礦井地面供電自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探

孟馮磊

（兗礦東華重工有限公司煤機(jī)裝備制造分公司，山東 濟(jì)寧 273500）

隨著能源開采行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的地面供電系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)有礦井的地面安全要求，變壓器與供電線路等長期處于超負(fù)荷或老化的狀態(tài)，降低了供電系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)是整個(gè)地面供電網(wǎng)絡(luò)的管理中心，為礦井的作業(yè)提供系統(tǒng)檢修、故障排查等依據(jù)，綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理的發(fā)展趨勢，因此實(shí)現(xiàn)礦山地面供電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為提高井下安全作業(yè)的重要措施，在地面供電系統(tǒng)中，供電線路的控制是提高礦井安全作業(yè)的關(guān)鍵，不斷完善店面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，有利于提高礦井操作的安全性和可靠性，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，加強(qiáng)深入地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，實(shí)現(xiàn)礦山開采操作的安全性和高效性，推動(dòng)礦企更好的發(fā)展。

1 礦山地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡介

目前，我國的礦山開采技術(shù)和管理在不斷的完善和創(chuàng)新，已經(jīng)出現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，我國目前的供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)礦企的安全生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況、礦井下的溫度瓦斯等監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的生產(chǎn)和監(jiān)控；我國的礦山領(lǐng)域配電系統(tǒng)多為調(diào)度人員實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行情況以便提供足夠的信息，管理人員依靠調(diào)度指令對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，縮短因故障導(dǎo)致的生產(chǎn)停滯等問題，因此通過對(duì)供電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化管理達(dá)到了實(shí)施監(jiān)控作業(yè)的目的，指導(dǎo)安全生產(chǎn)。地面供電網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸技術(shù)相互結(jié)合形成的地面供電系統(tǒng)管理平臺(tái)，主要通過對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)開關(guān)、變壓器工作運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)施檢測，方便為管理人員提供參數(shù)；根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)提供的電氣信息，排除可能存在的安全隱患，控制地面開關(guān)，及時(shí)對(duì)線路進(jìn)行檢修和分階段供電等操作。

地面供電系統(tǒng)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)，需要時(shí)刻產(chǎn)生大量的電路信息，在控制系統(tǒng)中建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，對(duì)各類信息進(jìn)行整理匯總，以便管理人員參考；供電控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)供電的特點(diǎn)和實(shí)際情況，合理規(guī)劃供電系統(tǒng)控制，依靠數(shù)據(jù)庫、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)PLC控制技術(shù)等軟件技術(shù)形成整體的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制的目的，促進(jìn)企業(yè)更好的發(fā)展。

2 地面控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、驅(qū)動(dòng)接口和編程語言控制軟件三部分組成，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫主要用來對(duì)電路中的各種輸入信息及時(shí)反饋和整理，是控制系統(tǒng)中最核心最重要的部分，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫由組態(tài)數(shù)據(jù)庫、事件庫、優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫組成，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等軟件支撐而成，在企業(yè)操作過程中，使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行控制系統(tǒng)的監(jiān)控，為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析及遠(yuǎn)程控制等提供更多更重要的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)管理，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為企業(yè)信息化的基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集、獲取企業(yè)運(yùn)行過程中的各種數(shù)據(jù)，滿足企業(yè)對(duì)供電系統(tǒng)的管理和監(jiān)控，為企業(yè)自動(dòng)化管理奠定基礎(chǔ)。

組態(tài)數(shù)據(jù)庫簡稱DSDBS，主要整理和記錄特殊命令的數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)特殊數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋總結(jié)，反饋數(shù)據(jù)的屬性和時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)，組態(tài)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的組態(tài)信息數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中；事件庫簡稱DEDBS，通常在供電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的突發(fā)事件通常由該系統(tǒng)進(jìn)行保存和處理，具有及時(shí)處理和反饋信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的控制，特別是在電路突發(fā)故障或警報(bào)時(shí)可以及時(shí)處理。優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)庫按照數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別劃分，時(shí)間度數(shù)越精確數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，在進(jìn)行優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)時(shí)要保持與整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間的一致性，便于管理者后續(xù)的分析總結(jié)。歷史數(shù)據(jù)庫的主要作用是在存儲(chǔ)過去一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，并可以隨時(shí)調(diào)動(dòng)這些數(shù)據(jù)，供管理人員參考，采用歷史數(shù)據(jù)技術(shù)，要及時(shí)調(diào)整計(jì)算機(jī)硬盤的存儲(chǔ)空間，將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮打包防止數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不足。內(nèi)存實(shí)施數(shù)據(jù)庫是負(fù)責(zé)整個(gè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)庫；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的五個(gè)子庫之間相互協(xié)作配合，分工明確，通過數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和指令發(fā)送等功能。動(dòng)態(tài)軟件機(jī)構(gòu)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和通訊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，就要依靠功驅(qū)動(dòng)為連接，功驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，可以同時(shí)保障數(shù)據(jù)的可靠和及時(shí)。

3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和環(huán)網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為軟件的核心部分，組態(tài)數(shù)據(jù)庫作為該系統(tǒng)的核心配置，負(fù)責(zé)記錄收集設(shè)備運(yùn)行的情況，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為數(shù)據(jù)系統(tǒng)的完善提供支撐，組態(tài)軟件的實(shí)施數(shù)據(jù)庫為實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的通訊連接，實(shí)現(xiàn)資源信息的共享。應(yīng)用信息化技術(shù)，礦山自身建立供電的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控井上供電系統(tǒng)的情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的統(tǒng)一安排，降低工人管理存在失誤的可能，實(shí)現(xiàn)工作面的自動(dòng)化控制，提高礦井對(duì)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化管理水平。

在礦山地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，引入環(huán)網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，采用工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相符的交換機(jī)，建立地面供電系統(tǒng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)的平臺(tái)只有具有廣泛的輸電范圍、對(duì)電流起保護(hù)作用、安裝容易和警報(bào)準(zhǔn)確及時(shí)，才能更好的適應(yīng)礦山地面的作業(yè)環(huán)境。在設(shè)計(jì)過程中還需要引入綜合接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備線路的檢測，完善每個(gè)部分的監(jiān)控信息匯總，綜合接入網(wǎng)關(guān)的設(shè)置還可以改變地面供電系統(tǒng)的封閉狀況，通過建立網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)不同線路之間數(shù)據(jù)的傳輸。

4 礦山地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備

綜合接入網(wǎng)關(guān)和環(huán)網(wǎng)交換機(jī)是控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備，綜合接入網(wǎng)關(guān)的主要作用是對(duì)地面的供電系統(tǒng)電路或開關(guān)等電氣設(shè)備繼續(xù)數(shù)據(jù)的檢測和匯總，并將數(shù)據(jù)傳送到管理平臺(tái)；環(huán)網(wǎng)交換機(jī)是非常重要的硬件設(shè)備，具有安裝操作簡便，自動(dòng)感應(yīng)報(bào)警燈優(yōu)點(diǎn)，與井上供電系統(tǒng)連接，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的檢測和自動(dòng)控制。

實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制可以降低各類系統(tǒng)事故的發(fā)生，降低停電范圍，避免大面積的停電事故發(fā)生，防止供電系統(tǒng)出現(xiàn)的事故，礦山供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)控制盒監(jiān)視，系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，完成對(duì)礦山供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息傳遞，在系統(tǒng)配置的狀態(tài)下可以對(duì)整個(gè)礦山的供電系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和控制

5 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)礦山地面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改造，一方面提高了礦山安全生產(chǎn)的可靠性，另一方面通過利用綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，滿足能源開采業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)數(shù)據(jù)的要求，實(shí)現(xiàn)地面供電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)是提高礦山安全可靠的重要措施，企業(yè)只有不斷加強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的探究，才能提高礦區(qū)供電操作的安全程度，提高經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效益，推動(dòng)能源開采產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。