煤矿综合信息化系统建设技术及应用

煤矿综合信息化系统建设技术及应用

楼冬东

河南省新乡市辉县市龙田煤业有限公司河南新乡453600

摘要：近年来，煤矿、金属非金属矿山等重点行业领域安全生产形势持续稳定好转，但部分关键环节、重点部位用人多，机械化、自动化程度低，群死群伤事故风险较大，防范重特大事故的任务依然十分艰巨。为推动企业安全生产实现“零死亡”目标，从根本上有效防范和遏制重特大事故发生，国家安全监管总局决定在煤矿、金属非金属矿山等重点行业领域开展“机械化换人、自动化减人、智能化无人”科技强安专项行动，大力提高企业安全生产科技保障能力。因此煤矿综合信息化升级改造才是其转型发展、提高企业竞争力、保证生存的必经之路。通过综合信息化升级改造后形成集矿井各种动态监测监控运行数据，集各种运行参数、图像、语音为一体，通过计算机互联网技术，采用宽带传输技术与矿井地面局域网相连的一个综合自动化系统网络平台。鉴于此，文章对煤矿综合信息化系统建设的关键技术进行了研究，以供参考。

关键词：煤矿；综合信息化系统；建设技术

1综合信息化系统整体架构

综合信息化平台通过硬件、软件结合而成，共分为“三层三平台”，三层分为生产监控层（设备层、网络层、控制层）、信息融合管理层、管理决策应用层；三平台分为统一的环网传输平台、统一的数据仓库平台、地理信息平台。（1）设备层。主要由传感器、PLC控制器、智能化仪表、有线或无线通讯基站、摄像仪等组成，综采、综掘、提升、运输、供电等设备自动化和智能化改造，实现技术装备智能化。（2）网络层。各个子系统根据各自的生产工艺流程，采用智能传感器和执行器实现自主的自动化控制与检测，通过与PLC（可编程逻辑控制器）或上位机的硬件通讯，建立基于TCP/IP的硬件通讯机制，通过OPC、NetDDE、ODBC或其他的数据通讯标准，通过网络接口转接介入环网传输系统数据，建立通过网络实现生产远程监视与控制的通讯机制。（3）控制层。由各专业监控系统、监测系统、以太网及生产集控平台构成，实现“人、机、环”全面感知和“采、掘、机、运、通”高度自控，实现生产过程、设备、安全与开采环境监控等数据的采集、智能分析和可视化处理。（4）信息融合层。在统一数据仓库通过大数据分析、融合、发现数据变化趋势和发展方向，为生产及决策提供依据，同时多个系统间数据融合，使各系统间联动控制、报警。（4）管理决策应用层。在安全措施保障下，通过生产控制网和管理信息网，实现采集各工业生产自动化、安全监测监控、井下人员、产量监控、工业视频等信息，使企业可以全面、实时、准确掌握安全生产动态，同时结合煤矿各部门职能实现综合信息化的标准、规范化和高效化；信息化平台建立企业数据仓库，全面整合企业经营、安全、生产、管理等信息，通过商业智能化技术对信息资源进行加工、处理和深化利用，实现管理决策的科学化。

2综合信息化系统建设内容

综合信息化改造主要体现在以下四方面：综合自动化控制平台、综合信息化平台、移动信息平台、综合子系统平台。

2.1综合自动化控制平台，采集井下生产工矿参数并上传调度指挥中心，调度操作员终端通过HMI（工艺流程图、趋势图和棒状图）和报表的形式实时监控生产设备的运行状况，并根据生产状况实时开停各设备。

2.2综合信息化平台，涵盖安全、生产、计划、成本、材料、设备、人员、办公等管理体系，面向矿或集团管理人员，通过对自动化生产、安全和地面销售、物资采购等数据采集，建立统一数据仓库，建立数学分析模型进行数据分析，找出变化趋势，以曲线或柱状图等直观方式显示，为管理人员有效实施管理和制定计划提供决策依据。

2.3移动信息平台，平台以生产管理活动流程为基础，通过服务器及移动设备端应用软件的开发，使手机等智能设备能显示生产监控画面及数据，对安全生产状态进行实时监控，实现对主要设备状态的监测和故障分析，有效地支持矿或集团管理人员的管理控制和决策指挥。

3综合信息化系统关键技术

在煤矿综合信息化系统运行中，通过构建有效的有线或无线网络实现矿井信息传输技术以及综合监测系统技术、通信监控技术，确保综合信息化系统满足煤矿多方面工作的需求。

3.1信息传输技术

综合信息化系统应当建立有效的有线或者无线的网络传输，来满足矿井信息传输的需求。

（1）有线宽带传输网络，具备较强的信息传输性，可方便无线网络传输系统的介入；有线宽带传输网络，具备较远的传输性、较强的抗故障能力、高标准和高安全的可靠性。有线宽带传输网络通过采用双树型结构，基于无源光网络或者有源光网络实现。（2）无线宽带传输网络，具备较大的传输带宽，可方便有线宽带传输网络的介入；无线网路传输系统中继设备相对较少、设备整体体积较小，发射的功率较小，具备较高的安全防护性能、较高的兼容标准性、故障率较低的功能。（3）矿井图像监控采用WLAN、4G的技术实现，矿井的语音通讯设备采用Wifi以及4G或者TD-SCDMA以及WCDMA技术来实现。矿井井下作业人员、电动机车、矿车等设备采用RFID以及Wifi技术实现。

3.2综合监控技术

矿井综合监控系统正常运行，应满足以下要求：（1）系统传输距离应当在10km以内，防止传输距离近，增加额外设备后，影响传输质量。（2）系统应具备UPS电源，防止矿井的工作电网暂停之后，系统不能正常运行或数据无法保存。备用的电源应当可以支撑系统工作时间2小时。（3）综合监控网络应采用千兆以及千兆以上的太光网络设备，以保障传输速度和传输质量。（4）综合监控系统，应采用动态化的组态软件来实现，并且所选用的组态软件应当具备GIS功能。（5）综合监控网络应具备有效的连通性和联动性，以保证其他网络系统的介入和故障、报警联动性。

3.3通信监控系统技术

矿井通信监控技术的实现基于矿有线调度通信系统，同时应安设移动通信和语音广播通信系统。通信系统应具备选呼、急呼、全呼、强插、强拆、监听、录音功能，语音广播系统应具备局部呼叫、全部呼叫、一对一呼叫、一对多呼叫的功能，以便满足通信需要。

3.4数据控制系统

（1）数据控制系统采用工业以太网传输平台，建立统一的冗余服务器管理平台，对煤矿各系统进行统一集成和数据管理，系统配备多台数据采集服务器、历史数据服务器，两台服务器互为热备，保证数据采集和存储的安全可靠。（2）数据控制系统应配备WEB服务器，实现管控一体化信息平台的WEB发布。配备网络管理或防病毒服务器，实现对控制系统网络的统一规划和病毒防护。（3）数据控制系统防火墙，通过防火墙实现工业控制网和办公网的安全隔离，保护工业控制网络数据的安全。

综上所述，煤矿综合信息化是煤炭企业发展的必然趋势，为了满足更安全、高效、环保的生产需求，煤矿综合信息化系统建设主要综合运用测控技术、网络技术和通信技术，整合并升级现有煤矿子系统，同时运用数据融合、知识挖掘、预测与决策技术，提升管理能力和安全生产效率，为绿色智慧矿山提供数据支撑、管理支撑。

参考文献：

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［2］霍骥川.煤矿安全生产信息化建设［J］.河北煤炭，2012（4）：62-64.

［3］艾惠明.煤矿生产信息化技术发展趋势［J］.数字技术与应用，2014（10）：228.

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