煤礦絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王斯楠

摘 要：文章以礦井絞車的運行管理為切入點，對煤礦絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)予以探究。首先對相關研究背景及理論依據(jù)加以概述，隨后對絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)的方案設計與主要功能展開詳實的論述，最后結合生產(chǎn)實例分析了遠程監(jiān)測系統(tǒng)的實際應用效果。

關鍵詞：OTC；煤礦絞車；遠程監(jiān)測

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0026-02

煤礦絞車作為其主副井提升的關鍵設施，是礦井生產(chǎn)運輸有效運轉所不可或缺的必要保障，其運行的安全與否對于礦井安全至關重要。但鑒于絞車運行環(huán)境的惡劣多變、操作運行方式的各異、設備維護人員水平的不一等實際問題，使得絞車運行管理不僅任務繁重且困難重重，這就對絞車運行的監(jiān)測系統(tǒng)提出了極為嚴格的要求。過去，煤礦對于井筒絞車運行的監(jiān)測多是采取直線管理網(wǎng)絡，不僅方法單一，且缺乏有效的管理功能，所使用的監(jiān)測系統(tǒng)也多缺乏通用性，往往是所使用的絞車一經(jīng)更換就需要對整個系統(tǒng)進行重新布設，為礦井生產(chǎn)造成阻礙的同時亦增加了礦井運營成本。因此，研發(fā)一套高效且通用的低成本絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)，成為礦井發(fā)展的必然需求。

1 遠程監(jiān)測的原理與選擇

礦井絞車的遠程監(jiān)測是指將絞車運行的實時數(shù)據(jù)采集后，通過電子網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h處的服務器終端上，并通過服務器對所采集的數(shù)據(jù)加以運算處理后，獲得能夠真實反映絞車運行狀態(tài)的信息參數(shù)，從而對絞車整體狀況的良好與否加以判定。

在數(shù)據(jù)的搜集上，遠程監(jiān)測系統(tǒng)同現(xiàn)場運行監(jiān)測系統(tǒng)的方式是基本相仿的。這也就意味著兩者在系統(tǒng)的硬件構成上基本一致，不過鑒于遠程監(jiān)測系統(tǒng)需對所搜集的信息實施遠程的傳輸，這就需要對數(shù)據(jù)輸出量的大小加以考量，并對其他相關的網(wǎng)絡問題進行分析和研究，如寬帶設置、網(wǎng)速設定、網(wǎng)絡堵塞的處理等，而這就要求必須創(chuàng)建一個有效的遠程數(shù)據(jù)通信方式。

通常而言，完善的絞車運行系統(tǒng)其在不同的控制時期，多會配置各不相同的低層控制系統(tǒng)，諸如DCS、PLC、FCS等，這些控制系統(tǒng)不僅網(wǎng)絡接口各有差異同時通信協(xié)議也不一致，這使得其彼此間數(shù)據(jù)的出書難以實現(xiàn)有效的銜接，必須借助第三方的機制對其進行相互的協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)對控制操作細節(jié)的屏蔽。而OPC技術正好可以有效滿足這一需求，因此文章最終選定通過OPC技術達成遠程監(jiān)控所需的數(shù)據(jù)遠程通訊。

2 絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)方案設計

2.1 系統(tǒng)框架構成

綜合化的礦井絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)應當是對電子信息技術、網(wǎng)絡通信技術、自控技術、傳感技術、人工智能技術等諸多現(xiàn)代高新技術的科學化綜合運用。一般而言，其多以網(wǎng)絡通信技術與電子信息技術為核心內(nèi)容，為絞車各組成部件的運行提供遠程的實時監(jiān)控及維護等功能，在有效確保礦井生產(chǎn)正常進行的同時實現(xiàn)對設備運行可靠性的最大優(yōu)化。絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)框架構成如圖1所示。

2.2 現(xiàn)場硬件構成

現(xiàn)代化的絞車系統(tǒng)多是由數(shù)個相互銜接配合的模塊所構成，系統(tǒng)通過不同的模塊完成不同的動作命令以實現(xiàn)其功能的發(fā)揮。而為有效獲取裝備運行時的實時狀態(tài)，絞車各個主要構成硬件中均裝設有傳感設施，借助其獲得所需的數(shù)據(jù)信息。一般情況下，設備控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)包括狀態(tài)信號、控制器信號等。其現(xiàn)場硬件的構成如圖2所示。

2.3 軟件系統(tǒng)構成

上世紀90年代以來，計算機系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)兩種較為主流的趨勢，其分別為封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉變；集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的轉變。其各自的代表模式分別為B/S模式與C/S模式。兩者各有自己的優(yōu)勢亦有獨自的不足，所以在本次絞車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計中選用B/S模式與C/S模式相互結合的混合式軟件系統(tǒng)。

2.4 網(wǎng)絡系統(tǒng)構成

一個完善的絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測總服務器和數(shù)個現(xiàn)場PLC系統(tǒng)共同構成，運作時每個PLC系統(tǒng)負責對一臺絞車的運行進行操控。整個系統(tǒng)最為關鍵的核心是監(jiān)測總服務器，借助其可實現(xiàn)對多個絞車運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測?，F(xiàn)場的PLC系統(tǒng)則是整個系統(tǒng)的基礎所在，其借由工業(yè)以太網(wǎng)將自己采集的數(shù)據(jù)信息遠程傳輸給監(jiān)測總服務器，服務器對數(shù)據(jù)進行處理后獲得每臺絞車運行的實時信息，并將所獲得數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫以備調(diào)用?，F(xiàn)場PLC系統(tǒng)和監(jiān)測總服務器兩者相互協(xié)調(diào)構成一個完善的分布式監(jiān)測系統(tǒng)，其構成如圖3所示。

3 絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊

3.1 遠程通訊模塊

遠程通訊模塊共包含兩個組成部分，其分別為數(shù)據(jù)通信服務器與數(shù)據(jù)通信客戶端。其中前者主要功能為對客戶端的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行搜集，并依據(jù)具體需求針對性的發(fā)送客戶端程序?？蛻舳伺c服務器之間借助OPC技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸通訊。

一般情況下，服務器的數(shù)據(jù)采集均是依據(jù)客戶端實際需求進行，非需求數(shù)據(jù)服務器不予收集，同時服務器還會對所搜集的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變動，服務器會對數(shù)據(jù)進行重新采集并將其發(fā)送給客戶端；后者可讓使用者借由其實現(xiàn)對所需現(xiàn)場數(shù)據(jù)的動態(tài)搜集，這種方式有利于實現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

整個系統(tǒng)的管理功能劃分為三種，分別為數(shù)據(jù)庫管理、用戶權限管理、用戶管理。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫管理

遠程監(jiān)測系統(tǒng)在運行時，會在數(shù)據(jù)庫中儲存數(shù)量眾多運行數(shù)據(jù)。為避免由于病毒感染、使用者誤操作等原因而導致數(shù)據(jù)的丟失，在使用時必須對數(shù)據(jù)庫中的信息進行及時的備份，以便在發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象時可以對數(shù)據(jù)進行還原。通常情況下，數(shù)據(jù)備份應在系統(tǒng)運行不忙碌時，依靠人工操作完成，備份的數(shù)據(jù)即可存儲在數(shù)據(jù)庫硬盤中，亦可依據(jù)使用者需求刻錄到光盤或移動硬盤上。

3.2.2 用戶權限管理

鑒于遠程監(jiān)測系統(tǒng)使用者在企業(yè)中所處職位的不同，系統(tǒng)可針對性的賦予系統(tǒng)用戶各異的使用權限。譬如有的用戶僅僅是進行設備運行狀況的查閱、有的則需對系統(tǒng)軟件進行編輯和維護等。借助靈活的權限管理能夠在有針對性的滿足不同使用者不同需求的同時最大限度的確保系統(tǒng)運行的安全、可靠，避免非法使用者的惡意登錄。

3.2.3 用戶管理

借助該功能可對遠程監(jiān)測系統(tǒng)的使用者及管理者進行自由的刪減和增添。

3.3 報警模塊

整個遠程監(jiān)測系統(tǒng)借由分布于各個設備組件上的傳感器可實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，監(jiān)測總服務器可立即向工作人員發(fā)出警報并對故障的位置及原因進行準確定位，并給出相應的解決意見，以便維修人員可以盡快地實現(xiàn)對故障的排除和修復，最大限度的確保礦井生產(chǎn)的正常進行。此外，該模塊還會實時將相關故障信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，對故障進行綜合分析，避免相似事故的再次出現(xiàn)。

3.4 信息實時顯示模塊

遠程監(jiān)測系統(tǒng)可將采集到的絞車運行的實時信息借由表格、曲線圖等多種形式予以顯示。通常情況下實時信息包含有實時的數(shù)據(jù)顯示和實時曲線繪圖顯示兩部分。

3.5 Web信息發(fā)布模塊

絞車遠程監(jiān)測系統(tǒng)可借助Web分布系統(tǒng)，將經(jīng)由系統(tǒng)檢測后的各類設備運行信息、報警信息、故障信息等實時信息或歷史數(shù)據(jù)對外發(fā)布，使用者通過計算互聯(lián)網(wǎng)即可實現(xiàn)對信息的遠程查閱。

4 結 語

通過文中所述可知，將遠程監(jiān)測系統(tǒng)作為煤礦絞車操控的核心手段對于實現(xiàn)礦井生產(chǎn)的自動化建設有著極為顯著的推進作用，特別是在我國能源市場競爭日益殘酷的今天，礦井生產(chǎn)自動化程度的高低一定程度上決定了企業(yè)能否實現(xiàn)自身的長久和可持續(xù)發(fā)展。作為一名礦山機電技術人員，我們理應全力投入到遠程監(jiān)測系統(tǒng)在礦井絞車控制中的應用推廣，為實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本的雙豐收提供助力。

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