淺析以太網(wǎng)煤礦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張勇

摘要：在煤礦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)，確保煤礦生產(chǎn)的安全性，同時(shí)提高煤礦的產(chǎn)量。SCADA系統(tǒng)作為新一代煤礦預(yù)警系統(tǒng)，在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。本文通過SCADA系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)其功能和設(shè)計(jì)流程進(jìn)行闡述，同時(shí)確保系統(tǒng)快速傳遞信息，并且為煤礦安全生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)警，保證了煤礦生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)傳輸

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在這種情況下，推動(dòng)了煤礦企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，為了滿足煤炭資源的市場(chǎng)需求，同時(shí)確保煤礦安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。對(duì)于煤礦企業(yè)來說，需要對(duì)電氣設(shè)備不斷加大投入的力度，使得煤礦企業(yè)所需的電氣設(shè)備朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中，為了確保安全的生產(chǎn)性，通常情況下，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控和治理煤礦生產(chǎn)。

2 煤礦大型設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)先容

2.1 整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先容

當(dāng)前，對(duì)于易擴(kuò)展且開放式的監(jiān)控系統(tǒng)來說，在世界范圍內(nèi)，工業(yè)環(huán)型以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以說是最為先進(jìn)的解決方案，其中，SCADA系統(tǒng)最具代表性。在設(shè)計(jì)主干網(wǎng)的過程中，設(shè)備具有冗余性，同時(shí)具備糾錯(cuò)能力，并且具備靈活性和可擴(kuò)展性，進(jìn)一步確保了系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于主干網(wǎng)通常情況下采用光纖分布式數(shù)據(jù)接口進(jìn)行連接，如圖1所示，給出了系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

2.2 子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在設(shè)備數(shù)據(jù)采集原理方面，由于各子系統(tǒng)具有較強(qiáng)的相似性，為此，本文以副立井絞車房為例，對(duì)器分站的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行說明。副立井系統(tǒng)圖如圖2：

圖2

煤礦企業(yè)通過該子系統(tǒng)，將絞車房與計(jì)算機(jī)互聯(lián)，通過監(jiān)控室的相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)的檢查和查閱絞車的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)絞車運(yùn)行時(shí)的各種運(yùn)行參數(shù)通過畫面的形式進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄，徹底解決操縱過程中遇到的難題。

3 各部分功能配置和通訊

3.1 各部分功能配置

①對(duì)于以太網(wǎng)煤礦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖來說，在運(yùn)行過程中，通常情況下，中心控制系統(tǒng)的主要功主要表現(xiàn)為：顯示并控制運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，在整個(gè)網(wǎng)管SCADA系統(tǒng)中，中心控制系統(tǒng)處于核心地位，起著關(guān)鍵作用，在數(shù)據(jù)的安全性方面，中心控制系統(tǒng)的要求也是最高的。

②通常情況下，組態(tài)軟件監(jiān)控軟件、以太網(wǎng)交換機(jī)等共同組成區(qū)域子系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且實(shí)施智能化的管理和控制，通過PC機(jī)進(jìn)行直接的顯示各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

③各個(gè)分站的功能包括：采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)參數(shù)、故障報(bào)警等。在以太網(wǎng)交換機(jī)方面，系統(tǒng)中使用的交換機(jī)通常情況下由美國SIXNET公司生產(chǎn)的，該交換機(jī)具備容錯(cuò)糾錯(cuò)能力，并且構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠。

3.2 系統(tǒng)通訊

3.2.1 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，產(chǎn)業(yè)環(huán)形以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。在系統(tǒng)中，由于采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、光纖通訊等技術(shù)，在特殊安裝要求的煤礦（環(huán)境惡劣、職員設(shè)備分散）中，進(jìn)一步搭建了一個(gè)符合防爆要求的井下互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)速高達(dá)100Mbps。在礦井中，建立具有開放協(xié)議的產(chǎn)業(yè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)這是該系統(tǒng)的核心所在，進(jìn)而為煤礦的綜合自動(dòng)化創(chuàng)造了高速的信息平臺(tái)。

3.2.2 視頻系統(tǒng)、語音系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集系統(tǒng)三系統(tǒng)合一。在整個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制中心處于核心地位，通過高速產(chǎn)業(yè)環(huán)型光纖以太網(wǎng)，將所有各監(jiān)測(cè)分站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻圖像，以及語音信息等傳送到中心，24小時(shí)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)全礦固定設(shè)備安全運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步對(duì)事故隱患進(jìn)行預(yù)警。

4 軟件設(shè)計(jì)

在軟件使用方面，受地區(qū)差異的影響和制約下位機(jī)主要采用北京亞控科技發(fā)展有限公司的無窮點(diǎn)組態(tài)王King-

view6.51開發(fā)軟件、或者是256點(diǎn)的組態(tài)王開發(fā)軟件。對(duì)于無窮點(diǎn)組態(tài)王運(yùn)行軟件來說，在上位機(jī)和其他具有訪問權(quán)限的治理層中得到廣泛的采用。目前，這種軟件在國內(nèi)屬于比較領(lǐng)先的軟件，主要用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。這種軟件的特點(diǎn)是功能強(qiáng)大，能夠進(jìn)行自主開發(fā)，并支持相應(yīng)的web上網(wǎng)。監(jiān)控軟件的功能主要表現(xiàn)為：

①數(shù)據(jù)采集：對(duì)各主扇，空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示其運(yùn)行狀態(tài)圖，以及相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)值等。

②報(bào)警：報(bào)警功能這是組態(tài)王軟件自身所具備的，對(duì)

于報(bào)警來說，可以進(jìn)行蜂叫報(bào)警，或者聲光報(bào)警，與各段數(shù)的設(shè)置值相比，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超出對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警，根據(jù)報(bào)警信息，操縱員或決策者采取相應(yīng)的措施。

③遠(yuǎn)程控制：在整個(gè)控制中，立井斜井處的控制最多，通常情況下主要是對(duì)電機(jī)和軸瓦間隙進(jìn)行控制，通過控制各液壓閥，流量計(jì)等，進(jìn)一步調(diào)整軸瓦間隙。

④記錄和查詢歷史數(shù)據(jù)：上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中，為進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

⑤操縱歷史記錄：對(duì)于每次的操縱記錄，組態(tài)王都能夠進(jìn)行自動(dòng)記錄，在實(shí)際治理過程中，通常情況下，只是具有相應(yīng)權(quán)限的工作職員或者總工，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操作。

⑥各報(bào)表能在線查詢并能打?。褐苯油ㄟ^IP，組態(tài)王監(jiān)控軟件可以訪問各個(gè)區(qū)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

⑦提供完善的在線幫助系統(tǒng)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，這時(shí)組態(tài)王監(jiān)控軟件提供在線幫助。

⑧設(shè)備治理：各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)能夠通過中心控制室進(jìn)行觀察，其中包括具體設(shè)備的信息等，進(jìn)而為設(shè)備治理提供方便。

5 結(jié)論

綜上所述，在產(chǎn)業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，本文提出了設(shè)計(jì)煤礦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案，對(duì)于煤礦企業(yè)來說，通過使用產(chǎn)業(yè)以太環(huán)網(wǎng)產(chǎn)品，集視頻系統(tǒng)、語音系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)于一體，進(jìn)而滿足了用戶的需要，同時(shí)確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文中提出的SCADA系統(tǒng)，也是一種煤礦預(yù)警系統(tǒng)，煤礦企業(yè)通過使用該系統(tǒng)，確保了煤礦生產(chǎn)的安全性。

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