煤矿综合自动化系统平台研究

[摘 要]近年来，随着计算机技术的不断发展，带动了不同领域自动化水平的大幅提升。为实现煤矿采煤效率的不断提高，充分确保其生产处于安全状态，开发并应用煤矿综合自动化系统平台已经成为煤矿亟需解决的重要问题。本文阐明了现阶段煤矿自动化系统面临的一系列问题，在此基础上，阐述了煤矿综合自动化系统建设的价值和意义。然后指出煤矿综合自动化系统建设的主要目标及其具体的结构，并对其设计实现进行了细致深入的探讨，最后分析了其软件结构。

[关键词]煤矿；计算机技术；自动化系统平台

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0371-01

计算机技术的不断发展，为煤矿经营运作中引入自动化系统提供了有利条件。然而，现阶段，综合自动化系统在煤矿中的应用现状不容乐观，其并未获得及时的优化和完善，尤其值得注意的问题是，各个自动化系统（供电、排水等）单独存在，而缺乏统一的管理，这就在很大程度上影响到自动化系统功能的发挥。鉴于此，本文对煤矿综合自动化系统平台进行研究。

一、煤矿自动化系统存在的主要问题分析

（一）存在一定的经济资源浪费问题

这个问题基本上反映在人力资源与经济投资的浪费两个环节。首先，系统单独建设难免涉及到控制系统、机房以及线路等的重复建设，这样就会存在一定程度的重复投资现象，从而造成对资源的无谓浪费。其次，系统的独立同时还离不开专人对其管护，这样将会产生一定财力、物力、人力的浪费。

（二）安全性和稳定性相对较差

现阶段，煤矿自动化平台彼此独立存在，不同系统的信息无法获得充分整合， 这样就使得系统的稳定性有所降低，同时其安全性与可靠性根本无法获得充分的保障。需要注意的问题是，煤矿设备故障并非由其中的某一个系统造成的，或者是由其中若干因素引发的，系统独立无法及时高效的监测与预报其中的安全隐患，从而导致煤矿的生产安全同样不能得到保障。

（三）信息无法共享

不同的系统单独存在，无法实现充分的信息互动与沟通，这样系统根本无法确保整体效益。另一方面，使得数据统计和分析工作变得更加困难，无法实现整体分析与监测的目的。

二、综合自动化系统平台建设的主要目标分析

（1）实现对相关设备的远程控制，同时还可以监控其运行参数。通过动画模拟的方式把设备与生产状况由计算机展示出来，同时还可以达到故障报警的目的。

（2）把每一子系统进行有机整合，对其实施统一管理，同时还可以实时监控对讲通讯、关键部位等，此外还可以实现故障急停。

（3）打造调控和监测中心，可以在线监控子系统及其设备，当发生故障的时候可以进行报警，同时可以实现远程协助维护功能。

三、平台的结构分析

煤矿综合自动化系统平台主要包括以下两个方面内容：

（一）信息传输部分

这一个部分基本上是应用在每一子系统，传感器与接受处理部分，设备和控制终端。在每一个控制中心的计算机相互间传输相关数据，通常情况下，包括矿用光缆与隔爆千兆环网交换机两部分内容。

（二）数据采集部分

这一个部分基本上是用来采集煤矿生产现场相关设备的具体工作状况、以及所处的环境条件等。相关数据的采集基本上通过专门的传感器完成，采集完之后接着需要对其加以汇总，在此基础上，对其进行整理。这一个部分基本上通过通讯协议转换器与矿用显示控制箱两个设备实现。

（三）集中控制操作部分

这一个部分大体上涉及到矿上、下两个方面内容。其中有给排水、电力系统以及采矿设备等诸多系统的集中控制，大体上包括矿用显示器、控制箱、接线箱以及键盘等几个方面。

（四）语音图像显示部分

这一个平台的语音图像显示设备的基本功能包括：显示相关设备的具体运行状况，显示每一个系统的具体工作状况，发出报警，以及对相关故障提供相应的语音帮助等诸多方面功能。大体上包括急停开关、本安扩音装置、隔爆光纤摄像仪等几个部分。

四、综合自动化系统平台的设计实现

（一）子系统的接入

在这里，子系统主要包括以下几个自动化系统：主副井提升、智能电气、通风、排水、选煤运煤，除此之外，还包括井下水泵集控、安全监测以及工业电视等几个子系统组成。如上文所述，因煤矿长期以来一直应用彼此单独的自动化系统，为有效解决这一个问题，充分发挥当前资源的作用，来完成子系统的接入，通常情况下，往往通过网络或上位机、PLC 接入等几种不同的方式。完成接入之后就可以建立网络连接，具体来说，可利用驱动或OPC 通讯的方式完成。

（二）构建集成监控系统

这一个环节，主要是选择满足煤矿生产需要的软件来进行，主要包括部分与整体建设两个方面内容。其中，前者主要涉及到建设各子系统这一工作，将自动化监控系统配置在各子系统上。而对于后者，其功能主要包括信息的汇总以及整理，动态监控，生成实时的报表，同时还负责生成趋势分析，除此之外，还具有监测故障并作出相应的报警等方面的作用。

（三）调度管理系统建设

这一个系统主要由为管理工作者提供专门的生产调度办公软件组成。其中涉及到会议记录、换岗以及调度日志等几方面内容。其中还有应急指挥系统，该部分要求一定要充分明晰各项安全制度，制定相应的安全应对措施，同时还可以对故障发生涉及范围进行模拟，负责给予各种逃生路线，有助于应急指挥工作的顺利开展。除此之外，这一个系统还可以有效管理各种调度资料，可以管理煤矿事故与职工信息以及相关安全规程等，从而能够在信息上为确保煤矿安全生产提供帮助。

五、软件结构

这一个平台使用的软件为iFIX4.0。这个软件可以把煤矿的各个必须独立的系统进行有机结合，例如安全监控与生产控制等系统。软件利用I/O 驱动，不仅能够利用人机交互把相关数据资料展现在电脑显示器屏幕上，而且还能够把控制策略与参数输送到相关设备上。在这里，软件结构主要由以下几方面内容组成，接下来我们将分别进行阐述。

（1）数据库

这一部分属于该系统的核心，其所负责的基本工作包括检索与存储相关历史数据、处理与存储各种事故信息、以及处理各种综合数据运算与处理的任务等相关方面。每一个数据库主要是利用其内部协议来实现对信息的共享。

（2）I/O驱动

这一个平台的软件系统主要是通过I/O驱动来连接每一个相关设备，连接每一个子系统，这个部分属于系统交流和沟通的媒介。

（3）HMI设计

HMI，也就是该平台的控制操作窗口。设计HMI过程中，应当注意画面的布局与层次。经由HMI设计之后，软件系统必须具有下面几方面基本功能：第一，实现对相关机器设备的仓位与集中控制；第二，具有监测设备工作参数以及模拟显示其具体的运行状况等功能；第三，显示与报警：主要是通过控制箱来显示所搜集的信号量动态变化状况；

六、结束语

综上所述，现阶段，煤矿自动化子系统的独立存在，在很大程度发生影响着煤矿的健康持续发展。在经营运作中引入综合自动化系统平台，有助于煤矿生产安全以及整体效益的提升。该平台的设计和实现大体上涉及到子系统的接入、构建集成监控系统与调度管理系统等方面内容。构建综合自动化系统是一项非常繁琐的系统工程，同时具有非常重要的现实意义。随着相关研究的深入开展，相信综合自动化系统将会在煤矿中显示出愈发重要的作用。

作者简介

黄昕昕，1990.05；男；汉； 河南省义马市；郑州科技学院；专科；河南能源新安煤矿，助工，471842。

刘瑞峥，1989.06，男，汉，河南省新安县，本科，河南理工大学，电气自动化，河南能源新安煤矿，助工，471842。