煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统设计研究

1煤矿自动化与信息化的现状

随着网络信息技术的发展，煤矿的安全生产以及信息化和自动化的实现是我国煤矿发展的主要需求，如今已经有越来越多的矿井在投入建设或者已经建设了综合自动化的管理系统，虽然取得了一些成就，但也存在着很大的问题，目前在煤矿的检测控制以及管理方面存在着一系列的问题和缺陷：及时，一些煤矿的自动化系统管理不够集中，各个部门的信息之间不能互通，从而造成了资源浪费的现象，由于煤矿的自动化子系统处于相对独立的状态，因此造成了各个子系统之间不能够有效地进行协调和配合，致使每一个生产环节不能很好地衔接，进一步降低了煤矿生产的效率。第二，由于部分煤矿信息化与系统化建设不健全导致材料的严重浪费，通讯线路之间出现重复投资建设的现象，这大大增加了投资建设的费用，而且造成了整个系统庞大的维护量，维修起来不仅困难，还耗费了大量的资金。第三，各个系统之间都要建设相对应的管理制度，并且要设置相对应的管理岗位和管理人员，各个系统还需要配备相关的维修人员、值守人员和巡检人员等，这导致了人力资源和管理资源的浪费。第四，由于信息系统的单一，因此很难对矿山的整体进行统一的管理，再加上各个系统间无法实现网络资源的有效共享，无法实现统一的检测和调度，这些在一定程度上大大影响了生产力水平的提高，不能使各种资源进行有效的整合，从而不能发挥出其工作效率和较大限度地创造经济效益与社会效益。

2煤矿综合自动化系统实现的目标以及其效益价值

2.1煤矿综合自动化系统实现的主要目标

2.1.1建设全矿井能够自动控制信息传输以及及时处理信息的总集成的系统平台，在平台的建立下实现在地面的集控中心对井下的排水、供电、轨道、通风、压风、选煤等设备的远程监测和控制，较大限度地实现井下以及其他岗位无人值守的状态，减少工作人员的工作量提高工作效率，确保矿井的安全。

2.1.2建立的监测监控系统，在地面接入煤矿的自动化平台，实施煤矿的安全监控以及各个工作人员的定位等，从而使矿井的自动化信息和安全生产监测信息达到集中和共享的状态，对井下所有重要地点的温度、风速、风门以及局扇开停进行全自动的监测，此外对于井下工作人员的分布情况也进行在线的监测和统计。

2.1.3建立矿井的电视监控系统，通过视频的监控系统把井下的摄像机信号以及地面的重要地点的信号传输到地面的视频服务器上，在集控中心进行图像的切换和显示，保障了地面的远程控制。

2.1.4建立的矿井移动通信系统，使井下的工作人员能够与集控中心清晰地通话，进一步加强各个部门和各个系统之间的联系，为地面的远程控制提供便利畅通的通讯手段。

2.1.5建立统一的网络传输平台以及数据处理平台，完成煤矿的综合自动化系统与管理网络的无缝安全对接，把煤矿井下现场的安全监控信息、井下的视频监控信息、自动化信息以及管理信息系统有效地连接起来，实现各个部门、各个系统的各类信息在整个公司的互通和共享。

2.2煤矿综合自动化系统的效益分析

煤矿综合自动化系统的建设所能创造的效益价值包括安全效益、投资效益、管理效益以及生产效益四个方面：

2.2.1安全效益。建设煤矿综合自动化的系统，可以通过建立系统的地面监控系统，进一步多方位地实时监控井下工作人员的工作情况和工作状态，以确保井下工作人员的工作效率和人身安全。另外，能够使数据达到互通和共享，通过报警联动来减少矿井事故造成的人员伤亡和经济损失。

2.2.2投资效益。通过煤矿综合自动化系统的设计和建设可以减少传输设备和传输线缆的重复投资建设，也能节省一部分维修资金，节省软件开发和数据库以及组态软件的重复投资建设，建设一个数据平台和监控平台以及传输平台为一体的综合性自动化的系统，达到一次性的投资和管理，进而实现长期的受益。

2.2.3管理效益。为了使煤矿企业在进行煤矿生产时能够有效地进行整体的管理和调度，必须要建设一个管理和监测融为一体的煤矿综合自动化的系统，这样一来就可以不断提高煤矿集中管理的效率，为煤矿企业提供了一个安全又高效的管理平台。

2.2.4生产效益。煤矿综合自动化系统的建设，可以在设备出现故障的时候，能更有效地进行判断和分析，从而尽量减少停机事故的发生，延长设备的使用寿命，减少在进行人工操作时造成的操作失误，此外还可以解决运输上的管理和调度问题，进一步提高运输的工作效率。

3煤矿综合自动化系统设计遵循的原则

煤矿综合自动化系统的建设需要满足性、计划性、性、及时性、预见性、务实性、灵活性等特性，在进行煤矿的综合自动化系统设计的过程中要遵循以下五个方面的原则，才能使整个建设更加合理有效和完整：

3.1人机能够协调配合完成工作的原则

煤矿的综合自动化系统平台的建设需要达到一种在网络出现任何故障的情况下都能够自动报警的状态，并且能够有效地完成数据的自动采集，从而使整体的管理以及监测的工作效率都能够提高。

3.2通过信息资源的有效整合实现综合管理的原则

各个部门之间应该有效的实现信息的互通和共享，不能没有沟通和衔接，各自为政，达到既没有多余无用的信息，又要保持信息的和丰富，在安全保密的前提下使每一个部门的工作人员都能够很容易得到自己所需要的信息。

3.3兼顾分步实施与统一规划的原则

在建设煤矿综合自动化系统的体系时，要同时兼顾分步实施与统一规划，进行任务计划的分配时，从总体的目标出发，然后把建设的任务逐步的向下传达，任务传达完之后在具体实施任务的时候，要遵循从高到低、从下往上的原则，也就是首先要根据底层部门的实际情况，逐步往中层和高层迈进，一步步地最终完成目标计划。这样不仅可以使整个规划建设协调一致，不产生不必要的冲突和矛盾，还可以保障信息来源的有效性和信息处理时的依据性。

3.4兼容并蓄的原则

应该把各类子系统的功能都融合到煤矿的综合自动化系统的平台中，在充分发挥各个子系统功能的基础上实现集中有效的调度与监控。

3.5相对稳定与适应变化结合的原则

由于信息技术的不断更新和发展，煤矿产业很容易面临技术与管理的革新，为了更快适应新形势的变化，煤矿的自动化系统随时会进行调整和改造，因此在这种情况下，要尽量从长远的利益和目标出发，不断完善和稳定系统的建设，使系统在生命周期内不用频繁的改造和更换，进而达到能够稳定有效的使用。

4煤矿综合自动化系统的整体架构

煤矿综合自动化系统主要是以1000M的工业以太网作为网络支撑，它主要分为内网和外网两层：内网主要是为了防止病毒或者黑客的入侵等，进而接入各个子系统和控制层；外网主要是为了方便公司内部的管理人员以及行政人员进行远程的管理和监控，它的组成主要就是信息网。煤矿综合自动化系统的架构是由四个层次组成的：

4.1接入层

它主要是为了实现与各个子系统的有效接入，把系统智能的控制设备和各个子系统通过接口或者其他的工业总线有效接入1000M工业以太网，数字视频监控系统则通过网络接口实现与1000M以太网的接入。

4.2数据的收集处理层

它主要是为了实现对各个子系统之间的数据收集和处理，各个子系统把系统的数据上传到数据收集处理层，然后再经过一定的处理之后形成一个统一的数据格式，接着再上传到统一的数据平台，是把统一之后的数据上传到统一的网络传输平台。这样一来就能够方便上层系统随时的显示、调用和处理。

4.3控制层

控制层是一个开放性的网络，它连接了整个操作监控站的计算机以及其他的智能控制单元，是整个煤矿综合自动化系统的中间层。它主要是实现对各个子系统的控制和监视，控制层的设备为了能够防止井下出现安全事故的发生，适应井下的特殊工作环境，选用专门的具有煤矿防爆合格证和煤矿安全标志的设备，而且还采用了先进的智能控制设备，具有高技术、高性的特性。为了减少网络的单点，进而增强通讯网络在出现突发状况时具备的生存能力，现场要采用放射式的冗余网络，通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余。

4.4信息层

所谓的信息层主要采用的是工业以太网的技术把服务器、人机接口和网关通过Web服务器连接到整个管理信息系统平台上，从而实现对公司内部各个系统信息的管理和现场数据的采集。这种技术适应了当今信息技术的发展，有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的网络系统瘫痪的问题，能够通过图形、图像、声音以及数据等不同的方式来为管理人员提供决策的依据，方便他们进行各类报表的查询，提供了一个安全的生产信息。

5煤矿综合自动化系统的辅助系统

5.1通讯系统

通讯系统对于其时效性和即时性的要求非常高，它在整个煤矿安全生产的调度过程中起着不可替代的重要作用，通讯系统主要分为无线的通讯系统和有线的通讯系统，最终的目的都是为了保障在任何情况和任何状态下都尽量能够有效地运行通讯系统，进行实时的联系。

5.1.1无线的通讯系统。无线通讯系统的建立为工作人员在进行煤矿生产时遇到突发状况时可以有效地进行应急救援提供了前提和基础，也保障了生产的调度和安全监控的有效实施，它主要是由矿井光纤网络构成了系统主干传输平台，用有线主干以及无线终端相结合的无线通信网络来全权覆盖煤矿井下的全部地点，包括地面上相关的重要部分，有效地实现了人员之间及时的语音通讯和人员之间的管理。无线的通讯系统主要是由电源、语音网关、管理主机、矿用网络交换机、矿用无线通信基站等组成的，可以为各类的工作人员和监测人员实施定位，还可以实现井上以及井下的无线通信。

5.1.2有线的通讯系统。有线通讯系统的建立主要是因为考虑到无线的通讯系统会受到来自不同方面的干扰，抗干扰的能力比较差，从而造成通讯信号的混乱，因此才需要建立有线的通讯系统。有线通讯系统主要是为了实现在无线通讯系统受到强大的干扰而不能正常的进行工作时，代替无线通讯系统完成井下的部分单机与地面之间的通话、井下某个地点与调度室之间的通话、井下的工作人员与地面工作人员间的通话、几个工作人员同时的通话以及在出现突发状况时工作人员的紧急呼叫。有线通讯系统主要是由位于地面的主交换机与井下以及地面各地点的电话单机组成，各个地点的电话单机通过现场的总线连接到主交换机中。

5.2工业电视系统

工业电视系统是煤矿实现自动化信息化远程监控的一个辅助系统，它可以直观地对现场的重要的设备以及工作环节和生产环节进行有效的监视，工业电视系统是由现场的传输光缆、防爆摄像机等组成的，可以有效地实现网上的资源共享。

5.3大屏幕显示系统

通过设置大屏幕的显示系统从而对煤矿综合自动化系统的各种图像以及视频等进行多画面、高清晰的显示和分析，配备多台电视组成电视墙，可以通过这些进一步清晰直观地看到各种信息的展示，不仅可以实现实时监控和集中调度，还可以使工作人员及时地做出判断和处理。

5.4不间断的电源系统

不间断的电源系统对于整个煤矿生产也是非常重要的，它主要是为煤矿生产的重要环节和计算机服务器等重要设备提供不间断的电源支持，在出现大面积停电的时候，可以有效地应对这种突发状况，使整个系统能够保持正常的工作，而且还保障煤矿综合自动化系统不会因为突然的停电事故而造成损坏。

5.5集控中心机房

集控中心机房主要是包括空调的工程、电气工程以及安全工程、消防工程与设备监控工程等部分，它的环境不仅是为了满足工作人员对温度、湿度以及噪音干扰等的需求，还为了满足计算机等各种微电子设备的需求。

5.6接地防雷系统

接地防雷系统是为了避免由于巨大的电流以及雷击对电信和各种计算机设备造成的危害，它是必须根据国家的相关规定和合理的标准以及现场的一些实际情况来进行建设的，是为了较大限度地保障工作人员和相关设备的安全。

6结语

煤矿综合自动化系统建设是煤矿企业发展的趋势，也是必然要求，我们应加快煤矿管理系统和检测系统的综合自动化和信息化的建设，为了保障煤矿的生产安全，为了能给煤矿的各项经营与管理提供高效便捷的信息服务渠道，我们应该结合当今信息技术的发展和创新的理念，进一步总结以往的经验和教训，取其精华，去其糟粕，不断完善和提高煤矿行业信息化的水平，实现有稳定的性能、快速的应用以及先进实用、功能齐全的综合自动化集成系统，在大力保障煤矿安全生产的前提下创造更多的经济效益和社会效益。

作者：刘会军 单位：神华新疆能源有限责任公司

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化技术研究

摘要：

我国是一个地域广阔的国家，煤炭矿产资源储量丰富，成为促进经济快速增长的主要动力。但是随着煤矿资源的大肆的开采，致使煤炭资源急剧减少，如何能够利用先进技术来提升煤矿开采效率，提升资源利用效率显得尤为必要。在煤矿综合自动化系统设计中，结合国内外相关经验基础，深入剖析我国当前煤矿综合自动化系统中存在的问题，充分发挥自动化系统的优势，建立完善的监测、控制和管理一体化的系统，提升煤矿生产成效。文章主要就煤矿综合自动化系统的研究和设计进行分析，结合实际情况，从多种角度来完善系统功能，提升煤矿开采成效。

关键词：

煤矿；自动化系统；研究；设计；现场总线

国外在煤矿开采和管理中应用的系统经过不断完善和创新，已经发展到现在的第四代以微机技术为基础的综合自动化系统，在实际应用中取得了较为可观的成效。我国从国外引进的HIMASS系统是美国新研发的煤矿综合自动化系统，承担着煤矿生产安全监测的重担，包括煤矿下各种温度、负压和瓦斯指标的监测，设备的正常运转情况等等，实现全自动化的生产和监控。由此看来，加强煤矿综合自动化系统的研究和设计分析是尤为必要的，对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。

1我国煤矿控制系统中存在的问题

我国对于煤矿控制系统的研发和设计重视程度较高，自上个世纪80年代以来，相继研发出了一系列监控系统，但更多的是集中在控制阶段，设置控制中心，在井下设置多个测控分站，将收集得来的信息传输到主站，经过处理后下达控制命令，最终由分站执行。信息传输主要是通过电缆和光纤，根据相应的通信协议实现，但是其中仍然存在一系列问题有待完善：其一，通信协议不规范。当前很多监控系统均是采用各自厂家的通信协议，所以不同厂家生产的系统之间兼容性不强，很容易造成设备重复购置，或是软件无法重新升级等后果[1]。其二，井下信息传输设备物理接口协议不规范，致使用户无法拓展系统功能，在实际应用中由于不同系统的调制频率和收发电压幅值差异，导致不同系统分站不兼容；其三，煤矿监控系统所使用的设备多数是单片机或微处理器为核心，自身不具备计算机联网功能以及网络互联协议等。

2煤矿综合自动化系统设计

2.1综合自动化系统结构

在煤矿综合自动化系统设计中，主要是发挥计算机和网络技术的优势，建立完善的自动化系统实现对井下机电设备的自动化控制，并将收集所得信息集中在统一的网络平台上。运用多种现代化信息技术和自动化技术，建立完善、统一的控制系统，对传统的煤矿生产运行方式进行创新和完善，形成多方位的煤矿生产过程控制自动化、生产调度自动化和业务运转网络化，进而更为地对煤矿生产情况监督和管理，确保生产活动能够安全有序运行，一旦出现异常情况可以及时发出预警信号予以解决[2]。生产控制层各个节点设备主要是在统一的调度室延伸到井下，井下的光纤作为数据传输介质，节点则是作为嵌入式设备，充当系统的信息收集站。生产控制层将不同厂家生产、技术方式、不同标准信息进行加工和处理，实现信息资源的贡献，有效解决以往信息资源不能共享和沟通不畅的问题，提升信息资源利用效率，为后续生产管理活动有序开展奠定基础[3]。煤矿生产过程中涉及到的环节较多，在生产活动开展中会产生大量的信息，这些信息中蕴含大量的生产信息，如果分散处理，可能造成信息的丢失和损坏，形成信息孤岛，影响到信息资源的共享和利用。

2.2软件体系结构

煤矿综合自动化系统的软件主要是采用组态化设计，整合井下环境监控子系统和生产环节的自动化控制系统，建立统一的自动化系统。组态软件是通过I/O驱动，从现场收集到的信息加工和处理后，以直观生动的图形方式呈现在计算机屏幕上；加工主站的控制命令传输到I/O设备中，对于重要的历史数据存储在数据库中，为后续的数据使用提供检索和利用功能。一旦出现异常情况，可以向值班人员发出预警信息，并做好预警信息的记录[4]。

（1）实时数据库。作为组态软件中核心部分，具备历史数据检索功能，一旦出现事故报警处理，存储报警数据信息，实现数据的科学分析和计算，还可以实现I/O数据连接等等。实时数据库中主要由几个部分组成，其一，组态数据库作为该系统中的核心配置，主要是负责记录收集得到的设备运行情况，将数据属性和相关性进行分析，为后续数据库系统完善提供数据支撑；其二，事件库则是在事故报警中的数据信息，可以自动化处理紧急事情；其三，主动规则库，用户可以根据实际需要来选择要监控的事件。

（2）I/O驱动。组态软件的实施数据库主要是为了实现设备之间的通信连接，实现资源信息的共享和交换，I/O驱动是设备交互的桥梁，实时性和性是数据库正常运行的首要前提，为了确保数据信息的正常传输，应统一硬件设备结构。DCS和PLC控制设备；Etherent、Profibus现场总线通信接口装置；PC总线工业计算机板卡装置。

2.3关键技术设备

煤矿综合自动化系统中主要包括环网交换机、综合接入网关设备，其中环网交换机则是构建矿井工业网络系统的主要设备，自身具有十分突出的特性，电源输入范围广、电源波动范围大以及容易安装和检修等优势，能够更好的适应恶劣环境。综合接入网关则是实现监测系统互联和分站接入功能的装置，将现场总线信息数据收集到特高新网络中，借助光纤传输到系统中，较之传统的监控系统而言，有效改善了监控系统封闭性缺陷。

3结束语

综上所述，煤矿作为推动社会经济持续增长的重要动力，逐渐进入到深井作业阶段，对于开采技术和工艺提出了更高的要求。应用信息化技术，建立煤矿综合自动化系统可以实时监控井下生产情况，实现生产活动的统一调度和安排，降低人工管理可能存在的失误可能性，提升工作成效。与此同时，井下一旦出现安全隐患和异常现象，及时发出预警信号，实现工作面电、瓦斯控制，分析潜在的爆炸情况，提高矿井自动化管理水平。

作者:王红凯 单位:陕煤彬长胡家河矿业有限公司

煤矿综合自动化论文:综合自动化技术的煤矿管理系统论文

1综合自动化技术在煤矿行业管理中的应用

1.1综合自动化技术在煤矿管理中的应用由于我国在煤矿综合自动化技术的起步较晚，研发的方法较少，自动化疾控技术的水平较为薄弱，没有市场竞争优势，因此，大多数煤矿企业在选择综合自动化的设备时都是引用国外的设备，现如今煤矿企业广泛运用最多的是矿井安全检测系统，它主要采用的是煤矿综合自动化的集控技术。随着近几年我国信息化技术的发展步伐加快，国家的经济增长速度加快，煤矿企业在引进大量进口设备的同时也开始自主研发和吸收新的理念，结合我国煤矿企业的实际情况来看，通过引导和开发创新科技、实现自动化管理的应用及推广，可让煤矿行业的综合自动化地位走出国门，达到研究及探讨该项应用的核心价值的目的。

1.2综合自动化技术在管理煤井提升机中的应用要做好煤矿的开采工作，其在设备的运用上也非常重要。煤矿开采的主要设备是煤矿矿井提升机，它具备重量大、体积大、控制难度大等特点。在煤矿开采的过程中，为实现有效管理提升机驱动和提升滚筒部分整合的效果，有效的改造和创新可以达到提升机内部结构的升级，使其用起来方便简单。为保障该项设备在管理上的安全稳定、实用的特性，在设备的构建时要进行数字化、智能化的识别和监测。如在煤矿开采中寻找矿井地质时可以有效地运用设备本身的核心微处理器进行，它可以监控和检测到出现故障的地址，做到诊断设备的能力，达到信息网络与设备的通信结合，极大地便利了设备的安装和升级。

1.3综合自动化技术在管理传送带矿井中的应用为保障煤矿生产环节中将煤炭完整地送到目的地，其在向矿井运输的过程中必须要做到传送带传送的连续性。我国在煤矿行业中对于传送带已经被广泛使用，它是通过带式的传送方式，将设备中的产物在确保运输量和安全性的前提下实现管理综合自动化的产物。它的结构中使用了3GST启动设置，通过有效的、智能化的解决操作来进行原煤的不间断运输，其结构中存在的优势是可以提高设备的工作效率，减少设备故障、避免设备出错。但当它进行管理长距离的运输时，尽管达到了设备的标准化要求，但仍然还有一些不够完善的地方需要改进，如传送带的中间驱动点管理上容易出现不稳定的现象，不能完整地除去设备故障，对其整个设备的性以及设备的寿命造成了一定的影响。因此，煤矿企业在通过传送带矿井的使用部分还需加强，只有对此进行不断的研究和分析，才能确保设备系统运输的长久性和稳定性。

1.4电牵引采煤机在煤矿管理系统中的应用电采煤机作为煤矿综合自动化集控技术中一项很典型的应用，它主要是运用采煤机与电牵引技术相结合，利用电来牵引采煤机，从而实现下滑制发电，达到电能在采煤机中的应用。电牵引采煤机具有少故障、稳定性高、维护时间少的特点，它在合理选取和使用设备的启动控电系统中，可以高效稳定地提高其转动能力。随着电子信息技术的不断涌进和应用，电牵引采煤机综合自动化技术是实现企业长久而稳定发展的源动力。

1.5煤矿综合自动化技术在其他设备的应用煤矿综合自动化技术随着经济技术的发展推动，也在主流设备上不断开发和创新，它所采用的液压控制与信息技术相结合的理念已经成为电液控制矿井开采的中坚力量。它能使采矿设备的功能实现智能化模式，有效减少在煤矿开采作业中出现相互冲击的现象，给煤矿开采业提供了比较稳定的电力系统保障，满足了采矿过程中大功率电器的使用需求。

2煤矿管理系统在综合自动化技术中的发展趋势

2.1煤矿管理系统的实用性发展目前我国对于煤矿管理系统在综合自动化系统有三大特征：信息化、智能化和程序化。以这三个特征为出发点，可以体现出来的优势也较多，如设备自动化使用便捷，在设备维修上较少，具备安全等特点。因此，在煤矿管理系统综合自动化设备上人们更注重其实用性。当前的煤矿综合自动化形式，站在煤矿工人的角度来讲，其大大减少了工作压力，降低了作业难度；站在企业发展的角度来讲，煤矿管理系统利用综合自动化技术在生产过程中提高了生产效率，加强了安全稳定性。尽管我国目前的煤矿综合自动化的使用无法与其他发达国家相比，而且相应的技术上还有较大的差距，因此我国煤矿企业在综合自动化的发展中要加大时间和资金的投入，加快生产和发展的速度。

2.2煤矿管理系统的自动化发展煤矿管理系统的自动化发展是目前煤矿行业发展的一个重要方向，其作为企业生产和发展的核心，在未来发展中有一定的优势作用。我国现在很重视煤矿行业的开发技术和配套设施的设计，并要求煤矿行业开发要有自己的知识产权，从传统的经验分析不难看出，我国如想提高高产出和高旷工作业的安全性就必须建立自主产权的核心设备和装置。在设备通信上实现智能化、自动化、性，要加强设备实时信息的收集与整理，并且对其进行分类和存档，将部分有价值的信息进行回收整合，为创新煤矿管理系统中生产设备和工艺水平提供有效的资料帮助。

2.3煤矿管理系统的安全性发展煤矿管理系统综合自动化技术主要体现在智能化和自动化上，其在煤矿开采行业发展中起着不小的推进作用。如现阶段人们所广泛运用的远程控制系统，它可以在无人帮助和工作的情况下实现对煤矿矿井作业的开采和控制，还能通过运输传递的方式，记录并统计工作时产生的数据以及矿井中的温度及湿度状态等。由于矿井工作的风险性比较大，且属于事故多发场地，如瓦斯爆炸、地压冲击、火灾等都是造成事故危险的因素。因此，对于煤矿的生产安全环节要引起足够的重视。在煤矿的开采过程中或者完工后，要对所有的电路设备进行安全检查工作，并且要及时了解矿井下工作人员的情况，以免引起不必要的事故发生。

3结语

综上所述，我国煤矿管理系统在综合自动化技术的发展中还处于起步阶段，为实现信息化技术的发展历程，必须要在综合自动化技术上构建自主的知识产权，将自动化、智能化和高效化引入到技术目标中，结合集控技术的发展，将综合自动化技术日渐完善和创新。总之，要加大对采矿工作中人力物力的投入，改进各个生产环节中出现的不足，提高生产效率，减少成本支出是实现煤矿管理系统在综合自动化技术稳步发展的关键。

作者：景明伟单位：宁夏王洼煤业有限公司银洞沟煤矿

煤矿综合自动化论文:核桃峪煤矿综合自动化管控平台研究及应用

摘 要：文章根据核桃峪煤矿实际情况，采用高性、机电一体化采掘设备，并建立管理与控制一体化综合自动化系统，将核桃峪矿井建成一个自动化、信息化、安全、高产高效的现代化“管控一体化”矿井，是矿井建设的总体目标。综合自动化管控平台的建设将为保障煤矿安全生产、高产高效，配置了自动化技术水平较高的全矿生产过程综合自动化控制系统，建立现代化的、覆盖矿井各生产系统的实时调度监控网络，实现煤炭生产、采、掘、运的综合调度和生产过程自动化，换算成经济效益约合500万/年。

关键词：煤矿；自动化；管控平台

1 华亭煤业集团有限责任公司核桃峪煤矿基本情况

核桃峪井田位于甘肃省庆阳市正宁县西南部，行政区划属正宁县宫河、周家乡和宁县中村乡管辖。根据宁正矿区总体规划，井田范围由20个拐点坐标圈定，东西长约15 km，南北宽约12 km，面积183.19 km2。

井田东部为无煤带边界；南部为陕、甘省界；西部与本矿区新庄井田相邻，其中西南部为宁县、正宁县的县界（无日天沟沟口位置）；北部以探矿权边界为基础取直后与宁中勘查区相邻。本矿设计可采储量1 229.53 Mt，设计生产能力8.0 Mt/a，储量备用系数按1.4考虑，则矿井的服务年限为109.8 a。

2 项目的背景和必要性

2.1 项目背景

随着国家对煤矿安全的日益重视，“数字矿山、智能矿山”的概念越来越普及，其意义是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，以如何提升生产要素有效生产率为目标，以先进的检维修策略为载体，全员的行为全规范化为过程，以企业自动化、信息化建设为基础，在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，综合考虑了生产、设备、安全、管理、环境、资源和效益等各种因素，使信息化逐步由辅助生产经营管理，转变为推动和引领企业管理模式创新，优化企业资源配置，提高经营决策水平，保障安全、清洁、高效发展的主要推动力。其平台建设的核心思路就是“管理模式的转变、检维修模式的提升”。

2.2 项目必要性

2.2.1 国内技术发展现状

中国煤炭资源丰富，煤种齐全。资源总量为5.5万亿t，其中已查明的资源储量1万亿吨，排在俄罗斯（2.5万亿t）和美国（1.5万亿t）之后，居世界第三位。

而中国的煤炭产量居世界首位，煤矿数量多，超过世界上其他主要采煤国家的煤矿总数。

全国煤炭产量25亿t/a，其中大型煤矿的产量13.5亿t，比重54%，大型煤矿企业近600家；中型煤矿的产量4.5亿吨，比重18%，中型煤矿企业近900家；小型煤矿产量控制在7亿吨以内，比重占28%，数量控制在1万家。

2.2.2 国外技术发展现状

作为世界主要产煤大国之一，美国也曾经历过安全状况恶化、伤亡事故严重的年代。

煤矿安全专家估计，自从有煤矿以来，美国大约20万矿工被事故吞噬了生命。20世纪前30年，美国煤矿每年平均事故死亡2 000多人；进入20世纪90年代后，伤亡人数才迅速减少， 2 000年死亡40人。

从国际上公认的安全生产指标百万吨死亡率来看，美国的这一指标已下降到0.035左右。从总的历史趋势看，美国的煤矿安全状况在100多年中得到了大幅度的改善，死亡率甚至比渔业、农业、建筑业和零售业还要低。

3 项目实施方案

核桃峪煤矿综合自动化管控平台是一个集现代管理理念、现代化技术、资源和管理手段融合为一体，能够支撑核桃峪煤矿实现经营和管理战略发展目标，满足全矿范围内各个业务对口部门的多媒体信息采集、传输、存储和加工处理需要的企业综合数字化信息系统，使其网络、软件、数据、应用均能符合企业级标准与规范，体系结构符合国际标准或国家工业标准。

4 项目目标及执行计划

采用高性、机电一体化采掘设备，并建立管理与控制一体化综合自动化系统，将矿井建成一个自动化、信息化、安全、高产高效的现代化“管控一体化”矿井，是矿井建设的总体目标。依据这一总体目标，矿井综合自动化建设内容包括：矿井主要生产系统、辅助生产系统自动化控制，矿井安全生产环境、人员分布、视频信息监测监控，调度通讯。

矿井自动化控制与信息通讯集成网络系统和管理信息系统；矿井综合管理业务系统和决策信息分析系统三个层次内容。

实现矿井安全生产远程集中监测监控、统一调度管理和高效、现代化的经营决策管理。

为保障煤矿安全、高效的生产，建设完善矿井综合自动化系统以实现全矿井的规范化、科学化的调度、指挥、管理。

5 项目经济效益及社会效益

5.1 经济效益分析

①此系统投入运行后，实现矿井安全生产的全过程、全要素管理，实现安全生产环节的数据共享分析，减少安全生产的中间环节，降低人力资源方面的投入，提高了矿井生产效率和现代化管理水平。有效的对系统设备的监测监控，能的掌握设备运行情况，并通过人员作业行为，提高设备的运行效率，有利于设备的维护，减少设备的资金投入。

②设备购置费用低：平台设备购置费用（含软件平台）为350万元，同类型的管理信息化平台购置费用在大概在800万元以上，本系统的购置费用为同类型产品的45%，可节约最少55%的投资。

③系统运行费用低：在建庄煤矿采用了综合自动化管控平台后，减少了各区队各类信息的统计人员1人，减少生产过程岗位工1人，人力资源的各类数据统计1人，全矿节省岗位工最少15人，按公司年均工资8.9万计算，每年可节约开支133万元，同时设备的不必要的损耗，减少设备运行故障的发生，并减少安全事故的发生，同事每年可节约设备运维费及备件费58万元；

使用人员作业行为系统之后，大大提高了区队对现场人员作业过程的管控，减少班中串岗、离岗等现象的发生，提高区队工作效率，并减少安全事故的发生。

④监控跟踪设备的开停情况以及设备运行情况、降低设备运行能耗、从而较大限度地帮助企业有效使用现有生产资源。

⑤提高生产安全性。通过大量使用工业控制设备与系统，可以减少人工差错与干预，依靠技术手段提高安全性。

⑥精细化管理，降低企业生产过程成本。通过各种信息技术的使用，减少人工需求，降低人员成本。另外，应用系统为管理者提供良好的工具，来改进和优化管理，降低成本消耗。

5.2 社会效益分析

①本项目投资大、科技含量高、产业带动力强的特点，有利于促进结构升级并形成新的优势。

②本项目产品使用先进的图形技术、数据采集技术、视频技术、完善的班组建设规范以及各种标准规范，有利于该技术在煤矿行业的发展。

③使用系统之后，从整体上提高了煤矿整体信息化水平，并为煤矿培养了一大批信息化专业人才，从事系统的运维工作，同比外包系统售后服务费近百万元。

④本项目使用国内外先进的管理理念，地设备故障分析方法，全新的设计思路来完成系统，完成后可以在行业内推广，推动我国煤矿信息化、数字化系统的发展。

⑤该项目完成后可以作为“智慧矿山”和“数字矿山”的重要组成部分。

6 项目预期成果

此系统投入运行后，实现矿井安全生产的全过程、全要素管理，实现安全生产环节的数据共享分析，减少安全生产的中间环节，降低人力资源方面的投入，提高了矿井生产效率和现代化管理水平。

有效的对系统设备的监测监控，能的掌握设备运行情况，并通过人员作业行为，提高设备的运行效率，有利于设备的维护，减少设备的资金投入。

7 结 语

本项目采用先进的数字化、自动化技术，目标是建成国内的，并且可以长时间经验丰富的综合智能化、数字化应用管理平台，以煤炭企业的“人、机、物、环”为基础，PDCA模式为驱动，打破信息孤单，实现煤矿的安全生产，并依据企业管理理念，持续对系统进行改进，提高企业的安全生产管控效率，进而确保企业可持续发展。

7.1 实现矿井管理的职能化，为打造本质安全型矿井提 供信息保障

建立包括完整的地质信息、危险源信息和生产信息的矿山模型，以人员作业管理为基础，实现包括安全隐患的预先显现，根据各种监测监控系统和检查检测系统返回的动态数据，利用“煤矿综合自动化管控平台”系统提供模型库、方法库对生产过程的各种危险因素进行实时分析，对各种安全隐患进行超前预测预报，对不安全因素提前进行整改，同时对有危险性较大的区域进行重点监控，对无法避免的灾变可以快速启动相应的应急预案进行紧急救援，依据井下人员定位技术和地理信息系统技术，采用灰色理论和故障树模型等多种分析法，结合危险源（已知危险源和决策支持系统实时分析出的危险源）实现对人的不安全行为的预警，减少物的不安全行为造成的作业人员伤亡。

7.2 实现生产过程管理的精细化、智能化，为打造高产高 效矿井提供决策手段

在各个业务专业监测数据的基础上，利用数据仓库提供的完整信息和智能化分析工具，将现场的环境监测数据、设备动态监测数据、人员定位数据、视频监测数据等，通过工业以太网及无线通讯网进行多方位集成分析，实现数字化矿山的深层次管理。

7.3 高产高效、减员增效，实现企业经济效益的较大化

综合自动化管控平台的建设将为保障煤矿安全生产、高产高效，配置了自动化技术水平较高的全矿生产过程综合自动化控制系统，建立现代化的、覆盖矿井各生产系统的实时调度监控网络，实现煤炭生产、采、掘、运的综合调度和生产过程自动化，切实达到减员增效的目的，实现企业经济效益的较大化，换算成经济效益约合1000万/年。

煤矿综合自动化论文:浅谈煤矿变电站综合自动化系统

摘要：传统煤矿变电站存在的问题比较显著，比如监控失效差、设备安全性差等，这在某种程度上对煤矿变电站的安全运行极为不利。本文探讨了变电站自动化系统测控装置软件和硬件的结构以及原理，以期能够为该项工作顺利开展提供参考依据。

关键词：煤矿；变电站；自动化系统；通信协议

煤矿变电站在矿井安全生产和生活用电中充当重要角色，不仅能够负责电能的传输和分配，而且也负责监测、控制和管理。以后煤矿变电站发展的趋势就是自动化以及无人值守，这也是科技进步的必然结果，这种新变电站优势明显，既能够对矿井供电系统电压、电流、有无功功率等工作状态进行实时监测，又具有一系列优点，比如环境温度宽、抗电磁干扰能力强、抗震性良好以及运行条件平稳等，这使煤矿生产以及生活用电都得到保障，不但安全，而且事故率低。

一、无人值守变电站自动化系统组成分析

变电站综合自动化监系统最主要的功能就是通过优化设计和功能组合的形式，把变电站二次设备（测量设备、远动设备、智能设备等）融合电子、通讯技术还有信号处理，对变电站的重要设备完成智能监控、测量和微机保护，而对输、配电线路也是如此。

（一）煤矿变电站电力监控管理系统

该系统主要监督测量、安保和控制煤矿供电系统和设备运转。现在供电系统和设备实时参数监控能够达到五遥操控，既可以监督故障预警以及保护和确定位置，还能传送故障数据和资讯，对解决煤矿供电系统越级跳闸、电压波动跳闸、突发大面积停电以及接地选线等煤矿供电问题有良好效果。另外，根据自动研究，对故障隐患进行提前预估，防止电力事故发生，增强解决突发故障的能力，在此基础上，可以在处理安全事故，计量检测、专业图表研究工具、录波研究工具和自动专家体系中得到良好应用，不仅如此，还能在供电管理、节能减排、降低事故发生率、提高工作效率上得到加强，配以智能程控技术和互联网远距离操控技术，能够令煤矿供电系统和生产设备实现自动化监控。

（二）变电所监控管理系统

该系统通过变电所多媒体综合监控站和现场监控分站，能够完成对井下变电所设备信息的操作管理、显示报警、调整设置以及检测，可以形成独立性强的当地集中控制体系，并且能够以电力监控子系统的方式接入矿井自动化网络构成中。由于变电所多媒体综合监控站通讯接口有多路，所以可以连接不同电力保护设备、供电设备、开关量传感设备以及模拟量传感设备，而且还可以把监控系统工作的画面以动态模仿形式展现出来，把监控信息和曲线体现出来，进行信息资料的搜集，参数的设置保护，对互联网中其它监控站数据资讯和工作情况进行查询，还能连接视频监督、电话通讯和语音广播设备，充分确保落实当地集控操作、异地远距离操作、当地语音报警等。

（三）集控主站系统

作为集控自动化的主体，集控主站主要由 WEB 服务器、视频监控主机、双操作员工作站、双 SCADA 服务器、双前置机等组成。集控站作为集控自动化主体，包括监控、遥巡、综合操作管理，这对集控主站以及受控子站的运行技术、维修管理以及调度技术起着决定性作用。

（四）受控站系统

该系统是集控自动化的根本，主要有防误闭锁系统、视频系统、自动化系统等。其子站自动化系统组成有微机保护测控设备、通讯管理机设备、当地监控设备等。完成变电站数据采集、处理以及变电站的控制，另外给集控站上传信息，同时对集控站信息进行接受。当前，受控子站自动化系统分为三种，即集中式、集中分布式、分散分布式。

二、自动化系统主要装置概述

（一）微机测控保护装置

微机测控保护设备有跟电脑技术一样的两个优势，即存储记忆和快速计算，而且通过对其防干扰对策、数字滤波、转换 A/D 模数、集成电路信息搜集等能力的运用，确保其在可取性和速冻性上优于原有保护系统，同时突显其生命力。相较于之前的原有保护，微机继电保护设备优势如下：及时，安全性。该设备能够对自身硬件和软件进行实时自检，如有问题，会及时报警。第二，保护性。该设备可以融入数学方法来保护。第三，易扩展。便于信息共享和控制。

（二）微机防误闭锁装置

该系统主要由各功能元件组成，包括防误主机、电脑钥匙、闭锁控制器单元、遥控闭锁单元、数码锁、综合操作屏等，对于电气设备五防要求而言，其已满足。

三、无人值守变电站自动化系统通信协议

变电站管控的主要内容就是无人值守和远距离控制，而这当中更重要的就是通信协议。当前，科技发展一日千里，电脑技术的持续进步对变电站运用计算机综合智能化控制方法而言优势显著，此模式通常由CPU分布式采集控制组成，通过不同CPU单元的通信进而实现对变电站的管控，令变电站即使在无人时候也能够控制、调整监督、策略相应数据。

在变电站综合自动化系统中，通信协议占据不可替代的位置。倘若要想使全变电站综合自动化和上一级控制中心具备五遥能力，那么就务必要保障主机、工程师站、工作站、控制设备、不同 CPU 单元之间通讯，而通信协议这是系统通信的核心。如果没有通信协议，那么计算机自动化系统就不能把其作用发挥出来，也不能实现信息的分享和交流。

现在的通信协议包括很多，最常用的主要包括IEC870-5-101通信协议（ 远 动 通 信 标 准） IEC870-5-102 、SCl801 通信协议、DNPV3.00 通信协议、Modbus 通信协议、CDT 循环通信协议等

四、结语

总之，煤矿变电站自动化系统会随着科技的不断进步而进步，而且还会有更多的高科技应用其中，这为变电站安全生产和降低运行成本提供了条件。

作者简介：李强（1982.4―），男；汉族；籍贯：河南.新郑；本科；毕业于河南工程技术学院。

煤矿综合自动化论文:煤矿中综合机械自动化的应用分析

摘 要：伴S着我国经济建设的发展以及时代的进步，社会生产、生活对于煤炭资源的需求量日益提升。在这样的背景之下，我国的煤炭部门加强了对于煤炭资源的开采以及利用，进而在较大程度上促进我国社会的发展以及经济的繁荣。目前，随着科学技术的发展以及推广，煤炭部门在作业的过程中加强了对于机械自动化的运用。本文基于此，主要论述煤矿中综合机械自动化的应用。

关键词：煤矿；综合机械；自动化；应用分析

作为我国三大能源产业之一，煤矿产业的发展状况往往对我国经济建设状况产生较大的影响。在这样的背景之下，为了确保我国煤炭事业的顺利开展以及开采效率以及质量的提升，有关部门加强了对于现代机械化设备的引进，并以此为基础促进煤炭设备自动化水平的提高。本文基于此，着重分析我国综合机械自动化的应用，并就自动化设备的运用意义以及作用进行论述。

1 煤矿产业综合机械自动化概述

1.1 煤矿综合机械自动化应用现状

伴随着时代的发展以及科学技术的广泛运用推广，我国工业朝着机械化、自动化的方向发展。在这样的背景之下，煤炭部门加强了对于高新技术的运用，进而由此促进了煤炭开采效率以及质量的提高。

据悉，我国的煤炭机械自动化由传统的综合挖掘、采掘机械的运用朝着综合机械自动化方向发展。事实上，这种综合机械具有构件复杂、度高、自动化水平强的特点。不仅如此，该设备已经在煤炭开采作业过程中获得了广泛的推广以及运用。

但是由于我国煤炭部门的技术有限，故而在综合机械自动化的推广过程中，多加强了对于国外设备的引进以及运用。不仅如此，有关部门还在实际的处理过程中加强了对于自主综合机械的运用，进而由此带动各项效益的取得。

1.2 煤矿综合机械自动化意义

基于我国煤炭储藏地区的地质、地形状况进行分析可以得知：煤矿开采作业往往存在任务量大、工作强度高、环境恶劣、安全隐患较多的特点，故而导致从事煤炭开采作业的人员日渐流失，部分矿区存在这一定程度的用工荒的问题。

但是随着煤矿综合自动化机械设备的运用，我国煤炭开采的质量以及效率进一步提升，并且减少了对于员工的运用，缓解了用工荒的问题。此外，伴随着自动化综合机械设备的运用，能够确保煤矿技术人员步入矿井便可进行煤矿生产的勘查，并借助远程控制的方式促进煤矿生产作业的顺利开展，在带动相关作业稳步开展的前提之下，确保煤矿开采作业的质量以及安全性的提升。

综合机械自动化技术的运用能够改善井下开采环境，促进煤矿开采效率以及质量的提升。总体而言，机械自动化设备的运用能够在较大程度上促进煤矿企业的发展，并由此带动更高的经济利润以及社会效益的取得。

2 煤矿综合机械自动化技术的应用

2.1 机械自动化装备的特点

改革开放以来，我国的工业化以及城市化的水平日渐提升。在这样的状况下煤炭开采作业朝着高产量、高工作效率的方向发展。为此，煤炭单位在开采作业过程中加强了对于综合机械化采煤工艺以及设备的运用。

一般而言，采煤机械自动化装备在资源开采的过程中更具有较强的生产力。不仅如此，该设备大多借助液压支架进行控制，故而能够对采煤机高度进行自主调节，促进煤炭开采作业的顺利开展，并且具有较强的安全性，确保煤矿生产的稳步开展。

2.2 在煤矿挖掘中的应用

伴随着煤炭自动化综合设备在煤矿挖掘作业过程中的运用，能够有效的促进煤矿开采质量以及效率的提升，并为煤矿开采后期工作的开展奠定基础。在借助自动化设备进行煤矿开采作业的过程中，技术人员需要依据煤层的分布情况科学选择挖掘技术。目前，煤炭挖掘作业最为常用的技术分为两种，分别是：钻爆技术以及综掘技术。

其中综掘技术指的是借助综合机械自动化技术进行煤矿开采作业。该技术在运用的过程中具有较高的自动化水平，并且能够适应各类煤矿开采环境，故而能够在较大程度上实现煤炭开采的性以及稳定性。

2.3 在采煤中的应用

作为煤矿生产的核心，采煤阶段的状况往往对煤炭生产产生较为直接的影响。基于此，作业技术人员需要加强对于综合机械自动化技术的应用。在这一过程中，技术人员需要加强对于检测系统的构建以及使用，从而确保采煤机械在运用的过程中能够对煤炭以及煤矸石进行高效的分类，促进煤矿生产质量的提高。

除此之外，技术人员还需要加强对于安全监测系统的研发以及推广，从而确保煤炭单位人员能够对矿井中的温度、湿度、空气含量、粉尘含量等因素进行的分析以及掌握，进而规避由于操作不当而引起的安全事故，带动煤炭开采工作效率的提升。

技术人员需要加强对于集合计算机控制、通信、故障诊断等技术的现代化采煤机的运用，实现煤炭开采的无人化操作处理，在保障相关工作稳定性的同时，还在较大程度上保障其安全性。

2.4 在煤矿运输中的应用

煤矿得到开采之后，往往需要经过多道运输流程才能够从矿井中运输出来，推向市场进行销售。基于此就导致如何提升煤矿运输效率成为了煤炭部门亟待解决的问题。

通过对于传统煤矿开采运输作业进行分析可以得知：大部门矿产部门采用人工方式进行煤矿运输，这种作业方式不仅能效率低，往往还存在着较多的问题。但是伴随着煤矿综合机械自动化技术的运用，能够在较大程度上促进煤矿运输效率的提升。现代煤矿运输系统在构建的过程中多采用了电滚筒以及皮带，继而促进煤矿运输效率以及质量的提升。在这样的背景之下，煤矿生产系统与运输系统之间实现了信号和通信的连接以及控制，并由此带动煤矿运输效率以及智能化水平的提升，实现了煤矿生产的高效和连续，帮助煤炭单位获得更高的经济效益。

3 结束语

为了进一步促进我国煤炭事业的发展，促进煤矿开采作业质量以及效率的提高，我国的有关部门加强了对于煤矿综合机械自动化的运用。本文主要论述了我国煤炭单位运用该设备的状况以及意义，并就煤矿综合机械自动化的运用进行论述。笔者认为随着相关措施的落实到位，我国的煤炭事业必将获得长足的发展以及进步，促进各项效益的取得。

煤矿综合自动化论文:硫磺沟煤矿实现基于现场总线与工业以太环网的综合自动化监控系统设计的研究

[摘 要]开展矿井安全生产的综合自动化监测监控及网络化管理势在必行。矿井综合自动化是将矿井的各种自动化子系统集成在一起进行综合控制与管理，以实现矿井的优化运行、优化控制、优化管理的目的，从而提高企业核心竞争力，是矿井实现高产高效的有效手段。

[关键词]监测监控 网络化管理 设计研究

1.引言

硫磺沟矿使用的安全监控监测、人员定位、工业视频监控、电子皮带秤、冲击地压系统等主要分布在矿井的各个环节，形成了多个单独的系统。 目前这些监测、监控系统都处于相互独立的状态，每套自动化系统井上、下均有独立的通讯线路，造成通讯线路大量重复投资，维修、维护困难，信息不能互通。因此，需要建立统一的综合自动化系统，将这些子系统集成起来。使煤矿井下的安全信息、设备的工况信息和控制信息在一个统一的平台上传输。

2.项目施工条件

煤矿信息集成自动化环网平台作为符合煤矿工业环境和生产过程特点需要的各子系统普遍适用的集成监控网络平台，是构成煤矿综合信息自动化的基础。采取基于现场总线和工业以太网的井下计算机监控平台，通过网关将安全监控系统、井下人员定位系统、语音广播系统、工业电视监视系统、冲击地压系统、皮带计量系统等多种井下子系统与信息集成平台实现无缝连接。通过设计各种接入网关将各种子系统的数据包经过协议转换后变成IP包在网络上传输实现信息的集成。

工业以太环网主要分为两部分：井下工业以太环网、井上工业以太环网，每部分主要由赫斯曼网络交换机和光缆组成，井上下工业以太环网通过设立在调度室的核心交换机相连形成井上下环网互通并与行政办公网相连，实现三网合一。通过VLAN划分又各成体系的模式。

3.项目实施和技术难点

井下主要皮带运输区域、中央变电所、二水平甩车场各安装一台赫斯曼环网交换机。在环境相对安全稳定的大巷敷设工业环网所用的防爆光缆，在调度室建立赫斯曼核心环网交换机机房。

在井下主要运输皮带、给煤机、上下井口、捕车器、地面变电站、压风机房、通风机房、煤场、炸药库、主提升系统安装工业视频监控系统。能够把井下的光纤摄像仪通过工业以太环网传输到井上调度中心，整合传输通道。将工业视频监控画面在调度室LED大屏能够实时显示监控画面并录像、在主要值班地点能够实时显示监控画面。系统随着矿井建设整体规划分步实施，并能随着技术的发展方便升级。

①采用开放式的TCP/IP协议，兼容能力强，并支持CAN/RS485总线等多种信号接入及转换，可方便接入矿井各种监控子系统；

②具有强大的网管功能，如：VLAN划分、IP地址设置、优先级控制、电源管理及端口状态监视、流量控制等。

③较强的信息集成能力，支持COM/DCOM组件、NETDDE、ActiveX控件、OPC、VBA、ODBC、FTTP等技术，无缝整合各子系统，实现信息共享和WEB查询；

④采用冗余环网和双电源工作模式，某个节点和线路故障不影响整个平台通讯，通过独有的FAR-ring 协议控制其冗余的时间小于300ms；

⑤传输介质支持光纤多模、单模、超五类双绞线和普通双绞线，满足矿井巷道分支特点，结构灵活。

4.项目方法原理

总线网络设备接口设计较网关设计简单，它是在完成设备功能的基础上加入一个通信控制器接口芯片，实现与总线网络的连接。考虑到开发成本和灵活性，在设计中可选用独立的通信控制器芯片和总线收发器芯片。控制器协议转换模块程序主要由寄存器读程序、写程序、初始化程序、发送程序和接收程序等组成。

5.结论

矿井综合自动化工业以太环网的建成，实现了控制系统的集中、高速传输。我矿构建的综合自动化工业以太环网，将井上、下工业以太环网与行政办公三网合一，实现了对煤炭生产、设备运行、生产调度、安全监测监控等实时远程监控和数据自动采集，提高了对各类问题的判断及应急处理能力。具有安全、结构简单、维护方便、扩展性强等技术特点，将生产监测监控子系统集成到统一的传输平台上，为远程监测监控提供了网络基础。采用实时数据库技术及动态组态技术，形成了统一的管控指挥应用平台，实现了井下皮带、水泵、猴车乘人装置等系统的远程控制和自动化控制。大幅提高煤矿生产能力和安全生产管理水平。

目前我矿主要接入环网的设备有各主要设备的监控摄像仪、各种PLC控制、通讯系统的电话交换机、人员定位系统的总线服务器等设备，随着自动化的日趋发展，我矿还将逐步将更多的O备接入工业以太环网。所以网络视频监控系统在矿井综合自动化系统中起到了不可或缺的作用，要想实现减人提效的目的就必须有一套完善的网络视频监控系统。对井下各控制子系统控制命令，并能监视各子系统内设备的运行状态以及生产和安全参数；井上与集团公司广域网相连，实现硫磺沟煤矿与集团公司之间信息的及时交换，实现全矿管控一体化。

煤矿综合自动化系统建成之后，为硫磺沟煤矿远程监控、皮带运输、生产安全环境监测、生产过程信息综合利用、抢险救灾、应急预案等提供了一个完整的平台，实现了矿井生产调度的统一管理，对于矿井提高生产产量、减少生产事故、减员提效有着重要作用。

设计标准及依据

本设计方案从系统设计、设备选型、设备运输及安装、售后服务等严格遵循国际及国家相关标准，遵循下列标准：国际、国家、行业标准化相关：

1. IEC――国际电工委员会标准

2. RoHS――电子信息产品污染控制管理办法

3.《供电系统设计规范》（GB50052-95）

4. 《低压电气设计规范》（GB50054―95）

5. 《工业企业通讯设计规范》（GBJ42-81）

6. 《工业企业通信接地设计规范》（GBJ115-87）

7. 《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》（GB/T50169）

8. IEEE802.3以太网规范

9.《电工电子产品基本环境试验规程试验方法》（GB2423.1/2/3-89）

10. 《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》（GB/T17618-1998）

煤矿综合自动化论文:雁南煤矿矿井综合自动化系统改造

摘 要：本文介绍了神华大雁集团雁南矿矿井综合自动化系统的规划、设计和改造，使雁南矿的自动化各系统实现异构条件下的互联互通与资源共享，构建统一的网络平台、统一的软件平台、统一的管理平台，以安全生产为前提，较大程度地避免重复投资及资源浪费，实现自动化子系统无人或少人值守，并对人员和设备实时管控，达到安全管理的一体化，优化人力资源配置，保障矿井安全高效生产。

关键词：自动化系统；信息化；PLC；系统改造

0.前言

神华大雁集团公司雁南煤矿于1993年开工建设，1996年缓建，2003年复工，2005年12月投入生产。矿井可采储量23260.8万吨，设计年生产能力300万吨，服务年限77.5年，是呼伦贝尔地区及时对现代化立井提升矿井。全矿现有职工1066人，实行矿队两级管理，矿机关设有8个职能科室，基层单位设有5个区队。

矿井提升系统中的主井提升机引用德国西玛格、西门子公司生产的世界先进的内装摩擦式矿井提升机，副井提升机采用的是新一代机电一体化数字控制设备。矿井投入生产后，按照建设“两型三化”矿井的工作目标，深化企业管理，科学组织生产，当年达到一期180万吨设计能力。

随着开采工艺的变革，以及矿井提升、通风、\输等环节经过多年的重大技术改造，雁南煤矿安全、生产系统的机电装备水平及监测监控、人员定位系统有了很大的提高，这些子系统已具备自动化接入条件，为建设现代化、智能化的煤矿打下了坚实的基础。目前，从矿井信息化和综合自动化发展来看，距离集团数字矿山建设规划的现代化、智能化矿井的安全生产和综合管理要求还相差很远。主要是现有的矿井生产监控系统和自动化装置自成体系，处于“信息化孤岛”和“自动化孤岛”状态，信息不能共享，需要的光缆、电缆多，维护困难、造价高，无法形成“管控一体化”，矿井综合自动化平台的建立能够有效地解决这些问题。

1.改造方案

综合自动化系统改造内容主要是由工业以太网传输平台、一体化生产控制平台（集团信息公司自主知识产权软件）、安全生产执行系统（集团推广）及矿井各自动化子系统接入和改造接入几部分组成。本文主要阐述各子系统自动化改造完善方案。

（1）工业以太网传输平台

目前井下环网已经建设，只需增加一台核心交换机和地面环网的建设。已建成的管理网络平台采用技术成熟的星型以太网交换结构，骨干采用千兆光纤（1000Mbps）互联，接入层百兆（100Mbps）到桌面，工业以太网和管理网采用网闸进行物理连接，建立可满足日常办公、安全、生产、经营、监测控制等多种应用的高质量信息网络。

（2）一体化生产控制平台

①软件系统

一体化生产控制平台（综合自动化平台）位于神华数字矿山5层架构的L1设备层和L3生产执行系统之间，其监控的范围涵盖矿井生产的采掘、运输、地面生产、通风、供配电、供排水、安全等多个方面，主要完成面向设备的监视与控制。

一体化生产控制平台建成后，将实现以采、掘、机、运、通为核心的多专业数据集成、多手段的设备诊断监测、多维度的生产数据分析，实现各个系统之间的智能联动调用，为生产调度指挥提供运营决策辅助支持。

②数据中心硬件平台

系统硬件平台部署两台数据采集服务器为双机备用，部署两台实时数据库服务器，其核心功能是对来自数据采集服务器数据的存贮和管理，并为信息管理系统、生产过程信息系统提供实时和历史数据；部署1台关系数据库服务器，其数据来自冗余的数据采集服务器，生成历史数据，进行存储，对每个采集点配置历史存储周期；部署1台WEB服务器，工矿图和实时/历史数据通过WEB服务器给不同的部门使用、浏览；部署1台网管防病毒服务器，部署两台工程师站和6台操作员站。

（3）矿井自动化各子系统

①主井提升系统监控（接入）

雁南煤矿主井提升电控系统是由一套双CPU热备的西门子S7-400PLC+S7-300I/O通信分站组成。S7-400PLC与S7-300模块通过DP总线通信，监控计算机通过DP卡与PLC进行通信。

此提升系统是一套相对独立、自成体系的系统，具备接入集成条件。只是在此硬件上增加S7-400冗余PLC扩展以太网模块，通过以太网模式接入环网交换机。在软件上需厂家配合提供PLC点表，通过OPC方式接入综合自动化系统。同时，在主井车房配置一台带拾音数字摄像机，实现现场声音、视频采集，实现一体化生产控制平台对主井提升系统的远程监测和控制，达到具备无人值守的条件。

②副井提升系统监控（接入）

副井提升系统电控系统主控制器采用西门子S7-300软冗余模式，通过DP总线实现CPU、IO分站、监控计算机通信。

由于此系统是一套相对独立，自成体系的系统，具备接入集成条件。只是在硬件上增加S7-300冗余PLC扩展以太网模块，通过以太网模式接入环网交换机。软件上需厂家配合提供PLC点表，通过OPC方式接入综合自动化平台。同时，在副井车房配置一台带拾音数字摄像机，实现现场声音、视频采集，可实现一体化生产控制平台对副井提升系统的远程实时监测功能。

③井下排水系统监控（改造）

井下建有中央水泵房和采区水泵房两个泵房，中央水泵房有5台离心泵，采区泵房有3台离心泵。对中央水泵房进行自动化改造后，可实现远程就地对水仓水位实时监测、各阀门及水泵自动开停、各泵电力参数监测等功能，并根据液位情况、用电负荷自动启停、轮换水泵，达到无人值守要求。

中央水泵房配置两台矿用可编程控制器，分别采集传感器及水泵、闸阀信号，通过就地操作台实现就地监控，接入井下环网通过一体化生产控制平台实现远程监控。

④井下供配电系统监控（接入/改造）

井下供电系统由井下中央变电所、采区变电所组成。井下中央变电所高压开关柜与低压开关柜已经进行独立监控，设有独立的监控主机和监控系统。井下采区变电所内置19台高压馈电开关，15台低压馈电开关，4台移动变压器，3台照明综保。在井下中央变电所和采区变电所安装监控通信分站，变电所高压开关柜、高爆开关、馈电开关智能保护器通过RS485接口用屏蔽通信电缆直接并接到本变电所监控通信分站的RS485接口上，各开关智能保护器通过RS485总线与监控通信分站通信。监控通信分站内置以太网交换机通过网线连接本变电所千兆以太网交换机将通信信号传输到以太环网。

在地面调度指挥中心安装监控主机和专业组态软件，组成监控平台，监控主机通过以太网与井下变电所设备通信。通过软件处理，实现对电力系统的遥信、遥测、遥控、遥调和数据统计，生产管理功能。

⑤主扇通风系统监控（接入/改造）

主通L机房配置两台对旋式轴流风机，每台风机有两台电机，每台电机均由一台ABB变频器拖动。通风机配置风速、风温、负压、振动传感器，并接入风机预埋温度传感器，实时监测风机运行状态；对立式风门加装开到位、关到位传感器，对风门位置状态进行监测；在风机房配置plc控制器和就地触摸显示屏，采集各传感器、变频器频率参数、电流、电压参数及风机和风门的开停状态，控制通风机和风门的启停；控制器配置以太网模块，通过光电转换模块就近接入环网交换机；通风机房配置含拾音设备数字摄像机，实现对通风机环境的监测，摄像机通过网线就近接入环网交换机。

通风机监控系统接入后，具备风机、风门、相关安全参数等的远程实时监测和控制功能，能够就地/远程一键启停风机、一键反风、风机自动倒台轮换功能，达到无人值守要求。

⑥压风系统监控（接入/改造）

压风机房配置有4台上海飞和集团提供的FHOG-132F风冷式螺杆压缩机，每台压风机各配置1个风包，通过连接管理及阀门构成整个压风机供风系统。目前不能实现压风机系统的自动控制和自动倒台，也不能实现压风机的远程控制。改造方式如下：

更换主管路进气阀门、出气阀门为电动闸阀，更换排污阀为电磁阀；对气罐加装温压力传感器监测气罐压力，气罐温度采用已有传感器；在空压机配电柜加装低压电力采集模块，实现对各压风机电力参数采集；配置plc控制器和就地触摸显示屏，接入现有各压风机控制器、电力综保、电动阀门、电磁阀及压力、温度传感器，实现对整体空压机监测和控制；控制器配置以太网模块，就近接入环网交换机；压风机房配置一定数量含拾音设备数字摄像机，实现对压风机环境的监测，摄像机通过网线就近接入环网交换机。

压风机监控系统改造接入一体化生产控制系统后，具备压风机、阀门、气罐等远程实时监测和控制功能，能够根据气罐压力自动启停、倒台压风机，达到无人值守目的。

⑦智能灯房监测（接入）

目前，智能矿灯已建成，采用济源华科CLF100WG智能矿灯架及矿灯智能管理系统。由于智能矿灯系统自带计算机监控软件，且日常维护管理均需放置于灯房，因此设计从其上位机进行数据接入。接入方式为：硬件上通过智能矿灯监控系统计算机接入地面环网交换机；软件上需厂家配合，提供相应数据接口（开放数据或提供通用数据对接格式），完成软件及数据对接，集成到综合自动化平台。

2.经济效益

通过综合自动化系统改造后，实现在调度指挥中心集中监测监控井上、下生产安全信息、控制井上、下机电设备，做到部分机电设备无操作工，机电硐室无人值守，达到减人提效的目的。全矿井综合自动化改造完成后可以减少岗位人员20人，按照煤矿每人年6.5万元计算，年节约130万元。

煤矿综合自动化论文:综合自动化系统在白庄煤矿洗煤厂的应用

摘 要：介绍了洗煤厂综合自动化系统的构成、系统功能与作用以及在白庄煤矿洗煤厂的应用实践。

关键词：综合自动化；集中控制；监视；上位机

1 系统概述

肥城白庄煤矿有限公司隶属于肥城矿业集团有限责任公司，煤矿规模为1.40Mt/a。为提高产品质量及管理水平，2010年对原有的跳汰系统进行了集控改造，2011年对洗煤厂主选系统又进行重介技术改造， 两套系统全部采用自动化控制系统，实现了对全厂所有机电设备的集中控制监测，包括厂外相关设备也纳入集中控制系统，并实现工业电视监控功能和语音调度通讯功能，使生产与管理系统建立在一个高度信息化的平台上。

2 系统组成

白庄矿洗煤厂集中控制系统以PLC控制系统为核心，系统控制采用三层网络结构体系，即信息层、控制层、设备层。信息层在控制室组成100M局域网，监控主机通过以太网卡与PLC主机连接数据交换。控制层PLC CPU与采集模块之间通过背板总线，进行数据交换，实现集中控制室对各系统设备的集中监测控制；设备层各参控设备通过控制电缆与本地IO模块连接实现各离散信号及模拟信号的监控。

该系统通过三层网络结构完成洗煤厂整个现场设备的集中控制。

3 系统功能

3.1 生产集中集控系统

（1）洗煤厂集控室负责整个生产系统的生产管理、调度任务和设备操作。控制方式采用HMI+PLC的控制方式，分别完成各个相关工艺设备的集中控制任务。生产系统包括整个生产过程中的运输皮带和主厂房洗煤设备。上位机监控系统选用两台研华工业计算机，互为备用，使用力控组态软件可以显示全厂生产设备运行情况和运行参数，包括图形监控、动态图形显示、历史数据采集管理、状态趋势图、自诊断、报警等诸多功能。

（2）PLC控制系统选用SIEMENS S7-300系列可编程序逻辑控制器（PLC）为主站，根据配电室位置情况设7个PLC分站，现场通过PROFIBUS总线连接，主站与控制室通过以太网连接，上位机实现双机热备。

（3）监控功能和控制功能采用在调度监控计算机上集中进行，由集控室调度人员对运行控制方式进行选择，以实现单台设备启动或自动顺序启停功能。

3.2 控制方式

生产集中控制系统有两种控制操作方式，即集控室集中控制操作和现场单台设备就地操作操作。集制室集中控制操作是洗煤厂综合自动化控制系统的主要操作方式，现场单台设备就地操作方式主要用于设备的调试和检修。集控室集中控制优先，现场单台设备就地控制为辅。

（1）集中控制方式。集中控制方式分为集中自动和手动两种方式。集中自动控制方式即通过集控室上位机鼠标，对计算机进行控制，结合计算机显示器显示，按照符合现场的工艺流程实现现场设备的逆煤流依次起动，设备间的启动延时可以根据现场需要，从PLC程序里方便地设定。集中手动方式即通过集控室计算机鼠标，实现对现场单台设备的起停控制。

（2）现场单台设备操作方式。现场设备附近均设置就地操作控制箱，实现单台设备的起停控制，该操作方式主要供单机调试、维护使用。在此工作方式下，设备的操作独立于PLC控制，确保在控制系统发生严重故障情况下，不影响正常生产。

3.3 实现功能

集中控制系统，以PLC控制系统为核心结合上位机力控组态软件，利用一根网线就可以实现上位机与PLC之间的数据交换功能，从而根据采集到现场各种开关量和模拟量的输入、输出信号，实现对现场设备的控制、监测和调节。同时，在启车和停车时，集控室调度员在上位机只需通过鼠标操作就可实现对全厂设备的控制，这不仅大大节约了人力而且大大降低了工人的劳动强度。

4 工业电视系统

工业电视系统是由现场的三星摄像头、旋转云台，以及位于洗煤厂集控室的工业电视主机柜、电视墙、计算机等组成。集控室内的电视墙由21台29寸创维工业监视器组成，其中工业电视机柜内装3台16路视频分配器，45路视频光接收机，和1台矩阵组成。此系统通过37个摄像头，采集现场37个重要岗点的信息，以光纤为载体传入集控室主机柜，经视频分配器输出至各监视器和显示服务器。

集控室调度台有手动键盘，一方面能够通过键盘切换现场37路画面，同时能够通过键盘上的手柄能够实现对现场云台z像头的放大、缩小和旋转功能，从而实现对各个监控点动态直观实时监控，使集控室调度人员24小时都能实时监控各岗点的设备运行状态和生产情况，降低了事故发生率，实现了集中监控管理和辅助指挥调度的目的。

5 调度通讯系统

调度通讯系统由KTJ4H型数字程控调度机、调度键盘、维护终端、扩音终端、喇叭、本安电话机等组成。通过调度通讯系统把集控室主键盘和现场电话及喇叭结合起来，强大的抗噪音功能及喇叭的扩音功能，实现了集控室与现场的直接通讯。集控开车时，通过集控室工作人员在上位机电脑上点击语音预警，可以实现全厂的启车报警功能，避免事故的发生。

6 结语

综合自动化控制系统在白庄煤矿洗煤厂的成功应用，大大提高了洗煤厂的自动化水平，提高了生产效率，减轻了现场工人的劳动强度，使洗煤厂实现了管――监――控一体化的目标。该系统操作简单、故障率低，便于维护和管理，为洗煤厂的高效发展奠定了基础，值得在洗煤企业中大力推广应用。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统的研究与设计

摘 要：我国是一个地域广阔的国家，煤炭矿产资源储量丰富，成为促进经济快速增长的主要动力。但是随着煤矿资源的大肆的开采，致使煤炭资源急剧减少，如何能够利用先进技术来提升煤矿开采效率，提升资源利用效率显得尤为必要。在煤矿综合自动化系统设计中，结合国内外相关经验基础，深入剖析我国当前煤矿综合自动化系统中存在的问题，充分发挥自动化系统的优势，建立完善的监测、控制和管理一体化的系统，提升煤矿生产成效。文章主要就煤矿综合自动化系统的研究和设计进行分析，结合实际情况，从多种角度来完善系统功能，提升煤矿开采成效。

关键词：煤矿；自动化系统；研究；设计；现场总线

国外在煤矿开采和管理中应用的系统经过不断完善和创新，已经发展到现在的第四代以微机技术为基础的综合自动化系统，在实际应用中取得了较为可观的成效。我国从国外引进的HIMASS系统是美国新研发的煤矿综合自动化系统，承担着煤矿生产安全监测的重担，包括煤矿下各种温度、负压和瓦斯指标的监测，设备的正常运转情况等等，实现全自动化的生产和监控。由此看来，加强煤矿综合自动化系统的研究和设计分析是尤为必要的，对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。

1 我国煤矿控制系统中存在的问题

我国对于煤矿控制系统的研发和设计重视程度较高，自上个世纪80年代以来，相继研发出了一系列监控系统，但更多的是集中在控制阶段，设置控制中心，在井下设置多个测控分站，将收集得来的信息传输到主站，经过处理后下达控制命令，最终由分站执行。信息传输主要是通过电缆和光纤，根据相应的通信协议实现，但是其中仍然存在一系列问题有待完善：其一，通信协议不规范。当前很多监控系统均是采用各自厂家的通信协议，所以不同厂家生产的系统之间兼容性不强，很容易造成设备重复购置，或是软件无法重新升级等后果[1]。其二，井下信息传输设备物理接口协议不规范，致使用户无法拓展系统功能，在实际应用中由于不同系统的调制频率和收发电压幅值差异，导致不同系统分站不兼容；其三，煤矿监控系统所使用的设备多数是单片机或微处理器为核心，自身不具备计算机联网功能以及网络互联协议等。

2 煤矿综合自动化系统设计

2.1 综合自动化系统结构

在煤矿综合自动化系统设计中，主要是发挥计算机和网络技术的优势，建立完善的自动化系统实现对井下机电设备的自动化控制，并将收集所得信息集中在统一的网络平台上。运用多种现代化信息技术和自动化技术，建立完善、统一的控制系统，对传统的煤矿生产运行方式进行创新和完善，形成多方位的煤矿生产过程控制自动化、生产调度自动化和业务运转网络化，进而更为地对煤矿生产情况监督和管理，确保生产活动能够安全有序运行，一旦出现异常情况可以及时发出预警信号予以解决[2]。

生产控制层各个节点设备主要是在统一的调度室延伸到井下，井下的光纤作为数据传输介质，节点则是作为嵌入式设备，充当系统的信息收集站。生产控制层将不同厂家生产、技术方式、不同标准信息进行加工和处理，实现信息资源的贡献，有效解决以往信息资源不能共享和沟通不畅的问题，提升信息资源利用效率，为后续生产管理活动有序开展奠定基础[3]。煤矿生产过程中涉及到的环节较多，在生产活动开展中会产生大量的信息，这些信息中蕴含大量的生产信息，如果分散处理，可能造成信息的丢失和损坏，形成信息孤岛，影响到信息资源的共享和利用。

2.2 软件体系结构

煤矿综合自动化系统的软件主要是采用组态化设计，整合井下环境监控子系统和生产环节的自动化控制系统，建立统一的自动化系统。组态软件是通过I/O驱动，从现场收集到的信息加工和处理后，以直观生动的图形方式呈现在计算机屏幕上；加工主站的控制命令传输到I/O设备中，对于重要的历史数据存储在数据库中，为后续的数据使用提供检索和利用功能。一旦出现异常情况，可以向值班人员发出预警信息，并做好预警信息的记录[4]。

（1）实时数据库。作樽樘软件中核心部分，具备历史数据检索功能，一旦出现事故报警处理，存储报警数据信息，实现数据的科学分析和计算，还可以实现I/O数据连接等等。实时数据库中主要由几个部分组成，其一，组态数据库作为该系统中的核心配置，主要是负责记录收集得到的设备运行情况，将数据属性和相关性进行分析，为后续数据库系统完善提供数据支撑；其二，事件库则是在事故报警中的数据信息，可以自动化处理紧急事情；其三，主动规则库，用户可以根据实际需要来选择要监控的事件。

（2）I/O驱动。组态软件的实施数据库主要是为了实现设备之间的通信连接，实现资源信息的共享和交换，I/O驱动是设备交互的桥梁，实时性和性是数据库正常运行的首要前提，为了确保数据信息的正常传输，应统一硬件设备结构。DCS和PLC控制设备；Etherent、Profibus现场总线通信接口装置；PC总线工业计算机板卡装置。

2.3 关键技术设备

煤矿综合自动化系统中主要包括环网交换机、综合接入网关设备，其中环网交换机则是构建矿井工业网络系统的主要设备，自身具有十分突出的特性，电源输入范围广、电源波动范围大以及容易安装和检修等优势，能够更好的适应恶劣环境。综合接入网关则是实现监测系统互联和分站接入功能的装置，将现场总线信息数据收集到特高新网络中，借助光纤传输到系统中，较之传统的监控系统而言，有效改善了监控系统封闭性缺陷。

3 结束语

综上所述，煤矿作为推动社会经济持续增长的重要动力，逐渐进入到深井作业阶段，对于开采技术和工艺提出了更高的要求。应用信息化技术，建立煤矿综合自动化系统可以实时监控井下生产情况，实现生产活动的统一调度和安排，降低人工管理可能存在的失误可能性，提升工作成效。与此同时，井下一旦出现安全隐患和异常现象，及时发出预警信号，实现工作面电、瓦斯控制，分析潜在的爆炸情况，提高矿井自动化管理水平。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统的研究与探讨

[摘 要]煤矿综合自动化系统的建设逐渐进入了我国煤矿行业的行列之中，成为了焦点话题。煤矿综合自动化已经发展成为了我国煤矿实现信息化、现代化和科学化的前提和基础。煤矿生产是一个比一般企业生产更为复杂的系统工程。只有对煤矿每一个环节了解清楚，并且保障好煤矿各系统的正常运行，这是保障煤矿正常。安全生产的关键所在。

[关键词]煤矿；综合自动化；系统结构

0 前言

随着经济的发展，特别是我国加入世界贸易组织之后，煤矿企业要想在更广阔的国际市场上占有一席之地，就必须要提高煤矿生产水平的自动化和管理水平，目前我国煤矿所采用的自动化系统已比较先进，但是由于煤矿的管理水平比较低下，不能够适应自动化生产，如果能够直接将通过综合自动化系统所得到的信息传输到生产管理者，这样对于煤矿生产管理水平的提高将具有划时代的意义。

1 煤矿综合自动控制系统的目标和要求

1.1 煤矿综合自动控制系统的目标

（1）能够使煤矿井上、井下各生产环节的生产工况信息在异构条件下进行有效集成，能够将矿井安全监控、人员定位等各子系统的数据进行有机整合，进而实现相关联业务数据的综合分析以及生产状态的实时评估。（2）通过系统，既能监测各子系统内的设备运行状态以及所需的安全生产参数，对矿井内各控制子系统控制命令；还能上连集团公司局域网，实现矿井与公司之间生产与管理信息的及时交换，从而实现安全生产过程控制网络化、企业综合管理现代化的目的。（3）建立一个生产调度中心，在地面调度中心能够对各子系统的机电设备进行集中监控，井下各系统可实现无人值守，仅需巡检工进行定期巡视和维护，实现全矿的管控一体化。（4）随着矿井建设的整体规划不断分步实施，系统能方便地进行扩展与升级。

1.2 煤矿综合自动控制系统的要求

建立全矿井的综合自动化网络系统，通过此系统往下能对矿井内各控制子系统控制命令，并能往上能够联接集团公司信息网，实现潘北矿井与集团公司之间的生产与管理信息交换。

（1）为了满足集中控制的要求，必须建立、传输信息量大，通讯接口标准开放的传输网络。（2）能够将各子系统的数据进行有机整合，进而实现生产状态的实时评估。（3）当系统某一子系统的通讯或元器件出现故障时，不能影响其他子系统的通讯和整个网络的传输性能。（4）建立一个能够对各子系统的机电设备进行集中监控，仅需巡检工进行定期巡视，实现全矿的管控一体化。（5）要充分考虑数据的安全性，应具有数据备份和病毒防护功能。

2 综合自动化系统结构

在“数字化矿井”中，矿井综合自动化主要指采用网络技术实现自动控制，将煤矿的设备工况信息统一在一个网络平台上。采用自动化技术，建立全矿井控制、基于网络的大型开放式分布控制系统，形成全矿井控制自动化、业务运转网络化等，对煤矿运营状况实行远程监察，以保障对全矿井生产过程进行实时监视、控制、调度管理。

井下部分可以是某个区域的信息采集监控站，以及协议转换器。生产控制层采用各种不同技术方式、用于不同生产过程单元所产生的各类不同标准的信息进行汇总，使其可以共享信息状况，达到信息资源利用的化。同时，通过各专业子系统对调度操作。煤矿生产过程环节众多，配套系统繁杂，在生产过程中各个业务环节都将产生大量的信息，如果分散处理，必将会产生大量的信息孤岛。要实现不同系统之间和不同数据格式之间的信息共享与交换，煤矿须构建统一的数据处理中心。

3 软件体系结构

将矿井环境监各生产环节自动控制子系统以及系统自身整合。组态软件通过实时数据对数据进行必要的加工后，按照操作员的指令将控制数据送给I/O设备，对执行机构调整控制参数，对于提供历史数据的检索功能。当发生事故报警时，实时地记录报警的历史信息。系统软件采用如图2所示结构。

3.1 实时数据库

实时数据库是组态软件的核心和引擎，历史数据的存储和检索、数据的运算处理、I/O数据连接都是由实时数据库系统完成的，I/O驱动等组件以实时数据库为核心，通过高效的内部协议相互通信，共享数据。监控组态软件的实时数据库系统分为组态数据库、主动规则库、历史数据库、内存实时数据库等。

3.1.1 组态数据库

由于其主要用于记录项目中的数据点的属性，时间相关性等，考虑到现有成熟技术的廉价性，采用传统的关系数据库，用于构造实时数据库系统。传统的关系数据库现在发展的比较成熟，因而分布式的数据处理等，因而得到了广泛的应用。因此，所有的数据源都可以通过ADO来访问

3.1.2 事件库

事件可以看成是需要立刻处理的计算机系统里的中断。它导致系统保存当前的状态，对突发事情进行处理，再继续原来的任务。在实时数据库系统里加入事件库，处理系统中使得最重要的事情得以及时处理。

3.1.3 主动规则库

事件和状态评测，对于复杂的情形，必须多个数据状态满足一定条件，事务活动需要触发执行，因此主动规则库功能如下：

1）用户可以显式地定义要监视的情形（事件与条件）；2）一旦说明的情形出现，则触发执行相应的活动；3）系统自动探测与评价情形的出现。

3.1.4 优先级库

其功能在于为事务调度提供依据的实时特性，为了满足系统定时限制，使最需要更新的数据获得系统资源，从而保障实时性。

3.1.5 历史数据库

有些数据是需要为系统的将来决策提供历史依据，磁盘调度降低磁盘的使用寿命，甚至造成系统瘫痪破坏。因此历史数据的转储机制减轻磁盘的缓冲技术。即使如此，历史数据的数据量是很大的，而磁盘的容量有限，一个是采用数据压缩技术，当磁盘容量到达危险容量值时，要求将历史数据转储到备份磁盘。

3.1.6 内存实时数据库

包含对内存数据库的访问接口，历史数据缓冲区，以及实时数据本身的各种属性，是系统交互的核心区，系统驱动运行的数据来源。

3.2 I/O驱动

监控组态软件的实时数据库以完成特定的功能。因此输入输出系统是与实时数据库相对独立的，但性和实时性是各种设备种类繁多，需要抽象出硬件设备的统一结构。

4 结语

办公自动化技术的广泛应用，使矿井生产安全，及时处理各种突发事故和自然灾害；实现全矿井的网络化、信息化、科学化。这必将为企业建立良好的技术支持，从而带动煤矿企业管理的体系化和现代化。另外，发挥效益贵在适应性开发和应用，综合自动化技术在煤矿企业中的应用，为国内煤矿企业多元化快速发展提供了的技术支撑，实现了远程管理和实时监测。综合自动化技术科学有效地支撑煤矿企业生产经营不断高效持续发展。

作者简介

莫斌（1987-），陕西神木人，助理工程师，2010年毕业于牡丹江大学机电一体化专业，现供职于神华神东石圪台煤矿，研究方向为方向是综采机电。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化集成系统中文件传输组件的设计

摘要：针对煤矿综合自动化集成系统中文件传输复杂和频繁的问题，设计了文件传输组件，本文探讨了煤矿综合自动化集成系统中文件传输的特点；给出了文件传输组件的结构设计和主要流程设计。实际使用表明：该组件可以高效地实现文件传输、复用率高且易维护。

关键词：煤矿；系统；信息共享；文件传输组件

随着信息技术的快速发展，全球信息化进程不断加快，信息化已经成为推动世界经济和社会发展的关键力量。煤矿企业的信息化工作在实现国民经济和社会的可持续发展上有着举足轻重的作用[1]。当前煤矿企业的日常安全生产运营已离不开各式各样信息化系统的支持。如煤矿安全监控系统实现煤矿井下各种环境参数的实时监控和报警；瓦斯抽放系统实现瓦斯的控制和利用，确保安全生产；煤矿人员定位管理系统实现煤矿井下作业人员和运输车辆位置的监测和报警；生产调度系统实现对煤矿生产过程、调度决策、统计分析及调度台帐的系统化管理。煤矿产业健康、快速的发展离不开信息化，建设自己的信息公路，不仅是时展的需求，更是提升自身竞争力、提高适应能力和发展能力的必然要求[2]。

煤矿企业所使用的系统大多都是由不同厂家针对煤矿生产运营中某个环节的具体需求单独研发和应用，因而各系统遵循的标准不同，在功能上不能关联互助、在信息上也无法共享互换。为了打破这种“信息孤岛”现象，也为了更好地发挥煤矿上各种监测控制系统的作用、协调生产过程中各系统间的关系、提高安全生产和管理水平、开发信息资源的价值，必须对上述系统整合进行综合自动化系统的集成。煤矿综合自动化集成系统使单个系统采集加工处理的有用信息能够在系统间无阻传输，实现信息共享，同时方便煤矿统一调度指挥，有利于充分发挥信息化技术的支撑推进作用，从而提升煤矿企业的核心竞争力[3-5]。

煤矿综合自动化集成系统需要实现各系统收集的原本为自己所用的各种有用信息能够传输给其他系统并供其使用；系统收集的有用信息品种繁多这就造成了信息传输工作复杂而繁重。本文在此基础上提出的文件传输组件大大提高了文件传输的效率，且使用方便易维护。

1 基于信息共享的文件传输

煤矿综合自动化集成系统中需要共享的信息往往是各种经过加工处理的数据，对收集它的系统之外的其他系统而言，它们不可读，也不能直接使用；因而要实现信息共享这些数据最终会以各种约定格式的文件存储，系统之间通过文件传输实现信息共享。这种基于信息共享的文件传输有以下特点：

复杂性：需要传输的文件较多，每个系统都必须提供文件传输模块将文件传输到其他系统，每个系统自身的情况不一样，这就具备一定的复杂性。文件需要安全、完整传输，以确保文件的可读、可用，从而真正实现信息共享；还需要快速地传输以确保煤矿综合自动化集成系统的运行效率，就更提高了文件传输的复杂性。

频繁性：煤矿综合自动化集成系统运行的每时每刻都需要确保这些共享信息能在系统之间畅通无阻的流通，因而文件传输非常工作非常频繁。

基于煤矿综合自动化集成系统中文件传输工作的重要性，将各系统的文件传输模块抽象成文件传输组件很必要。由组件统一实现文件传输，不再为各系统单独开发各自的传输模块，将降低煤矿综合自动化集成系统的集成工作量和工作难度，加快集成速度，同时也相应降低系统的后期维护工作难度。

2 文件传输组件的结构设计

2.1整体结构设计

文件传输组件的整体结构如图 1所示：组件由表现层、数据访问层、数据存储层和业务处理层组成。表现层实现组件运行所需的配置信息维护；数据访问层实现配置信息的处理；数据存储层实现配置文件的存放；业务处理层实现实时文件传输。

2.2 功能结构设计

文件传输组件由配置设置和文件传输两个功能模块组成，功能结构如图 2所示。

配置设置模块主要实现组件运行所需参数设置、配置信息加密以及存储。需要设置的配置信息包括需传输文件的具体位置以及文件名，目标系统所在机器的IP，用户名和验证密码，目标机器存放文件的位置等信息。设置的所有配置信息将通过加密算法进行加密，最终以xml文件的形式存储。

文件实时传输模块根据已配置的组件运行参数信息，定时将需要传输的各个文件传输给各个目标系统，同时进行出错处理。

3文件传输组件的主要流程设计

3.1配置设置流程

文件传输组件配置设置流程如图 3所示。组件运行时首先检测是否存在配置文件，如果有则读取并解密，再将配置信息显示到界面供修改；如果没有则需在界面上进行设置。设置完成后需对配置信息加密并按已设计的数据结构存储到xml文件中。配置信息是文件传输组件正常运行的基础，没有配置信息组件无法正常运行，因而只允许增加、修改配置信息，不允许删除配置信息。

3.2实时文件传输流程

实时文件传输流程如图 4所示。通过定时器实现实时传输，每次到达定时时间先暂停定时器，根据配置信息中设置的目标机器IP检测网络是否连通，网络正常时通过设置的用户名以及密码验证连接目标机器，连接成功后将需要传输的文件传输到目标机器上的具体路径，文件传输出错时进行处理；网络不通或连接目标机器不成功时都无法实现文件传输。

4 结论

本文设计的文件传输组件在Microsoft Visual Studio环境下以C#语言开发。组件已开发完成并通过测试，目前已运用在全矿井综合自动化系统中，实际使用表明：该组件运行稳定，能够高效完成共享信息在各个系统之间的传输，并且复用性高易维护。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统平台研究

[摘 要]近年来，随着计算机技术的不断发展，带动了不同领域自动化水平的大幅提升。为实现煤矿采煤效率的不断提高，充分确保其生产处于安全状态，开发并应用煤矿综合自动化系统平台已经成为煤矿亟需解决的重要问题。本文阐明了现阶段煤矿自动化系统面临的一系列问题，在此基础上，阐述了煤矿综合自动化系统建设的价值和意义。然后指出煤矿综合自动化系统建设的主要目标及其具体的结构，并对其设计实现进行了细致深入的探讨，分析了其软件结构。

[关键词]煤矿；计算机技术；自动化系统平台

计算机技术的不断发展，为煤矿经营运作中引入自动化系统提供了有利条件。然而，现阶段，综合自动化系统在煤矿中的应用现状不容乐观，其并未获得及时的优化和完善，尤其值得注意的问题是，各个自动化系统（供电、排水等）单独存在，而缺乏统一的管理，这就在很大程度上影响到自动化系统功能的发挥。鉴于此，本文对煤矿综合自动化系统平台进行研究。

一、煤矿自动化系统存在的主要问题分析

（一）存在一定的经济资源浪费问题

这个问题基本上反映在人力资源与经济投资的浪费两个环节。首先，系统单独建设难免涉及到控制系统、机房以及线路等的重复建设，这样就会存在一定程度的重复投资现象，从而造成对资源的无谓浪费。其次，系统的独立同时还离不开专人对其管护，这样将会产生一定财力、物力、人力的浪费。

（二）安全性和稳定性相对较差

现阶段，煤矿自动化平台彼此独立存在，不同系统的信息无法获得充分整合， 这样就使得系统的稳定性有所降低，同时其安全性与性根本无法获得充分的保障。需要注意的问题是，煤矿设备故障并非由其中的某一个系统造成的，或者是由其中若干因素引发的，系统独立无法及时高效的监测与预报其中的安全隐患，从而导致煤矿的生产安全同样不能得到保障。

（三）信息无法共享

不同的系统单独存在，无法实现充分的信息互动与沟通，这样系统根本无法确保整体效益。另一方面，使得数据统计和分析工作变得更加困难，无法实现整体分析与监测的目的。

二、综合自动化系统平台建设的主要目标分析

（1）实现对相关设备的远程控制，同时还可以监控其运行参数。通过动画模拟的方式把设备与生产状况由计算机展示出来，同时还可以达到故障报警的目的。

（2）把每一子系统进行有机整合，对其实施统一管理，同时还可以实时监控对讲通讯、关键部位等，此外还可以实现故障急停。

（3）打造调控和监测中心，可以在线监控子系统及其设备，当发生故障的时候可以进行报警，同时可以实现远程协助维护功能。

三、平台的结构分析

煤矿综合自动化系统平台主要包括以下两个方面内容：

（一）信息传输部分

这一个部分基本上是应用在每一子系统，传感器与接受处理部分，设备和控制终端。在每一个控制中心的计算机相互间传输相关数据，通常情况下，包括矿用光缆与隔爆千兆环网交换机两部分内容。

（二）数据采集部分

这一个部分基本上是用来采集煤矿生产现场相关设备的具体工作状况、以及所处的环境条件等。相关数据的采集基本上通过专门的传感器完成，采集完之后接着需要对其加以汇总，在此基础上，对其进行整理。这一个部分基本上通过通讯协议转换器与矿用显示控制箱两个设备实现。

（三）集中控制操作部分

这一个部分大体上涉及到矿上、下两个方面内容。其中有给排水、电力系统以及采矿设备等诸多系统的集中控制，大体上包括矿用显示器、控制箱、接线箱以及键盘等几个方面。

（四）语音图像显示部分

这一个平台的语音图像显示设备的基本功能包括：显示相关设备的具体运行状况，显示每一个系统的具体工作状况，发出报警，以及对相关故障提供相应的语音帮助等诸多方面功能。大体上包括急停开关、本安扩音装置、隔爆光纤摄像仪等几个部分。

四、综合自动化系统平台的设计实现

（一）子系统的接入

在这里，子系统主要包括以下几个自动化系统：主副井提升、智能电气、通风、排水、选煤运煤，除此之外，还包括井下水泵集控、安全监测以及工业电视等几个子系统组成。如上文所述，因煤矿长期以来一直应用彼此单独的自动化系统，为有效解决这一个问题，充分发挥当前资源的作用，来完成子系统的接入，通常情况下，往往通过网络或上位机、PLC 接入等几种不同的方式。完成接入之后就可以建立网络连接，具体来说，可利用驱动或OPC 通讯的方式完成。

（二）构建集成监控系统

这一个环节，主要是选择满足煤矿生产需要的软件来进行，主要包括部分与整体建设两个方面内容。其中，前者主要涉及到建设各子系统这一工作，将自动化监控系统配置在各子系统上。而对于后者，其功能主要包括信息的汇总以及整理，动态监控，生成实时的报表，同时还负责生成趋势分析，除此之外，还具有监测故障并作出相应的报警等方面的作用。

（三）调度管理系统建设

这一个系统主要由为管理工作者提供专门的生产调度办公软件组成。其中涉及到会议记录、换岗以及调度日志等几方面内容。其中还有应急指挥系统，该部分要求一定要充分明晰各项安全制度，制定相应的安全应对措施，同时还可以对故障发生涉及范围进行模拟，负责给予各种逃生路线，有助于应急指挥工作的顺利开展。除此之外，这一个系统还可以有效管理各种调度资料，可以管理煤矿事故与职工信息以及相关安全规程等，从而能够在信息上为确保煤矿安全生产提供帮助。

五、软件结构

这一个平台使用的软件为iFIX4.0。这个软件可以把煤矿的各个必须独立的系统进行有机结合，例如安全监控与生产控制等系统。软件利用I/O 驱动，不仅能够利用人机交互把相关数据资料展现在电脑显示器屏幕上，而且还能够把控制策略与参数输送到相关设备上。在这里，软件结构主要由以下几方面内容组成，接下来我们将分别进行阐述。

（1）数据库

这一部分属于该系统的核心，其所负责的基本工作包括检索与存储相关历史数据、处理与存储各种事故信息、以及处理各种综合数据运算与处理的任务等相关方面。每一个数据库主要是利用其内部协议来实现对信息的共享。

（2）I/O驱动

这一个平台的软件系统主要是通过I/O驱动来连接每一个相关设备，连接每一个子系统，这个部分属于系统交流和沟通的媒介。

（3）HMI设计

HMI，也就是该平台的控制操作窗口。设计HMI过程中，应当注意画面的布局与层次。经由HMI设计之后，软件系统必须具有下面几方面基本功能：及时，实现对相关机器设备的仓位与集中控制；第二，具有监测设备工作参数以及模拟显示其具体的运行状况等功能；第三，显示与报警：主要是通过控制箱来显示所搜集的信号量动态变化状况；

六、结束语

综上所述，现阶段，煤矿自动化子系统的独立存在，在很大程度发生影响着煤矿的健康持续发展。在经营运作中引入综合自动化系统平台，有助于煤矿生产安全以及整体效益的提升。该平台的设计和实现大体上涉及到子系统的接入、构建集成监控系统与调度管理系统等方面内容。构建综合自动化系统是一项非常繁琐的系统工程，同时具有非常重要的现实意义。随着相关研究的深入开展，相信综合自动化系统将会在煤矿中显示出愈发重要的作用。

作者简介

黄昕昕，1990.05；男；汉； 河南省义马市；郑州科技学院；专科；河南能源新安煤矿，助工，471842。

刘瑞峥，1989.06，男，汉，河南省新安县，本科，河南理工大学，电气自动化，河南能源新安煤矿，助工，471842。

煤矿综合自动化论文:煤矿电网变电站综合自动化系统存在的问题分析

[摘 要]随着煤矿机械化和自动化程度的不断提高，为保障各个生产环节的正常运行，对安全供电的依赖性更强。由于煤矿井下供电设备的故障，给煤矿的安全生产带来更大的安全事故，因此，煤矿供配电系统运行的性、经济性就显得十分重要。

[关键词]煤矿电网变电站 自动化系统 问题分析

变电站综合自动化自20世纪90年代以来，一直是我国电力行业中的热点之一。它既是电力建设的需要也是市场的需要，我国每年变电站的数量以3%～5%的速度增长，每年有千百座新建变电站投入运行；同时根据电网的要求，每年又有不少变电站进行技术改造，以提高自动化水平。近几年来我国变电站综合自动化技术，无论从国外引进的，还是国内自行开发研制的系统，在技术和数量上都有显著的发展。

但工程实际当中，部分变电站综合自动化系统功能还不能充分发挥出来，存在问题较多，缺陷率很高，不能实现真正的无人值班。

1、变电站综合自动化系统的现状及其存在的问题

1.1 术标准问题

目前变电站综合自动化系统的设计还没有统一标准，因此标准问题（其中包括技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题）是当前迫切需要解决的问题。

1.1.1 生产厂家的问题

目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况，主要有以下问题：

由于变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益，用户又过分追求技术含量，而不重视产品的性能及实用性，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、性很差的所谓高技术产品不断被使用。厂家只要有人买就生产，改进的积极性不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保障措施，有些外购部件更是缺乏管理，因而导致部分投产的变电站问题较多。

1.1.2 不同产品的接口问题

接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。

1.1.3 抗干扰问题

关于变电站综合自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站综合自动化设备出厂时抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关、电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个极大的隐患。

还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验，分别是：1MHz脉冲干扰试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验。

1.1.4 传输规约和传输网络的选择问题

变电站和调度中心之间的传输规约。目前国内各个地方情况不统一，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式的规约，如部颁CDT、SC-1801、DNP3.0等。

1997年原电力部颁布了国际101规约的国内版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林会议上进行了。该规约为调度端和站端之间的信息传输制定了标准，今后站端变电站综合自动化设备与远方调度传输协议应采用101规约。

1997年IEC颁布了IEC60870-5-103规约，国家经贸委在1999年颁布了国际103规约的国内版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌会议上进行了，103规约为继电保护和间隔层（IED）设备与变电站层设备间的数据通信传输规定了标准，今后变电站综合自动化系统站内协议要求采用103规约。

电力系统的电能计量传输规约。对于电能计量采集传输系统，IEC在1996年颁布的IEC60870-5-102标准，即我国电力行业标准DL/T719-2000，是我们在实施变电站电能计量系统时需要遵守的。

IECTC57即将制定无缝远动通信体系结构，具有应用开放和网络开放统一的传输协议IEC61850。该协议将是变电站（RTU或者变电站综合自动化系统）到控制中心的通信协议，也是变电站综合自动化系统，甚至控制中心的的通信协议。目前各个公司使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站综合自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，即在变电站和控制中心之间应使用101规约，在变电站内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的国际标准IEC61850颁布之后，变电站综合自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的通信协议。

1.1.5 开放性问题

变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性（互换性）；系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求；还必须考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站综合自动化系统却不能满足这样的要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开发，浪费了大量的财力物力。

另外，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，给维护和管理带来许多问题。

1.2 组织模式选择的问题

变电站综合自动化系统实现的方案随着变电站的规模、复杂性、变电站在电力系统的重要地位、所要求的性以及变电层和过程层总线的数据流率的不同而变化。目前应用较广泛的变电站综合自动化系统的结构形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式三种类型。

集中式：集中式结构的变电站综合自动化系统是指采用不同档次的计算机，扩展其接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机控制、微机保护和一些自动控制等功能。这种系统结构紧凑、体积小、可减少占地面积、造价低，适用于对35kV或规模较小的变电站，但运行性较差，组态不灵活。

分散与集中相结合：分散与集中相结合的变电站综合自动化系统是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构。

全分散式：全分散式的变电站综合自动化系统是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/O、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备屏（柜）上。站控单元通过串行口与各一次设备相连，并与管理机和远方调度中心通信。全分散式结构性高，组态灵活，检修方便，且抗干扰能力强，性高。

上述三种变电站综合自动化系统的推出，虽有时间先后，但并不存在前后替代的情况，变电站结构形式的选择应根据各种系统特点和变电站的实际情况，予以选配。如以RTU为基础的变电站综合自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分散式变电站综合自动化系统，更适用于新建变电站。

由于微处理器和通信技术的迅猛发展，变电站综合自动化系统的技术水平有了很大的提高，结构体系不断完善，全分散式自动化系统的出现为变电站综合自动化系统的选型提供了一个更广阔的选择余地。

2、结束语

变电站综合自动化系统存在的问题

近年来，通信技术和计算机技术的迅猛发展，给变电站综合自动化技术水平的提高注入了新的活力，变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。

鉴于变电站综合自动化系统当前还缺乏一个统一的国家标准，这就需要与之相关的各岗位的电力工作者在实际操作过程中不断总结经验，找到其规律性，不能因循守旧，而应根据具体情况，遵循科学、严谨的工作原则，用发展的眼光来进行变电站综合自动化系统的建设，以保障电网安全、经济、品质地运行。

作者简介

钟学庆（1964年10），男，湖南省人，1998年安徽省委党校经济管理专业毕业，助理工程师，现在安徽省淮北矿业股份有限公司机电装备部从事供电管理工作。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统设计研究

摘要：目前大部分煤矿建立了多种自动化系统，这些系统是在不同的阶段相继建设起来的，很难对整个系统工程进行自动化管理，因此建立一套完善的煤矿综合自动化系统是非常有必要的，它不仅能够对矿山进行统一的自动化管理，通过有效合理地整合现有资源来获取更大的效益，还能够保障煤矿的安全生产。

关键词：煤矿开采技术；综合自动化系统；自动化管理；安全生产；煤矿企业 

随着信息化技术的迅速发展，计算机技术已经广泛运用到各个行业和领域，对于目前的煤矿开采技术来说，计算机技术的运用是其最为显著的特点，它能够使规划、信息、控制以及监测等不同的部门职能统一在一起，形成一个整体的系统。由于煤矿生产环境的复杂化和多样性，易于造成事故的发生，因此基于煤矿发展的需求来说，煤矿综合自动化系统的建设是必不可少的。

1 煤矿自动化与信息化的现状

随着网络信息技术的发展，煤矿的安全生产以及信息化和自动化的实现是我国煤矿发展的主要需求，如今已经有越来越多的矿井在投入建设或者已经建设了综合自动化的管理系统，虽然取得了一些成就，但也存在着很大的问题，目前在煤矿的检测控制以及管理方面存在着一系列的问题和缺陷：

及时，一些煤矿的自动化系统管理不够集中，各个部门的信息之间不能互通，从而造成了资源浪费的现象，由于煤矿的自动化子系统处于相对独立的状态，因此造成了各个子系统之间不能够有效地进行协调和配合，致使每一个生产环节不能很好地衔接，进一步降低了煤矿生产的效率。

第二，由于部分煤矿信息化与系统化建设不健全导致材料的严重浪费，通讯线路之间出现重复投资建设的现象，这大大增加了投资建设的费用，而且造成了整个系统庞大的维护量，维修起来不仅困难，还耗费了大量的资金。

第三，各个系统之间都要建设相对应的管理制度，并且要设置相对应的管理岗位和管理人员，各个系统还需要配备相关的维修人员、值守人员和巡检人员等，这导致了人力资源和管理资源的浪费。

第四，由于信息系统的单一，因此很难对矿山的整体进行统一的管理，再加上各个系统间无法实现网络资源的有效共享，无法实现统一的检测和调度，这些在一定程度上大大影响了生产力水平的提高，不能使各种资源进行有效的整合，从而不能发挥出其工作效率和较大限度地创造经济效益与社会效益。

2 煤矿综合自动化系统实现的目标以及其效益价值

2.1 煤矿综合自动化系统实现的主要目标

2.1.1 建设全矿井能够自动控制信息传输以及及时处理信息的总集成的系统平台，在平台的建立下实现在地面的集控中心对井下的排水、供电、轨道、通风、压风、选煤等设备的远程监测和控制，较大限度地实现井下以及其他岗位无人值守的状态，减少工作人员的工作量提高工作效率，确保矿井的安全。

2.1.2 建立的监测监控系统，在地面接入煤矿的自动化平台，实施煤矿的安全监控以及各个工作人员的定位等，从而使矿井的自动化信息和安全生产监测信息达到集中和共享的状态，对井下所有重要地点的温度、风速、风门以及局扇开停进行全自动的监测，此外对于井下工作人员的分布情况也进行在线的监测和统计。

2.1.3 建立矿井的电视监控系统，通过视频的监控系统把井下的摄像机信号以及地面的重要地点的信号传输到地面的视频服务器上，在集控中心进行图像的切换和显示，保障了地面的远程控制。

2.1.4 建立的矿井移动通信系统，使井下的工作人员能够与集控中心清晰地通话，进一步加强各个部门和各个系统之间的联系，为地面的远程控制提供便利畅通的通讯手段。

2.1.5 建立统一的网络传输平台以及数据处理平台，完成煤矿的综合自动化系统与管理网络的无缝安全对接，把煤矿井下现场的安全监控信息、井下的视频监控信息、自动化信息以及管理信息系统有效地连接起来，实现各个部门、各个系统的各类信息在整个公司的互通和共享。

2.2 煤矿综合自动化系统的效益分析

煤矿综合自动化系统的建设所能创造的效益价值包括安全效益、投资效益、管理效益以及生产效益四个方面：

2.2.1 安全效益。建设煤矿综合自动化的系统，可以通过建立系统的地面监控系统，进一步多方位地实时监控井下工作人员的工作情况和工作状态，以确保井下工作人员的工作效率和人身安全。另外，能够使数据达到互通和共享，通过报警联动来减少矿井事故造成的人员伤亡和经济损失。

2.2.2 投资效益。通过煤矿综合自动化系统的设计和建设可以减少传输设备和传输线缆的重复投资建设，也能节省一部分维修资金，节省软件开发和数据库以及组态软件的重复投资建设，建设一个数据平台和监控平台以及传输平台为一体的综合性自动化的系统，达到一次性的投资和管理，进而实现长期的受益。

2.2.3 管理效益。为了使煤矿企业在进行煤矿生产时能够有效地进行整体的管理和调度，必须要建设一个管理和监测融为一体的煤矿综合自动化的系统，这样一来就可以不断提高煤矿集中管理的效率，为煤矿企业提供了一个安全又高效的管理平台。

2.2.4 生产效益。煤矿综合自动化系统的建设，可以在设备出现故障的时候，能更有效地进行判断和分析，从而尽量减少停机事故的发生，延长设备的使用寿命，减少在进行人工操作时造成的操作失误，此外还可以解决运输上的管理和调度问题，进一步提高运输的工作效率。

3 煤矿综合自动化系统设计遵循的原则

煤矿综合自动化系统的建设需要满足性、计划性、性、及时性、预见性、务实性、灵活性等特性，在进行煤矿的综合自动化系统设计的过程中要遵循以下五个方面的原则，才能使整个建设更加合理有效和完整：

3.1 人机能够协调配合完成工作的原则

煤矿的综合自动化系统平台的建设需要达到一种在网络出现任何故障的情况下都能够自动报警的状态，并且能够有效地完成数据的自动采集，从而使整体的管理以及监测的工作效率都能够提高。

3.2 通过信息资源的有效整合实现综合管理的原则

各个部门之间应该有效的实现信息的互通和共享，不能没有沟通和衔接，各自为政，达到既没有多余无用的信息，又要保持信息的和丰富，在安全保密的前提下使每一个部门的工作人员都能够很容易得到自己所需要的信息。

3.3 兼顾分步实施与统一规划的原则

在建设煤矿综合自动化系统的体系时，要同时兼顾分步实施与统一规划，进行任务计划的分配时，从总体的目标出发，然后把建设的任务逐步的向下传达，任务传达完之后在具体实施任务的时候，要遵循从高到低、从下往上的原则，也就是首先要根据底层部门的实际情况，逐步往中层和高层迈进，一步步地最终完成目标计划。这样不仅可以使整个规划建设协调一致，不产生不必要的冲突和矛盾，还可以保障信息来源的有效性和信息处理时的依据性。

3.4 兼容并蓄的原则

应该把各类子系统的功能都融合到煤矿的综合自动化系统的平台中，在充分发挥各个子系统功能的基础上实现集中有效的调度与监控。

3.5 相对稳定与适应变化结合的原则

由于信息技术的不断更新和发展，煤矿产业很容易面临技术与管理的革新，为了更快适应新形势的变化，煤矿的自动化系统随时会进行调整和改造，因此在这种情况下，要尽量从长远的利益和目标出发，不断完善和稳定系统的建设，使系统在生命周期内不用频繁的改造和更换，进而达到能够稳定有效的使用。

4 煤矿综合自动化系统的整体架构

煤矿综合自动化系统主要是以1000M的工业以太网作为网络支撑，它主要分为内网和外网两层：内网主要是为了防止病毒或者黑客的入侵等，进而接入各个子系统和控制层；外网主要是为了方便公司内部的管理人员以及行政人员进行远程的管理和监控，它的组成主要就是信

息网。煤矿综合自动化系统的架构是由四个层次组成的：

4.1 接入层

它主要是为了实现与各个子系统的有效接入，把系统智能的控制设备和各个子系统通过接口或者其他的工业总线有效接入1000M工业以太网，数字视频监控系统则通过网络接口实现与1000M以太网的接入。

4.2 数据的收集处理层

它主要是为了实现对各个子系统之间的数据收集和处理，各个子系统把系统的数据上传到数据收集处理层，然后再经过一定的处理之后形成一个统一的数据格式，接着再上传到统一的数据平台，是把统一之后的数据上传到统一的网络传输平台。这样一来就能够方便上层系统随时的显示、调用和处理。

4.3 控制层

控制层是一个开放性的网络，它连接了整个操作监控站的计算机以及其他的智能控制单元，是整个煤矿综合自动化系统的中间层。它主要是实现对各个子系统的控制和监视，控制层的设备为了能够防止井下出现安全事故的发生，适应井下的特殊工作环境，选用专门的具有煤矿防爆合格证和煤矿安全标志的设备，而且还采用了先进的智能控制设备，具有高技术、高性的特性。为了减少网络的单点，进而增强通讯网络在出现突发状况时具备的生存能力，现场要采用放射式的冗余网络，

通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余。

4.4 信息层

所谓的信息层主要采用的是工业以太网的技术把服务器、人机接口和网关通过Web服务器连接到整个管理信息系统平台上，从而实现对公司内部各个系统信息的管理和现场数据的采集。这种技术适应了当今信息技术的发展，有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的网络系统瘫痪的问题，能够通过图形、图像、声音以及数据等不同的方式来为管理人员提供决策的依据，方便他们进行各类报表的查询，提供了一个安全的生产信息。

5 煤矿综合自动化系统的辅助系统

5.1 通讯系统

通讯系统对于其时效性和即时性的要求非常高，它在整个煤矿安全生产的调度过程中起着不可替代的重要作用，通讯系统主要分为无线的通讯系统和有线的通讯系统，最终的目的都是为了保障在任何情况和任何状态下都尽量能够有效地运行通讯系统，进行实时的联系。

5.1.1 无线的通讯系统。无线通讯系统的建立为工作人员在进行煤矿生产时遇到突发状况时可以有效地进行应急救援提供了前提和基础，也保障了生产的调度和安全监控的有效实施，它主要是由矿井光纤网络构成了系统主干传输平台，用有线主干以及无线终端相结合的无线通信网络来全权覆盖煤矿井下的全部地点，包括地面上相关的重要部分，有效地实现了人员之间及时的语音通讯和人员之间的管理。无线的通讯系统主要是由电源、语音网关、管理主机、矿用网络交换机、矿用无线通信基站等组成的，可以为各类的工作人员和监测人员实施定位，还可以实现井上以及井下的无线通信。

5.1.2 有线的通讯系统。有线通讯系统的建立主要是因为考虑到无线的通讯系统会受到来自不同方面的干扰，抗干扰的能力比较差，从而造成通讯信号的混乱，因此才需要建立有线的通讯系统。有线通讯系统主要是为了实现在无线通讯系统受到强大的干扰而不能正常的进行工作时，代替无线通讯系统完成井下的部分单机与地面之间的通话、井下某个地点与调度室之间的通话、井下的工作人员与地面工作人员间的通话、几个工作人员同时的通话以及在出现突发状况时工作人员的紧急呼叫。有线通讯系统主要是由位于地面的主交换机与井下以及地面各地点的电话单机组成，各个地点的电话单机通过现场的总线连接到主交换机中。

5.2 工业电视系统

工业电视系统是煤矿实现自动化信息化远程监控的一个辅助系统，它可以直观地对现场的重要的设备以及工作环节和生产环节进行有效的监视，工业电视系统是由现场的传输光缆、防爆摄像机等组成的，可以有效地实现网上的资源共享。

5.3 大屏幕显示系统

通过设置大屏幕的显示系统从而对煤矿综合自动化系统的各种图像以及视频等进行多画面、高清晰的显示和分析，配备多台电视组成电视墙，可以通过这些进一步清晰直观地看到各种信息的展示，不仅可以实现实时监控和集中调度，还可以使工作人员及时地做出判断和处理。

5.4 不间断的电源系统

不间断的电源系统对于整个煤矿生产也是非常重要的，它主要是为煤矿生产的重要环节和计算机服务器等重要设备提供不间断的电源支持，在出现大面积停电的时候，可以有效地应对这种突发状况，使整个系统能够保持正常的工作，而且还保障煤矿综合自动化系统不会因为突然的停电事故而造成损坏。

5.5 集控中心机房

集控中心机房主要是包括空调的工程、电气工程以及安全工程、消防工程与设备监控工程等部分，它的环境不仅是为了满足工作人员对温度、湿度以及噪音干扰等

的需求，还为了满足计算机等各种微电子设备的需求。

5.6 接地防雷系统

接地防雷系统是为了避免由于巨大的电流以及雷击对电信和各种计算机设备造成的危害，它是必须根据国家的相关规定和合理的标准以及现场的一些实际情况来进行建设的，是为了较大限度地保障工作人员和相关设备的安全。

6 结语

煤矿综合自动化系统建设是煤矿企业发展的趋势，也是必然要求，我们应加快煤矿管理系统和检测系统的综合自动化和信息化的建设，为了保障煤矿的生产安全，为了能给煤矿的各项经营与管理提供高效便捷的信息服务渠道，我们应该结合当今信息技术的发展和创新的理念，进一步总结以往的经验和教训，取其精华，去其糟粕，不断完善和提高煤矿行业信息化的水平，实现有稳定的性能、快速的应用以及先进实用、功能齐全的综合自动化集成系统，在大力保障煤矿安全生产的前提下创造更多的经济效益和社会效益。

作者简介：刘会军（1974-），男，湖北鄂州人，神华新疆能源有限责任公司工程师，研究方向：电气自动化。

煤矿综合自动化论文:麻黄煤矿综合自动化系统的实现

摘要：煤矿综合自动化集成平台是对外展现企业形象对内集成各种管理予一体的大型系统，能够简便而地调用各种信息，能监测监控各种子系统。此平台的建设对提高生产效率、改善产品质量控制、有效利用资源和减少能耗、减人增安、提高矿井生产安全具有重要作用和现实意义。

关键词：煤矿 综合自动化 集成 管理 减人增效

几年来煤炭工业的发展证明，建设以自动化、信息化为标志的新型现代化矿井已成为煤炭企业提高矿井安全程度，实现高产高效，增强核心竞争力的必然途径。因此，新汶矿业集团麻黄煤矿抓住机遇，在矿井大力建设煤矿综合自动化系统，结合自动化、网络、通信、数据库等技术的近期成果，提出了将生产自动化的各项应用系统统一在一个网络平台上，实现矿井主要生产及安全环节的远程集中监测、监控，保障煤矿的安全、、高效运营。

1、综合自动化系统总体设计

1.1 麻黄矿自动化系统现状分析

麻黄矿目前已安装或即将建设多种自动化系统，如：主排水系统、皮带运输系统、工作面监控系统、电力监控系统、通风压风监控系统、人员定位子系统等。这些监控系统大多是在不同阶段建设，处在相互独立的状态并存在很多问题，如：重复投资、重复建、性差、不利于安全生产、维护检修困难、浪费人力资源、自成体系、信息不互通、不能发挥综合效益等。

1.2 综合自动化系统网络架构

针对上述状况，为了从系统工程的角度整体上对矿山进行统一的自动化管理，防止“信息孤岛”现象，有效整合各种资源和发挥自动化集成的较大效益，需要建立统一的煤矿综合自动化系统平台。要建立系统平台首先要构架一个网络平台，采用工业以太网+现场总线的方式，即把各个控制子系统通过工业以太网接入信息层局域网，共由3层体系构成（如图1）。

（1）设备层：主要采用现场总线方式将现场设备、传感器、变送器、开关、显示屏和操作终端与PLC连接，快速、稳定地与控制层实时交换数据。

（2）控制层：建立一条贯穿于井上和井下的高速以太冗余环网，将各子系统的主机作为工业控制环网的一个节点，使各现场子系统统一整合于基于TCP/IP的以太网中。实现集控中心对全矿生产及相关环节的集中监控，从而实现作业计划、生产调度、资源调度、产能优化、质量管理等各项功能，并实现与上层矿级管理系统（信息层）进行信息交换。

（3）信息层：基于工业以太网，以TCP/IP为协议平台，利用现代IT技术实现更强大的工业控制网络数据管理、Internet接入、远程数据访问及无线网络接入等服务和功能，充分挖掘矿井生产、安全等环节的重要数据，并以企业管理网络为信息交换平台，实现更强大的安全生产可视化和矿井的管控一体化。

1.3 综合自动化系统主要构成

麻黄矿综合自动化系统主要由地面集控中心、地面子系统、井下子系统三部分组成（见图2）。

2、综合自动化系统实现及其效果

2.1 井上压风机集控系统

该系统以西门子300 PLC作为主控核心，留有以太网通信接口，通过工业以太网进入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。

它实现对所有主扇的电量参数、风机参数、环境参数、风速、风量、负压值、液压油站等运行信息进行监测（见图3）；并可远程开停控制，实现通风机房无人值守，达到减人提效的目的。

2.2 井上电力监控系统

该系统可提供485通信接口，通过串口服务器转换为以太网信号，接入就近环网交换机从而入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。

它实现对高低压开关设备的远程开停和在线监测（见图4），实现集控中心对变电所的“四遥”功能（遥控、遥测、遥调、遥信），实现变电所无人化，保障电力供应的安全、运行。

2.3 井下主排水集控系统

井下排水控制系统采用PLC控制主站预留的以太网接口，接入工业以太环网从而进入综合自动化平台并组态，在集控中心实现对水泵的远程启停及在线监测。

它可以真实反映井下水泵房所有水泵和水仓的运行工况，包括每台水泵的运行状态、故障状态、运行时间、水仓水位、电机运行电流和电压、电机温度、水泵流量和压力等参数（见图5）；保障设备的有效运行和维护，实现无人值守。

2.4 井下皮带集控系统

井下皮带集控系统采用现场总线方式连接后通过PLC以太网通信接口，接入工业以太网从而进入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时在皮带机头、机尾等重要地点设置摄像头，与井下通信系统、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。

皮带集控系统集成后能够实现对皮带的自动、手动控制，同时监测皮带机的电流、速度、拉绳、跑偏、堆煤、烟雾等保护（见图6），同时实现开停记录、操作记录、报警查询的功能。

2.5 井下工作面监控系统

该系统通过矿用本安型综合接入为网关将工作面监控系统核心控制器提供的485或CAN信号转换为光纤以太网信号，就近接入井下工业交换机，通过综合自动化网络将数据传输至集控中心数据采集服务器。

工作面监控系统集成后能够实时反映每个支架的工作参数，包括乳化液泵站工况、支架伸出长度、支架承受压力、采煤机运动方向、采煤机运行速度、采煤机所在支架号、采煤机所在位置及设备开停状态等关键参数，为远程控制提供依据（见图7）。

3、结语

麻黄矿综合自动化集成平台建成应用后，能把各个子系统有机整合在一起，能使矿井各生产环节工况信息和人员物资管理信息在统一平台集中显示，集中自动控制，能实现各系统信息共享及关联数据的深入挖掘、分析，从而达到“管控一体化”和减员增效的目的。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化监控系统建设

【摘要】随着国家大型煤矿的建设，煤矿综合自动化全监控系统的建设越来越成为煤矿建设的关键，是建设安全高效矿井的前提，通过神华亿利能源公司黄玉川煤矿建设现代化矿井的一些经验，根据管控一体化思想，结合工业自动化技术，信息化技术，嵌入式技术，网络技术和通讯技术等，通过对矿井生产安全、地测信息以及井巷工程等信息的广泛利用和深度开发，实现全矿井生产过程集中监控，调度计算机网络化，信息管理决策网络化。

【关键词】煤矿；监控系统；数字化矿山；综合自动化

1.黄玉川煤矿综合自动化的总体目标和设计原则

在保障安全的前提下，煤矿综合自动化建设的目标确定如下：

①综合自动化系统由地面生产指挥中心、信息管理中心、井上工业以太网、井下以太网和设备控制层组成。综合自动化控制网按区域、节点数量、规模划分为3个子环网，即井下子环网、地面子环网。采用1000M的工业环网的架构。三个子环网通过地面调度指挥中心的中心交换机进行汇聚，并通过中心交换机实现不同的环间的数据通信。中心交换机选用两台模块化、多端口、高性能的中心交换机与井上、井下子环网连接，实现网络冗余。

②在实现对矿井生产设备的集中监控的同时，建设一套包括：井下无线通信、矿井人员管理系统、矿井安全生产综合管理三维可视化信息系统、矿井安全监测监控系统、工业电视及大屏幕信息显示系统和企业经营管理系统在内的煤矿生产、安全、经营综合自动化办公平台，实现整个矿井的生产信息、管理信息的集成化管理，构成“数字化”矿山的基本框架。使整个系统配置合理，信息共享，提高指挥效率和生产率。

③在实现设备层、控制层自动化的基础上，提高信息层的技术含量。通过引用、开发及实施具有现代生产管理思想的软件系统，使综合自动化系统能发挥更大的整体效益。

2.综合自动化系统主要内容

煤矿综合自动化控制系统为实时监控网络结构，具有完善的生产监控管理能力。它主要由以下系统组成：

⑴生产指挥中心：配置的大屏幕拼接显示系统，实现生产调度和安全监测的集中管理。

⑵井上电力监控系统：地面变电所采用微机综合自动化系统、具有快速、完善、的自动保护。在控制室内实现对地面变电所的“三遥”(遥测，遥信，遥控)控制。在生产指挥中心可对全矿地面变电所进行检测及遥控分合闸，实现无人值守。

⑶井下电力监控系统：具有快速、完善、的自动保护。在控制室内实现对井下变电所的"三遥"控制。在生产指挥中心可对全矿井下变电所进行检测及遥控分合闸，断线自动检测与工作站智能综合选漏，实现无人值守。

⑷主运输及井下带式输送机监控系统：输送机的控制系统通过PLC联入控制网，在设备闭锁状态下，所有的运输设备开、停及配仓、倒仓等操作均在指挥中心进行，不再设现场固定岗位。系统内各胶带机正常运行工况的监视、异常工况的报警和紧急事故处理、运煤量、耗电量的计量与记录等。

⑸主通风机监控系统：主通风机可实现授权遥控、现场集中、就地手动三种控制方式，能自动切换风机，自动反风，实现少人值守。在控制室内实现对主扇风机和辅机的"三遥"控制，甲烷、风量、负压等参数的实时监测。

⑹井下排水监控系统：采用液位计、压力计、流量计、电控阀等，实现井下排水自动化，实现无人值守。实现主排水泵按水位自动启停，按水位变化率增加排水泵的运行台数。在控制室内可实现对排水系统的运行监测与远程控制。

⑺工业电视系统：为能实时、直观地了解矿井各主要环节的生产、运行情况，便于调度，设置一套矿井工业电视系统，采用模拟传输，工业电视墙设在矿井生产指挥中心，由4×3台29″电视监视器组成，可通过电视墙对井下重要的生产和运输系统进行实时监视、及时调度。通过监控系统以太网可实现远程实时监视和控制，满足单路、多路录像文件的检索查询及传输。

⑻综采工作面生产监测、监控系统：通过接口设备将采煤机及液压支架等的数据通过井下工业以太网上传，可在生产指挥中心实时监测工作面采煤机、液压支架等设备的现场运行情况。在控制室内实现对单机设备的工况检测和故障在线诊断。

⑼掘进工作面监测、监控系统：利用总线信息网络监控技术，实现掘进切割与支护的协调作业，监视掘进后的配套运输和掘进头的通风环境。

（10）选煤厂集控系统：通过工业以态网与选煤厂集中控制系统连接，能实现在矿井调度监控中心，对整个选煤厂的生产系统、装车站的集中监测监控。在控制室内实现正常运行工况的监视；异常工况的报警和紧急事故处理；用户、煤质、煤量的统计记录。

（11）其他生产辅助系统，如矿压检测，井巷测绘，水文地质观测等等。

3.综合自动化控制系统方案与网络结构

煤矿的综合自动化控制系统，采用Ethernet/IP工业网络，实现煤炭生产采掘运的综合调度和生产过程自动化。

煤矿综合自动化系统所需覆盖的范围广、规模大、控制距离长、涉及工艺多、信息量大，点对点控制无法实现现场的实际要求，为了较大限度的保障系统的性和实时性，就必须采用多级异构网络结构，并保障异构网络之间的互联互通。

CIMAS的体系结构一般分为三级：管理层，控制层和设备层。及时层由管理计算机，管理信息系统、生产自动化系统、办公自动化系统、决策支持系统等构成，对生产经营进行综合管理和调度；第二层由监控计算机、工程师站、操作员站等构成，完成对生产过程的监视、控制策略的实现等；第三层包括控制器、各种传感器和执行机构等，对现场设备进行调节、控制等，完成对数据的采集和信息的传递。

设备层：主要采用现场总线方式将现场设备、传感器、变送器、开关、显示屏和操作终端与PLC连接，以快速、稳定的与控制层实时交换数据。

控制层：建立一条贯穿于井上、井下的高速以太冗余环网，将各子系统的主机作为工业控制环网的一个节点，把各现场子系统整合于基于TCP/IP的以太网中。通过OPC、DDE、数据库共享、FTP文件上传等软件接口完成各子系统的信息整合，达到在地面调度中心对全矿生产及相关环节的集中监控，从而实现包括作业计划，生产调度，资源调度，产能优化，质量管理等各项功能。并与上层矿级管理系统（信息层）进行信息交换，实现矿井的管控一体化。

管理层：即矿级管理系统。基于工业以太网，以TCP/IP为协议平台，利用现代IT技术实现更强大的工业控制网络数据管理、Internet接入、远程数据访问及无线网络接入等服务和功能，将信息管理和上层决策管理实现无缝连接，实现更强大的安全生产三维可视化，安全生产调度，人力资源劳动工资管理，物资供应管理，机电设备管理，经营决策，OA办公自动化据管理，更好地实现控制与管理一体化和信息，消除了以往煤炭管理、生产中“信息孤岛”。

4.结束语

煤矿综合自动化监控系统平台，实现了矿井生产调度的统一管理，同时为自然灾害的有效预防、抢险救灾的统一调度指挥、远程管理监测提供了有力的支持工具，对于矿井提高生产产量、减少生产事故、安全生产提供了有力保障。

煤矿综合自动化论文:综合自动化技术在煤矿的应用

【摘　要】介绍了某煤矿综合自动化系统的设计要求，描述了利用IFix软件实现该系统的过程，概括了该系统的功能。

【关键词】IFix；光纤环网；综合自动化

0.引言

传统煤矿生产中，主井煤流运输，通风系统等都在单独运行，协调调度比较繁琐，信息传递相对滞后。现如今，有一个平台能将各子系统联结在一起，统一进行调度管理已经不可或缺，煤矿综合自动化系统应运而生，有着良好的应用前景。

1.系统结构

内蒙古某煤矿，现有35KV变电站、主井、副井、提风、井下10KV变电所共5各子系统，现需建立综合自动化系统，要求现有子系统的监视和控制功能全部可以在调度室中实现，能够自动存储数据生成报表，办公网内的用户可以通过网络进行生产画面的实时观看。

根据以上要求，规划系统结构如下所示：

1.1网络结构

5个子系统加上调度机房6个节点分别设置一套赫斯曼光纤接口工业交换机，节点之间用单模光纤连成环网。机房节点上端通过天融信防火墙与办公网相连，整个环网成为办公网内的一个子网络，占据一个IP地址，结构如图所示：

1.2软硬件配置

机房安装4台惠普四核服务器，分别设为：

1.2.1数据采集服务器

在Windows server2003系统上安装IFix4.0服务器版软件，负责与子系统的数据交换和为操作员站提供数据，是本系统的核心。GE Fanuc 的iFIX是世界经验丰富的工业自动化软件解决方案，提供了生产操作的过程可视化、数据采集和数据监控。iFIX可以帮助您地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理。

1.2.2数据存档服务器

安装Oracle10g数据库软件，功能是将生产实时数据和报警信息等进行存储，以便生成报表和查询历史信息。虽然IFix自带数据存储功能，但不足以完成整年数据保存的任务，Oracle是甲骨文公司出品的当今功能最强大的数据库软件，非常适合企业级的数据存储服务。

1.3 Web服务器

将在工程师站和操作员站中的画面去除控制功能后存存储在该服务器中，办公网中的用户在IE浏览器的地址栏输入指定的IP地址后，会在浏览器中显示相同于工程师站和操作员站的画面。

1.4安全服务器

该服务器用来设置和分配网络权限，监控网络状态，并安装有服务器版趋势防火墙软件，可以查杀病毒。

1.5 UPS

机房和各子系统现场交换机均配有不间断电源，即使突然断电环网仍可运行一段时间。

2.通信协议

2.1 35KV变电站

35KV变电站由南京南瑞继保建设，提供国际电工委员会颁布的 IEC104通讯协议。IFix自身没有IEC104驱动程序，不过GE公司提供适用于IFix的通讯驱动程序开发工具，我们根据协议自行开发了该驱动。IFix通过该驱动可以读取和下放遥信、遥测、遥控和遥调信号，通过大量测试证明运行良好，数据。

2.2 10KV变电所

井下10KV变电所由上海南自科技股份有限公司承建，提供部颁CDT循环式远动规约，由于是一部国内行业标准，所以仍由我们自行开发驱动程序。

2.3主井

主井由天津华宁公司建设，控制系统以单片机为核心，提供Modbus RTU通讯协议。Modbus协议是一种基于RS232或RS485接口的协议，距离有限，而主井系统与调度室有几百米远，信号无法稳定传输。我们利用MOXA公司出品的串口服务器将485接口转换为以太网接口，再接入交换机，成功利用光网的高速低耗将信号传回。

2.4副井、提风

副井和提风机房均由Wincc加S7-300PLC控制，由于两个系统的PLC都没有配备以太网接口，我们决定从Wincc间接进行监控，这样利用OPC连接就是最方便快捷的。OPC并不是一种通信协议，而是一种通信方法，OPC全称是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数，由于现场设备的种类繁多，通常这样也不能满足工作的实际需要。OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，避开了各种不同的协议。基于这种易用性，它在工控领域的应用越来越广泛。现在流行的各种工控组态软件都提供OPC服务器，相互之间的数据连通非常方便，本系统中IFix的OPC客户端访问两台Wincc的OPC服务器就是这种应用。

3.系统功能

3.1监控

监视和控制是自动化系统的基本，在本系统中，操作员可以在调度室远程监视各子系统的运行状况并进行控制，以35KV变电站为例，画面如下所示：图中清楚地表示出了变电站各空开状态、每条回路的电流，有功、无功等数据，并在进行控制操作时弹出登录画面，有效地避免了没有权限的人员误操作。其他子系统的操作与35KV系统基本相同。

3.2历史数据和报警查询

本系统配置的历史数据查询功能可以使相调度员不必在办公电脑上进行繁琐操作，只在相关画面中点选起始和结束时间等几个简单动作，就能够从数据库中筛选出符合要求的数据显示出来，大大简化了工作流程。

4.结束语

本系统建成后，将该煤矿生产过程监控，生产调度等进行了统一管理，对矿井提高生产效率，减少事故提供了保障。为建成现代信息化矿山起到了积极作用。　[科]