经典弱电智能化系统之生产调度中心煤矿综合自动化系统设计方案和概述.doc

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生产调度中心煤矿综合自动化系统概述

一、煤矿综合自动化系统简介

系统的建设本着“实用、可靠、先进、经济”的指导思想，根据煤炭行业信息化的典型需求，要在企业实现自动化的基础上，建立集中管理的安全生产实时信息平台，实现井下监控设备实时数据的采集和远程监控，通过实时数据和管理数据的信息有效集成，提高煤炭监管部门的监控力度，以信息化带动企业管理和行政管理的科学化，从根本上避免或杜绝恶性生产安全责任事故的发生，旨在为煤矿生产节约成本、强化生产安全管理、提高工作效率。

该系统能对矿井瓦斯情况实现无人自动监测、自动报警，能确保安全监察业务准确、实时、快速的运行，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，对煤炭开采各生产成本指标作出科学、全面的统计分析，对单位内部员工作出详尽、周密的人事安排，并提供全面系统的决策资料，是各级领导对煤矿管理做出科学决策的最佳助手。

本着总体规划、分步实施的原则，系统将从整体上实现以下的建设目标：

◆建立安全生产数据中心：

建立统一、集中的实时数据库平台，根据客观现实条件，采用多种通讯手段对井下不同的硬件平台、软件环境的各自动化装置实现实时数据的采集和存储，为事故分析提供可靠的依据。

◆ 实现数据的分级共享和监测：

通过完善的用户管理机制，实现数据的分级共享和监测。

煤炭安全生产监控中心可以监测辖区内任何纳入系统管理矿井的生产实时状况，二级及以下监控中心或监控点，则只能监测到管理职权范围内矿井的安全生产情况。

◆ 建立安全报警防范机制：

系统将提供对生产安全数据的超限报警功能，以闪烁、声音等形式实时提醒，并充分利用短消息方式，及时传递给相关领导和人员。

安全生产报警机制可以大大提高对生产现场问题的响应速度，有利于安全生产的指挥和调度，提高各级管理者的管理效率，形成与救护、公安、医疗等部门一体化的灾害处理应急联动机制。

◆提高数据分析能力：

通过数据分析工具（EXCEL、SPSS等数据分析软件），采用多样化的数据展示方式对煤矿安全生产实时数据进行分析和智能化应用，实现生产数据及设备状态的自动统计、分析，为政府、企业领导和相关管理人员进行科学的生产经营决策提供及时可靠的支持。

二、系统总体结构

2.1、煤矿综合自动化系统是利用现代智能采集技术、实时数据库技术把生产、安全、管理等方面的信息有机地整合到一起，进行处理、优化、提炼，从而为煤矿安全生产，经营决策提供科学依据。

采用工业以太环网或其他先进网络技术支持，建立工业电视监测、无线通信及调度机指挥、移动目标定位跟踪、电力监测、运输监控、井下运输电机车监控系统、通风系统、动态设备管理、巡检、水位水量监测、原煤计量、条形码仓库系统、门卫车辆刷卡管理、短信报警平台、应急指挥系统等子系统，集成为“综合自动化系统”。

在生产调度室可对管辖范围内煤矿的生产过程及设备实现自动化监测和控制，并把各类信息通过局域网传送给相关业务部门，可随时了解生产、安全等信息，实现公司的统一调度、统一管理。

在保卫监控室可对公司所有监控范围实施动态监测、现场记录、历史查询，结合其他移动通信手段实现目标捕捉、目标跟踪、快速破案等治安特效。

煤炭综合自动化系统是一个以各级安全生产监管单位为主体，实现对分布在管辖范围内的矿井生产实时数据的采集、存储和监控，通过安全生产数据的统计分析，为监管部门进行科学决策提供依据，最大程度地排除事故隐患，杜绝突发性安全事故的发生。

2.2、综合自动化系统目标及要求

整体系统目标：

1）矿井的主要机电设备进行状态监测和集中控制。

（设备运行情况）

2）掌握矿井生产设备的运行参数和信息。

3）掌握井上下人员的出勤情况和采区、工作面人员分布情况。

（人员安全情况）

4）随时随地传递生产和安全信息，为指挥生产提供第一手资料。

（无线、有线和短信报警等平台）。

5）强化辅助运输的监控和调度，提高辅助运输能力。

6）提高经营质效，降低成本，减少直接人员，改善安全状况，创建本质性高产高效矿井。

（能源消耗方面，如水电气等）

7）实施监测井上下重复岗位场所的结构状况。

8）确保各类信息资源和硬件资源的共享集成与综合利用，减少冗余，方便维护，降低成本。

根据煤炭安全生产监管的具体需求，我们设计如下的系统总体功能结：

煤炭安全生产综合自动化系统总体功能结构

2.3、整个系统由数据采集系统、无线通信及调度指挥系统、短信报警平台、安全监控与分析系统、应急指挥系统和移动目标定位跟踪系统等组成。

下面对部分系统作一个简要说明：

◆数据采集系统：

由专用的接口程序组成，安装在煤矿井下监控系统的上位机PC上，主要负责从井下监控系统中读取数据，并通过网络向安全生产监控中心实时发送数据。

可以灵活设置实时数据上传的周期。

◆网络通讯接口：

本系统的实时数据传输可采取多种方式，对于有条件的地方可通过宽带和专线的方式接入Internet，对于距离较远，不方便用有线方式连接的可采用GPRS/CDMA或微波方式远程无线通讯。

◆ 安全监控与分析系统：

进行安全生产实时数据的查询、计算和分析，形成各类安全生产报表。

通过图形化的分析工具，对历史数据进行综合分析。

◆应急指挥系统：

用于应对事故发生时，应急预案的生成、发布及记录预案执行情况。

◆生产管理系统：

全面管理煤矿生产过程中的计划编制、生产调度、班报记录、井下考勤、安全培训、用品领用等内容。

◆综合服务系统：

由大屏幕显示、短信报警通知、视屏监视系统、GIS地理信息系统组成。

2.4、系统总体结构

由于煤炭矿点相对分散，需要根据矿井所处地域的实际情况来确定实时数据上传的网络通讯模式。

要因地制宜地选择投资较少、性价比较高的数据传输方式，建议优先选GPRS/CDMA等无线网络通讯方式，这样单矿点的一次性投入较少，并且日常运营费用低，安装使用方便，更加贴近专业数据传输的需求。

另外，在GPRS/CDMA等无线网络覆盖不到的地方，可优先选择ADSL宽带接入方式，通过共用本地电话线路实现宽带上网。

在不具备宽带接入条件的矿井，只能采用电话拨号方式连接Internet。

可以采取间断拨号的方式，通过设置合理的数据上传时间间隔来缩短在线时间，从而大大降低本地网络的运行费用。

从各矿点井下监控系统中采集上来的实时数据采取集中存储和管理的方式，即存储到中央监控中心的数据库服务器中,其它各级监控中心和基层监控点通过Web方式访问中央监控中心的Web服务器，获得所辖区域矿井的实时生产运行数据。

采取这种模式，可以通过多种安全防范机制，提高数据的安全性，同时也大大降低了维护成本，更能够从技术手段上保证系统稳定、有效地运行。

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煤炭综合自动化系统网络拓扑结构图

三、整体系统要求及介绍

●综合自动化系统应本着安装简单、便于维修的原则。

●子系统在各监控站点集成化，要集成在统一基本分站内。

●子系统在综合调度室的集成化，要集成在同一服务器和同一操作主机上。

●新安装调度系统与现有系统和设备的配套。

3.1、报表功能

包括能源消耗、原煤产量和设备运行情况的日报表、月报表等。

3.2、动态设备管理系统（设备运转情况）

动态设备管理系统的主要目标是实现设备运行状态的监测、记录以及设备检、维修管理，以保障煤炭安全生产的正常运行，提高设备的运行效率，降低设备的维护成本。

系统主要实现功能：

1）、建立设备基础信息，对设备台帐进行电子化管理管理。

2）、从监控系统中实时获取设备的运行状态信息以及设备持续运行时间等信息。

3）、编制设备检维修计划，监控并记录检维修过程的执行情况。

4）、系统能够实现对设备出现的故障进行实时报警和记录，并自动产生设备维护提示或工作单，请求进行维护检查。

5）、对设备的备品备件库存进行统一集中的管理。

6）、具备设备运行状况的统计分析功能，支持图形、报表等形式等直观分析手段和方法。

3.3、原煤计量监控（煤矿产量统计）

原煤计量监控系统现已能通过核子秤监测主井的毛煤产量、主焦煤、动力煤的净煤产量以及阡石产量，现主要考虑接入新系统后的接口是否通用，以及磅房、轨道衡、洗煤厂等计量。

3.4、瓦斯监控系统（井上、下等安全状态情况）

综合自动化系统必须能与原瓦斯监控系统集成。

现有瓦斯监测系统已实现对模拟量：

CH4甲烷、CO、温度、风速、负压；控制量：

远程断电仪；开关量：

风门、开停传感器的监控。

所以应实现现有瓦斯监控系统与整套调度系统的集成问题。

3.5、洗煤厂监控系统（煤泥、原煤等产量）

综合自动化系统必须能与将来的洗煤厂监控系统集成。

3.6、系统电源（设备运行状态）

综合自动化系统的电压设置，必须符合地面电源电压380V或220V，井下分站电源电压660V，127V的要求。

3.7、实时数据库平台

综合自动化系统需要采集大量现场设备和系统的实时数据，实时展现和存储这些数据必须要依托实时数据库平台，通过采用实时数据库技术，并和现有的关系数据库进行有机的结合，达到系统的高效、可靠地运行，同时降低数据的存储成本。

3.8、运输监控系统

运输系统是煤矿自动化的主要部分，主要分为皮带（包括刮板输送机）监控系统和付绞房提升机监控系统。

3.8.1、皮带集中控制及综合保护系统安装位置主要在以下几个位置（各皮带监控点以皮带参数表为主）：

工业广场运输系统、主井皮带、风巷四部皮带、六采区三部皮带、辅运巷皮带、暗主井皮带、下组煤三部皮带、综采工作面伸缩皮带、综采工作面刮板输送机。

3.8.2、功能要求：

（1）能在主站综合操作台上采用PLC集中控制全系统皮带机等设备的开停及启动预警。

（2）能逆煤流方向联锁启动、顺煤流方向联锁停止。

（3）满足煤的分采、分贮、分运控制要求。

（4）可实现皮带机沿线启动预告、打点信号及通话联络等功能。

（5）监测保护功能齐全、能准确识别故障性质和位置。

（6）配置有皮带跑偏保护、速度检测、打滑和超速保护、沿线急停闭锁、堆煤检测、动力设备温度检测、驱动滚筒的表面温度检测、自动洒水灭火、烟雾检测、皮带纵向撕裂保护、电机电流和开关故障检测、皮带张紧力检测、连续煤仓煤位检测（煤仓具体位置及其深度已标出附CAD全图）等检测保护装置。

3.9、力监测系统

公司井下有中央变电所，三采区变电所，六采区变电所，八采区变电所，西大巷变电所，下组煤中央变电室，下组煤西大巷变电室所，下组煤东大巷变电所室等8个变电室所。

地面有变电所和35KV变电站（附井上、下供电图及设备参数、变电所开关统计表）。

3.9.1、地面35KV变电站监测系统的功能

变电站已实现对外供电局电流、电压、负荷的实时传输和控制，需将该信息传到调度中心平台上。

3.9.2、功能要求：

▼能完成变电站接线图负荷曲线图、频率曲线图以及其它分析图形，I、P、Q、U曲线图（历史/实时）、地理位置图、系统配置图、常用数据表以及用户自定义各类画面等的制作。

▼能在线显示遥测（I、P、Q、U）、遥信（开关、刀闸、保护信号、变压器挡位信号等）、电度量、频率、温度、系统实时或置入的数据和状态、计算处理量（功率总加、电度量累计值）等内容。

▼能直观显示系统各模块运行状态和网络通讯状态，如用图形方式显示自动化系统各设备的配置和连接，并应用不同的颜色表示出设备状态的变化等。

▼系统操作具有权限管理功能，每个操作步骤系统自动记录，生成运行日志，安全可靠。

3.9.3、井下电网安全监控系统的功能

井下高、低压开关经改造后即具有RS485和RS232双通讯接口，有实时通讯功能，能与工控机联网实现远程数据采集，并接受远程网络的控制和操作，便于组成井下变电所远程监测监控系统，完成对开关的电参量采集、测量与控制，实现对开关的遥测、遥调、遥信与遥控，进而实现井下变电室无人值守。

▼能对开关进行遥控，对开关的保护的定值进行整定，对开关的分合闸进行控制。

▼对电网的实时数据（U、I、P、Q）和接地