基于綜合自動(dòng)化的信息化管理

徐杰 李彬

摘要：平煤八礦堅(jiān)持以科技為先導(dǎo)，以綜合自動(dòng)化礦井建設(shè)為導(dǎo)向，以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，基于井上自動(dòng)化系統(tǒng)和井下自動(dòng)化系統(tǒng)的整合集成，通過深入數(shù)據(jù)挖掘，完成了自動(dòng)化子系統(tǒng)的接入，有生產(chǎn)系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視、煤礦生產(chǎn)輔助系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)的集成，形成涵蓋圖表、圖像、語音為一體的綜合調(diào)度指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理。初步實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、業(yè)務(wù)信息集成化、信息管理網(wǎng)絡(luò)化，管理決策科學(xué)化”。煤礦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集成之后，各種信息的收集整理方式更有效，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

Abstract： Pingmei No. 8 Mine adheres to be science and technology as the guide， and takes the integrated automation mine construction as the guide. Based on industrial Ethernet， and the integration of the uphole automation system and the underground automation system， through the in-depth data mining， the automation subsystem access is completed， integrating production system， safety monitoring and control system， industrial TV， coal mine production auxiliary system， operation management system， forming a comprehensive dispatching command platform covering charts， images and voices to realize the information management of the automation system. "Automatic data collection automation， business information integration， information management network， scientific management decision-making" has been initially realized. After the coal mine achieves automation integration， the collection and sorting of various information is more effective， and the economic and social benefits are significant.

關(guān)鍵詞：煤礦;自動(dòng)化;信息化;生產(chǎn)管理;數(shù)據(jù)挖掘

Key words： coal mining;automation;informatization;production management;data mining

中圖分類號(hào)：TD672 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）09-0058-03

0 ?引言

煤炭開采是一個(gè)復(fù)雜的高投入行業(yè)，面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)的重大戰(zhàn)略調(diào)整。要實(shí)現(xiàn)煤炭資源在全國范圍內(nèi)依照市場規(guī)律合理配置，并積極參與全球資源的配置。暢通的信息渠道和公共交流平臺(tái)，先進(jìn)的電子信息技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)將成為支持行業(yè)改革和戰(zhàn)略調(diào)整的重要工具。面對(duì)新企業(yè)的競爭，煤礦企業(yè)需要不斷在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本方面進(jìn)行突破。煤炭行業(yè)的特點(diǎn)迫切需要信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦山的數(shù)字化、信息化建設(shè)來改進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，建成本質(zhì)安全型高產(chǎn)高效礦井，就必須以建設(shè)數(shù)字化礦井為導(dǎo)向，進(jìn)行信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)集成管理。平煤八礦信息化建設(shè)工程于2007年開始啟動(dòng)，目前已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)過程自動(dòng)化、經(jīng)營管理信息化，科學(xué)決策數(shù)字化”的建設(shè)目標(biāo)[1]。

1 ?奠定自動(dòng)化基礎(chǔ)，構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)

綜合自動(dòng)化是礦山信息化管理的基礎(chǔ)，而工業(yè)以太網(wǎng)則是綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)。平煤八礦構(gòu)建一個(gè)覆蓋井上和井下的冗余的千兆工業(yè)以太網(wǎng)，全礦以太網(wǎng)可分為調(diào)度監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)，地面網(wǎng)絡(luò)和井下網(wǎng)絡(luò)三部分，這三部分通過千兆核心以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行雙通道千兆連接，構(gòu)成全礦千兆冗余骨干網(wǎng)。各種自動(dòng)化設(shè)備、服務(wù)器通過以太網(wǎng)交換機(jī)接入千兆冗余骨干網(wǎng)[2]。各種自動(dòng)化設(shè)備，服務(wù)器通過以太網(wǎng)交換機(jī)接入骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全礦各類自動(dòng)化設(shè)備和信息化設(shè)備的可靠連接。

2 ?基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理主要做法

平煤八礦以信息技術(shù)為載體，以現(xiàn)代管理理念為導(dǎo)向，在深入數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上，以信息傳輸平臺(tái)建設(shè)為核心，按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成涵蓋圖表、圖像、語音為一體的綜合調(diào)度指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集安全管理、生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理為一體的全系統(tǒng)集成管理。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理架構(gòu)從邏輯結(jié)構(gòu)上分為“兩個(gè)基礎(chǔ)，兩個(gè)部分，三個(gè)層次”[3]。兩個(gè)基礎(chǔ)是指礦山統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫及軟件平臺(tái)基礎(chǔ)。兩個(gè)部分是指礦山井上和井下兩部分。針對(duì)煤礦生產(chǎn)的特殊性要求，井下所采用的所有設(shè)備和系統(tǒng)必須是具有煤安認(rèn)證的產(chǎn)品。三個(gè)層次是指全礦綜合自動(dòng)化設(shè)備層，自動(dòng)化系統(tǒng)集中控制層，管理信息系統(tǒng)應(yīng)用層。通過對(duì)礦井各主要生產(chǎn)系統(tǒng)，以及設(shè)備情況、軟硬件的設(shè)施、應(yīng)用系統(tǒng)的廠家、現(xiàn)有子系統(tǒng)的應(yīng)用情況等進(jìn)行詳細(xì)的摸底核實(shí)，初步規(guī)劃生產(chǎn)信息化改造、信息傳輸平臺(tái)、軟件集成平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)建設(shè)為核心的信息化建設(shè)方案。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理架構(gòu)便于各種子系統(tǒng)的接入和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)礦井相關(guān)數(shù)字信息的傳輸和共享，為綜合自動(dòng)化礦井建設(shè)和信息化系統(tǒng)運(yùn)行提供了基礎(chǔ)和保障。

2.1 實(shí)現(xiàn)井上自動(dòng)化系統(tǒng)信息化管理

平煤八礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括井上和井下，涵蓋煤礦掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供電、監(jiān)控等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化系統(tǒng)。集成已有的大巷運(yùn)輸綜合保障系統(tǒng)、洗煤廠集控系統(tǒng)、大型固定設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、提升及裝卸載系統(tǒng)、出煤計(jì)量系統(tǒng)等13個(gè)子系統(tǒng)，新建采掘工作面、膠帶機(jī)控制、電力、斜巷運(yùn)輸、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等6個(gè)子系統(tǒng)，集成工業(yè)電視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、工業(yè)電視等的綜合自動(dòng)化集成管理，最終建成以“通壓排提”、主出煤系統(tǒng)流程、監(jiān)測監(jiān)控為核心的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理。目前平煤八礦有8個(gè)立井井筒，壓風(fēng)機(jī)14臺(tái)，通風(fēng)機(jī)10臺(tái)，主排水泵22臺(tái)，各種用途礦車1390臺(tái)[5]。平煤八礦井上自動(dòng)化系統(tǒng)包括生產(chǎn)輔助系統(tǒng)及生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)。生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)包括洗煤廠系統(tǒng)和地面儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)。生產(chǎn)輔助系統(tǒng)包括通風(fēng)系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等輔助煤礦生產(chǎn)、保障生產(chǎn)條件的系統(tǒng)組成，生產(chǎn)輔助系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要保證，是提升生產(chǎn)效率和管理效率的根本。

平煤八礦實(shí)現(xiàn)了井上自動(dòng)化系統(tǒng)的集成管理。通過大型固定設(shè)備集控系統(tǒng)，壓風(fēng)系統(tǒng)和排水系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無人值守，每月節(jié)省電費(fèi)百余萬元。通過大巷運(yùn)輸綜合保障系統(tǒng)，借助人員定位無線通訊分站，實(shí)現(xiàn)礦車定位、計(jì)數(shù)、軌跡追蹤等管理功能，為管理者提供全面服務(wù)。通過礦山供電系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作控制和智能程控技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)煤礦供電系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備的全面自動(dòng)化監(jiān)控管理。通過洗煤廠系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)洗選工藝的多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)。通過地面儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)，為不同煤種加工提供了條件，提高了自動(dòng)化和集約化程度。

2.2 整合井下自動(dòng)化系統(tǒng)信息化管理

平煤八礦井下自動(dòng)化系統(tǒng)包括瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，井下人員定位系統(tǒng)，工業(yè)電視系統(tǒng)，應(yīng)急廣播系統(tǒng)，提升及裝卸載系統(tǒng)及工作面監(jiān)測系統(tǒng)。平煤八礦地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井屬于煤與瓦斯嚴(yán)重突出礦井，含有六大自然災(zāi)害，井田面積42平方公里，具有戰(zhàn)線長、采區(qū)多、井下作業(yè)人數(shù)多等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，預(yù)防生產(chǎn)事故的發(fā)生，減少設(shè)備故障帶來的影響，平煤八礦建成人員定位系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)、工作面監(jiān)測系統(tǒng)、膠帶機(jī)控制系統(tǒng)、提升及裝卸載集控系統(tǒng)為生產(chǎn)和管理服務(wù)[6]。

通過對(duì)工作面監(jiān)測系統(tǒng)集成，決策指揮人員可以根據(jù)現(xiàn)場的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，快速掌握工作面的綜合情況和安全指數(shù)，并以此為根據(jù)指揮生產(chǎn)。通過對(duì)大巷應(yīng)急廣播系統(tǒng)集成，按照全礦井覆蓋要求，在全礦井巷道及運(yùn)輸巷沿線安裝新型全雙工數(shù)字式擴(kuò)播電話及綜合接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)場所的通話和打點(diǎn)功能。通過膠帶機(jī)控制系統(tǒng)集成，能夠及時(shí)了解膠帶機(jī)，給煤機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況，根據(jù)膠帶機(jī)的保護(hù)能夠了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。通過提升及裝卸載集控系統(tǒng)集成，操作人員可以迅速掌握提升及裝卸載設(shè)備的健康狀況，以及即時(shí)出煤量，并可以根據(jù)現(xiàn)場情況，遠(yuǎn)程開停提升及裝卸載裝置。通過工業(yè)電視系統(tǒng)，將井下、井上的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、重要設(shè)備及關(guān)鍵場合的實(shí)時(shí)圖像傳送到礦調(diào)度指揮中心和礦領(lǐng)導(dǎo)辦公室。同時(shí)，也可以及時(shí)掌握各生產(chǎn)單位的生產(chǎn)環(huán)境、及時(shí)考核各生產(chǎn)單位的生產(chǎn)情況、采煤數(shù)量。

2.3 深入數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)工況圖信息化管理

平煤八礦生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行圖采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行界面集成，從人員定位，瓦斯數(shù)據(jù)采集等子系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，KJ系統(tǒng)含煤機(jī)，皮帶開停數(shù)據(jù)，由KJ數(shù)據(jù)接口、OPC數(shù)據(jù)接口和人員定位接口組成[8-10]。工況圖系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)工作面的主要設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要包括：采煤機(jī)的開停、順槽皮帶的開停、工作面瓦斯?jié)舛纫约吧a(chǎn)工作面/工作區(qū)域的人數(shù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)實(shí)施監(jiān)控，確保生產(chǎn)管理人員第一時(shí)間了解到生產(chǎn)狀況及安全狀況[11]。

3 ?基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息化管理實(shí)施效果

3.1 實(shí)現(xiàn)了運(yùn)作形態(tài)再造

企業(yè)管理模式再造是企業(yè)再造最深層的改制，是對(duì)企業(yè)長期以來所形成的文化理念，分工思想，等級(jí)制度，規(guī)模經(jīng)營，企業(yè)類型和權(quán)力核心的重新定位和思考。綜合自動(dòng)化的信息化管理實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)管理模式向自動(dòng)化管理模式的轉(zhuǎn)換，為企業(yè)管理提供快捷準(zhǔn)確的信息資源，科學(xué)合理的決策分析，靈活高效的管理手段，現(xiàn)代全面的企業(yè)資源計(jì)劃，特別是圍繞礦井綜合自動(dòng)化的集成，將企業(yè)生產(chǎn)、安全、管理有機(jī)的結(jié)合到一起，實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體管理水平和安全生產(chǎn)的跨越式發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競爭能力。

煤礦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集成之后，由于各種信息的收集整理方式更有效，在制定企業(yè)戰(zhàn)略時(shí)，可以更符合自身和市場的實(shí)際情況，從而贏得先機(jī)?？梢愿行У目刂聘夭牧舷模蛊浔３衷谝粋€(gè)合理的水平，從而降低生產(chǎn)成本[12-15]。同時(shí)，由于統(tǒng)一了自身內(nèi)部的多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)信息的收集和整理，各個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作能力也必將大大增強(qiáng)，一定程度上降低了管理難度，對(duì)于處理突發(fā)事件的能力也相應(yīng)得到提高。綜合化管理的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)企業(yè)管理創(chuàng)新與流程再造，企業(yè)管理效率明顯提高，解決了管理層人員臃腫，機(jī)構(gòu)重疊，管理環(huán)節(jié)多，管理信息傳遞緩慢，管理效率低下的問題，使企業(yè)管理效率明顯提高[16]。

3.2 社會(huì)效益成效顯著

在社會(huì)效益方面，利用先進(jìn)的控制技術(shù)和信息技術(shù)，在技術(shù)路線、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、管理模式等方面提出了初步的規(guī)范要求，在公司具有典型的示范意義和推廣價(jià)值。全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控，促使管理模式的改變，由原來分散的管理模式變成集中的綜合管理方式?？s短設(shè)備維修和檢修的時(shí)間，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率[17-18]。在經(jīng)濟(jì)效益方面，通過運(yùn)行在減人提效、節(jié)能降耗、提升設(shè)備開機(jī)率等方面效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益顯著提高

在經(jīng)濟(jì)效益方面，通過運(yùn)行在減人提效、節(jié)能降耗、提升設(shè)備開機(jī)率等方面效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過自動(dòng)控制和集成，生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的聯(lián)系得到加強(qiáng)，縮短原煤的中轉(zhuǎn)周期，提高設(shè)備開機(jī)率[19-20]。以煤樓儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)為例：使用預(yù)設(shè)的輸煤流程，在無人值守狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)一鍵轉(zhuǎn)換出煤流程由40分鐘縮短到5分鐘，從而使系統(tǒng)運(yùn)輸能力提高約11%。水泵每月僅削峰填谷一項(xiàng)就節(jié)約電費(fèi)約20萬元，每年可節(jié)約電費(fèi)240萬元。信息化建設(shè)后減少的人員將投入到平煤八礦二井建設(shè)中，大概1000人有余，年節(jié)約達(dá)到5307萬元。

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