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1、天 地(常 州)自 动 化 股 份 有 限 公 司中国煤炭科工集团常州自动化研究院,矿井综合自动化系统,2023年2月22日星期三,1、国内第一个采用微机技术开发成功并推广应用煤矿安全生产监控系统；2、国内第一个采用微机技术开发成功并推广应用煤矿胶带输送机监控系统；3、国内第一个采用光纤传输技术开发成功并推广应用井下工业电视监视系统；4、国内第一个采用RFID技术开发成功并推广应用井下人员安全监测系统；5、国内第一个提出并成功实施全矿井综合自动化系统；6、国内第一个将工业以太环网技术应用于煤矿井下；7、国内第一个将GEPON（千兆无源光纤以太网）应用于煤矿井下；8、国内第一个将CDMA 技术应
2、用于煤矿井下。,科研成果,一、煤炭工业常州通讯监控产品 质量监督检验中心（国家级）二、煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会 煤矿通信监控设备分会三、工矿自动化编辑部四、煤炭工业自动化情报中心站,国家行业挂靠单位,第二部分：全矿井综合自动化平台系统,第一章：系统建设的必要性第二章：系统规划（指导方针、设计原则、实现目标）第三章：系统建设完成的总体效果第四章：典型案例分析第五章：系统的主要功能第六章：系统建设的重点内容,第一章：全矿井综合自动化系统建设的必要性（一）,随着国家煤矿事业的发展，煤矿生产、安全、管理对于各种技术的要求不断提高；先进的电子、信息化技术可以提高生产自动化、智能化为管理决策提
3、供依据以提升管理水平；将多子系统数据互为利用，优化系统间控制策略提高生产效率；通过各子系统数据的挖掘利用在安全管理、事故灾害预报及预案系统方面提供依据；提升企业的社会效益及经济效益可以解决各子系统之间的“信息孤岛”,综合考虑要把综合自动化的建设和企业发展战略、规划设计、经营管理、生产安全、升级改造、节能减排等各项工作结合起来考虑，以避免重复投资；先进适用综合自动化的建设要符合先进适用的原则，努力做到技术上先进，有一定的前瞻性；经济上可行，避免盲目追求先进造成浪费；总体规划矿井综合自动化的建设改造，必须要符合集团公司综合自动化建设总体规划的要求，要先规划设计、再进行建设改造，避免形成信息自动化孤
4、岛。分步实施矿井综合自动化在实施的过程中，应考虑新旧系统的衔接，按安全、生产、经营的轻重缓急分步进行。防止一拥而上；重点突破、逐步推广要在重点安全、生产系统，经济效益显著的系统先行，然后按轻重缓急推开；先综合、后系统在实施策略上煤矿作为发展矿井，应先综合、后系统，即先建立综合自动化平台，在逐步进行子系统自动化改造建设，改造建设一个接入一个。,第二章：全矿井综合自动化系统的目标规划-指导方针,智能调度、集中监控、调控分离实现对涉及矿井生产和安全的各系统智能调度、集中监控，但在物理上要进行必要的调控分离，避免互相影响；有人巡视、无人值守对于各生产和安全系统配置统一的巡检和维护人员，在进行统一巡视的
5、基础上，实现系统的无人值守；五融合网络融合、系统融合、软件融合、功能融合、数据融合；利旧创新充分利用和整合现有的资源条件，将现有的系统进行自动化改造创新，无缝融入到综合自动化系统中，多做雪中送碳，少做锦上添花；先进适用努力做到技术上先进，有一定的前瞻性；经济上可行，避免盲目追求先进造成浪费。,第二章：全矿井综合自动化系统的目标规划-设计原则,第二章：全矿井综合自动化系统的目标规划-实现目标,减人提效实现“有人巡视、无人值守”，最大限度减少下井人员，是提高生产效率，减少多人事故的根本；节能降耗通过变频、优化、条件、时间等控制节能降耗；人本安全树立“人本安全”的理念，在控制上要改变“以保护设备为主
6、”为“以人员安全为主”。实现从“系统集成”到“集成系统”的转变，由“系统就地控制”改变为“系统集中控制”，按照“先综合后系统”的改造步骤，最终达到综合自动化应用的最高境界，“自动化、数字化、网络化、信息化”的四化融合。,实现智能调度、集中监制、调控分离的操作模式；实现子系统“有人巡视、无人值守”的远程集中监测监控；平台软件集成定制、统一开发；建立B/C/S混合架构平台建立三个数据中心建立千兆光纤控制网络建立可靠的网络安全体系,第三章：全矿井综合自动化系统完成的总体效果,第四章：典型案例分析-矿井自动化子系统规划,第四章：典型案例分析-局、矿联网,总体设计：建立三层架构网络实现目标：设备层的智能
7、化控制层的网络化信息层的多维化,第四章:典型案例分析-网络层次构架图,数字化矿山的架构,第四章：典型案例分析-信息层网络建设,第四章：典型案例分析-千兆工业以太网,第四章：典型案例分析-千兆无源光网络,第四章：典型案例分析-设备与技术选型,控制网与信息网完善的安全保障措施控制网络使用多环建设方案核心控制设备使用冗余核心交换机（赫斯曼）关键服务器采用双机冗余+专用存储系统信息层配置采用思科、HP、IBM等专业厂商设备非安设备接入采用安全隔离措施井下控制网主干设备安全考虑-整机取得MA并且每个接入端口采用安全隔离措施,KJJ58井下隔爆兼本安环网接入器:核心为模块化交换机；所有端口均进行安全隔离；
8、内置多个现场总线换接口（RS485 PROFINET等）；内置UPS电源，外部电网停放点后可工作4小时；交换机和内置UPS工况实时监控。,第四章:典型案例分析-主要设备选型,井下防爆交换机具有防爆或本安认证单台交换机具有本安RS485或RS232接口，方便井下总线子系统接入具有10个以上的出线嘴具有本安隔离模块具有后备电池供电能力,第四章：典型案例分析-主要设备选型,专用控制器主要是指一些非通用的矿用设备，它不象PLC、嵌入式PC区域控制器具有通用性。因此我们使用信号转换模块将他们的专用通讯信号（RS485）转换成TCP/IP以太网信号接入由工业以太网构成的控制层。本公司环网接入器的485口均
9、为本安接口，可直接接本安设备，对于非安的485信号，我们提供KJA9非安转本安信号隔离器(天地常州研制)，来完成安全隔离。,人员监测,环境监测,其他非安系统,485安全隔离,第四章：典型案例分析-主要设备选型,数据总集成与实时监测（包括信息综合、IE浏览、报表、动态图、事件记录、安全认证等）,第五章：系统主要功能-数据总集成与实时监测,信息分级处理,第五章：系统主要功能-信息分级处理,采用安全性最高的OPC软件接口，只发控制命令和接收状态返回，控制逻辑由子系统完成，可满足其实时性及可靠性的要求。,第五章：系统主要功能-高可靠的控制方式,一体化控制界面,第五章：系统主要功能-一体化控制界面,区域
10、生产作业环境评估功能：通过对环境参数进行重组和计算得出每个区域的评价结果，也可结合现有其它系统（如：通风瓦斯预测、安全量化评估管理系统、人员监测系统等）进行区域状态的综合评定，并在图中实时显示。实现目标：当区域处于提醒或报警状态时，该区域的颜色将发生 变化，同时结合不同的声音给出相应的提醒。等级可分为A安全，B异常、C较危险、D危险四个等级,依次用绿、黄、橙、红来表示。,第六章：系统建设重点-区域生产作业环境评估,安全评估等级,安 全,异 常,较危险,危 险,点击等级标志将出现详细标记,第六章：系统建设重点-区域生产作业环境评估,有背景色为已满足评估条件的等级,区域等级标志,第六章：系统建设重
11、点-区域生产作业环境评估,2406上顺瓦斯近一小时曲线趋势图,鼠标点击某个模拟量点，如瓦斯、一氧化碳等，可显示该点近一小时内的趋势图,点击查看后将该区域内的所有人员信息显示出来点击某个人可显示某个人的详细信息,第六章：系统建设重点-区域生产作业环境评估,第六章：系统建设重点-区域生产作业环境评估,在线设备管理维护：实现在线设备的状态、相关参数的实时监测，协助（库存状况）和监督（实时提醒）在线设备的及时检修，提高煤矿生产效率及生产安全性；实现目标：重点设备的维护实现无纸化、实时、高效。,第六章：系统建设重点-在线设备管理维护,第六章：系统建设重点-在线设备管理维护,生产效能评估：通过对当前和历史
12、数据进行分析和统计，得出全矿各系统在某段时间内累计影响生产的时间以及影响生产的主要因素，通过历史追忆的形式分析得出全矿井的能耗比、各生产环节的故障率，从而减少各类故障和资源浪费，实现节能增效。实现目标：生产投入与产出透明展示，能耗、效益直观显示；,第六章：系统建设重点-生产效能评估,生产效能评估,第六章：系统建设重点-生产效能评估,自动预警：通过矿用监控数据中心接入各个子系统，然后对已接入的测点进行自动分类监测、处理，由已接入测点的设置和一段时间内的历史数据，根据预警值算法计算得出该测点的预警参考值，并由此参考值对测点的实时值进行处理得到测点的预警状态。实现目标：在没有达到报警状态前就掌握目标
13、的变化趋势，让各种超限报警消失在萌芽状态。,第六章：系统建设重点-自动预警功能,统一消息预警平台：利用现有网络了解各矿的安全生产情况，拟建立一套短信报警系统，自动发送短信来传递测点故障报警信息的功能。当测点有故障、报警时，监控中心会自动将故障、报警的详细内容以短信的形式发送到预设的手机上。实现目标：各级领导通过手机同步掌握相应级别的报警状态，不受时间、空间限制。,第六章：系统建设重点-统一消息平台,统一消息报警平台,第六章：系统建设重点-统一消息平台,第一章：监测类子系统介绍,KJ95N安全监控系统KJ32A工业电视系统大屏幕显示系统,紧急预案管理：矿井生产的情况瞬息万变，一旦发生异常需要及时
14、处理以保障人员和设备安全，降低风险。应急预案管理可在异常事件发生时，自动按照预案的设计启动处理流程而不需要人员的干预，同时调度人员根据实际情况做出的判断，也可以通过该管理平台向外发布，进行及时的应急指挥。实现目标：矿井各类预案进入系统，进行无纸化处理，遇到紧急情况按系统提示一步步进行处理，不至于慌乱。,第六章：系统建设重点-紧急预案管理,第六章：系统建设重点-紧急预案管理,第六章：系统建设重点-矿井消息发布平台,实现功能：对煤矿井下进行环境、安全等信息实时发布、实时预警；对井下信息进行广泛调度、管理；紧急情况引导井下救灾、逃生；最终目的：解决地面和井下信息获取不均衡的弊端。煤矿井下实时信息发布
15、、抢险救灾、应急指挥救援提供可靠的多媒体通信保障，大大提高事故救援的效率。,全矿井综合自动化系统的功能介绍,系统结构,我们怎样来实现数据接入？我们系统采用什么方式来实现？实现原理又是什么？,全矿井综合自动化系统的功能介绍,实现原理自动化平台在整个信息化矿井的三层结构中，处于中间的控制层，它维系着控制层中各子系统之间的联系，同时又是控制层与信息层之间互联的接口CS/BS设计模式,采用的微软最新技术（如：.NET 2005、AJAX、Xml、Web数据缓存等）实现方式接入方式（FTP/DDE/OPC 实时采集）数据处理方式（2.05版本采用定时存盘，以后将采用动态用户自定义存盘）,接口方式,OPC
16、接口OPC（OLE for Process Control）是被工控领域广泛遵循的一种标准，它规范了应用程序与现场设备或数据源之间数据存取的接口协议，它是基于微软的组件技术（COM/DCOM）设计，采用客户/服务器体系结构。它既可存取本地OPC服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的OPC服务器，并且具有高效、安全的特点。它是目前存取现场数据最理想的方法。DDE/NetDDE接口NetDDE是基于网络的动态数据交换（DDE）技术，DDE由微软早期发布，解决应用程序之间数据的动态交换。也采用客户/服务器体系结构。它既可存取本地DDE服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的DDE服务器，它比OPC
17、在速度和安全性方面要逊色。但对一些动态刷新系统它仍不失为一种简单有效的方法。FTP传送现场控制单元（子系统）将实时数据周期性地写入指定的文件中，文件的结构符合统一的信息描述，子系统通过FTP上传至管控服务器设置好的FTP服务器。ODBC接口现场控制单元（子系统）可将一些对实时性要求不高（如统计等）信息周期性地通过数据接口写入指定的共享数据库（如MS Access 或MS SQL等）的表中，综合自动化控制系统通过数据库接口获取相关信息。,接入子系统,KJ95监控系统KJ69人员监测系统KJ32工业电视系统 KJ36A电力系统 KJ161皮带集控系统 KJ58型选煤厂集控调度系统主、副井提升系统通
18、风机集控系统压风机集控系统水泵房集控系统 锅炉房集控系统,实时数据煤流监测图形系统历史曲线综合查询报警/故障分析统计:报表统计皮带系统控制视频浏览区域生产作业环境评价应急预案提示主要在线生产设备状态监视报警联动其它系统,系统主要功能,系统主要功能详细介绍,实时数据：采集各子系统实时数据，通过网页动态显示（可分矿分测点类型显示）。报警数据用黄色显示，同时伴有语音报警，异常数据（负漂、溢出等）也用醒目的其他颜色区别显示，。,煤流监测：综合各子系统的数据，对煤的生产过程从采煤机皮带煤仓提升选煤厂等整个生产流程进行全过程监测。,图形系统：组态一些综合实时动态图形供客户浏览，界面美观大方、整体风格一致，
19、具有文字、图形、动画等功能。该系统图中可以快捷查看某设备的开停统计、故障统计，设备固有参数等信息的查询。,历史曲线：系统选择日期查看某测点历史数据的曲线，在曲线的值坐标上可以自定义刻度。,综合查询:系统可以查询任何系统中设备的开停情况，如开时间、次数等，可查看模拟量历史数据、累计量信息及统计图表，还可查看各系统的网络故障信息可方便用户管理。,报警/故障分析统计:当系统出现故障和报警的时候会自动弹出窗口或弹出报警条，根据用户自定义的等级严重性排序，并提供声音报警。可依据其影响程度进行分类、分级。类别包括：影响安全、影响生产、普通报警或故障；等级包括：一级、二级、三级。系统自动统计出昨日、当日、当
20、前的报警故障个数，并可点击查看相应详细信息，可以按子系统、类别、等级、日期段等条件查询和统计历史报警或故障信息。,报表统计：系统充分发挥监控信息中心的优势，对各矿系统的相关数据进行分类统计。系统配有专业级的报表控件，可根据用户的权限提供各类统计报表。,皮带系统控制：可在综合自动化平台对各胶带机发出控制命令，控制胶带机（单条或流程）的开、停、急停、保护切除、故障清除等。,视频浏览：可以单路显示工业电视图像，如图示点某一地点的摄像头图标可弹出相应的工业电视摄像头画面。,区域生产作业环境评价：当区域处于提醒或报警状态时，该区域的颜色将发生 变化，同时结合不同的声音给出相应的提醒。等级可分为A安全，B较危险、C危险、D很危险四个等级,依次用绿、黄、橙、红来表示。,应急预案提示：系统建立了一个针对各种故障的预案库，当系统满足预案条件时，自动弹出预案提示，指导调度指挥人员正确及时地进行处置。,主要在线生产设备状态监视：该功能是一个典型的以管理信息网与控制网信息有机结合为基础而开发的功能，当设备满足预先设置的检查、校准周期时，将提前弹出报警提示，并生成相应的计划信息。（需要录设备系统）,报警联动：如：当皮带系统的皮带启动、故障可自动切换相应的摄像头,天地（常州）自动化股份有限公司,谢谢,
