煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化数据集成平台建设的思考

【摘 要】煤矿综合自动化系统的建立是煤矿信息化建设的基础，要真正实现煤矿企业信息化与工业化两化深度融合，就必须把这些松散的生产自动化子系统、安全监测自动化子系统、井上下监测系统等进行集成，使各子系统采集到的数据和图像存放在统一数据存储平台内，形成统一的安全生产调度指挥平台，实现综合调度和集成管理，为煤矿安全高效生产提供科学决策依据。

【关键词】综合自动化；信息化；数据集成；平台建设

随着电子技术和计算机技术的发展和普及，企业的信息化程度已经成为决定企业效益和国家经济增长的战略资源，利用信息技术提高企业管理效率和管理水平，提升企业核心竞争力，已经成为国家和企业关注的热点。当前，国内煤炭开采环境日趋复杂，开采深度不断增加，开采成本不断加大，劳动密集型的劳动体制和粗放型的管理方式，使煤炭企业的可持续发展受到严重挑战。近几年，作为两化融合的重要组成部分，国内煤炭行业综合自动化系统建设发展十分迅速，水平逐步提高，但大多数仍处在分散控制阶段，信息集成度低，数据挖掘不够，井下作业仍处于劳动密集型阶段。为了降低成本，实现本质安全高产高效、在国际竞争中立于不败之地，加大数据集成和管理集成力度、实现“生产过程自动化、经营管理信息化，科学决策数字化”已经成为煤炭企业发展的必然趋势。

1 确立建设和集成方案，做好单机自动化系统建设

单机自动化是整个自动化系统建设和集成的基础。信息化管理职能部门要对矿井各主要生产系统，以及设备情况、软硬件的设施、应用系统的厂家、现有子系统的应用情况等进行详细的摸底核实，对于以前建成的自动化子系统具体问题具体分析，对新建的单机自动化子系统要严格把关，要求建设厂家能够提供兼容的、开放的接口，明确要建设、改造和接入的自动化子系统，规划信息传输平台、数据存储平台以及数据集成平台的建设方案，并且对数据存储方式作统一的规划和安排，确保数据挖掘和系统集成的顺利进行。

2 整合生产子系统，实现生产过程信息化集成

生产子系统主要包括工作面监测系统、胶带机控制系统、提升及装卸载集控系统、地面储装运系统和洗煤厂集控系统、矿山供电系统、大巷轨道运输系统、大型固定设备集控系统等，通过对这些系统的集成，实现从煤炭采掘、运输到原煤入洗生产全系统的数据监测监控。根据工作面监测系统，掌握采煤、开掘工作面的瓦斯、风量、温度、以及采掘机械设备的情况，指挥一线生产；通过井下胶带机控制系统，了解目前各胶带机控制系统、煤仓煤位、给煤机、大型设备的运行情况，及时安排煤炭的运输及远程控制运输系统的起停；通过提升及装卸载集控系统，掌握提升及装卸载设备的健康状况，以及当天的出煤量，并可以根据现场情况，远程开停提升及装卸载装置；通过地面储装运系统，了解地面胶带机和设备的目前状况，并根据煤种和各煤仓的仓位，决定煤流的方向；通过洗煤厂集控系统，控制和监视入洗煤的数量、入洗设备状况和洗精煤的储存等；通过大型固定设备集控系统掌握各通风系统、压风系统和排水系统的运行状况及存在的问题，保证矿井通风压风排水系统的安全运行；通过矿井大巷轨道运输系统，了解各个矿车的运行情况和安全情况，并通过无线传输向矿车司机指令实现矿车的调配；通过供电系统的运行，实现了对矿井供电系统的监测监控，实现遥测、遥调、遥信、遥控的功能，对矿井防掉闸、短路等事故的发生起到很好的预防作用。

通过对生产系统全过程的集成，实现对整个生产流程的控制，如果中间一个环节出现故障，或者某一个设备出现报警，就可以立即安排相关环节作出调整，同时，也可以及时掌握各生产单位的生产环境、及时考核各生产单位的生产情况、采煤数量。通过生产管理的集成，既提高了管理效率，也为安全高效生产的安排提供依据，为预防事故的发生提供了最可靠的参考。

3 整合安全监测子系统，实现安全监测信息化集成

通过对人员定位系统、安全监测系统、井下应急广播系统的集成，实现安全监测信息化集成。当事故发生时，人员定位系统会根据安全监测系统检测的数据，自动判断人员是否需要撤离，当参数超过预置阈值，自动利用井下应急广播系统播放撤离信息，并向调度人员反馈危险信号。调度人员根据人员定位系统所提供的图表、图形，迅速了解有关人员的位置情况和矿车分布情况，通过井下应急广播系统，快速通知井下人员撤离的方向，并利用矿井大巷轨道运输安全综合保障系统调动矿车到危险地区接应撤离的职工，让他们快速安全撤离，及时采取相应的救援措施，达到安全生产、快速救援的效果。

4 整合视频监测子系统，实现工业电视系统集成

视频通讯技术在煤矿生产中得到广泛的使用，由于前期缺乏统一规划和管理，相关部门根据各自所需，自行设计安装，视频设备厂家各异，网络重复敷设问题十分严重，造成资源的浪费，也不能形成网络互通，资源共享。为了解决这个问题，综合自动化建设工程除了把这些视频系统整合起来之外，还要在原煤生产流程的关键部位、采掘头面、重要搭接点、大型设备峒室、乘人点等安装摄像仪，并在调度集控中心和相关单位计算机上显示相关图像，加强对生产过程、生产安全设施和职工行为的监管，并根据现场图像内容作出进一步的处理措施，以达到减少事故、避免事故的作用，使调度员可以随意切换，第一时间掌握重点头面、重要岗位的监控信息和安全监测情况。

视频监控主要用于主运输设备运行状态的监视。工业电视系统主要由井上部分、井下部分、调度室主控部分及流媒体部分组成。

工业电视系统必须具备的功能：

1）管理服务功能

对整个网络监控系统的信息进行统一处理，其中包括信息的设置、信息的记录、信息的存储、信息的转发及信息的查询。对监控地点及用户信息的编辑，包括新建、修改、删除。对用户进行权限设置，对用户的操作请求进行权限认证，并实时记录来自客户端的操作，同时生成操作日志，并可对其进行维护与查询以及巡检与校时功能。

2）流媒体服务功能

通过流媒体视频服务器，通过网络接口与远端编码器相连，实时接收视频流数据，并临时存储在缓冲区，根据客户端的请求，把缓冲区的视频数据转发给客户端，从而完成流媒体的播放和传输。

3）视频监控功能

视频监控模块是系统的主要客户端软件，根据不同设置可以实现类似主控和分控功能。具有远程设置DVRDVS参数、远程实时浏览视频图像、远程控制云台及镜头以及视音频文件的回放等功能。

4）硬盘录像功能

工业电视系统能够实现硬盘录像功能，以备查询，且检索方便，可以复制，根据需要，设置录像可以保存的时间，并可以方便的对存储的流媒体文件进行WEB管理。

5 深入数据挖掘整合，实现综合调度指挥

为了实现全方位的综合管理，综合自动化系统还必须建设综合调度指挥平台。综合调度指挥平台主要负责把接入的信息进行实时数据采集，利用信息融合技术、故障诊断技术、专家系统分析等技术对数据进行处理，并以良好的人机界面进行控制、显示和查询。主要功能如下：整合综合自动化各子系统和大型设备运行情况、起停情况、设备参数、故障情况、报警情况、以及录像信息。

综合调度指挥平台负责将实时、历史数据信息进行分析综合，然后对各系统进行隐患预测、规律总结，并将信息在有效时间内以数据列表和曲线图的形式提供给系统中的相关用户，为用户进行设备检修和采取必要措施提供决策依据。系统可以查询任何系统中设备的开停情况，如开停时间、次数等，可查看累计量信息及统计图表，还可查看整个系统的网络故障信息，方便用户管理。系统可将各子系统显示的各类实时动态、动画等图形转换为HTML或XML，通过IE浏览。

当系统出现故障和报警的时候会自动弹出窗口或弹出报警条，根据用户自定义的等级严重性排序，并提供声光报警，依据其影响程度进行分类、分级。对所有涉及系统配置操作，对子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都进行完整的记录，包括操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。为系统的事故追查及重演提供重要的信息。系统能自动统计出任何一个时间段的报警故障以及操作记录。

综合调度指挥平台具有综合各子系统的数据，实现对煤的生产过程进行全过程监测，包括采掘工作面、胶带机及大巷运输、提升及装卸载、地面储装运、动力洗选等全过程的监测。

综合调度指挥平台为矿井提供联动预案调度系统，当各个子系统发生报警信号时，根据预先设定好的预案，自动弹出预案提示，使调度指挥人员及时正确的处置事故，在矿井允许的情况下还可调用指定子系统，进行联动，及时高效的应对突发事件。配置联动报警预案，为管理人员提供灵活自由的设置，提供报警信息和联动预案动作的查询，便于管理人员管理。

综合调度指挥平台必须具备与集团公司总调生产调度系统和安全监测系统进行连接，统一数据传送格式，在集团公司安全监测系统中能读取生产矿安全监测系统、人员定位系统和工业电视系统所需的全部数据。

安全生产调度指挥平台通过对自动化子系统中生产系统、辅助系统、安全系统、工业电视系统、经营管理系统等数据的集成，以图形和表格方式进行数据的综合性展示，形成全矿安全生产系统图、各专业子系统图、指标分析、生产趋势图，具有报表管理、图纸管理、历史数据分析、系统预警管理、系统故障管理、数据联动分析、系统效能分析、设备工况预警分析、领导带班管理等功能，实现对现场的远程监测监控、集中调度管理等日常管理业务。通讯系统实现应急电话、无线通讯和有线电话三网合一，调度中心可通过任何一种途径实现对现场的调度指挥。

生产系统、安全监测、工业电视、经营管理系统等各信息化系统集成后，各子系统采集到的数据和图像均存放在统一数据存储平台内，通过统一的安全生产调度指挥平台，矿调度人员和决策人员可以非常方便查询到所需要的各种信息，掌握企业的生产经营情况和实时动态，查询各种历史数据和图像，并根据综合信息对生产系统进行协调指挥，为科学决策、快速反应提供可靠的数据保证。

煤矿综合自动化论文:综合自动化系统在马营煤矿的应用

摘要：介绍了矿井综合自动化系统的原理、结构、特点以及子系统接入与数据采集方式，并详细阐述了综合自动化系统在马营煤矿的应用，给出了各子系统的具体接入方式以及实现的功能。

关键词：综合自动化；工业以太网；监控系统；PLC控制系统；Modbus协议

0 前言

中煤集团山西金海洋能源有限公司马营煤矿，原先属于个人企业，被中煤集团兼并重组后，目前正在做技改建设。为将矿井建设成为高产高效的现代化矿井，矿上进行了全矿井综合自动化系统的建设。

矿井综合自动化系统将各子系统监控数据运用统一的网络传输平台，统一的接口，统一的通信协议，统一的编码方式，构成统一的数据存取模式。对监控数据采用组态方法，在统一的监控系统平台上为矿井生产调度用户创建形象、直观的生产动态监视画面，实时显示矿井生产工况和环境监测数据，同时支持数据WEB方式浏览，可以通过网络接入到公司信息网，供公司领导掌握生产状况和查询相关信息。工程师也可以在专用工作台上通过切换的方式，对整个综合信息系统进行维护。

1 综合自动化系统结构

矿井综合自动化控制系统是整个矿井信息“大脑”，它需要一个快速、安全、运行可靠的网络平台为大量的信息流动提供支撑，同时要有一个功能全面的安全生产信息应用系统为矿井安全生产的科学调度提供决策支持。综合自动化控制系统采用三层网络体系结构，包括资源管理层（信息层）、过程控制层、操作执行层（设备层）。

资源管理层（信息层）：其主要目的是利用操作执行层（设备层）提供的大量生产信息使企业各个实体能够不受地域的限制对工厂局域网中的各种数据进行监控，并对这些数据进行进一步的分析和整理，为相关的各种管理、经营决策提供支持，实现管控一体化。目前，资源管理层（信息层）实现的途径就是通过企业外部网（Internet）和企业内部网（Intranet）。由于涉及实际的生产过程，必须保证网络安全，因此这一层还要采用防火墙、用户身份认证以及密钥管理等安全技术。

过程控制层：是采集服务器和各个子系统主机或控制器之间利用OPC/DDE/FTP等协议方式传输控制信息命令，相互握手的一个过程。控制层不仅仅是命令的传输，需要信号采集的归类、逻辑判断，完成各种控制、运行参数的监测、报警和趋势分析等功能，用户能随时通过执行工作站查询网络运行状态以及现场设备的工况，对生产过程进行实时的远程监控。赋予一定的权限后，还可以在线修改各种设备参数和运行参数。过程控制层通常可以独立工作，主控设备本身具有或通过扩展接口可以接入到综合自动化控制系统中。过程控制层的功能一般由计算机完成，为实现先进控制和远程操作优化提供支撑环境，例如实时数据库、工艺流程监控、先进控制以及设备管理等，就本项目而言过程控制层对应各子系统计算机主机或控制器。

操作执行层（设备层）：通过工业以太环网或现场总线与过程控制层相连，使得底层测控信息能够与过程控制层实时交换数据，完成这一层功能的关键技术是以太网与底层现场设备网络间的接口，以及底层数据包的正确解释和传输。

2综合自动化系统特点

（1）异构系统的互联互通

分别在网络级和串口级提供了多种符合国际主流标准的接口方式，便于各种子系统的接入，实现最大限度的信息共享。它能够集成不同厂家的硬件设备和软件产品，实现各系统间互操作，并将各系统数据集成。

（2）先进的体系结构

采用B/S模式设计，支持数据WEB方式浏览，通过网络方便矿领导和各生产职能部门随时掌握矿井生产动态和安全状况方便管理层实时查询、分析和决策。

应用系统采用三层或多层架构，遵循统一数据出口和统一数据入口的原则，通过统一的一站式服务门户对外给用户提供闭环式服务和共享机制，对内整合各业务应用系统。通过对上层应用服务的请求，调度下层业务逻辑及其相关业务系统的资源，完成以事件为驱动的工作流和数据流的运行。

（3）统一的系统集成平台

以信息集成平台为核心，将实时数据流在企业统一信息平台上集成起来。同时，针对统一信息平台开发各种综合应用，形成集成化、网络化应用。各种图形、图像、报表信息都可以通过Web的方式在任何一台终端统一浏览，统一界面。

（4）统一的数据仓库

在集成化的数据管理中，数据一旦被输入，在整个系统中都可以使用。这是因为所有的数据是在一个数据库中进行管理的。这样就大大提高了工作效率，降低了工程的实施难度。

在软件上使用SQL2008数据库，在硬件上使用高配置服务器，并配备高容量的存储空间，主要用于存储各子系统数据，形成一个统一的数据仓库。

（5）安全性

充分考虑系统和数据的安全性。系统具有较强的身份认证、授权、加密等机制、完善全面的事件日志、数据备份和病毒防护功能。

采集服务器和数据服务器冗余和双机热备，保证数据的安全。采用防火墙、网闸、杀毒软件对系统进行全方位的保护。

3 数据采集

本系统将各控制子系统无缝集成，系统提供统一的数据接口，每个子系统用一个软件适配器与综合系统平台数据交互。数据接口采用标准的接口，系统架构是全开放的，扩展能力很强。

煤矿综合自动化系统的数据采集主要有以下三种数据接入方式：

OPC：OPC（OLE for Process Control）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C/S体系结构。它既可存取本地OPC Server的数据，又可存取分布在网上其它节点的OPC Server的数据，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。数据集成时，可采用系统的OPC Client模块直接与具有OPC Server的现场监控子系统存取数据。

NetDDE：基于网络的动态数据交换（DDE）技术，也采用C/S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。数据集成时，可采用系统的DDE客户模块直接与具有DDE服务器的现场单元系统存取数据。

FTP：监控子系统将实时数据周期性地写入指定的共享文件中，文件的结构符合统一的信息描述，数据集成服务器可存取共享的文件实现与现场监控子系统的数据交换。

4 结语

系统建设完成后能够使马营煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在异构条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各自独立的监控系统信息实现共享。

该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。不仅使矿井各生产自动化系统的可靠性大大提高，而且也提高了生产效率，并达到了减员增效的目的。

系统建设完成后实现了对全矿井安全、生产的主要环节进行实时监测、监视和信息汇总，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化、科学化，为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，提供有效手段，为企业信息化的应用和发展奠定基础。

煤矿综合自动化论文:分析煤矿综合自动化平台的设计与实现

[摘要]根据煤矿综合管理自动化的结构要求，把煤矿的各个子系统统一结合，构建煤矿的自动化系统，同时，再把煤矿的环境信息、安全信息和设备的信息统一在这个系统平台上，从而实现整个矿井的综合系统的自动化和系统软件的组态化设计。

[关键词]煤矿、自动化、设计

为了提高煤矿的生产效率，保证生成的安全进行，绝大多数煤矿都安装了煤矿综合自动化系统，但是，各个系统之间各成体系，没有很好的结合，均衡、和谐的发挥各个系统的作用，因此，导致了这个综合系统在实际的使用中存在很多问题。

一、存在的问题

（一）重复投资

煤矿综合自动化平台的建立是通信线路和组态软件的构造过程，这个过程中存在很严重的重复投资和重复建设。

（二）人力资源浪费

煤矿综合自动化平台是各个子系统的组合体，各个子系统相互独立，都需要专业的人员进行维护和操作，这就存在很大程度上的人力、物力、财力和精力的浪费。

（三）缺乏稳定性

由于煤矿综合自动化平台的各个子系统之间是相互独立，所以造成该系统的整体稳定性差，整体可靠性低，不利于煤矿的安全生产。

（四）信息闭塞

也是由于煤矿综合自动化平台的各个子系统的相互独立，各个子系统自成体系，各个系统之间的信息不能有效的交流和共享，从而严重影响了整个系统的综合作用。

（五）维护工作量大

由于煤矿综合自动化平台由各个子系统构成，各个子系统都需要精心的维修和维护，所以，从这个角度来说，各个系统的维护和维修的工作量非常大。

二、煤矿综合自动化系统的目标

（一）通过煤矿综合自动化系统保证煤矿井上和井下的各个环节的生产情况能够有效的集成并反应出来，通过矿井安全的监控、人员的安排定位等子系统的数据整合，实现相关数据的整合和评估。

（二）通过煤矿综合自动化系统检测各个子系统内部的运行状况，并分析相关的生产参数，并通过连接公司局域网，实现对各个子系统的内部控制，交流各个子系统之间的信息。从而保证各个子系统的网络化控制，企业的现代化管理。

（三）通过生产调度中心的集中监控，对井下的各个系统实现无需真人值班、留守，通过系统的定期和不定期的巡视和维护来监控井下系统生产状况，从而实现整个煤矿综合自动化系统的一体化。

（四）对着经济的发展，科技的进步，煤矿综合自动化系统应该根据需要不断的更新、换代或者升级，以此来保障煤矿综合自动化的发展需求。

三、系统结构

煤矿综合自动化系统由设备、控制和信息构成，控制是维系设备和信息的纽带和关键，整个系统通过设备的基础管理反映到控制平台，最后反映到信息平台，从而为生产者和管理者提供生产和管理依据，也保障了企业的安全发展。

信息的收集整合是整个综合自动化网络的高层目标，它主要是采用1000M工业以太网技术，以TCP/IP作为信息的传递介质，传输协议，把所有的信息通过WEB服务器连接、汇总，并传到企业管理层，从而实现管理层对企业一线数据的掌握和管理。

控制作为整个系统的中间环节，采用智能控制设备，必须确保该系统的高可靠性，以此来适应井下工作环境的特殊性，并保证井下工作的安全性。与此同时，必须考虑到各个子系统的兼容性和适应性。

四、设计方案

煤矿综合自动化系统的设计必须考虑到各个子系统的兼容性，还要注意各个系统的实用性等诸多问题，所以煤矿综合自动化系统的建立包括网络传输、子系统的接入和软件集成。

（一）网络传输

此平台的建立要求具有实时n生、开放性和可靠性，平台建立过程中还要充分考虑到该平台的一下特点：选择通用性较强的设备；选择开放性的标准设备；选择可靠性高的网络；保障产品的一致性。

1 光缆选择

建议全部采用单缆，地面的可以采用12芯的作为千兆工业以太网络的传输链路，井下则建议采用36芯的光缆作为传输线路。

2 交换机的选择

网络交换机有骨干交换机和分支交换机之分，骨干交换机组成主干环网，分支交换机构成分支网，建议交换机的安置选择干燥，空气流通性好的固定机房，

3 服务器的选择

在满足系统基本需求的情况下，尽可能的使维护简便，尽量预备备用系统，以便保证任何环节出现故障时，不必停止整个系统来进行维修或者更换。

（二）子系统接人

1 硬件接人

硬件接人可以采用以下三种方式：上位机接入，即对于已经建立并且发展成熟的专业性较强的子系统采用直接通过统一的网关接口接人环网；PLC接口接入，即通过增加PLC以太网模块的方式，直接连接进附近的交换机；扩展接人，即通过对子系统支持接口增加接口转换装置，从而把子系统接口转化成标准的以太网接口接人环网。

2 软件接人

软件接入要求所有的子系统必须是软件统一接入，并且要采用统一标准的OPC接口，软件接入的过程中一定要考虑到软件接人的以下特点：各个系统既统一又独立，确保其中某个系统出了问题后，可以不停止整个系统来进行维修。换句话说，确保某一个子系统损坏时可以尽可能小的影响整个软件系统；已建子系统只要能满足RJ45和OPC接口要求，就能无缝接人；考虑以太网的兼容性和可靠性。

（三）软件集成

软件集成是煤矿综合自动化系统的主要内容，构建煤矿综合自动化平台需要运用Intouch组态软件，通过统一的软件监控系统平台实现对子系统设备运行情况的监控，同时存储相关历史数据，确保管理者对各个子系统的显示、控制、分析和决策。

五、结束语

利用集成化的信息处理平台，发挥各个厂家的硬件和软件的优势，实现各个系统之间的连接，实现企业信息系统和工业监控现场的无缝连接，把煤炭生产、管理的各个环节统一在这个平台上，形成统一、完善的邮寄整体，确保高产、高效的生产。

煤矿综合自动化论文:浅析煤矿综合自动化信息化建设应用中认识上存在的一些问题

[摘要]随着电脑网络技术的不断提高以及在煤矿企业中普遍的应用，矿井的综合信息化自动化技术步入煤矿企业已经是历史的必然发展趋势了，本文就以煤矿的信息化以及自动化系统的构成、建设以及应用等认识上存在的某些问题进行剖析，达到抛砖引玉的功效、煤矿产业是支撑我国经济发展的一个比较基础的能源型工业，同时它也代表了我国劳动密集型产业，这个产业生产环节多，人员的素质比较低，但是劳动的强度比较大，工作的效率低下；生产的环境比较复杂和恶劣，同时存在着各种各样的地质安全威胁；安全的压力比较大，同时管理的水平以及技术含量普遍偏低，成为了为什么煤矿业不能告诉发辰的瓶颈。

[关键词]煤矿综合信息化自动化 煤矿建设 存在的问题

1 前言

近些年来，伴随着计算机网络技术的不断提高以及煤矿企业中普遍的应用，这一阻挡煤矿产业高速发展的“瓶颈”有希望发生质的变革。煤矿的矿井综合信息化的技术革新，就是借助计算机信息管理的平台对煤矿生产中的各个环节、井下环境的安全参数以及设备运行时的状态等等重要的生产参数实现实时监测、控制以及分析，使得煤矿能在最大的限度内实现安全、高产以及高效的有效统一，是科学发展的必要以及构建和谐社会所必要的重要方面。综合信息化自动化在煤矿矿井的广泛应用给煤矿企业的管理造成了天翻地覆的变化，改变了传统意义中的管理方式，使得各个煤矿企业都快速的实施了矿井的综合信息化以及自动化的管理技术，但是在这股浪潮之下也反映出了不少在认识以及使用上的问题，这些问题都急需及时的解决。

2 JE确认识煤矿综合自动化信息化建设的真正内涵

2.1综合自动化信息化有比较强的实用功能

矿井的综合自动化信息化建设内容包含的非常广泛的，就一般情况来说，包含了两个方面：一个就是各管控子系统，二就是综合自动化信息化的信息平台。各管控子系统就是针对煤矿中不同种类的电气、机械的设备进行管理、控制以及监控的子系统，它们都是一个一个比较分散的独立系统，自己各成一个体系，自我掌控和运转，来实现各个管理信息的采集以及传输。然而综合自动信息化的信息平台，它的与各个管控子系统之间的关系就像是大脑与肢体的关系，相互的交融，缺一不可。子系统能及时的为平台提供数据，然而平台同时能充分的利用各个管控子洗头膏来进行数据的综合分析，被相关的管控子系统利用，同时也为管理和指挥提供决策的根据。

2.2煤矿综合自动化信息化的管理系统整体的颠覆了传统管理模式

煤矿综合自动化信息化的管理系统模式从实质上看，自动化信息化的管理系统是一种全新的管理模式的体现，但是表面上只是先进管理的手段之一，两者关系类似于机械化的生产本质与小农经济的区别，是先进的新生产力代表，同时也是煤矿综合自动化信息化现代化的管理模式的必经之路。但是在还没有实施煤矿综合自动化信息化的管理系统之前，煤矿的指挥中心主要是通过了网络系统能够被动的接受信息来进行以人工呼叫的方式进行事物处理。这样即使存在数量一定的计算机网络的应用，但是系统一直都是以配角的身份来进行的一些数据备份、下井考勤等等的工作。这样使整个煤矿的管理系统指挥中心出现杂乱和邂逅的现象，几乎也都是穷于应付。

但是在建设好煤矿综合自动化信息化的管理平台之后，就可以根据各种监控设备以及井下视频做到井下各现场同步监控，还可以了解和掌握到各种类型的井下作业生产的安全环节的检测数据，使得综合系统做到有效的决策，超前预防。而且还可以通过系统指挥中心展示的井下安全生产的状态来分析各个系统之间的数据，这样便于智能的对井下进行控制。总之，煤矿综合自动化信息化的管理模式具有实时型、现场型、智能化、预测性等的特征。

所以，我们在建设煤矿综合自动化信息化的管理系统的本质就是要建设煤矿的管控和现代化调度指挥一体化的管理体系。计算机深入的应用网络信息技术使计算机更加符合现代化、科学化的管理方式。但是计算机的网络管理系统只是一种手段，真正体现内涵的还是煤矿综合自动化信息化管理模式的变革。

3 结束语

现在的社会是一个注重互动、依赖技术的信息时代，传统出版企业和数字出版已成为了一种必然的趋势。因此，在未来的一段很长的时间里，数字出版和传统出版这两种形式会长期互为补充，相互并存，并且结合两种形式共同发展，使得计算机真正的体现出煤矿综合自动化信息化管理模式的内涵。在调整经营思路以及确定媒体的观念同时还需要尊重市场的准入原则，以推动出版作为传统出版企业的主要任务。总之，解决出版怎样才能不被数字化淹没的问题已经迫在眉睫。

煤矿综合自动化论文:浅谈综合自动化技术在煤矿中的应用

摘要：煤矿安全问题不仅关系到生产企业的自身利益，更重要的是关系到工人们的生命安全，煤矿企业生产安全是各方面都高度重视的问题，特别是煤矿井下地质及工作环境恶劣，机械设备较多，而自动化的总体水平相对滞后，煤矿自动化已成为煤炭企业及煤矿生产发展的重中之重。本文主要阐述了煤矿变电站综合自动化、煤矿机械的电气自动化、集中控制系统、煤矿安全和监控控制系统。

关键词：自动化技术；变电站；煤矿机电；应用

一.前言

随着供电系统的迅速发展，对各供电系统监视控制的可靠性、准确性、快速性、选择性等要求更高了。要提高运行的经济性和可靠性，最根本的就是提高运行管理的自动化水平，实现综合自动化。所谓综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集模拟量、脉冲量等非电量信信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，使设计简捷、布局紧凑，运行更加安全可靠。在煤矿中，矿井电网实现调度自动化、实现无人值守变电站及煤矿机械的电气自动化，也是其发展的必然趋势。煤矿综合自动化系统基本内容包括:实时采集各种部件的电压、电流、功率及其他模拟量等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统的监视和监控，根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，以决定安全和经济运行方式。

二．煤矿综合自动化的概念

综合自动化系统指的是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，实现对二次设备的功能进行重新的组合和优化设计，从而对全部设备的运行情况执行测量、监视、控制和协调，进而来提高设备的运行效率和管理水平的一种综合性的自动化系统。其能够保证系统的安全和经济运行，在安全性能上和经济性能上有更好的保障。

综合自动化系统是应用现代电子技术和自动化技术对矿井生产过程实现全面监控的系统，把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿生产和管理更加科学高效。同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报，上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视。出现紧急情况发出告警信号。

三．煤矿综合自动化的主要内容

煤矿变电站综合自动化是将二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站自动化系统是利用多台微型计算机（包括单片机等）和大规模集成电路分级分部式自动化系统，它以微型计算机为基础，实现对变电站传统的机电保护、测量手段、控制方式以及通讯和管理模式的全面改造。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化和通讯网络化等特点变电站综合自动化系统内各个设备间能实现相互交换信息、数据共享，能够完成变电站运行的监视和控制任务。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标。变电站综合自动化系统取代了变电站的常规二次设备是大势所趋。变电站综合自动化系统简化了变电站的二次接线，它是提高变电站安全运行水平、降低其运行维护的成木、提高其经济效益的一项重要的技术措施。

水泵电控系统，采集参数：电机电压，电机电流，故障，开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位，开关位置信号等。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

瓦斯监测监控系统，采集参数：瓦斯浓度，风速，环境温度，负压，水位，设备开停，风门开关，馈电开关，电压，电流，风筒开关，轴温，抽放管温度，抽放管压力，抽放管瓦斯浓度，抽放管流量，故障报警等。采集方式：采用规约转换或读数据库的方式均可；接入方法：TCP/IP通信。

提升机电控系统，采集参数：安全回路、实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开停、电机温度、PLC状态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置监测。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约

风机电控系统，采集参数：电机电压，电机电流，故障，开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位，开关位置信号。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

锅炉电控系统，采集参数：锅堂温度，锅堂前中后压力（负压）上锅筒温度，上锅筒压力，蒸汽出口流量，蒸汽管路压力，省煤器温度，烟道温度，鼓风机开度，风量开关，引风机吸风量开度，风量开关，供水调节阀阀门开度，水位调节器开关，显示，供煤炉排速度显示，速度调节，现场手自显示，水位报警，水位显示（电接点和差压变送两个显示），供水阀前、后压力，供水温度，流量，出渣机状态，循环泵状态，鼓风机开停状态，引风开停状态，供水泵开停状态，鼓风机轴温，引风机轴温，风机变频器速度等。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

四. 煤矿综合自动化系统的应用

煤矿综合自动化系统包括风机在线监测监控（通风安全环境监测）子系统、瓦斯抽放监测（管道瓦斯抽放监测与控制）子系统、火灾预报束管监测（煤层自然发火实时分析）子系统、工业电视监视系统子系统、电力监测子系统、胶带机监测子系统、主副（斜）井提升监测子系统、矿压监测（矿井冲击地压实时分析及专家诊断预测与控制）子系统、矿用自动防尘撒水控制（皮带机头自动喷水降尘）子系统、机车调度子系统、考勤子系统、电话通讯子系统、电视会议子系统、计算机网络子系统等等。

综合自动化系统具有将上述各控制子系统无缝集成的能力，系统提供统一的数据接口,每个子系统用一个软件适配器与综合监控平台数据交互。数据接口采用标准的UDP通信接口，系统支持瓦斯监测、视频监控、配电监测、机电设备监控管理等各种子系统的软件适配。系统架构是全开放的，扩展能力很强。每接入一种子系统模块，只需要一个适配程序。系统初建时可根据需求和条件先建最急需的最基本的核心平台，然后分期分批增加各种子系统及不断升级，最后建成最完善的系统。

五.结束语

煤矿综合自动化在我国才刚刚起步，随着我国经济技术的迅速发展，综合自动化必将日渐成热和完善。新型自动化技术的引入，使煤矿生产、变电站电能质量的控制系统得到了快速发展，必将推动我国煤矿变电站建设的迅速发展。

煤矿综合自动化论文:浅谈矿井综合自动化系统在煤矿的设计与应用

【摘 要】矿山电力综合自动化系统将井下电网保护、控制、监视、测量、故障分析等功能集合在一起，减少停电时间、面积，使调度员根据监视情况，煤矿电力网络自动化系统是当前煤矿供电系统的主要发展方向。通过实践应用，完全实现了井下电力参数测控的现代化，保证了井下电网的安全使用，同时为煤矿井下变电所的无人值守化打下了一个坚实的基础。

【关键词】矿井电力；综合自动化；系统结构

21世纪煤矿开采技术最为显著的特点，是计算机技术的全面应用和其功能的最大发挥，并将主宰矿山。计算机技术能够使规划、信息、控制和监测等不同部门融为一体，从而使煤矿整个系统发生根本性的变化。煤矿电力网络自动化系统是当前煤矿供电系统的主要发展方向，井下电力设备实现自动化监测、监控，对保证井下供配电设备正常运行，确保供电系统安全意义重大。它将井下电网保护、控制、监视、测量、故障分析等功能集合在一起，目的是提高供电可靠性和供电质量，减少停电时间、面积，使调度员根据监视情况，在地面控制中心通过遥控、遥调等实现明智、必要的操作。煤矿电力网络自动化系统是当前煤矿供电系统的主要发展方向。

1.我国煤矿自动化的发展历程

我国煤矿自动化系统起源于20世纪60年代，当时根据国家综合部署，集合全国煤矿行业的电子、电控方面技术骨干，成立了一家煤矿行业唯一的专业自动化研究所。

20世纪70年代，老式继电器退休，取而代之的是晶体管和逻辑电路，这大幅度缩小了控制器体积，改善了控制功能，变得更加安全可靠。

1980年开始，煤矿行业的科研单位不断增多，我国自主开发了KJ90、KJ95、KJ4/KJ2000与KJG2000等监控系统，还借鉴引进了美国、澳大利亚等先进国家的先进技术。至此煤矿的自动化控制和检测系统才真正应用到实践中。

1990年后，计算机技术进一步发展，形成了专用的独立的监控系统，以单片机为核心控制单元，内部的信息输入以模拟形式、FSK形式、基带形式等简单的调制方式为主，传输电缆为矿用屏蔽电缆，传输速率在600～9 600bit/s之间。这些系统大部分还是独立工作，很少有系统间信息的交换，每个系统的维护使用部门也不都一样。

进入21世纪后，以工业以太网为代表的信息网络技术迅速发展，煤矿各个专用的独立监控系统间的信息可以通过高速信息网实现快速的传输，两两之间的传输逐渐转变为总线传输方式，比如CAN总线、RS485、RS232等，并被广泛应用。随着技术的不断进步，煤矿的绝大部分矿井实现了煤矿生产、煤矿安全、矿用电力等监控系统，并通过高速监控网络整合形成综合的监控系统，由局部生产环节的自动化系统迈向矿井综合自动化的新方向。

2.自动化系统的实现

2.1子系统的接入

在硬件方面，采用三种方式：直接与子系统PLC控制器联接；直接与子系统控制器联接；与子系统控制主机联接。在软件方面：OPC协议接入方式；WEB接入方式；MODBUS协接入方式；PROFIBUS协议接入方式。

2.2建成系统情况

控制器和设备监控站所采集信息的实时传送；选用2台主备冗余的服务器作为网络数据采集服务器，将采集到的实时信息储存到实时历史数据库服务器，同时数据服务器可将重要的数据记录实时的；自动化系统网络平台通过网御安全“隔离”网闸设备和应用安全策略，在保证安全的前提下与企业信息管理网络进行了互联。

整个系统采用框架体系，环网交换机采用统一的标准接口，各个子系统可以动态加载到整个集成平台；各个系统间通过环网平台可完成信息的交换，实现了系统联动和信息的共享；完全解决了子系统间由于相互独立所造成的信息孤岛，达到了信息的全方位共享和融合。

综合自动化系统的建成，在矿井调度中心实现了对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、锅炉房集控系统、辅助运输系统、通风机房、井下主变电所、井下主排水泵房、污水处理、洗煤厂系统等系统的远程监测监控，部分子系统实现了无人值守。调度人员和领导能够在调度室直观、快捷的了解生产一线情况，掌握重要设备的实时工况；同时能够在办公室企业网络调出工业网络平台的实时数据，随时掌握生产动态。通过对大量数据的采集、分析、挖掘、加工和处理，实现了管理人员对矿井生产的动态综合分析和管理。环型以太网的建立，使得技术人员方便的利用工业网络实现远程数据维护，极大提高了技术人员对各子系统的远程维护水平。

3.实施全矿井综合自动化系统需注意的问题

（1）网络的选择。中小型矿井或自动化水平不高的矿井，可以选择基于工业总线的全矿井综合自动化系统，该系统价格低，系统可靠，不足之处是开放性稍差，无法三网合一；大型矿井或自动化水平达到较高程度的矿井，可以选用1000M工业以太网的全矿井综合自动化系统，价格适中，发展空间大，可以实施三网合一，是现在很多矿井的首选方案。

（2）网络结构的选择。全矿井自动化的组网方式可以是星形、环形、双环冗余等，不同组网方式其功能和可靠性都不一样，可适用于不同规模的矿井。其中星形网络一般不具有冗余功能，可以适用于分支系统；环形网络具有冗余功能，可靠性很高，得到业界的广泛采用；双环冗型可靠性不高，不太适合综合自动化系统。

（3）全矿井综合自动化系统是一个集技术、管理、经济于一体的复杂而庞大的系统工程。因此，在实施全矿井综合自动化之前，要做好详实全面的整体性设计与规划，不仅要采用先进的自动化技术，更要选用具有先进理念和管理才能的领导人员，统一指挥规划，按设计要求实施好每一步，尽量避免重复投资现象，节省人力和财力。

（4）全矿井综合自动化系统是一个整体，它的运行需要坚实的基础（可靠的底层设备自动化）和完善的子系统建设，必须做到部分与整体共发展，最大限度地发挥其作用。目前存在的问题之一是有的矿井对底层设备自动化重视程度不够，需要增强建设。同时注意整体和局部的优化关系，局部应服从全局。

（5）注意自动化系统中的软件建设。软件好坏的选择可以影响到自动化系统的正常实施。综合自动化信息的集成与加工，都需要软件的支持。系统软件采用组态化设计，将矿井环境监控子系统、各生产环节自动控制子系统以及系统自身完全整合。

4.结语

煤矿综合自动化系统的建设，形成了统一的传输网络平台和统一的数据库平台，建立了一个具有安全运行、数据可靠、可扩展软件架构的生产管理平台，是整个矿井数字化、信息化建设过程中实现数据采集、数据整合、过程控制、数据的关键层。为实现工业网络和管理信息网络数据无缝连接，提供了统一的数据平台，为实现企业的智能决策管理打下基础，提高了企业的管理水平和竞争能力。

煤矿综合自动化论文:变电站综合自动化系统在煤矿中的应用

摘 要：介绍了集控制、保护、监控于一体的综合自动化系统的概念、技术特点和优越性以及在变电所中应用的原则和作用。

关键词：计算机技术；继电保护；自动化技术；设计原则

1.引言

随着供电系统的迅速发展，用电负荷逐年大幅度增长，变配电站数量也急剧增多，对各供电系统监视控制的可靠性、准确性、快速性、选择性等要求更高了，因此，综合了微电子技术，通讯技术，电力系统继电保护等多门高新技术的变电站综合自动化系统得到了极大的普及和应用。

传统变电站存在着不少缺点：①安全性、可靠性不高。传统的变电站大多采用常规的设备，尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等（有不少变电站没有自动装置和远动装置）。继电保护采用陈旧的老式电磁型和晶体管式继电保护，结构复杂、可靠性不高，很难实现快速、精确、准确地选择切除故障点。②电能质量可控性不高。各工矿企业对保证供电质量的要求越来越高。衡量电能质量的主要指标是频率和电压，目前还应考虑谐波问题。频率主要由发电厂调节、保证。而电压的合格，不仅单靠发电厂调节，各变电站，特别枢纽变电站也应该通过调节变压器分接头位置和控制无功补偿设备进行调整，使其运行在合格的范围内。但传统的变电站，大多数不具备调压手段。至于谐波污染造成的危害，还没有引起足够的重视和采取有力的解决措施，不能满足目前发展的电力市场的需求。③实时计算和控制性不高。供电系统要做到优质、安全、经济运行，必须及时掌握系统的运行工况，才能采取一系列的自动控制和调节手段。但传统的变电站不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求；一次系统的实际运行工况，由于远动功能不全，一些遥测、遥信无法实时送到调度中心；而且参数采集不齐，不准确，因此没法进行实时控制，不利于电力系统的安全、经济运行。④维护工作量大。常规的继电保护装置和自动装置多为电磁型或晶体管型，接线复杂且其工作点易受环境温度的影响，因此其整定值必须定期停电检验，每年校验保护定值的工作量相当大。

2.微机继电保护装置的基本要求和功能

微机继电保护装置是电力系统中一种重要的安全自动装置，它为向用户安全连续供电起着极为重要的作用。它的主要任务是：当电力系统发生故障时，自动的、迅速的、有选择性的切除故障设备，保证无故障设备继续供电；当电力系统出现不正常运行状态时，发出信号，通知值班人员，以便及时处理。

3.变电站综合自动化的基本概念

变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

4.变电站综合自动化系统的技术特点与优点

4.1在线运行的可靠性高。变电站综合自动化系统可以利用软件实现在线自检，具有故障诊断功能。使变电站的一次、二次设备运行的可靠性方面已经远远超过了常规变电站。

4.2供电质量高。由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具有有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能损耗。

4.3后台机系统友好、功能完善。后台机可通过交换机与其它局域网连接。采用平台式支持多种应用软件，系统模块化设计，方便系统扩充。具有功能强大的作图软件，大量图库，可制作多层多平面的系统图。具有在线报表系统，结合曲线、棒图信息，更好满足用户。实时多媒体数据库可录入语音、图象等。系统所有的在线修改可在线进行。大大提高了变电站运行管理的自动化水平。

4.4经济性。由于极大的简化了二次接线和二次设备的配置，大大地减少占地面积，缩短建设周期，提高了系统的维护性，明显降低了变电站的综合造价。

4.5维护调试方便。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断能力，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。微机保护自动装置的定值又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间。

5.综合自动化系统在霄云煤矿中的应用

5.1霄云煤矿35KV变电所工程概况 35kV线路双回，主变压器2台，6kV出线（电机，厂变等）X回，6kV母联2回，35kV PT 2回，6kV PT2回等。该变电所的保护、监控系统均采用微机综合自动化系统。该系统根据具体要求以及现场环境提出了相关的技术方案，主变压器、35线路采用集中组屏方式，与后台监控系统一起放置在主控制室内，6kV保护装置分散安装在各个开关柜上，并且每台保护装置均通过RS485通讯接口将所有信息上传至后台，这种方式既节省空间又方便值班人员的操作和控制。

5.2变压器成套保护分别采用：变压器差动保护装置 MTPR-110SD、变压器高低后备保护装置MTPR-035HB，综合测控装置MMCU-10H，来实现对变压器内部故障匝间短路、相间短路和变压器外部故障，变压器接地、过负荷、过流等的保护以及变压器本体如轻重瓦斯、温度、压力释放等变压器内部保护。

5.3 35kV线路保护采用MLPR-10H2型微机线保护装置，主要包括三段式过电流保护、单相接地保护、后加速等保护。在35KV系统中，还配置了一台微机型PT切换及低电压保护装置MPTS-10H，它可作为双母线或单母分段主接线方式下的PT切换，实现两段母线的测量保护、绝缘监视、切换等功能，也可分别作为两段没有关联的母线的电压监视及低电压保护。

5.4 6kV馈电部分主要包括：电动机保护测控装置MMPR-10H2，线路及母联保护测控装置MLPR-10H2，厂用变压器保护测控装置MTPR-10H2，备自投装置MBZT-10H，PT切换及低电压保护装置。各种保护装置针对其保护的不同对象，完成相应的保护功能，例如线路的速断、方向过流、零序过流、低周减载、母充等保护，变压器的速断、过流、过负荷、零序过流以及变压器本体等保护，电动机速断、过流、堵转、低电压、过负荷以及工艺联锁等保护。对于备自投保护装置，就是当检测到一进线（母线）失电，且无外部闭锁的情况下投入另一进线（母线），以保证无故障设备可以继续正常运行，当线路故障排除以后具有逆向自动恢复功能，使无人值班真正有意义。

5.5后台监控计算机系统采用珠海万力达的WLD2100变电站综合自动系统。

5.5.1 WLD2100变电站综合自动系统由监控保护单元、通讯管理机、后台监控计算机系统构成。监控保护单元为间隔层装置。通讯管理机是通讯枢纽，主要负责间隔层设备的通讯规约转换及后台监控计算机和上级调度的通讯。后台监控计算机接收通讯管理机采集的所有现场信息，同时接收现场保护单元发送的信息进行综合处理、分析、统计、显示、打印、事件记录报警等，实现站内计算机监控功能。

5.5.2后台监控计算机系统具有远程控制功能、数据采集与处理功能、统计计算功能、图表显示打印功能、历史事件的追忆和查询功能、报警功能等等多项功能。大大提高了变电站管理自动化水平。

5.5.3通讯管理机与后台监控主机间采用以太网通讯，通讯速度可达10MBps，并且可通过HUB（交换机）轻松实现多机监控。

6.总结

新型自动化技术的引入，使煤矿生产、变电站电能质量的控制系统得到了飞速发展，今天已经发展到计算机集成监控系统和智能监控系统的新阶段。济宁霄云煤矿变电站综合自动化系统应用设计已投运5年，运行情况良好，进而实现了“四遥”功能，实现了综合自动化的要求。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统网络建设的基本原则及基本架构浅析

【摘要】通过潞安集团综合自动化矿井建设实践，对煤矿综合自动化系统网络建设的基本原则及基本架构进行了研究分析，总结出煤矿综合自动化系统网络建设的7项基本原则及3层基本架构，为煤矿企业推广建设综合自动化、信息化系统起到参考和借鉴作用。

【关键词】综合；自动化；网络；架构

引言

煤矿综合自动化、信息化系统是煤矿自动化系统，同通讯、计算机、信息技术和现代管理技术有机融合，将矿井的生产过程控制、运行与管理作为一个整体进行控制与管理，以实现矿井的优化运行、优化控制与优化管理的系统平台。

煤矿综合自动化、信息化系统的建设和普及，为煤矿实现安全高效、减员增效起到了重要作用。系统网络建设的基本原则及基本架构是基础，下面对煤矿综合自动化系统网络建设的基本原则及基本架构进行分析。

1基本原则

为确保煤矿综合自动化系统网络平台的安全、可靠、实用及高效率，进行设计时，其网络建设应遵循以下原则。

1.1实时性原则

在监控系统中，对数据的采集和处理速度要求很高。因此，在进行网络化设计时应首先考虑到这一点。根据具体情况在不同的网段采用相应的解决办法，以减少延迟，提高系统的实时性。

1.2可靠性原则

监控系统对传输网络的可靠性要求非常高。因为，其可靠性直接影响到监控计算机所得到的现场信息的正确性以及上层管理系统的命令是否能得以正确执行，进而影响整个监控系统的性能。

1.3开放性原则

网络系统的开放性，关系到网络系统内不同网段间互连、企业内部网络与外界网络互连的可实现性。随着计算机及其网络系统应用的飞速发展与普及，企业与国内外其它企业、市场、上级主管部门的联系会不断增多，所需信息量和信息的覆盖领域会进一步扩大，网络互连的需求会不断加深。因此，应该选择开放性好、连网方便的网络系统。

1.4实用性原则

网络系统是为满足安全生产过程的监视、控制、管理、调度、决策需要而设置的，满足企业生产实际需要是设计的基本出发点。网络系统的设计以需求分析作为设计基础，如网络的节点数、节点的地理位置分布，网络的信息量、运行速率、传输能力，以及网络建成之后改建的可扩充性，如网络节点增加、网络扩展等。对底层控制网络，充分考虑为实现控制所必须满足的实时性要求。

1.5先进性原则

当今网络技术发展速度非常迅速，需要尽量选择技术水平高、有发展前途、短期内不会被淘汰的网络系统来组建监控系统的网络。尽量采用国际标准，采用主流技术，方便网络的扩展与升级。另外，作为实用工业网络，也应该充分考虑到技术的成熟性。

1.6软件资源丰富性原则

在监控系统网络的产品选型时，还考虑到所选系统具备丰富的软件支持，特别是需要功能强、性能好的网络管理软件的支持，以便今后对网络系统的运行、管理与维护。

1.7经济性原则

网络系统设计像任何一项工程设计一样，必须考虑到投资的合理性，如系统的性价比、投入产出比、企业的经济承受能力等因素。在计算机、网路设备、系统软件的产品选型与购置方面，在综合考虑上述几种因素的基础上，尽可能节省投资。

2基本网络架构分析

目前的矿井综合自动化、信息化系统，普遍采用工业以太环网、控制网和设备网所组成的开放型网络，主要由3个层次结构组成，见附图。

2.1信息层

信息层是整个自动化网络的最高层。目前，它主要采用1000M工业以太网（Ethernet/IP）技术，以TCP/IP（传输控制协议/国际协议）+CIP（通用工业协议）作为其传输协议，将服务器、网关、人机接口连接，通过WEB服务器至企业的管理信息系统，实现对现场采集数据和信息进行管理功能。

2.2控制层

控制层是整个自动化网络的中间层，是一个开放型网络。主要使用1000MEthernet/IP网络作为核心环网，连接操作监控站的计算机、各子系统的主控PLC和其它智能控制单元等。

控制层设备，采用高可靠性的智能控制设备进行控制，井下选用具有煤矿防爆合格证和煤安标志的设备，能够适应井下特殊的工作环境和防爆要求。为了保证建立一个冗余、可靠的网络结构，必须考虑各个子系统的控制系统冗余性。对于重要系统或有联锁要求的子系统，采用双智能核心设备。现场采用放射式冗余网络。光环网冗余结构通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余，减少网络单点，增强整个通信网络在突发情况下的生存能力。

2.3设备层

设备层是面向现场设备的一层，也是整个自动化网络的最低层。它无需中间的输入/输出系统就可以将现场设备和智能设备直接相连，实现操作者和现场设备之间信息互传，并可实现故障自动诊断。

设备网目前主要使用现场总线Profibus等通信方式，辅以I/O模块，将底层设备直接连接到底层控制器上，进行实时I/O控制和点对点的信息交换，实现入网设备包括：监控下位机、监测单元、远程I/O模块等。

3结语

综上可见，煤矿综合自动化系统网络平台建设以实时性、可靠性、开放性、实用性、先进性、软件资源丰富性以及经济性为基本原则，其基本网络架构主要由信息层、控制层、设备层3个层次结构组成。

作者简介：

孙守靖（1973—），男，辽宁庄河人，工学硕士，工程师，1995年毕业于山西矿业学院电气工程系，现从事煤矿监测监控系统管理及机电技术研发工作。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统的建立和实施

【摘 要】煤矿综合自动化系统的建立和实施对煤矿企业具有非常大的现实意义。煤矿综合自动化系统的主要功能在于能够有效提高机电设备的自动控制能力，在应对自然灾害和其他突发事件上具有显著的效果，同时还具有预防灾害和事故的功能，这一系列的功能联合能够实现煤矿产区对全矿井的数据采集和统一生产安排。煤矿综合自动化系统对煤矿企业的经营管理和决策执行实现科学化网络化都具有重要意义，对保障煤矿生产的稳定与安全也能够提供可靠的保障。本文结合许厂煤矿综合自动化系统的建立和实施进行了分析研究，旨在为其他煤矿企业在今后煤矿综合自动化系统的建立和实施提供有益的借鉴。

【关键词】煤矿综合自动化；拍袋子系统；供电子系统；架空乘人器子系统

本文以许厂煤矿的综合自动化系统为例进行分析研究，许厂煤矿地面1000M工业以太环网综合自动化监控系统，在变电所、提风机房、调度室机房和机电集控中心机房设置了5个千兆环网节点，用单模光缆形成网络将地面的所有子系统接入环网，在监测监控中心形成对地面各个子系统的信息集成。煤矿综合自动化系统需要不断的完善，本文主要对这一系统基础上的进一步信息集成，井下供电、主运输皮带和架空乘人装置系统的网络接入和安装调试进行研究，旨在为生产提供更加全方位的安全保障。

1 煤矿综合自动化集控平台的建立和实施

煤矿综合自动化集控平台的建立需要配备综合自动化网络平台硬件，经过建立综合自动化传输集成，形成畅通安全的传输通道，进而实现综合自动化的数据集成，在煤矿区为生产管理和指挥调度提供数据信息上的支持。

首先需要建立煤矿综合自动化网络平台，在许厂煤矿现有的自动化基础上本文主要分析井下环网的建立，主干网络采用光纤进行传输，建立独立运行的双环路光缆传输系统，对其采用相对于的双层管理。在这一传输网络平台之上，进行煤矿个现场总线、以太网以及其他数据传输和集成，实现该系统的高速化和集中化。

许厂采用的是多通道工业以太网综合接入器，其具有多个接口，应用的是透明传输技术，能够实现各个子系统在传输上形成虚拟的相互隔离，在通讯上避免相互干扰，各自完成通讯使得数据在传输上既高效又准确，这样的传输体系也能够维持各个传输架构的稳定，不影响原有系统的稳定性。这一先进的接入器 能够将矿井的设备控制系统与传输集成平台相连接，实现各个子系统地面控制中心与设备之间进行数据的传输与信息传递。

在实现自动化传输集成基础上就能够实现数据的集成，实现综合自动化数据集成需要用先进的科学技术来建立相应的综合自动化数据集成系统平台，与煤矿区现场的数据采集技术相结合，按照统一的适用标准，还要应用实时数据库技术，能够将现场各系统的数据传入到数据库，实现综合自动化数据集成。

2 井下生产子系统的建设和实施

2.1 皮带子系统

许厂皮带监控子系统采用的是目前较为先进的KTC101通讯控制一体化装置，各皮带都能够实现系统的集成接入，在实践中运行状况表现良好，在地面上就能够对其进行控制完成启动、停止等工序，在运行中各个皮带的相关信息，如温度、速度、跑偏、堆煤、自动洒水等都能够及时上传到地面的系统中，地面系统还能够对皮带的运转详情，包括启动停止状态、运行的时间和电机电流等都能记录和准确掌握。皮带的沿线还配备了与地面实现双向通讯的功能系统，在地面就可以对皮带周围现场发送指令，井下的皮带也可以直接向地面通话，保证的系统的运行安全和时效性，为井下皮带运行的无人化值守提供了技术支持和安全保障。井下的控制器在集控工作状态时，在地面就可以对井下实现控制指挥，实现系统的高效稳定运行。皮带子系统除了具有上述功能外，还能够进行复位和测试，在发生故障时还有故障及锁闭地址自动寻址功能，这样能够节省处理故障的时间，有效提高系统的运行效率。

2.2 供电子系统

井下的供电子系统需要通过采用煤矿电力监控系统，将煤矿采区的各个变电所进行系统接入，介入后就能够在地面实施对井下变电所高防开关的开关控制和复位操作等，实现远程控制功能。在实施过程中，井下高防开关的各项信息和运行情况也会随之上传到地面，地面能够及时掌握有关变电站和开关的电压、电流功率、电量和开关保护信息等。供电子系统具有三层结构，分别为监控计算机、电力监控站和智能隔爆高压开关。该系统采用的是工业以太网加现场总线的结构模式，主干道用光纤太环网通向各个变电所，通过网络交换机的数据接口连接变电所开关数据和主传输系统；各个变电所需要安装电力监控站点，由现场总线对变电所运行设备的参数数据进行采集，就地对数据进行检测和实施设备控制；主站对采集到的数据进行处理并传输到主系统。在三层结构下供电子系统在地面就能够及时读取到井下高防开关的整定定值，同时还能对该定值进行修改并传输到井下，实现对井下高防开关工作状态的改变。供电子系统在故障处理方面具有故障录波功能，子啊地面对高防开关的电压电流波形进行观察分析，为解决故障提供准确的依据。

2.3 架空乘人器监控子系统

井下架空乘人器监控子系统的建立需要采用煤矿用控制器作为主控分站，建立由主控箱和分控箱组成的系统。分控箱的设置目的在于其具有显示系统的基本运行状况、运行时间的功能，还能够进行启动、停止和锁闭等操作。架空乘人器监控子系统是较为先进的控制系统，总体上该系统具有控制功能、状态显示功能、计时自动开车功能、通讯以及告警功能，在实施中能够发挥以下功能：第一，计时减数控制盒显示；第二，多点锁闭显示和锁闭站点显示；第三，对可能发生的打滑实施保护；第四，对可能发生的越位实施保护；第五，对可能发生的脱绳实施保护；第六，故障屏蔽应急方式开车等。架空乘人器监控子系统在实施运行后，在地面就可以实时监测和进行动态模拟，地下运行装置的相关运行信息和数据都能在地面的设备中得到反映，在地面就可以监控到井下所发生的故障并发出报警响应，并查看相关信息以做出具体的故障处理方案，这一系统功能也是为地下无人值守提供了保障。在实践应用中该系统运行反映良好，且操作方便，汇集的信息全面及时有效性高，为运行监测和故障维修都提供了强大的信息支持。

3 结语

本文结合许厂煤矿对煤矿综合自动化系统的建立和实施应用进行了分析研究，煤矿综合自动化系统是利用先进的技术和设备，为煤矿安全生产提供保障的应用系统。煤矿综合自动化系统经过建立和实施，在保障煤矿生产稳定和安全方面发挥了积极的作用，在预防和及时处理事故和灾害方面效果显著。煤矿综合自动化系统在科学技术飞速发展的今天实现了煤矿生产的自动化、科学化、网络化方面发挥了重要作用，对煤矿的科学管理和运行提供了基础和支持。煤矿企业应当加快这一先进系统的建立和实施来提高企业的生产效率和保障生产的安全性。

煤矿综合自动化论文:煤矿变电站综合自动化的研究与应用

【摘 要】当前，计算机技术、信息技术发和智能控制技术等展迅速，电力行业逐渐运用自动化技术进行其管理工作。而在市场经济体制的条件下，变电站发展迅速，变电站综合自动化系统已逐渐取代传统的变电站二次系统。本文在回顾变电站综合自动化的发展历程基础上，结合目前变电站综合自动化发展现状，就变电站综合自动化系统体系结构进行分析、研究，展望变电站综合自动化发展趋势。

【关键词】变电站综合自动化

一.前言

随着供电系统的迅速发展，对各供电系统监视控制的可靠性、准确、快速性、选择性等要求更高了。要提高变电站运行的经济性和可靠性，最根本的就是提高变电站运行答理的自动化水平，实现变电站综合自动化。所谓变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量等非电量信信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，使变电站设计简捷、布局紧凑，使变电站的运行更加安全可靠。在煤矿中，矿井电网实现调度自动化以实现无人值守变电站，也是其发展的必然趋势。煤矿变电站综合自动化系统基本内容包括:实时采集各种部件的电压、电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统的监视和控，根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，以决定安全和经济运行方式。

二．煤矿变电站综合自动化的概念

变电站综合自动化系统指的是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，实现对变电站的二次设备的功能进行重新的组合和优化设计，从而对变电站全部设备的运行情况执行测量、监视、控制和协调，进而来提高变电站的运行效率和管理水平的一种综合性的自动化系统。其能够保证变电站的安全和经济运行，在安全性能上和经济性能上有更好的保障。煤矿变电站综合自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统指的是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，实现对变电站的二次设备的功能进行重新的组合和优化设计，从而对变电站全部设备的运行情况执行测量、监视、控制和协调，进而来提高变电站的运行效率和管理水平的一种综合性的自动化系统。

综合自动化系统是应用现代电子技术和自动化技术对矿井生产过程实现全面监控的系统，把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿生产和管理更加科学高效。同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报，上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视。出现紧急情况发出告警信号。同时，通过变电站综合自动化那系统内各个设备间相互交换信息、数据共享，能够完成变电站运行的监视和控制任务。变电站综合自动化系统取代了变电站的常规二次设备是大势所趋。变电站综合自动化系统简化了变电站的二次接线，它是提高变电站安全运行水平、降低其运行维护的成木、提高其经济效益的一项重要的技术措施。

三．煤矿综合自动化的主要内容

水泵电控系统，采集参数：电机电压，电机电流，故障，开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位，开关位置信号等。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

瓦斯监测监控系统，采集参数：瓦斯浓度，风速，环境温度，负压，水位，设备开停，风门开关，馈电开关，电压，电流，风筒开关，轴温，抽放管温度，抽放管压力，抽放管瓦斯浓度，抽放管流量，故障报警等。采集方式：采用规约转换或读数据库的方式均可；接入方法：TCP/IP通信。

提升机电控系统，采集参数：安全回路、实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开停、电机温度、PLC状态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置监测。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约

风机电控系统，采集参数：电机电压，电机电流，故障，开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位，开关位置信号。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

锅炉电控系统，采集参数：锅堂温度，锅堂前中后压力（负压）上锅筒温度，上锅筒压力，蒸汽出口流量，蒸汽管路压力，省煤器温度，烟道温度，鼓风机开度，风量开关，引风机吸风量开度，风量开关，供水调节阀阀门开度，水位调节器开关，显示，供煤炉排速度显示，速度调节，现场手自显示，水位报警，水位显示（电接点和差压变送两个显示），供水阀前、后压力，供水温度，流量，出渣机状态，循环泵状态，鼓风机开停状态，引风开停状态，供水泵开停状态，鼓风机轴温，引风机轴温，风机变频器速度等。采集方式：PLC控制或分站式数据采集；接入方法：直接接入或转换规约。

四. 煤矿变电站综合自动化系统的应用

煤矿综合自动化系统包括风机在线监测监控（通风安全环境监测）子系统、瓦斯抽放监测（管道瓦斯抽放监测与控制）子系统、火灾预报束管监测（煤层自然发火实时分析）子系统、工业电视监视系统子系统、电力监测子系统、胶带机监测子系统、主副（斜）井提升监测子系统、矿压监测（矿井冲击地压实时分析及专家诊断预测与控制）子系统、矿用自动防尘撒水控制（皮带机头自动喷水降尘）子系统、机车调度子系统、考勤子系统、电话通讯子系统、电视会议子系统、计算机网络子系统等等。

综合自动化系统具有将上述各控制子系统无缝集成的能力，系统提供统一的数据接口,每个子系统用一个软件适配器与综合监控平台数据交互。数据接口采用标准的UDP通信接口，系统支持瓦斯监测、视频监控、配电监测、机电设备监控管理等各种子系统的软件适配。系统架构是全开放的，扩展能力很强。每接入一种子系统模块，只需要一个适配程序。系统初建时可根据需求和条件先建最急需的最基本的核心平台，然后分期分批增加各种子系统及不断升级，最后建成最完善的系统。

五.结束语

煤矿变电站综合自动化在我国才刚刚起步，随着我国经济技术的迅速发展，变电站综合自动化必将日渐成热和完善。新型自动化技术的引入，使煤矿生产、变电站电能质量的控制系统得到了快速发展，必将推动我国煤矿变电站建设的迅速发展。

煤矿综合自动化论文:论煤矿综合信息化自动化系统建设

【摘 要】本文针对煤矿综合信息化自动化的现状，阐述了建设综合信息化自动化的必要性和重要性，煤矿综合信息化自动化的功能，提出了信息化自动化建设的步骤、内容，接入子系统中存在的问题，对煤矿综合信息化自动化系统建设进行了全面论述。

【关键字】煤矿；信息化；自动化；建设

一、煤矿信息化自动化现状

近年来，煤矿企业为应对市场的发展变化，提高核心竞争力，积极实施科技兴企发展战略，高度重视现代信息技术的引进和应用，逐步建立了安全生产调度指挥系统，矿井瓦斯安全监测监控系统，井下人员安全定位监控系统，井下皮带机集中控制系统，井下电力监控系统、井下主排水监控系统、工业电视视频监控等系统。煤矿信息化自动化建设，大力提高了企业的信息化管理水平，为建设本质、安全、高效的现代化矿井奠定了技术基础。

但以上各子系统分属归口管理，占用人员多，且资源不能共享，不能为煤矿安全生产、调度指挥、科学管理提供全方位、即时信息、数据。要实现全矿井各环节的信息化控制自动化、生产综合调度指挥和管理网络化，使煤矿安全生产、达到减员提效、降低成本，数据平台共享，网络协议转换，标准化的数据通讯、系统联动，管控一体化，使决策者能快速、准确地了解其各个系统运行情况及特点，实现对个子系统信息的融合、共享，消除企业内部的各种“信息孤岛”。并从科学的角度做出准确的决策，就必须建设煤矿信息化自动化系统，为建设本质、安全、高效的现代化矿井奠定技术基础。

二、煤矿综合信息化自动化的实质

煤矿综合自动化实质是依赖对矿井生产、安全、设备、管理等方面的信息进行采集、传输、处理、应用和提升，达到信息增值的目的。其主要内容包括信息的采集（传感器与检测）、信息的传输（通信）、信息的处理（计算机）、信息的应用与集成（自动化）等等，信息是未来煤矿企业的重要战略资源，拥有全面、完整、准确的信息是企业提高生产能力，保障安全、提高管理水平、市场应变能力和竞争能力的重要保障。

三、煤矿综合信息化自动化系统的建设

煤矿综合信息化自动化系统，是一个集系统硬件、软件、子系统和各种信息设备于一体的综合性系统。因此在建设过程中，要综合考虑系统所涉及的各个方面。首先，要根据煤矿实际情况，重点确立工业以太网络交换机的安装位置，从安全、易维护、供电、光（线）缆敷设，方便设备接入等多种因素全面考虑。其次，系统的核心设备（如软件平台、各种服务器、存储设备、工作站等）在安装前要按各自承担的功能及设备间相互联系做好规划，然后按照拟定好的顺序逐项安装，便于设备的有序使用及后期识别和维护。

1、具体方案见下图1

2、具体步骤

1）必须建立矿用数据的自动采集和更新系统；

2）搭建矿用监测数据中心，可以灵活使用、管理各种监测监控数据，使各子系统数据实现高度融合；

3）搭建矿用空间数据中心，可以灵活使用、管理各种固有数据；

4）基于两个数据中心，构建各种专业算法库；

5）构建数字矿山基础信息平台。采用三维、二维、组态等各种形式表现数据；构建基础信息平台的另外作用是：搭建一个开放的集成平台，以后用户可以方便的在此平台上接入其他子系统。

6）构建信息化自动化专业应用系统。

四、煤矿综合信息化自动化的结构

煤矿综合信息化自动化系统自下而上可分为以下七个主层次：

1、基础数据层。即数据获取与存储层。数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据及其预处理；数据存储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。该层为后续各层提供部分或全部输入数据，基础数据主要来源见图2（基础数据图）。

2、模型层。即表述层。如空间和矿物属性的三维和二维块状模型、矿区地质模型、采场模型、地理信息系统模型、虚拟现实动化模型等。该层不仅将数据加工为直观、形象的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。

3、模拟与优化层。如工艺流程模拟、参数优化、设计与计划方案优化等。

4、设计层。即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。

5、执行与控制层。如自动调度、流程参数自动监测与控制、远程操作等。该层是生产方案的执行者。

6、管理层。包括MIS与办公自动化。

7、决策支持层。依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果，进行相关分析与预测，为决策者提供各个层次的决策支持。

五、煤矿综合信息化自动化的功能

按功能划分，信息化自动化建设包括六大类系统：数据获取与管理系统、数字控制系统、矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、决策支持系统。其中数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。可实现以下功能。

六、存在问题

1、各子系统自成体系，没有提供综合自动化接入所需的数据来源和控制端口。例如：井下电力监测系统在接入时，变电所使用的高低压开关综合保护器无远程数据传输接口，需要通过增加第三方的综合保护器才能够接入电力监控系统，同样在皮带运输系统中也存在类似问题。

2、各子系统的接入不是用户和综合自动化厂商单方面的工作，同时需要各子系统生产厂家共同配合，提供良好的合作和支持。但由于关键技术等原因，导致出现部分厂家不配合现象，使有些子系统无法接入综合自动化系统。因此，在以后建设子系统时，除提出具备必要的软硬件要求外，还需选择具有良好信誉的厂商。

七、结束语

煤矿综合信息化自动化是一种动态持续的过程，是符合适应建设信息化社会要求的矿山信息化的完整解决方案，信息化自动化实施的成功，将对煤炭资源行业实现结构优化重组和应对市场竞争的能力有着积极重要的作用。

煤矿综合信息化自动化技术正在进入一个新的飞速发展时期，计算机技术、微电子技术的不断突破给这一领域注入了新的活力。综合信息化自动化矿山是另一个飞速发展的领域，全面推进信息化装备的应用，使煤矿企业综合信息网络化、过程控制自动化、安全管理信息化、生产集约高效化，实现信息与业务之间完全融合、信息共享，将是煤矿发展的更高追求。

煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化系统的设计与研究

[摘要]煤矿综合自动化也被称为CIMAS（Computer　Integrated　Mine　Automation　System），是利用自动控制技术、网络技术、通信技术和计算机技术等先进技术，将煤矿的生成全过程建成现场总线加上工业以太环网为网络平台的矿井综合自动化系统。本文结合工作实际，从综合自动化系统设计的目标出发，并就煤矿综合自动化系统设计的内容进行了研究与探讨。

[关键字]煤矿；综合自动化；设计；研究

煤矿综合自动化系统主要包括了风机在线监测监控子系统、电力监测子系统、瓦斯抽放监测子系统、主副井提升监测子系统、胶带机监测子系统和机车调度系统等等。综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合，实现对生产状态的实时评估，以及业务数据的综合分析。并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制，以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理，提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。

1.煤矿综合自动化系统的建设目标

1.1采用多媒体通信技术、数据库技术、计算机网络技术和视频监控技术等多种先进技术，建立集合全矿井管理、控制和监测于一体化，并以网络为基础的大型开放式综合控制系统，进而实时矿井生产和建设中的各个环节的自动化控制。

1.2建立基于矿井生产和建设各个环节的就地自动化、远程自动化和综合自动化的三级自动化体系，以最大程度的实现生产安全和减员增效的目的。

1.3建立矿井集中自动控制中心，使其成为矿井生产建设中各个环节的控制中心，以及实时数据信息传输的枢纽，为矿井生产的工程调度、综合过程控制、设备人员管理和故障分析等一系列工作提供全面的实时信息，并为矿井预防和处理自然灾害和突发事故提供信息基础。

1.4充分利用各种网络安全技术，以最大化保障自动化系统的网络安全，并确保系统的安全、顺利运行。

2.煤矿综合自动化系统的设计与研究

煤矿综合自动化系统的设计内容，主要包括了网络传输平台和子系统接入平台这两方面内容。煤矿综合自动化系统的网络架构示意图，见下图1。

2.1网络传输平台的设计

通过建立全矿井的综合自动化网络系统，在主干网络采用单模光纤传输，将矿井的设备控制层各子系统连接到系统平台上。并在监控中心建设终端环，对矿井内各控制子系统控制命令，监控各子系统中设备的运行状态，收集所需的生产与安全参数，同时通过Web服务器连接信息管理网，实现生产管理信息的沟通与交换。

（1）网络传输平台的要求：应具有高度的可靠性、实时性、安全性和开发性。

（2）网络传输平台的特点：采用PROFINET技术标准，具有极高的可用性；提供工控领域的全线产品，拥有产品一致性的特点；具有开发性的标准协议；备件和备品的通用性较强。

（3）网络传输平台主要设备的技术要求和配置

①传输光缆：光缆均使用单模，井下主光缆使用36芯光缆作为网络的传输线路；地面光缆则使用12芯光缆作为千兆工业以太网的传输链路。

②交换机：核心交换机配置不少于4个千兆光纤接口，并支持强大的端口扩展能力和网络路由功能；环网交换机配置不少于2个千兆光纤接口，并支持强大的端口扩展能力，接核心环网交换机不少于3个千兆光纤接口。支持虚拟局域网技术（VLAN），质量服务（Qos），多播过滤功能（IGMP），流量限制功能。

③服务器：使用双机热备方式的高性能服务器，亦或是部件级冗余的工业标准容错服务器，在满足功能需要的基础上，完成简单维护。对服务器所有部件均要求能做到热插拔，即CUP、电源、硬盘、内存、风扇或主机板等设备出现故障时，能在不停机的基础上进行更换，从而使硬件故障所导致的非计划停机时间能缩短在每年5分钟以内。

2.2子系统接入平台设计

（1）子系统接入的要求

对子系统接入硬件的要求为：上位机需使用OPC方式；PLC应具有支持ProfiNet的以太网模块；使用标准化的以太网接口；具有良好的兼容性、可靠性和扩展性；某子系统的通讯或元器件出现故障时，不影响其他子系统的的通讯和整个网络的传输性能。

对子系统接入软件的要求是：子系统的生产厂商应提供所有需要的I／O变量、组态图形、数据类型、名称等；子系统的软件通讯协议支持标准OPC通讯协议；上位机的软件支持标准的OPC接口，且数据的通讯延时不得大于0.5秒。

（2）硬件接入方式

根据控制点的分布、各自动化系统的特点和接入技术的特点，可考虑以下四种接入方式，并且需要原厂家提供软件通讯协议和以太网接口。

①PLC接入方式：自动化系统采用PLC进行控制，可以在PLC上增加以太网模块，与交换机进行物理上的网络联接。

②上位机接入方式：对自动化系统较为简单，没有以太网接口，但有上位机，可以在该上位机上增加通讯以太网卡，与附近的交换机进行物理上的网络联接。

③扩展接入方式：对于自动化系统没有以太网接口，也没有上位机，但该系统支持RS484或ProfiNet等现场总线，则可以增加转换设备，通过扩展方式转化成以太网接口与交换机进行物理上的网络联接。

④子网络接入方式：对于自动化系统已经很成熟，并且自成网络，对外有统一的以太网接口，则可通过RJ45口与交换机进行物理上的网络联接。

（3）软件接入方式

当各个自动化系统与综合自动化的千兆以太网进行物理上硬件网络联接后，则需要解决通过软件进行数据通讯，各自动化系统可采用以下四种通讯方式：OPC通讯方式、驱动通讯方式、DDE／NetDDE方式。最为合适的是采用OPC通讯方式，并使用原厂家提供的OPC接口。

①OPC通讯方式：如该自动化系统具有上位机，且该上位机软件支持OPC　SERVER，则可通过上位机软件的OPC方式进行通讯。

②驱动通讯方式：如组态软件支持该自动化系统的PLC的驱动，或者该PLC有基于OPC　SERVER的驱动，则可以通过组态直接与PLC通讯进行数据交换。

③DDE／NetDDE方式：DDE／NetDDE通讯方式是一种标准的网络接口，是Ms　Windows操作系统提供的一种动态数据交换信息通讯机制，它允许两个应用程序通过连续自动的交换数据来进行对话。

3.总结：

煤矿综合自动化系统的建立，集合不同厂家的硬件设备与软件产品，实现了各综合自动化系统之间的相互配合和协调操作，使工业控制现场和企业信息系统之间无缝连接，进而加强了各种自然灾害和突发事故的处理能力，实现了矿井生产建设的网络化、信息化和科学化。随着煤矿综合自动化系统的不断普及与应用，必然会推动我国煤矿向着高产、高效、安全的现代化方向不断前行。

煤矿综合自动化论文:浅析煤矿35kV变电站综合自动化系统的理解及认识

【摘要】由于很多煤矿年代久远，各运行设备均出现生产力低下、电压不稳的现象，因此运用35kv变电站的综合自动自动化系统对其进行改进，使其符合经济发展的需求，符合煤矿作业的标准，本文通过对煤矿中35kv变电站综合自动化系统的结构、调试过程以及实践过程中的方案与实现过程进行深入理解与认识，浅谈煤矿35kv变电站综合自动化系统的优势。

【关键词】煤矿；35kv变电站；综合自动化系统；理解与认识

前言

35kv变电站综合自动化系统在我国众多煤矿中已有应用，且分布范围广泛，例如山东石大科技集团采用了型号为SZ9-8000／35的2台35kv的变电系统，山西潞安集团公司对新疆潞新二矿的二次设备进行了综合自动化系统的全面改造，山东泰安与曲阜之间的华丰煤矿为避免供电站供电不足的现状，便利用35kv变电站综合自动化系统对其进行了改造，满足了煤矿对供电质量的要求、实现自动化与保护以及通讯功能的需求。

通过以上煤矿35kv变电站综合自动化系统的应用案例，可以看出其对煤矿供电质量改善的优势，我公司采用了35kV变电站综合自动化系统对煤矿进行改造，保证了供电的质量。

一、35kv变电站综合自动化系统的结构

变电站综合自动化系统的原理很简单，其是通过现代高新技术对变电站二次设备进行功能改造、优化与组合，使其实现了变电站的自动监控、测量、协调与控制，完成了设备间的信息互换、数据共享，具备了功能上的综合化、系统上的模块化、结构分布上的分层、分散化、操作监视中的屏幕化、通信局域中的光缆化、网络化以及运行上的智能化、测量显示中的数字化。其结构模式有三种：分布式系统结构、集中式系统结构、分层分布式系统结构。

通过对其结构的认识，可以从以下两个个方面理解变电站综合自动化系统的结构：

（一）间隔层

对测控单元以及其他装置进行保护的设备称为间隔层，一般情况下测控单元安装在开关柜上。

在进行间隔层的设置时，需要准备2～3条485总线链路。1条链路将主变电能表间隔开来，并且其上面的继电器安装个数≤6个，将其链接完毕，便可实现站控主单元与光缆之间的通信功能了。

实现站控主单元与RS232串口的通信则需要运用到小电流选线装置、主变电能表、消弧线圈以及直流屏等设备。

（二）变电站层

变电站层的系统结构是网络系统结构，其主要包括站控主单元、公共测控单元以及后台监视机等。

后台监视机是一种单机系统，其在自动化系统中占据了重要的位置，以向下兼容以及模块化的原则选用系统软件，并且完善数据库管理系统，使设备能够及时迅速地进行数据的查询，并且配置多种软件实现画面共享、报表生成等监控效果。

站控主单元是自动化系统结构中必不可少的一部分，其包括内存扩展模块与高性能的主处理器两个组成部分，通过其设备的安装，有利于通信以及监控系统的正常运行。

二、35kv变电站综合自动化系统的调试

（一）各功能单元保护与监控功能之间的要求

主变压器：在进行高低压侧监控与主变压器的保护过程中，需要对其组件进行选择，一般情况下双绕阻主变后备保护单元、主保护单元均用两个，双绕阻主变压器用二台。

补偿电容器柜：电容保护单元以及补偿电容器柜的件数为四。

高压异步电动机：电动机保护与监控单元与高压配电柜均用两台。

配电变压器：配电变压器选用1000kVA的规格，配电变压器以及监控单元均为两个。

（二）系统的调试验收工作

1　准备工作

1.1　进行信息汇总

在进行调试验收之前，需要检查设计蓝图，将所有信号接收的进行进行汇总。在这个过程中，要检测到每个信息点，使调试时有备无患。

1.2　规范通信规约以及通信方式

规范通信规约与通信方式，使监控系统可以即时监测到煤矿的工作情形。

1.3　分工合理

进行工作人员的合理分工，协调各方面的工作，做好35kv变电站综合自动化系统各厂家的协调工作。

2　调试验收

重视站控主单元，在进行信息配置时，一定要通过有经验、有技术的相关工作人员的检测才能运行。并且在运行之前需要进行相关实践，通过试行结果从后台监视器中观测相关信息，对信息进行分析比较。工作人员在验收的过程中一定要做到有耐心、有信心、有责任心，通过对信息的核对实现35kv变电站综合自动化系统的全面运行。

三、煤矿35kv变电站综合自动化系统方案以及实现过程

（一）系统方案

设计完整的系统方案，在主控室中设置微机监控系统，选用适宜于煤矿工作的模式，完善系统管理。

在中间管理阶层中运用通讯管理单元。通讯管理单元同时还可以与站内其他的智能设备相连接，分别采用直流信号与直流电压。

（二）实现过程

1　工程概述

1.1　改造直流电系统

利用65AH直流电源系统对原有系统进行改造，通过馈电屏以及电池屏显示其优势。

1.2　连接微机保护装置与相关设备

开关量、电流以及电压、控制信号的传输需要利用二次电缆，通过二次电缆将其与微机保护系统相连接，更换原有继电保护屏。

1.3　实现直流屏信号的传输

要想实现保护装置信号与通信管理机之间的信号连接，需要更换成双以太网。

1.4　实现保护装控单元与后台监视的联系

实现后台监视系统的远程控制功能，保证煤矿变电站综合自动化系统的正常运行，保证作业正常施工，使保护装控单元的相关信号顺利传输到后台监控系统中。

2　自动化系统的优势

2.1　提高了供电的质量以及电压合格率

由于35kv变电站综合自动化系统拥有无功、无压的自动控制功能，因此减少了电能的损耗，提高了电压的合格率，使电气设备能够正常运行。

2.2　自动化系统具有安全、可靠运行的功能

由于35kv变电站综合自动化系统在各煤矿的普遍应用，因此在不断的改良优化中具有了自行诊断的功能，当发现问题时能够自动鸣警，通过计算机系统的联网对故障处进行细节检查，有利于提高变电站一、二次设备的可靠性。

3　功能实现

3.1　实行35kv变电站综合自动化系统进行灵活调度，通过软件等外在设备进行逻辑性的判断，对系统进行强有力的保护。

3.2　通过采用35kv变电站综合自动化系统，使停电的时间缩短到最少，使人力资源可以得到最大程度上的利用，有利于经济效益的提高。

3.3　进行简约式维护方案，减少线路的连接，减少硬件保护的种类，使维护工作量大大减少。

3.4　采用高集成度的芯片进行微机保护单元的安装，使开关柜与控制屏的接线容易操作，在提高保护度的同时提高监控功能。

4　有利于提高管理水平

由于35kv变电站综合自动化系统占地面积小，且控制平台在一个网络系统中，因此便于操控。其自动化的运行模式大大提高了运行的管理水平。

5　减少维护量

由于其具有自动化监测维护等功能，因此不仅减少了技术人员的工作量也减少了维护的工作量，提高了工作人员的利用效率。

四、结语

35kV变电站综合自动化系统对于煤矿作业具有明显的优势，因此我公司采取了35kV变电站综合自动化系统，有利于煤矿提高供电质量及信息自动化水平。

煤矿综合自动化论文:煤矿生产流程及其综合自动化

【摘要】煤矿工业流程中存在许多不确定因素，在煤矿流程工业综合自动化过程中，必须充分考虑煤矿的这些特点。本文给出矿山综合自动化的概念和要解决的问题，并讨论了煤矿综合自动化的建设中的主要问题。

【关键词】流程工业；综合自动化；不确定因素

1、煤矿综合自动化的特点

煤矿生产涉及的系统多，战线长，综采设备、综掘设备、胶带运输、提升机、辅助运输、系统等，其生产流程从掘进、采煤、运输、提升到洗选装运；煤矿生产还要面对复杂的地质条件、矿山压力、瓦斯、一氧化碳、地下水及煤尘等。这些过程很大程度上与地质条件、开采进度、开采方式等有关，具有很大的不确定性。煤矿安全生产过程中的事故与灾害往往与这些不确定性有很大关系。因此，煤矿生产的流程工业与其他流程工业如石化、炼油、制药等有很大的区别，要充分考虑煤矿的特殊性。

2、煤矿综合自动化要考虑的问题

2.1煤矿综合自动化三层模型

国内外流程工业综合自动化技术的总体结构可以分成3层结构。

a.以PCS（过程控制系统）为代表的基础自动化层，即信息采集与施用层。主要内容包括先进控制技术、实时数据库技术、集散控制系统（DCS）、多总线网络化控制系统、基于高速以太网现场控制设备、传感器技术、特种执行机构等等。

b.以MES为代表的生产过程运行优化层，即信息集成层。主要内容包括先进建模与流程模拟技术、先进计划与调度技术、实时优化技术、故障诊断与健康维护技术、数据挖掘与数据校正技术、动态质量控制与管理技术、动态成本控制与管理技术等等。

c.以ERP（企业资源管理）为代表的企业生产经营优化层，即管理决策层。主要内容包括企业资源管理（ERP）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）、产品质量数据管理（PqDM）、数据仓库技术、设备资源管理、企业电子商务平台等等。

煤矿综合自动化应结合煤矿生产建设过程，同时考虑矿山地测与开采过程，也就是说综合自动化是要通过不同手段获取各种矿山信息，并建立矿山信息的共享、协同与利用机制，最大限度地挖掘和发挥矿山数据的潜能和作用，并将其贯穿于矿山的规划、生产、经营与管理的全过程，保障矿山的科学、正确与快速决策及现代化管理。

2.2煤矿综合自动化要考虑的子系统

对于各种子系统，接入方式基本是采用下面某一种接入方式：

1）是通过原子系统的上位机，通过以太网卡接入环网。前提是：⑴原上位机已配置以太网卡；⑵原系统厂商提供OPC方式通讯的设备点位配置表。

2）在PLC上添加通讯模块通过该通讯模块接入工业以太环网。前提是：（1）该PLC具有以太网通讯模块；（2）子系统的控制接口程序在PLC中，配套厂家提供PLC的OPC　Server软件。

3）通过协议转换或嵌入式计算机接入。

3、矿山综合自动化主要研究内容

一般而言，煤矿综合自动化技术的需要关注4方面的问题。

（1）安全：即需要用高可靠性的控制系统、检测和执行机构对设备与装置的运行提供保证，进而对关键装置进行故障诊断与健康维护。

（2）低成本：通过先进的工艺及工艺参数以降低能耗和原料消耗，以及通过先进的建模技术、控制技术和实时优化技术来提高产品的合格率和转化率。

（3）高效率：通过先进的计划调度与排产技术和流程模拟技术来提高设备利用率和劳动生产率。

（4）提高竞争力：通过数据和信息的综合集成，如先进的管理技术（包括ERP、CRM、SCM等）、电子商务、价值链分析技术等，以促进企业价值的增值，最终提高企业的综合竞争力。

4、结论

目前煤矿综合自动化建设中统一网络平台的建设已经成为大家所共识，统一数据仓库平台的建设刚刚引起部分矿山企业的重视，PCS层各种安全生产子系统的控制与接入也己有许多成功的范例。应该说，这只是为矿山综合自动化打下了良好的基础。

在这样的基础上，要研究矿山MES层的特点与需求，如何将其他流程工业的先进建模与流程模拟技术、先进计划与调度技术、动态质量控制与管理技术、动态成本控制与管理技术结合矿山生产的实际运用起来。要研究矿山ERP层的特点与需求，真正实现矿山企业的信息流、物流、价值流优化集成，实现矿山的优化控制、优化运行和优化管理，促进企业价值的增值，提高企业的综合竞争力。

煤矿综合自动化论文:基于物联网的煤矿综合自动化方案的实现

【摘 要】结合作者在综合自动化的建设经验，以及自动化系统的建设思路，结合物联网理念，对系统在设计阶段和实际应用进行了详细分析，提出了煤矿综合自动化的实现方法。

【关键词】煤矿企业；自动化；实现方案

前言

煤矿综合自动化系统，是利用工业以太网为通信平台的煤矿综合自动化系统，通过接口和协议的标准化，完成了各系统的互连，形成了统一的传输网络平台和统一的数据库平台，是整个矿井数字化、信息化建设过程中实现数据采集、数据整合、过程控制、数据的关键层。为实现工业网络和管理信息网络数据无缝连接，提供了统一的数据平台，为实现企业的智能决策管理打下基础，有广泛的应用前景。

1、综合自动化系统建设思路

1.1对自动化系统的要求

随着煤矿综采综掘装备及技术应用的不断成熟，运输及提升能力的不断提高，对通风、排水、防火、供电、监测等系统的安全性要求不断增强，使得矿井对机电设备及其控制系统的自动化技术依赖程度愈来愈高。为了将各系统有机的集中控制，需要建立安全可靠的数据通道和统一的平台，在进行技术整合的同时，统一各子系统之间的数据接口和物理接口，消除子系统之间的数据孤岛现象，为管控一体化提供必须的基础，从而实现远程集中智能化监控，达到减人提效增安全的目的。

1.2平台设备的选用

煤矿的特点决定了整个系统必须具有很高的可靠性和可用性，以此保障生产活动的正常进行和井下工作人员的安全。因此在选型时充分考虑所选设备的冗余性和容错能力，并能够适应井下恶劣的工作环境和防爆要求。①实时历史数据库采用容错架构的服务器；②通信线路采用环网技术组建，核心交换采用热备冗余技术，环网之间进行耦合冗余连接，光缆敷设时，使用多芯单模备份光纤；③采用先进的的数据存储及备份系统，对自动化关系数据库、实时数据库及企业Internet网络中数据库的重要数据进行实时的存储与容灾备份，确保自动化及其相关重要数据的安全性和可靠性；④后备供电采用数字监控技术，提高电源监控的灵活性和稳定性，采用双变换在线式结构，解决电压波动、电源干扰、闪电雷击等问题，对设备提供全面的保护；电池组采用模块化设计，能够随意组合和扩展，保证应用系统数据的不间断性及完整性。现场工业交换机均采用在线式UPS供电方式；⑤重视自动化工业网络跨出到企业网络的安全保护硬件。

1.3煤矿综合自动化系统构成

煤矿综合自动化系统是一个包括井下生产监控，井上综合信息管理于一体的大型控制系统，具体应包括带式输送机监控系统，井下排水控制系统，变电所控制系统，瓦斯超标监控系统，井下人员定位系统，主风扇通风系统，主井提升、副井提升系统等多个子系统。

煤矿综合自动化系统主要硬件构成包括2台核心交换机，实现系统的环网冗余，为了保证整个系统各类数据处理的实时高效，要求该交换机自愈合时间不大于500ms，另外系统包括若干二级交换机，各类数据存放的服务器，整个自动化控制系统以工业以太网为传输介质，采用骨干光纤环网的方式与各个子系统相连。

2、煤矿综合自动化系统网络结构与连接方式

2.1系统的结构

根据实际需要，煤矿综合自动化系统结构采用了C/S与B/S的混合结构，各种现场信息，各类设备运转情况的数据收集等功能利用C/S结构完成。煤矿综合信息管理与，采用B/S的结构，保证企业人员随时随地在只要有互联网的环境下即可通过IE浏览器进行各类数据的查询。综合自动化系统具体分为现场设备层、控制层与信息管理层3个层次。设备层主要是将现场各种设备连接到各类传感器、控制器上，负责生产现场设备运行情况数据及故障数据的采集；控制层主要负责采集的各类信息高速、稳定地传输；信息管理层主要通过工业以太网将各个PLC、上位机、服务器互联，实现企业信息的集中监控与管理。

2.2系统的连接方式

①RS485与工业以太网的互联

对于使用RS485标准通信的各种设备，不能直接连入工业以太网，需要设计相应的转换协议，将数据进行转换后接入系统核心交换机，具体连接方式如图1所示。

②CAN与工业以太网的互联

各类CAN总线接口设备，通过CAN以太网智能协议转换模块再接入交换机，实现与以太网的连接，CAN以太网智能协议转换模块集成了一路CAN-bus接口和一路EtherNet接口以及TCP/IP协议栈，可以轻松完成CAN-bus网络和EtherNet网络的互连互通。

3、上位机监控软件的实现

对于现场采集的各类数据，需要实时在上位机中直观显示，对各类故障及时报警，上位机的监控软件的开发使用WINCC组态软件完成，WINCC是第1个使用最新的32位技术的过程监视系统，具有良好的开放性和灵活性。

通过WINCC组态软件将现场采集的数据通过图表的形式表示，对于现场场景通过直观的动画进行显示，并将数据、故障信息通过Web方式在企业内部网络中，使企业决策者实时掌握生产与故障的信息。使用WINCC组态动画搭建的风机监控系统主界面如图2所示。利用该监控系统可以在调度室监测风机电压、频率、温度、功率等信息，并可以通过界面中简洁的操作实现对风机的远程操控，提高工作效率。

4、结语

通过分析煤矿综合自动化系统构成与建设思路，结合物联网理念，分析了煤矿综合自动化系统网络结构与连接方式，并实现了煤矿各类采掘、输送、供电等设备的监测，运行稳定，具有良好的推广价值。