煤业生产监控与调度信息集成系统研究

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摘要：以河津腾晖煤业公司为例，设计了煤矿生产监控与调度信息集成系统，并进行了实践应用。该集成系统建立了容纳众多异构监控系统的数据中心，使煤矿生产过程自动化监控系统之间、数字监控与视频监控系统之间、自动化系统与调度信息化之间的数字鸿沟消隐于无形。该系统可以使各监控系统之间的信息资源共享，监控系统之间可以实现联动，进而实现异地远程集中再控制。

关键词：煤矿；生产监控；调度信息集成系统；综合自动化

霍州煤电集团河津腾晖煤业公司从2012年至今，投入运行的“煤矿生产监控与调度信息集成系统平台”成功地将东、西大巷输送带运输监控系统，中央水系房监拉系统，工业电视流媒体视频监控系统等11个子系统集成到一个系统平台上。集成系统在一定程度上解决了“信息孤岛”现象，各监控系统之间的信息资源可以共享，监控系统之间可以实现联动，在及时获知煤矿生产现场设备的运行信息等方面发挥了重要作用，实现了真正意义上的异地远程集中再控制。

1建设背景

霍州煤电集团河津腾晖煤业已有30a多的开采历史，当前生产能力为1.0×106t/a，拥有矿井安全生产监测系统、生产调度系统、输送带运输系统、井下排水系统、压风系统、抽风系统、猴车监测系统、信息集闭系统和井下供电系统等多个自动化子系统，但各子系统相对独立，子系统之间、自动化与管理信息化之间存在数字鸿沟，无法将管理与生产监测信息紧密结合起来，信息资源难以共享，不利于矿井的安全生产和管理。因此，必须建立一个统一的生产监测监控和管理平台[1]。

2生产监控与调度信息集成系统的设计思路

当前河津腾晖煤业公司井下生产设备已处于监控之中，设备的监控信息也能在工控机上查看。但是，各监控子系统之间的信息互不相通，造成“信息孤岛”现象，信息资源难以共享，监测系统、控制系统和管理系统不能实现联动。基于此，河津腾晖煤业公司与太原理工大学合作设计了河津腾晖煤业生产监控与调度信息集成系统。当前该系统在河津腾晖煤业运行稳定、可靠，实现了不同生产厂家的不同专业设备、不同通信协议系统之间的信息集成，完成了东大巷输送带运输监控系统、西大巷输送带运输监控系统、井下供电远程监控系统、西一水泵房监控系统、中央水泵房监控系统、主井提升监控系统、副井提升监控系统、空压机监控系统、西风井在线监控系统、选煤集控系统和工业电视流媒体视频监控系统等11个子系统的集成建设，实施了高速监控骨干网络及网络视频设备的防雷工程，进行了监控骨干网络和办公自动化局域网的联网运行，为进一步在该矿全面实现各系统的信息集成打下了基础[2]。

3生产监控与调度信息集成系统实践

目前，河津腾晖煤业公司生产监控与调度信息集成系统建设进行了两期，系统平台上集成的自动化监控系统达到了11个，并在集成系统平台上实现了东大巷输送带运输监控系统、西大巷输送带运输监控系统、西一水泵房监控系统、中央水泵房监控系统这4套系统的平台远程控制操作。3.1系统的设计结构。该生产监控与调度信息集成系统采用星形树状网络拓扑结构。系统软件总体架构分3个层次：a)与监控子系统相关的底层软件系统接口；b)系统数据库（包括实时数据库和历史数据库）及与之平行的信息交互系统；c)生产调度管理与信息系统。3.2系统安全设计。该系统采用双服务器实现双机热备份，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防数据丢失或控制失控。系统主要采用磁盘硬阵列确保服务器中存储信息的安全。硬阵列是独立操作的供整个磁盘阵列的控制和计算功能、不依靠系统的CPU资源，其主要特点是采用了RAID（多磁盘技术）技术。系统使用RAID技术可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率，实现了同一台服务器上2块硬盘的完全、自动备份。系统采用防火墙来预防病毒。系统设立完备的身份认证和操作权限机制，防止用户密码被盗。系统从操作系统、数据库、应用软件等多个层次设置安全屏障，有效保证数据安全，保证客户数据不被篡改及网络信息的安全性、完整性。同时，设有防雷击系统，采用防雷击系统确保在有雷电时，系统关键设备不受雷击的影响，进而保证系统安全正常运行。3.3具体集成设计。以西大巷输送带运输监控系统的集成为例，说明具体的集成设计。西大巷输送带运输监控系统安装在输送带集控室，可以显示其管辖下4条输送带（西一输送带、西二输送带、西三输送带、西四输送带）的运行情况，通过主机还可以控制其系统内4条带式输送机的开停。另外，该系统还安装了多套摄像机用以监视带式输送机的运行情况。3.3.1集成西大巷输送带监控功能。a)数据显示和模拟运行监控画面显示功能。显示4条编号输送带的运行状态，包括停车状态、运行状态；显示4条编号输送带的报警情况，包括报警状态以及堆煤、煤仓、超温、烟雾、跑偏、低速、高速、断带等原系统可以提供的数据信息[3]。b)集中控制功能。生产调度中心的操作人员可以通过集成系统平台，对西大巷输送带运输监控系统的4条输送带进行应急远程启停控制操作，操作流程与原系统类似。c)历史数据查询与打印功能。查询半年内输送带系统正常运行中出现的报警事件时间，查询半年内输送带启停事件和时间。d)视频显示功能，调度人员可示功能。在集成察看西大巷输送带运输监控系统运行状态的同时，察看西大巷输送带运输监控系统的视频图像，以便调度人员随时了解西大巷输送带运输监控系统设备的现场及可视范围内的运行情况。3.3.2西大巷输送带运输监控系统的接入方式。西大巷输送带运输监控系统在目前的基础上经改造后能支持TCP/IP方式。本方案要求原西大巷输送带运输监控系统开发商对接口软件做适当开发，即通过IP链接实现子系统接入。3.4集中控制设计。在生产监控与调度信息集成系统平台上的控制操作需要授权，经过集成系统平台和受控系统的双层授权后，操作人员才能在指定的计算机上进行集中控制操作。集中控制系统操作的逻辑设计，要求系统集成平台审核该用户是否具有控制操作权限，审核该台机器是否有控制权限，审核通过后系统集成平台才会向受控系统发出命令。受控系统接到命令后还会进一步审查，审查通过后才能按指令进行相关的控制操作。下面以西大巷输送带运输监控系统的集中控制功能为例进行介绍。西大巷输送带运输监控系统对已授权的控制命令进行解析，命令正确时才对相关设备实施具体控制。集成系统平台上的客户端不允许直接控制系统底层设备，没有通过受控系统授权且没有验证的命令，受控系统不予理睬。在应急情况下，生产调度中心的操作人员可以通过集成系统平台对西大巷输送带运输监控系统内的4条输送带进行应急远程启停控制操作，控制操作流程与原系统类似。3.5流媒体视频监控系统结构设计该矿采用流媒体视频监控系统，其特点是可靠性高，耐用性好，适应公司当前及现实条件，经济性好，对带宽要求相对较低，图像分辨率满足使用要求。矿生产调度中心机房设置视频信号集中控制调理柜、网络硬盘录像机阵列柜、流媒体服务器柜等。任何一台计算机均可作为到媒体服务器的客户端在权限许可范围内自由浏览高清晰的视频画面，并将画面显示在一台或多台液品显示器上或显示在DLP（数字光处理）无缝拼接大屏上。

4系统的主要功能与特点

该系统能够实现河津腾晖煤业所有已经集成的各种监测监控系统的数字量、信号量的监控，可以以动态运行图、数据表格、曲线等方式显示出来。流媒体视频监控系统的应用，实现了数据监控与视频监控的统一。集成系统上所有系统的数据保存在中心数据库中，各子系统共享数据库，子系统之间实现了数据共享。每一个子系统既可以提供动态运行图、数据表格的显示方式，又可以提供视频图像的显示方式。系统具有业务联动功能。在远程控制操作和重大报警信息出现时，系统平台能够自动弹出与此操作或信息相关的子系统动态运行图显示窗口和视频显示窗口。对于多系统报警，动态运行图显示窗口可以以选项卡方式切换，有效实现重要操作和重大报警信息的业务联动，使集成平台更加实用。集成系统平台实现了对中央水泵房监控系统、西一水泵房监控系统、东大巷输送带运输监控系统、西大巷输送带运输监控系统等4个子系统的异地远程集中再控制功能。系统具有可控制的报警信息表弹出功能。当重大报警自动弹出的相关视频画面窗口过多时，可手动关闭重大警情自动弹出动态运行图和视频窗口，避免操作人员使用其他功能时造成不便。

5实践应用效果分析

通过“生产监控与调度信息集成平台系统”，将河津腾晖煤业各重要监控系统有效集成，以便了解和掌握各生产现场设备的实时运行状况，分析和掌握生产过程的数据，进而提高生产调度和管理的准确性与及时性，提高生产运行的安全性。“生产监控与调度信息集成平台系统”的建设和扩展，实现了该矿自动化生产设备信息的集成，使安全生产得到强有力的技术支持，调度人员和各级领导对生产现场突发事件的反应能力和掌控能力显著增强，调度决策迅速准确。系统的建设把分散、独立的监控系统和自动化生产设备集成到一个系统平台上，建立综合自动化监控系统实时数据中心，实现信息资源共享和测控视频功能一体化，为煤矿安全生产专家系统提供了数据支持，为建立煤矿管理与控制信息一体化综合平台打下了良好的基础。

6结语

对河津腾晖煤业公司的“生产监控与调度信息集成系统”的建设及应用情况进行了分析阐述。该系统的应用让河津腾晖煤业公司各级生产管理人员和领导可以随时了解和掌握生产系统的整体情况，及时获知煤矿重要预警报警信息，实现了立体多层次安全管理，降低了煤矿安全生产的系统性风险，减少和避免了事故的发生。“生产监控与调度信息集成系统”的实践应用为该矿创造了较好的安全经济效益。

参考文献：

［1］张大勇.工业以太网技术在煤矿集中监测监控管理系统中的应用［J］.科技与企业，2016(9)：83-84.

［2］江洪.煤矿生产监控与调度信息系统集成及应用［J］.中国科技财富，2009(20)：4.

［3］惠麟科，郭雪峰.大屯公司流媒体工业视频监控系统技术方案设计［J］.煤炭经济研究，2011，31(11)：90-92.

作者:谢崇实 单位:霍州煤电集团河津腾晖煤业有限责任公司