煤礦綜合自動化與信息化中國礦業大學

煤礦綜合自動化、信息化現狀概述煤礦綜合自動化建設模式與相關技術基于防爆工業以太環網的煤礦綜合自動化及信息化龍口礦業集團綜合信息化建設示范工程2023年2月6日http://目錄（一）煤礦綜合自動化、信息化現狀概述2023年2月6日http://煤礦自動化與信息化發展現狀（1）

80年代：安全監測系統，如KJ2、KJ4系統。采用技術：單片機（主站呼叫分站）

90年代：自動化技術應用于煤礦安全生產各個領域，如皮帶、水泵、變電所、選煤廠等。采用技術：①單片機②PLC③集中控制

④DCS（分散控制）

⑤FCS（現場總線控制）2023年2月6日http://21世紀初（2002年）：以神東公司大柳塔為代表的礦井綜合自動化裝備。采用技術：網絡化的現場工業總線

2004年以來：以龍口礦業集團公司北皂礦為代表的基于防爆工業以太網的煤礦綜合自動化與信息化系統。采用技術：工業以太網+現場總線煤礦自動化與信息化發展現狀（2）（二）煤礦綜合自動化建設模式與相關技術2023年2月6日http://缺乏統一的通信及信息交換標準

國內的安全生產監測監控系統多為封閉系統，系統中使用的通信協議和信息交換標準都是由廠商自己制定的，嚴格保密，互不兼容，與其它系統聯網很困難，難以做到數據共享。網絡結構和通信模式多樣，極不規范。每種系統都需要建立自己的通信網絡，造成重復投資，通信資源利用低下。網絡數據傳輸交換速度慢

一般監測系統網絡傳輸速率都在4800bps以下，現場總線的傳輸速率都在12Mbps以下，不僅不能用于傳輸多路信息，甚至原有系統的擴容也很難實現。目前部分監測、控制單機系統存在的缺陷2023年2月6日http://信息化：自動化基礎上的信息化統一的信息傳輸平臺統一的軟件集成平臺統一的技術管理平臺自動化：網絡環境下的自動化煤礦自動化與信息化發展目標煤礦自動化與信息化建設目標體系煤礦自動化與信息化皮帶自動化生產過程自動化軌道自動化供電自動化采煤自動化排水自動化通風自動化提升自動化選煤自動化安全監控數字化企業管理信息化信息管理集約化預測綜合化數據實時化預警智能化辦公無紙化系統有機化商務電子化網絡一體化手段現代化業務集中化網絡支撐平臺2023年2月6日http://統一的信息傳輸平臺1、工業以太網技術指標：①百/千兆帶寬，以太網光、電口，RS485等串行接口綜合接入，電氣輸入輸出口均為本安；②環形冗余；③防爆型式為隔爆兼本安、本質安全型；④節點間數據直接交換；具備QoS(QualityofService)等網絡管理功能應用單位：龍口、開灤、淮南、兗礦、寧煤、潞安等礦區使用煤炭生產技術及裝備政策導向目錄（國家鼓勵類）2、GEPON網絡：技術指標：①千兆無源光網絡，時分制透明傳輸；②環形或雙網冗余；③防爆型式為本質安全型；④節點間數據直接交換；具備QoS(QualityofService)等網絡管理功能應用單位：平頂山、淮北礦區使用3、MSTP網絡：技術指標：①百/千兆帶寬，時分制透明傳輸，帶寬利用率高；②環形冗余；③防爆型式為本質安全型；④節點間數據直接交換；具備QoS(QualityofService)等網絡管理功能應用單位：淮北、淄博、晉城等礦井使用信息傳輸平臺比較：工業以太網為現階段信息傳輸網絡主流產品，用量最大。兼容性好，支持幾乎所有流行的網絡協議。通過各種工業級驗證，可靠性好，廣泛應用于網絡控制領域。能實現工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接，形成企業級管控一體化的全開放網絡。技術已經非常成熟，支持以太網的軟硬件受到廠商的高度重視和廣泛支持，有多種軟件開發環境和硬件設備供用戶選擇，如西門子、Rockwell等與GEPON網絡和MSTP網絡相比較，工業以太網具有以下特點：統一的軟件集成平臺要實現真正意義上的礦井信息化、管控一體化，需要組態軟件保證可靠的數據采集和實時的發送控制命令。常用的組態軟件有：西門子公司：WinCC6.0，系統在集成西門子產品時具有優勢，兼容性較差；Wonderware公司：FactorySuiteA2，系統采用面向對像編程技術，功能強大，造價昂貴；美國通用電氣（GE）：IFix4.0，強大的過程數據庫保證系統數據采集實時性，造價適中，iFix是全球最領先的HMI/SCADA自動化監控組態軟件，已有超過300，000套以上的軟件在全球運行。統一的軟件集成平臺指標

信息的綜合功能

WEB瀏覽功能數據系統分級管理實時報警故障記錄完整的事件記錄故障報警分析統計綜合查詢全礦井自動化系統總圖煤流監測歷史曲線應用單位：淮南、兗礦、龍口等礦區使用統一的技術管理平臺信息化體系主要由生產過程自動化、安全監控數字化、企業管理信息化、信息管理集約化組成。保證信息裝備的安全運行是信息管理機構、維護單位和信息工作人員的首要任務。信息管理維護的主要任務是：在建成國內一流信息化礦井的基礎上，進一步鞏固信息化建設成果，全力推進應用工作，將信息化轉化為生產力，完成信息裝備應用目標。信息裝備具有全程全網、聯合作業、信息容量大、技術業務范圍廣等特點，各單位之間必須分工明確、密切配合、服從領導、聽從指揮，努力做好本單位信息裝備的管理和維護工作，確保各信息系統暢通可靠。自動化與信息化是一項關聯各專業的系統工程，涉及機構設置、生產流程、深層次管理等方方面面的問題，因此各單位要堅持一把手親自抓的原則。管控一體化。以煤炭生產過程控制系統為基礎，運用現代化企業生產管理模式建立覆蓋企業生產管理與基礎自動化的綜合系統。（三）基于防爆工業以太環網的煤礦綜合自動化及信息化

現場總線技術缺乏統一的通信及信息交換標準標準太多，形同沒有標準

網絡數據傳輸交換速度慢實時性、可靠性工業以太網技術

應用廣泛

成本低廉

通信速率高

軟硬件資源豐富

可持續發展潛力大

易于與Internet連接，便于信息化建設

網絡選型百兆網絡(100Mbps)千兆網絡(1000Mbps)技術方面優點技術上比較成熟，已經有具體應用，實現簡單，性能較為可靠。技術先進，有足夠帶寬，可以實現井下三網合一，便于井下包括圖像在內各類信息的網上查詢和點播。缺點不能提供足夠帶寬同時傳輸圖像和話音信號，只能作為控制網絡的綜合傳輸平臺。控制領域的應用較少，另外，實現三網合一需要涉及多個先進技術，其技術在地面的實現目前只能做到同纜不同芯，系統復雜，可靠性相對較差。價格方面價格較低，性價比高，一個大型礦井的建設費用約為100萬元左右。價格偏高，整個系統實現所需的費用相當于百兆網絡的2.5倍左右，即250萬元左右（圖像接口）。100M/1000M工業以太網比較1000M工業以太網設備比較廠家產品參數型號技術參數接口類型電源及功耗網管功能傳輸距離自愈時間羅杰康RS900G兩個千兆光口，8個10/100M電口24VDC，冗余輸入，波動范圍9V-36V基于WEB的網管，ROS網管，OPC90Km小于300ms安創N-TRON9000兩個千兆光口，8個10/100M電口，可添加到24個百兆端口24VDC，冗余輸入，波動范圍19V-36V基于WEB的網管，OPC40Km小于300ms東土電信KIEN3000-GI兩個千兆光口，8個10/100M電口，可添加到24個百兆端口24VDC，冗余輸入，可容忍波動范圍15％基于WEB的網管，集成網管40Km小于300ms西門子SCALANCEX-400兩個千兆光口，12個10/100M電口，可添加到20個百兆電口和4個千兆光口24VDC，冗余輸入，波動范圍18V-32VSNMP和基于WEB的網管40Km小于300ms摩莎EDS-726兩個千兆光口，8個10/100M電口，可添加到24個百兆端口24VDC，冗余輸入，波動范圍12V-45VSNMP和基于WEB的網管40Km小于300ms赫斯曼MICERS兩個千兆光口，8個10/100M電口，可添加百兆和千兆模塊24VDC，冗余輸入，波動范圍18V-32VSNMP和基于WEB的網管，OPC50Km小于300ms系統結構圖自動化與信息化集成內容1、安全、生產自動化實時信息集成2、辦公應用系統集成

礦井工業現場的圖形圖像、歷史曲線、報警信息；顯示工藝流程模擬圖；顯示相應設備開停狀態、模擬動畫；顯示相應模擬量數值等。包括：安全監測系統集成，束管監測系統集成，主副井提升系統集成，核子秤信息集成，灰分儀信息集成，皮帶秤信息集成，輸變電信息集成，工業電視系統集成等。

提供一個統一的、集成的應用系統平臺，建立以數據中心為基礎的企業統一數據倉庫。用戶可以使用網絡服務和平臺，在任何時間、任何地點訪問企業的統一平臺，完成所有的辦公任務。包括：內部市場核算，煤礦地銷，地測信息，工資管理，財務信息等。2023年2月6日http://Email:B3891812@（四）龍口礦業集團綜合信息化建設示范工程http://以信息化帶動煤炭工業化，走新型工業化道路，建設新型現代化礦井，是二十一世紀煤炭企業提高礦井安全程度、實現高產高效、增強核心競爭力的必然途徑，是煤炭科技發展的方向。2003年9月，龍礦集團以“創建國內一流信息化礦井”為總目標，步入了信息化建設的軌道。http://http://http://一、生產過程自動化

采用自動化技術改造生產過程，是傳統產業發展的必然趨勢。龍礦集團圍繞煤炭生產，先后建設了14個系統，形成了礦井綜合自動化平臺，實現了采煤自動化、皮帶自動化、軌道自動化、供電自動化、排水自動化、通風自動化、提升自動化、選煤自動化。依靠自動化技術，真正實現了井下及地面現場的無人值守，各礦精減400多人，生產效率大幅度提高，煤礦生產能力提高10%以上，安全程度躍上了一個新的臺階。

http://（一）海域采煤面綜合自動化系統

龍礦海下采煤在中國采煤史上首開先河，我們著眼于世界煤炭工業發展方向，著眼于采煤技術領先，在海域第二個工作面裝備了綜合自動化采煤系統，全面實現了采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉載機、泵站、順槽皮帶的集中聯鎖控制，與井下工業以太網聯接實現了在地面集控中心、調度室對采煤機位置及支架壓力等上百個參數的遠程實時監視，同時實現了調度電話與工作面電話的聯網通話。該系統的采用，將對中國海下采煤產生積極的影響。

http://海域采煤工作面自動化系統http://（二）礦井皮帶自動化系統各礦皮帶自動化系統在每條皮帶設置門類齊全的保護裝置、起停信號預報、工業電視攝像頭、移動通信裝置，控制信號、保護信號、開停信號均由設在皮帶機頭的PLC裝置進行集成后，接入井下工業以太網平臺傳至地面集控中心，在地面集控中心，工作人員通過觀看現場的工業電視圖像，通過與巡檢工移動電話聯系，可靠地實現了對井下近20條主運輸皮帶的開停控制，實現了井下現場無人值守，撤消了皮帶工區，井下上百人開停皮帶的工作場景成為歷史，取而代之的是地面集控中心兩位年輕的大學生。

http://皮帶集控操作場面http://http://（三）礦井電機車運輸自動化系統礦井電機車運輸自動化系統是國內第一個基于工業以太網的信集閉系統，在地面集控中心實現了對井下軌道運輸的調度、信號的閉鎖、道岔的自動控制及運輸狀況的在線監測，地面操作員直接與司機對話聯系，撤消了井下調度室，礦井運輸管理躍上了一個新的水平。http://軌道運輸監控操作場面http://http://（四）供電、排水、通風、提升、選煤自動化系統根據同樣原理，供電自動化系統實現了對井下變電所的地面停送電控制；排水自動化系統實現了對井下的自動排水；通風自動化系統實現了對礦井通風機的遠程開停控制；提升自動化系統實現了煤炭裝卸載及絞車運行的全自動化；選煤廠自動化系統實現了對整個地面生產系統上百臺設備的集中控制。

http://http://http://http://http://二、安全監控數字化

采用信息技術增強災害預防能力是安全管理的發展方向。龍礦集團非常重視煤礦監測監控工作，先后在三礦建立了以KJ95系統為代表的20個數字化監測監控系統，形成了對環境、人員、設備全方位的動態監控體系，實現了預測綜合化、數據實時化、預警智能化。

http://（一）技術先進的海域水情監測系統

基于海水饋入理論的海域水情監測系統，通過在頂板各含水層中安設監測裝置，接入礦井KJ95監測監控系統并集成，在地面調度室實現了對水溫、水壓、水量的動態監測和水化學特征的跟蹤檢驗，實現了對海水饋入超前預知預報，為我國提供了一項嶄新的頂板水防治技術，達到了世界先進水平。http://http://（二）國內領先的井下人員定位系統井下人員定位系統將全礦井下劃分成三十多個區域，在每個區域設置接收器，當下井人員通過該區域時，系統即可接收到安裝在礦燈內的發射器的信號，實現對下井人員的實時跟蹤，當有人接近禁入區時自動發出聲光報警，同時，在地面可通過網絡對井下人員進行準確統計和分布查詢，各礦已依據該系統實現了對下井人員的考核，有效促進了煤礦安全管理，其技術及應用處于國內領先水平。

http://http://（三）門類齊全的監測監控系統

龍礦集團監測監控聯網系統、三礦安全生產監測監控系統、束管監測系統、瓦檢員巡檢系統、頂板壓力監測系統、工業電視系統，各負其責，互聯共享，實現對井下瓦斯、一氧化碳、支架壓力、風速、溫度、風門等上千個現場參數的實時監測及瓦斯超限斷電，實現了井上下200多個地點可視化監視、異常情況自動報警、手機短信報警，實現了集團公司、專業化公司、各礦管理層的信息共享，為礦井各類災害的防治奠定了堅實的基礎。

http://http://http://http://現代化的束管監測設備http://瓦檢員巡檢管理系統http://頂板壓力監測系統圖127VAC壓力分機本安電源通訊分站電話線井上部分井下部分防護電纜http://工業電視監測系統http://三、企業管理信息化

信息技術與企業各類管理業務的融合，是信息化的主要目標，是現代企業必然的發展方向。通過開發應用7個大的信息系統，實現了辦公無紙化、系統有機化、商務電子化。信息與管理的有機結合，帶來了管理機構和管理流程的進一步優化，公司生產專業原來的4個處室60多人的管理工作，現在只由10人組成的生產部即可完成。

http://（一）辦公實現了真正的無紙化

辦公自動化系統與內部信息港緊密配合，實現了真正意義的網上辦公，目前，公司文件、請示審批、報表資料等全部在其中無紙化流轉，從公司到各礦的通知公告、會議紀要、工作交流等各類信息全部在網上發布，工作效率極大提高，應用程度居行業領先水平。

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