淺談煤礦自動(dòng)化調(diào)度信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫朋飛

（安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)張集礦北區(qū)調(diào)度二所，安徽 淮南 232000）

1 煤炭工業(yè)管理模式及特點(diǎn)

1.1 煤礦管理模式特點(diǎn)

現(xiàn)代煤礦企業(yè)的管理機(jī)構(gòu)一般是：礦務(wù)局(集團(tuán)公司)、礦區(qū)(隊(duì))班組這樣一種塔式結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)管理模式，局(公司)生產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)：局(公司)礦生產(chǎn)布局、生產(chǎn)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善、設(shè)備更新改造等工作；礦生產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實(shí)施和日常生產(chǎn)組織管理工作。具體到一個(gè)煤礦管理機(jī)構(gòu)一般為：礦長(zhǎng)、分管礦長(zhǎng)、各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室、生產(chǎn)區(qū)隊(duì)、生產(chǎn)工人。職能科室包括：生產(chǎn)調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)科、安監(jiān)處、機(jī)電科、通風(fēng)科等，這些部門完成生產(chǎn)計(jì)劃制定并落實(shí)執(zhí)行，機(jī)電設(shè)備管理，礦井安全檢查等重要管理工作，管理信息都是以各類記錄或臺(tái)賬保存。

1.2 煤炭企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)

煤炭工業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中有以下特點(diǎn)：

（1）生產(chǎn)對(duì)象在地下，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，生產(chǎn)場(chǎng)地隨開采進(jìn)度不斷變化。

（2）生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境艱苦，自然災(zāi)害多，會(huì)出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災(zāi)害事故。

（3）煤礦的生產(chǎn)過(guò)程涉及采掘、通風(fēng)，提升運(yùn)輸、排水、機(jī)電、調(diào)度通信等多種技術(shù)，專業(yè)面廣，需各學(xué)科、多工種相互配合 。

根據(jù)煤礦生產(chǎn)過(guò)程特殊性，安全生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)該作為煤礦信息化中一個(gè)重要內(nèi)容，其生產(chǎn)調(diào)度及決策難度比其他行業(yè)大。因此，煤礦自動(dòng)化調(diào)度信息系統(tǒng)不能套用流程行業(yè)或離散制造業(yè)的模式，應(yīng)該研究具有煤礦特色的煤礦智能綜合調(diào)度系統(tǒng)。

2 煤礦自動(dòng)化調(diào)度信息系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1 生產(chǎn)計(jì)劃管理功能

包括生產(chǎn)接續(xù)計(jì)劃和設(shè)備配套計(jì)劃。實(shí)現(xiàn)了接續(xù)計(jì)劃的全過(guò)程管理，接續(xù)計(jì)劃與設(shè)備配套、大項(xiàng)修、購(gòu)置計(jì)劃的聯(lián)動(dòng)編制，建立了設(shè)備配套知識(shí)庫(kù)，自動(dòng)生成綜、連采設(shè)備配套計(jì)劃。

2.2 調(diào)度管理功能

包括計(jì)劃管理、安全管理、生產(chǎn)管理、隱患排查、應(yīng)急指揮及預(yù)案管理、調(diào)度記錄、圖表臺(tái)賬。

2.3 調(diào)度匯報(bào)功能

包括班／日匯報(bào)、旬，月匯報(bào)、專題／季節(jié)性匯報(bào)、重大事件及突發(fā)事件匯報(bào)。從3次當(dāng)班生產(chǎn)及安全情況，到發(fā)生傷亡事故或重大非傷亡事故等重大事故等，都要按照匯報(bào)程序及時(shí)匯報(bào)。

2.4 調(diào)度指揮功能

包括調(diào)度通信系統(tǒng)、可視化調(diào)度、調(diào)度大屏。調(diào)度過(guò)程中，可以顯示生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和畫面、礦井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、井下多路工業(yè)電視監(jiān)控圖像，從而協(xié)助煤礦安全管理人員實(shí)時(shí)掌握煤礦安全生產(chǎn)情況，提高調(diào)度指揮的效率。

2.5 安全環(huán)境監(jiān)控功能

包括實(shí)時(shí)安全數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)井下人員監(jiān)控、產(chǎn)量遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)單位井下生產(chǎn)環(huán)境、井下人員、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直觀詳盡了解各生產(chǎn)單位當(dāng)前生產(chǎn)安全狀態(tài)，針對(duì)出現(xiàn)的安全隱患報(bào)警提示，即時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。

2.6 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控功能

煤礦生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化是生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和智能化。

2.7 執(zhí)法管理功能

包括生產(chǎn)單位基本信息管理、遠(yuǎn)程安全信息實(shí)時(shí)監(jiān)控、事故隱患報(bào)警、安全調(diào)度、執(zhí)法信息發(fā)布、監(jiān)看詳細(xì)信息、數(shù)據(jù)共享。

3 煤礦自動(dòng)化調(diào)度信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.1 煤礦自動(dòng)化調(diào)度一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)

一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是一種通用的適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)需求，并滿足未來(lái)發(fā)展需要的網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備，是在數(shù)寧交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，滿足多臺(tái)需求，多種業(yè)務(wù)的數(shù)字交換平臺(tái)。

3.1.1 數(shù)據(jù)傳輸與交換一體化

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及光纖技術(shù)的發(fā)展，許多數(shù)字程控調(diào)度機(jī)的主機(jī)之間，主控與被控之間都已使用了光纖連接傳輸數(shù)據(jù)和信息，特別是虛擬調(diào)度機(jī)方式的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端調(diào)度交換模塊功能化，一般都運(yùn)用光纖與主機(jī)相連，交換與傳輸已無(wú)清晰的界線，在應(yīng)用中可將JSQ-31、-512型調(diào)度總機(jī)設(shè)備中，將NO7信令相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)嵌入調(diào)度機(jī)中，礦調(diào)度在兩至三個(gè)模塊之間采用光纖連接，內(nèi)部構(gòu)成三角環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，保證了中繼有一點(diǎn)斷開，不影響通信，通過(guò)內(nèi)部中繼冗余結(jié)構(gòu)保持通話，以遠(yuǎn)端模塊方式構(gòu)成虛擬調(diào)度機(jī)，以單模光纖實(shí)現(xiàn)模塊間通信。

3.1.2 光纖光端設(shè)備資源的綜合利用

在數(shù)字視頻技術(shù)，圖像壓縮編碼、視頻數(shù)字傳輸技術(shù)發(fā)展成熟的今天，圖像通信已是綜合數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)(ISDN)中的一個(gè)應(yīng)用十分廣泛的業(yè)務(wù)，瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)控信號(hào)、工業(yè)電視、會(huì)議電視、可視電話等都以成熟地在通信網(wǎng)中大量應(yīng)用。

因此，將工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度通信、瓦斯監(jiān)測(cè)、井下變電所信息、給排水控制、皮帶運(yùn)輸控制等納入通信信息化建設(shè)大平臺(tái)，是非常必要的，避免了網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)投資，充分依托現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，在未來(lái)的煤礦專網(wǎng)信息傳送中，光纖光端設(shè)備資源的充分綜合利用，使煤礦專網(wǎng)運(yùn)行融于一體化信息網(wǎng)絡(luò)中是最現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.3 調(diào)度機(jī)與行政網(wǎng)的兩網(wǎng)合一

調(diào)度通信網(wǎng)與行政通信網(wǎng)的分離有著其歷史原因，由于技術(shù)設(shè)備可靠性及功能單一落后的調(diào)度機(jī)等諸多原因，形成了如今的全國(guó)大多數(shù)煤礦行業(yè)有著行政交換系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)，形成兩套獨(dú)立運(yùn)行或環(huán)路中繼互連的通信網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前，在近幾年改造的集團(tuán)公司煤礦的調(diào)度機(jī)，設(shè)備先進(jìn)，功能齊全。普遍采用COM串口與主機(jī)相連，通過(guò)NO7號(hào)信令方式與行政交換機(jī)連接。將調(diào)度機(jī)作為交換主機(jī)的數(shù)據(jù)終端。把主機(jī)用戶端口狀態(tài)數(shù)據(jù)送給調(diào)度臺(tái)，并將調(diào)度臺(tái)的操作數(shù)據(jù)傳送至交換主機(jī)，因此，從技術(shù)先進(jìn)性和功能的覆蓋性及可靠性方面，該數(shù)字調(diào)度機(jī)均可達(dá)到行政通信網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)合二為一的功能。

由此可見，在今后的新建礦井調(diào)度通信網(wǎng)中，要統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，在調(diào)度機(jī)選型、安全保護(hù)、軟件容錯(cuò)、分散控制，主備冗余，彈性編碼及組網(wǎng)功能方面給予全方位考慮，在偏遠(yuǎn)礦井建設(shè)中，調(diào)度交換機(jī)可隨時(shí)發(fā)揮調(diào)度機(jī)、行政交換機(jī)合二為一的功能，為有效設(shè)備投入節(jié)約資金發(fā)揮最大作用。

3.2 煤礦自動(dòng)化調(diào)度信息系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求

3.2.1 數(shù)據(jù)接口

系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)與運(yùn)銷、ERP、省局煤炭信息系統(tǒng)等，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，避免重復(fù)錄入。

3.2.2 系統(tǒng)非功能需求

（1）精度要求。數(shù)據(jù)采集率≥90%；動(dòng)態(tài)信息及時(shí)率≥90%；靜態(tài)信息全而率≥90%；信息準(zhǔn)確率≥90%。

（2）時(shí)間特性：響應(yīng)時(shí)間：局域網(wǎng)≤5秒，城域網(wǎng)≤10秒，廣域網(wǎng)≤20秒，實(shí)時(shí)信息刷新劇期≤6O秒。

3.2.3 適應(yīng)性和靈活性

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境要求為Web應(yīng)用模式，服務(wù)器端進(jìn)行配置安裝后，對(duì)客戶端的要求較低，客戶端不需要任何安裝，只要通過(guò)internet Exp1orer工具打開系統(tǒng)地址就可以進(jìn)行訪問(wèn)。系統(tǒng)模塊采用用戶定義方式，在以后的需求變化時(shí)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)充和模塊的增加。

結(jié)語(yǔ)

以響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，以人為本，以堅(jiān)持安全生產(chǎn)為前提，保障人身安全為責(zé)任，從根本上排除隱患，充分的提高煤礦生產(chǎn)安全性和設(shè)備的先進(jìn)性，同時(shí)減少政府的開支和執(zhí)法部門的工作量，大大提高了監(jiān)管力度及質(zhì)量。通過(guò)對(duì)以上技術(shù)的應(yīng)用將取代人員監(jiān)視、測(cè)量、電話通知的傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)了智能化，為國(guó)家節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，操作上既靈敏方便又安全，為國(guó)家在煤礦的安全建設(shè)上做出了巨大貢獻(xiàn)，并且具有非常深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

[1]吳輝海.液壓絞車[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1983（04）.

[2]雷曉明.煤礦安全生產(chǎn)狀況分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2006（01）.