無人值守機(jī)房硐室系統(tǒng)在正利煤業(yè)的應(yīng)用

田　軍

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西　太原　030024)

·專題綜述·

無人值守機(jī)房硐室系統(tǒng)在正利煤業(yè)的應(yīng)用

田軍

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西太原030024)

摘要山西焦煤正利煤業(yè)原各機(jī)房硐室系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，信息無法共享，為確保各硐室的安全可靠運(yùn)行，需投入大量人力，同時(shí)原系統(tǒng)缺乏對事故的科學(xué)分析，不能及時(shí)排除故障。通過調(diào)研，該煤業(yè)公司采用了無人值守機(jī)房硐室系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的建設(shè)、功能及使用效果。得出該系統(tǒng)在保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)了減人提效，達(dá)到了信息資源共享，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為正利煤礦數(shù)字化和信息化礦井建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞正利煤業(yè)；無人值守；硐室；自動(dòng)化

山西焦煤正利煤業(yè)屬2013年投產(chǎn)的新建礦井，該礦井建設(shè)期間各機(jī)房硐室由不同廠家完成，系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，信息無法實(shí)現(xiàn)共享。同時(shí)，為確保各機(jī)房硐室的安全可靠運(yùn)行，需設(shè)置大量的值班人員和巡檢維護(hù)人員。因此，不僅需要投入大量的人力，而且在很多情況下由于對事故發(fā)生的時(shí)間、頻率及原因等無法進(jìn)行科學(xué)管理與數(shù)據(jù)分析，而不能及時(shí)排除故障。隨著自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的迅速發(fā)展，正利煤業(yè)整合了原有礦井地面、井下機(jī)電自動(dòng)化無人值守系統(tǒng)，建成了以“礦級調(diào)度監(jiān)控中心遠(yuǎn)程集中操控、遠(yuǎn)程視頻巡視、設(shè)備工況智能監(jiān)測、專業(yè)隊(duì)伍實(shí)施計(jì)劃維護(hù)檢修”為基本內(nèi)容的礦井自動(dòng)化無人值守系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大型固定設(shè)備、機(jī)房硐室無人值守和遠(yuǎn)程遙測、遙視、遙控、遙調(diào)和遙信等功能。下面重點(diǎn)介紹正利煤業(yè)無人值守機(jī)房硐室建設(shè)情況。

1系統(tǒng)建設(shè)前概況

正利煤業(yè)整個(gè)礦區(qū)共有機(jī)房10個(gè)，包括：35 kV變電站、主通風(fēng)機(jī)房、主井提升機(jī)房、副井提升機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房、井口10 kV變電所、熱風(fēng)爐房、二級泵站、低溫?zé)嵩?、鍋爐房；井下硐室共計(jì)4個(gè)，包括：中央變電所、590變電所、膠帶上山變電所、中央水泵房。

這些機(jī)房硐室都具有以下特點(diǎn)：

1) 每個(gè)機(jī)房硐室都是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，且都來自于不同的廠家，彼此之間沒有數(shù)據(jù)共享。

2) 所有監(jiān)控機(jī)房都是依賴人工值班和手工操作的方式來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控。

2無人值守系統(tǒng)的建設(shè)

2.1　環(huán)網(wǎng)建設(shè)

正利煤業(yè)無人值守?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用環(huán)形千兆工業(yè)以太網(wǎng)，地面、井下各設(shè)一個(gè)環(huán)網(wǎng)，兩個(gè)環(huán)網(wǎng)通過高性能工業(yè)級核心交換機(jī)連接。主干網(wǎng)傳輸介質(zhì)為光纖，使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并將各子系統(tǒng)的主機(jī)作為工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，把各現(xiàn)場子系統(tǒng)整合于基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)中。通過OPC、DDE、數(shù)據(jù)庫共享、FTP文件上傳等軟件接口完成各子系統(tǒng)的信息整合，實(shí)現(xiàn)在地面集控中心對各子系統(tǒng)的集中監(jiān)控。

礦井井下各硐室、地面的35 kV變電站、主通風(fēng)機(jī)房、井口10 kV變電所、主井提升機(jī)房、副井提升機(jī)房分別設(shè)置了節(jié)點(diǎn)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，配有以太網(wǎng)接口以接入相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。地面機(jī)房網(wǎng)絡(luò)連接圖見圖1.

圖1　機(jī)房網(wǎng)絡(luò)連接圖

2.2　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1) 正利煤業(yè)無人值守硬件系統(tǒng)選擇的條件是：a) 符合國際標(biāo)準(zhǔn)、通用、先進(jìn)可靠的硬件設(shè)備。b) 滿足功能完善、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便的要求。c) 在結(jié)構(gòu)和功能上可以實(shí)現(xiàn)分布式部署。d) 充分考慮容量、結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性。

圖2　無人值守系統(tǒng)硬件配置圖

正利煤業(yè)無人值守系統(tǒng)具體硬件配置見圖2. 2) 正利煤業(yè)無人值守系統(tǒng)硬件主要由通信服務(wù)器、系統(tǒng)服務(wù)器、Web服務(wù)器、維護(hù)工作站、監(jiān)控工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、時(shí)鐘系統(tǒng)7部分組成。這些硬件共同來完成：a) 數(shù)據(jù)的采集、通訊和處理，實(shí)現(xiàn)對無人值守機(jī)房硐室的遠(yuǎn)方操作及控制。b) 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布，即用戶可以通過網(wǎng)內(nèi)IE瀏覽器實(shí)時(shí)的查詢和訪問數(shù)據(jù)。c) 完成數(shù)據(jù)庫、圖形、表格等參數(shù)的生成及修改，進(jìn)行系統(tǒng)管理。d) 加裝硬件防火墻和軟件防火墻，與外界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理隔離，以保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。e) 可以對交換機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)視和控制，如端口運(yùn)行工況、網(wǎng)絡(luò)流量等。f) GPS天文時(shí)鐘作為統(tǒng)一時(shí)鐘源，網(wǎng)上各臺(tái)機(jī)器的時(shí)鐘均以GPS時(shí)鐘為準(zhǔn)。

根據(jù)正利煤業(yè)無人值守系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際情況，通信服務(wù)器、系統(tǒng)服務(wù)器、Web服務(wù)器均采用HP DL388服務(wù)器，遠(yuǎn)程維護(hù)工作站、監(jiān)控工作站采用HP Z420工作站。

所有硬件設(shè)備均通過快速以太網(wǎng)相連接，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP、UDP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，系統(tǒng)運(yùn)行于3層結(jié)構(gòu)模式下，網(wǎng)上各臺(tái)機(jī)器相互冗余，只要1臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行，即可完成無人值守系統(tǒng)最基本的功能，具有很好的可靠性。

2.2.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

正利煤業(yè)無人值守機(jī)房硐室使用SE9200智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，采用先進(jìn)的面向?qū)ο蟮目梢暬疌++編程工具，所生成的應(yīng)用軟件符合微軟的視窗標(biāo)準(zhǔn)，升級方便。系統(tǒng)開放性較好，可以任意集成其他廠商提供的軟件模塊，易于功能擴(kuò)展，使用環(huán)境十分友好。該系統(tǒng)平臺(tái)為各子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的系統(tǒng)運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)訪問、模塊間通信、圖形界面、權(quán)限管理、告警處理等公共服務(wù)。

SE9200系統(tǒng)平臺(tái)可以歸納為集成總線層、數(shù)據(jù)總線層、公共服務(wù)層3層。集成總線層提供各公共服務(wù)之間、各應(yīng)用子系統(tǒng)以及第三方軟件之間規(guī)范化的交互機(jī)制；數(shù)據(jù)總線層提供適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)訪問服務(wù)；公共服務(wù)層為各應(yīng)用子系統(tǒng)提供公共服務(wù)，如圖形界面、報(bào)表工具、告警服務(wù)等。

3系統(tǒng)實(shí)施后的效果

正利煤業(yè)無人值守系統(tǒng)于2014年7月開始建設(shè)，2015年1月正式投入運(yùn)行，由供電監(jiān)控系統(tǒng)、主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)、井下主排水系統(tǒng)、主井在線檢測系統(tǒng)、副井在線檢測系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)、井下局扇監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成，成立專門的集控中心機(jī)房，用于完成對各無人值守機(jī)房硐室的監(jiān)控和操作。

3.1　系統(tǒng)主要功能

1) 實(shí)現(xiàn)井上、下各機(jī)房硐室高開、饋電、綜保、移變的遠(yuǎn)程分、合閘，主變的遠(yuǎn)程調(diào)整檔位，還可遠(yuǎn)程讀取及寫入各保護(hù)定值。

2) 主通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)主要通風(fēng)機(jī)的開、停機(jī)及一鍵切換風(fēng)機(jī)操作，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井的風(fēng)量、負(fù)壓及風(fēng)機(jī)的電流、軸承溫度、振動(dòng)量等重要參數(shù)。

3) 壓風(fēng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)3臺(tái)壓風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程開、停機(jī)，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)單控運(yùn)行，也可根據(jù)井下用風(fēng)量選擇3臺(tái)壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)投退和輪換運(yùn)行。

4) 乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控乳化液存儲(chǔ)量，并根據(jù)存儲(chǔ)量進(jìn)行自動(dòng)產(chǎn)水、自動(dòng)配液，也可實(shí)現(xiàn)乳化液的定量投放。

5) 井下主排水系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水泵的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)啟、停水泵，可根據(jù)井下水倉水位高低進(jìn)行水泵的自動(dòng)投退和輪換運(yùn)行。

6) 主、副井在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對主、副提升機(jī)在運(yùn)行過程中各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對提升過程用生動(dòng)動(dòng)畫進(jìn)行展現(xiàn)。

7) 熱風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控主、副井井筒熱風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)并可根據(jù)井筒風(fēng)量及溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)熱風(fēng)量。

8) 井下局扇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)井下局扇遠(yuǎn)程監(jiān)控。

9) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對井上、下各機(jī)房硐室畫面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，長時(shí)間保存監(jiān)控畫面，做到實(shí)時(shí)回放。該系統(tǒng)可同時(shí)清晰監(jiān)控16個(gè)畫面并做到自動(dòng)循環(huán)播放，同時(shí)可配合無人值守系統(tǒng)對井上下各配電硐室進(jìn)行遠(yuǎn)程操控及各機(jī)房、硐室環(huán)境巡視檢查。

3.2　系統(tǒng)使用效果

正利煤業(yè)無人值守機(jī)房硐室建設(shè)投入運(yùn)行后，取得以下效果：

1) 減員增效效果明顯。該公司井下3個(gè)變電所和1個(gè)中央水泵房， 地面35 kV變電站、主通風(fēng)機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房、乳化液配比站、井口10 kV變電所5個(gè)機(jī)房，實(shí)現(xiàn)無人值守后，至少減少32名值班人員，1名值班人員的年工資約為6萬元，每年僅工資一項(xiàng)便可為該公司節(jié)省下190余萬元。

2) 安全水平進(jìn)一步提高。無人值守投運(yùn)后，可以將各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成在一個(gè)信息平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提供實(shí)時(shí)報(bào)警和預(yù)警功能。同時(shí)，通過配套的視頻監(jiān)控，對無人值守機(jī)房硐室進(jìn)行全方位監(jiān)控。如井下發(fā)生停電故障，可以最快的速度對故障進(jìn)行統(tǒng)一的排查和分析，為及時(shí)檢修并恢復(fù)送電縮短時(shí)間。在正常運(yùn)行情況下， 還可以詳細(xì)記錄井下電氣運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，為進(jìn)一步優(yōu)化礦井的供電系統(tǒng)提供依據(jù)。

3) 完善設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，不斷記錄和積累設(shè)備在日常生產(chǎn)運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步提高機(jī)房硐室設(shè)備運(yùn)行可靠性奠定基礎(chǔ)。

4結(jié)語

正利煤業(yè)無人值守系統(tǒng)經(jīng)過半年多的應(yīng)用實(shí)踐，使用效果良好，不僅在保證系統(tǒng)安全可靠性的前提下降低了運(yùn)營成本，同時(shí)又可以大幅度地提高礦井的自動(dòng)化程度，具有較好的社會(huì)效益和推廣價(jià)值。

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Application of Unattended Machine Room Chamber System in

Zhengli Coal Mine

TIAN Jun

AbstractThe original machine room chambers systems operate independently in Zhengli coal mine of Shanxi coking coal group, so informations can't be shared. In order to ensure the safe and reliable operation of the chambers, need to spend a lot of manpower. The original system lacks scientific analysis to accident, can't eliminate malfunction in time. Through the investigation and research, unattended machine room chamber system is adopted in the coal mine. The construction, function and using effect of the system are introduced. Obtains that under the premise of ensuring the system safe and stable operation, reduces the manpower cost, improves the work efficiency, achieves the information resources sharing, obtains the considerable economic and social benefits. It lays the foundation for the coal mine digitization and informatization construction.

Key wordsZhengli coal mine; Unattended operation; Chamber; Automation

中圖分類號(hào)：TD67

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2015)12-0058-04

作者簡介：田軍(1976—)，男，河北安新人，1999年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事煤礦機(jī)電運(yùn)輸管理工作(E-mail)326865251@qq.com

收稿日期：2015-09-10