分布式解决方案的开发和部署。

²可与企业数据库、事务处理系统和其他应用进行交互。

²能够进行快速的业务集成，业务流程管理，符合现有成熟的应用集成规范。

²网络要求以模块化、层次化为设计理念，采用三层、星型网络扑结构，网络核心使用千兆以太网交换机、双电源冗余，支持千兆骨干，百兆到桌面。

²接入交换机采用光纤千兆双链路上行连接至核心交换机。

第三章综合自动化集成平台及子系统接入

3.1平台建设内容和架构

综合自动化软件系统，是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅捷地做出反应，及时处理，协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。

综合自动化平台具有“集中管理，分散控制；监控全面，使用方便”的特点，并要基于先进的平台软件技术开发，从技术，设计，开发，维护等各个方面保证系统的先进性，符合现代煤矿生产集中控制的软件系统，并基于网络平台运行，以网络操作系统Windows2003Server为运行环境，以关系数据库（如MSSQL_Server、DB2、Oracle等）为数据库支撑。

同时还可将安全生产相关数据存储在实时数据库及关系型数据库中，建设全矿统一的安全生产综合数据库，以实现对全矿安全生产历史状况的查询与分析。

3.2系统架构

系统采用B/S模式设计三层网络体系结构：

浏览器、应用逻辑服务器、数据库服务器。

下为软件系统体系结构示意图:

客户端应用程序

+Ado.Net

客户浏览器

应用程序服务器

IIS+XMLWebService

+

Ado.Net

+

业务规则

数据库服务器

SQLServer

数据库

XML/DATAAAAAA

客户浏览器以WEB浏览器，如InternetExplore,Netscape等作为客户端应用的容器，属于表示层，包含了系统的显示逻辑。

由它向WEB服务器提出请求服务，WEB服务器对用户身份进行验证后，与数据库服务器进行交互，通过HTTP协议把相关内容返回给客户端，客户浏览器把接收到的主页内容显示出来。

系统结构：

系统采用C/B/S（客户机/浏览器/服务器）混合结构，工作人员对现场设备的操作都在客户端上；服务器可分为人机界面服务器和数据服务器，并且服务器也可以分布设置。

客户端通过系统网络访问服务器提供的画面及数据。

3.3软件开发平台

3.3.1软件接口

软件接口及标准的信息协议是软件整合能否实现的关键，对于各现场控制单元（子系统），接入组件支持业界普遍认同的一些标准接口接入。

3.3.2OPC接口

OPC（OLEforProcessControl）是被工控领域广泛遵循的一种标准，它规范了应用程序与现场设备或数据源之间数据存取的接口协议，它是基于微软的组件技术（COM/DCOM）设计，采用客户/服务器体系结构。

它既可存取本地OPC服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的OPC服务器，并且具有高效、安全的特点。

它是目前存取现场数据最理想的方法。

3.3.3DDE/NetDDE接口

NetDDE是基于网络的动态数据交换（DDE）技术，DDE由微软早期发布，解决应用程序之间数据的动态交换。

也采用客户/服务器体系结构。

它既可存取本地DDE服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的DDE服务器，它比OPC在速度和安全性方面要逊色。

但对一些动态刷新系统它仍不失为一种简单有效的方法。

3.3.4ODBC接口

现场控制单元（子系统）可将一些对实时性要求不高（如统计等）信息周期性地通过数据接口写入指定的共享数据库（如MSAccess、ORACLE或MSSQL等）的表中，综合自动化控制系统通过数据库接口获取相关信息。

3.3.5FTP传送

现场控制单元（子系统）将实时数据周期性地写入指定的文件中，文件的结构符合统一的信息描述，子系统通过FTP上传至管控服务器设置好的FTP服务器。

3.3.6标准、开放的接口协议

采用标准、开放的接口协议，各系统互联基于以太网，采用标准、开放的协议如OPC、NetDDE、MPEG4等协议。

3.3.7管控一体化

综合自动化平台可实现安全、生产各环节参数的自动接入与汇总处理，并能实现智能化控制方案形成，对现场子系统进行调控。

3.4子系统接入

3.4.1生产子系统列表

郓城煤矿围绕煤炭安全生产系统要求接入集成平台的子系统有：

Ø矿井调度通讯系统

Ø井下排水监控系统

Ø井下供电监控系统（包括中央变电所、采区变电所）

Ø地面压风机监控系统

Ø地面主通风机监控系统

Ø地面电力监控系统

Ø矿井无线通讯系统

Ø井下人员定位系统

Ø矿井安全监控系统（

Ø矿井防灭火束管监测系统

Ø选煤厂监控系统

Ø矿井语音广播系统

Ø工业电视系统

Ø矿井水文监测监控系统

Ø矿井矿压监测监控系统

Ø

3.4.2子系统接入方式

过程控制网络与操作执行层（设备层）网络间的集成主要是实现网络间信息交换与信息共享。

网络设备选型要充分考虑到各子系统自身网络所采用通信协议和通信模式的复杂性，具备提供开放的、标准的通信协议转换能力网关产品。

根据目前设备、技术的情况和未来技术发展的方向，各子系统信息的集成主要采取三种方式：

1、对于PLC系统，子系统由控制器的以太网接口接入环网。