煤業生產監控與調度信息集成系統研究

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摘要：以河津騰暉煤業公司為例，設計了煤礦生產監控與調度信息集成系統，并進行了實踐應用。該集成系統建立了容納眾多異構監控系統的數據中心，使煤礦生產過程自動化監控系統之間、數字監控與視頻監控系統之間、自動化系統與調度信息化之間的數字鴻溝消隱于無形。該系統可以使各監控系統之間的信息資源共享，監控系統之間可以實現聯動，進而實現異地遠程集中再控制。

關鍵詞：煤礦；生產監控；調度信息集成系統；綜合自動化

霍州煤電集團河津騰暉煤業公司從2012年至今，投入運行的“煤礦生產監控與調度信息集成系統平臺”成功地將東、西大巷輸送帶運輸監控系統，中央水系房監拉系統，工業電視流媒體視頻監控系統等11個子系統集成到一個系統平臺上。集成系統在一定程度上解決了“信息孤島”現象，各監控系統之間的信息資源可以共享，監控系統之間可以實現聯動，在及時獲知煤礦生產現場設備的運行信息等方面發揮了重要作用，實現了真正意義上的異地遠程集中再控制。

1建設背景

霍州煤電集團河津騰暉煤業已有30a多的開采歷史，當前生產能力為1.0×106t/a，擁有礦井安全生產監測系統、生產調度系統、輸送帶運輸系統、井下排水系統、壓風系統、抽風系統、猴車監測系統、信息集閉系統和井下供電系統等多個自動化子系統，但各子系統相對獨立，子系統之間、自動化與管理信息化之間存在數字鴻溝，無法將管理與生產監測信息緊密結合起來，信息資源難以共享，不利于礦井的安全生產和管理。因此，必須建立一個統一的生產監測監控和管理平臺[1]。

2生產監控與調度信息集成系統的設計思路

當前河津騰暉煤業公司井下生產設備已處于監控之中，設備的監控信息也能在工控機上查看。但是，各監控子系統之間的信息互不相通，造成“信息孤島”現象，信息資源難以共享，監測系統、控制系統和管理系統不能實現聯動?；诖耍咏蝌v暉煤業公司與太原理工大學合作設計了河津騰暉煤業生產監控與調度信息集成系統。當前該系統在河津騰暉煤業運行穩定、可靠，實現了不同生產廠家的不同專業設備、不同通信協議系統之間的信息集成，完成了東大巷輸送帶運輸監控系統、西大巷輸送帶運輸監控系統、井下供電遠程監控系統、西一水泵房監控系統、中央水泵房監控系統、主井提升監控系統、副井提升監控系統、空壓機監控系統、西風井在線監控系統、選煤集控系統和工業電視流媒體視頻監控系統等11個子系統的集成建設，實施了高速監控骨干網絡及網絡視頻設備的防雷工程，進行了監控骨干網絡和辦公自動化局域網的聯網運行，為進一步在該礦全面實現各系統的信息集成打下了基礎[2]。

3生產監控與調度信息集成系統實踐

目前，河津騰暉煤業公司生產監控與調度信息集成系統建設進行了兩期，系統平臺上集成的自動化監控系統達到了11個，并在集成系統平臺上實現了東大巷輸送帶運輸監控系統、西大巷輸送帶運輸監控系統、西一水泵房監控系統、中央水泵房監控系統這4套系統的平臺遠程控制操作。3.1系統的設計結構。該生產監控與調度信息集成系統采用星形樹狀網絡拓撲結構。系統軟件總體架構分3個層次：a)與監控子系統相關的底層軟件系統接口；b)系統數據庫（包括實時數據庫和歷史數據庫）及與之平行的信息交互系統；c)生產調度管理與信息系統。3.2系統安全設計。該系統采用雙服務器實現雙機熱備份，當其中一臺計算機出現故障時，可自動切換到另一臺計算機，以防數據丟失或控制失控。系統主要采用磁盤硬陣列確保服務器中存儲信息的安全。硬陣列是獨立操作的供整個磁盤陣列的控制和計算功能、不依靠系統的CPU資源，其主要特點是采用了RAID（多磁盤技術）技術。系統使用RAID技術可以達到單個磁盤驅動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率，實現了同一臺服務器上2塊硬盤的完全、自動備份。系統采用防火墻來預防病毒。系統設立完備的身份認證和操作權限機制，防止用戶密碼被盜。系統從操作系統、數據庫、應用軟件等多個層次設置安全屏障，有效保證數據安全，保證客戶數據不被篡改及網絡信息的安全性、完整性。同時，設有防雷擊系統，采用防雷擊系統確保在有雷電時，系統關鍵設備不受雷擊的影響，進而保證系統安全正常運行。3.3具體集成設計。以西大巷輸送帶運輸監控系統的集成為例，說明具體的集成設計。西大巷輸送帶運輸監控系統安裝在輸送帶集控室，可以顯示其管轄下4條輸送帶（西一輸送帶、西二輸送帶、西三輸送帶、西四輸送帶）的運行情況，通過主機還可以控制其系統內4條帶式輸送機的開停。另外，該系統還安裝了多套攝像機用以監視帶式輸送機的運行情況。3.3.1集成西大巷輸送帶監控功能。a)數據顯示和模擬運行監控畫面顯示功能。顯示4條編號輸送帶的運行狀態，包括停車狀態、運行狀態；顯示4條編號輸送帶的報警情況，包括報警狀態以及堆煤、煤倉、超溫、煙霧、跑偏、低速、高速、斷帶等原系統可以提供的數據信息[3]。b)集中控制功能。生產調度中心的操作人員可以通過集成系統平臺，對西大巷輸送帶運輸監控系統的4條輸送帶進行應急遠程啟?？刂撇僮鳎僮髁鞒膛c原系統類似。c)歷史數據查詢與打印功能。查詢半年內輸送帶系統正常運行中出現的報警事件時間，查詢半年內輸送帶啟停事件和時間。d)視頻顯示功能，調度人員可示功能。在集成察看西大巷輸送帶運輸監控系統運行狀態的同時，察看西大巷輸送帶運輸監控系統的視頻圖像，以便調度人員隨時了解西大巷輸送帶運輸監控系統設備的現場及可視范圍內的運行情況。3.3.2西大巷輸送帶運輸監控系統的接入方式。西大巷輸送帶運輸監控系統在目前的基礎上經改造后能支持TCP/IP方式。本方案要求原西大巷輸送帶運輸監控系統開發商對接口軟件做適當開發，即通過IP鏈接實現子系統接入。3.4集中控制設計。在生產監控與調度信息集成系統平臺上的控制操作需要授權，經過集成系統平臺和受控系統的雙層授權后，操作人員才能在指定的計算機上進行集中控制操作。集中控制系統操作的邏輯設計，要求系統集成平臺審核該用戶是否具有控制操作權限，審核該臺機器是否有控制權限，審核通過后系統集成平臺才會向受控系統發出命令。受控系統接到命令后還會進一步審查，審查通過后才能按指令進行相關的控制操作。下面以西大巷輸送帶運輸監控系統的集中控制功能為例進行介紹。西大巷輸送帶運輸監控系統對已授權的控制命令進行解析，命令正確時才對相關設備實施具體控制。集成系統平臺上的客戶端不允許直接控制系統底層設備，沒有通過受控系統授權且沒有驗證的命令，受控系統不予理睬。在應急情況下，生產調度中心的操作人員可以通過集成系統平臺對西大巷輸送帶運輸監控系統內的4條輸送帶進行應急遠程啟?？刂撇僮?，控制操作流程與原系統類似。3.5流媒體視頻監控系統結構設計該礦采用流媒體視頻監控系統，其特點是可靠性高，耐用性好，適應公司當前及現實條件，經濟性好，對帶寬要求相對較低，圖像分辨率滿足使用要求。礦生產調度中心機房設置視頻信號集中控制調理柜、網絡硬盤錄像機陣列柜、流媒體服務器柜等。任何一臺計算機均可作為到媒體服務器的客戶端在權限許可范圍內自由瀏覽高清晰的視頻畫面，并將畫面顯示在一臺或多臺液品顯示器上或顯示在DLP（數字光處理）無縫拼接大屏上。

4系統的主要功能與特點

該系統能夠實現河津騰暉煤業所有已經集成的各種監測監控系統的數字量、信號量的監控，可以以動態運行圖、數據表格、曲線等方式顯示出來。流媒體視頻監控系統的應用，實現了數據監控與視頻監控的統一。集成系統上所有系統的數據保存在中心數據庫中，各子系統共享數據庫，子系統之間實現了數據共享。每一個子系統既可以提供動態運行圖、數據表格的顯示方式，又可以提供視頻圖像的顯示方式。系統具有業務聯動功能。在遠程控制操作和重大報警信息出現時，系統平臺能夠自動彈出與此操作或信息相關的子系統動態運行圖顯示窗口和視頻顯示窗口。對于多系統報警，動態運行圖顯示窗口可以以選項卡方式切換，有效實現重要操作和重大報警信息的業務聯動，使集成平臺更加實用。集成系統平臺實現了對中央水泵房監控系統、西一水泵房監控系統、東大巷輸送帶運輸監控系統、西大巷輸送帶運輸監控系統等4個子系統的異地遠程集中再控制功能。系統具有可控制的報警信息表彈出功能。當重大報警自動彈出的相關視頻畫面窗口過多時，可手動關閉重大警情自動彈出動態運行圖和視頻窗口，避免操作人員使用其他功能時造成不便。

5實踐應用效果分析

通過“生產監控與調度信息集成平臺系統”，將河津騰暉煤業各重要監控系統有效集成，以便了解和掌握各生產現場設備的實時運行狀況，分析和掌握生產過程的數據，進而提高生產調度和管理的準確性與及時性，提高生產運行的安全性?！吧a監控與調度信息集成平臺系統”的建設和擴展，實現了該礦自動化生產設備信息的集成，使安全生產得到強有力的技術支持，調度人員和各級領導對生產現場突發事件的反應能力和掌控能力顯著增強，調度決策迅速準確。系統的建設把分散、獨立的監控系統和自動化生產設備集成到一個系統平臺上，建立綜合自動化監控系統實時數據中心，實現信息資源共享和測控視頻功能一體化，為煤礦安全生產專家系統提供了數據支持，為建立煤礦管理與控制信息一體化綜合平臺打下了良好的基礎。

6結語

對河津騰暉煤業公司的“生產監控與調度信息集成系統”的建設及應用情況進行了分析闡述。該系統的應用讓河津騰暉煤業公司各級生產管理人員和領導可以隨時了解和掌握生產系統的整體情況，及時獲知煤礦重要預警報警信息，實現了立體多層次安全管理，降低了煤礦安全生產的系統性風險，減少和避免了事故的發生。“生產監控與調度信息集成系統”的實踐應用為該礦創造了較好的安全經濟效益。

參考文獻：

［1］張大勇.工業以太網技術在煤礦集中監測監控管理系統中的應用［J］.科技與企業，2016(9)：83-84.

［2］江洪.煤礦生產監控與調度信息系統集成及應用［J］.中國科技財富，2009(20)：4.

［3］惠麟科，郭雪峰.大屯公司流媒體工業視頻監控系統技術方案設計［J］.煤炭經濟研究，2011，31(11)：90-92.

作者:謝崇實 單位:霍州煤電集團河津騰暉煤業有限責任公司