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[摘 要]生产指挥控制在矿井的安全生产中起到很大的作用。只有依靠工业化和信息化的进步才能更好的优化生产指挥控制平台，提高矿井生产效率和保障安全生产。现有煤矿多采用传统的以矿井为单位的煤矿生产指挥调度系统，但各矿井的指挥系统间数据不能交互，冗余数据较多，系统间关联控制较少，综合性应用难度大，无法满足矿井安全生产决策方面的需要[1]。本文主要研究区域煤矿集中控制，将矿井之间互相独立的系统有效的整合到一起，建设统一的综合调度信息化平台。
[关键词]区域生产指挥；集中控制
中图分类号：TU254 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0366-01
1 概述
目前大柳塔区域五矿（大柳塔矿、哈拉沟矿、上湾矿、补连塔矿和石圪台矿）是神东千万吨矿井群的主力矿井，合计年产量达到亿吨，目前已经实现了井下自动化设备的远程监测监控，同时还建成了工业视频系统，安全监测监控系统和车辆人员定位系统等。但是以上系统都是分别属于不同厂家，系统的架构各异，数据协议也各不相同，各系统之间相互独立，上传的数据分散存储于各个系统的数据库中，无法实现数据共享，信息孤岛现象严重。本文研究目的是建立“五矿六井”的统一管理平台，将煤矿各主要生产管理系统集成，同时在地面统一井下上传数据的协议和格式，实现统一存储，数据共享，消除系统之间存在的壁垒。
2 区域煤矿集中控制系统集成与基础功能
区域煤矿集中控制平台将原有综采系统、连采系统、供电系统、通风系统、供排水系统、洗选系统、主运输系统等进行集成。通过添加OPC Server（数据转换）的方式将原井下数据进行转换，然后将所有数据集中到区域煤矿集中控制平台的DBS中，同时将设备的控制点地址与平台相关联，这样就可以在一个系统平台上看到多个系统的数据。调度员也可以摆脱传统的十几个系统对应十几个屏幕的情况。调度员可以在一个平台上进行监测数据和远控设备，对井下生产进行指挥。安全监测监控系统、电话通讯系统和人员定位系统等监测系统开发接口将数据推送至区域煤矿集中控制平台的GIS图中，实时的显示数据。区域煤矿集中控制平台系统集成总图如图1。
系统基础功能：
（1）集中显示：目前调用每台设备的参数的顺序为相应的电脑-相应显示系统-相关画面-相关设备后才能获得想了解的数据。如果要调用多系统的多台设备，操作过程非常复杂。本研究的平台将现有各矿调度室的各子系统集中在一个平面地图上分层显示。供电系统、供排水系统在实时监控的同时具有拓扑结构，利用颜色变化可区分运行状态与上下级之间的连接关系，同时平台具备拓扑关系网络；光标可跟踪网络线路。
（2）集中控制：将区域内目前具备控制条件的子系统及设备集中分级集成在一个界面上进行集中控制，并加入相关规则进行各系统间的联动控制。通过专业调度、整合矿井生产各环节的控制系统，将工作面自动化、主运输、风机、水泵等控制系统集成在同一平台，实现优化智能控制，促进管理的变革。
3 区域煤矿集中控制系统关键技术与高级功能
（1）数据工程分层模型：本平台数据工程中接入了15万个数据点。数据工程采用结构化，多层次的数据管理方式，对矿井的地理位置和设备的数据进行分类，通过分析数据之间的关系构建数据分层模型，使得井下所有自动采集的数据，与地理信息、设备信息、监控点信息都按照层次严格区分，同时通过图形界面又相互关联，实现多系统功能集成到同一平台上。
（2）模型数据库与实时数据库的统一：区域煤矿集中控制平台采用模型数据库与实时数据库相关联。矿井可以根据实际使用需求修改模型数据库，保证模型的及时性和正确性，同时设备实时数据与用户创建好的数据模型相互转换数据，实现管理系统与控制系统的数据集成、数据的关联分析、触发并完成突发事件的处理或给调度员提出处理建议，为安全生产指挥提供决策依据，提高调度执行的效率和质量。
（3）分布式系统结构：区域煤矿集中控制平台改变传统调度指挥系统的C/S或B/S架构，控制平台采用分布式方式结构，可以通用的物理和逻辑资源，平台通过OPC Client从OPC Server读取到数据后，进行数据格式转换，将数据发送到两个接口计算机（Interface computers）端进行数据封装和分类处理。处理后的数据分发到数据库和工位机（OW）中。数据库保存的实时数据是以后调用数据分析的基础。工位机收到的实时数据则与数据工程中建好的模型相关联，生成图像，最终推送给用户使用的操作終端（XT）。该平台OW采用分布式LINUX系统架构，运行更加稳定。同时平台布置B/S架构服务器，方便用户在企业局域网内访问平台。
（4）地面和井下生产数据专网：区域煤矿集中控制平台的范围包括“五矿六井”的工业自动化数据、工业电视视频等，它们多需要通过网络上传到调度控制中心。调度控制中心需要通过网络下发指令控制各矿井生产设备。调度指挥中心下发控制指令需要工业级别的网络，延时要求小，各个矿工业电视视频上传到各矿以及总调度指挥中心需要高带宽。以前生产数据和与其他办公业务并存一个网络，所以存在网络不稳定和延迟大的问题。因此，区域煤矿集中控制平台搭建专用于生产数据的上传和传输的工业专用环网，每矿可独立运行。专网与互联网隔离，与办公网通过华为防火墙相连接，保证了专网的安全性和独立性；专网整体采用环网，各矿交换机采用双核心热备方式，核心交换机提供UPS供电保证，运行更加稳定可靠。
（5）生产辅助决策：通过对实时数据库中的各类生产数据的自动采集和分析计算，实现设备开机率自动计算、吨煤能耗周报、割煤刀数自动分析等报表的通过企业微信号自动推送给矿井单位的管理人员，为生产决策提供有力支持。
（6）智能报警：区域煤矿集中控制平台对报警进行分级和分类，实现智能报警。智能报警可以通过观察系统和相关设备的参数及时提供给操作员直观、准确的报警信息，便于调度员及时决策。同时技术人员可以通过报警信息配合数据工程快速定位设备故障点，加快了设备故障诊断。本平台主要的智能报警功能有以下功能：智能报警可以关联报警和主从报警识别，当发生报警时，调度员可以根据报警信息调用与其关联的设备，然后进行关联分析，快速定位故障点。
4 效益分析
区域煤矿集中控制平台的协同控制大幅提升设备整体效能，可以缩短井下设备的启动时间，提高设备开机率；平台智能报警划分为四个级别，可根据颜色区分，可一键查寻报警源，同时用户能在线备注故障原因信息，依靠后台专家团队，进行有效的数据分析，缩短故障处理时间，增加生产时间。
本平台的成功应用提高了井下设备自动化水平和远程控制技术，由调度直接对井下设备进行远程操作。把原来供电、供排水系统把岗位工变为巡视工或延长巡视范围，由被动巡视变为主动处理故障，达到减人提效的目标。目前五矿减少井下岗位工共计106人，未来预计减少300人。
5 总结与展望
本研究是神华数字矿山建设的重要组成部分，为改革传统思想理念和管理经验，探索区域化集中生产控制指挥模式，建立专业化调度体系奠定基础。同时区域煤矿集中控制平台的数据利用率有限，在智能决策和设备故障预测等方面仍存在不足，以后将作为重点方向进行研究。
参考文献
[1] 韩忠利，数字矿山在大柳塔煤矿的应用及探索[J]，山西科技，2015年06期.
[关键词]区域生产指挥；集中控制
中图分类号：TU254 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0366-01
1 概述
目前大柳塔区域五矿（大柳塔矿、哈拉沟矿、上湾矿、补连塔矿和石圪台矿）是神东千万吨矿井群的主力矿井，合计年产量达到亿吨，目前已经实现了井下自动化设备的远程监测监控，同时还建成了工业视频系统，安全监测监控系统和车辆人员定位系统等。但是以上系统都是分别属于不同厂家，系统的架构各异，数据协议也各不相同，各系统之间相互独立，上传的数据分散存储于各个系统的数据库中，无法实现数据共享，信息孤岛现象严重。本文研究目的是建立“五矿六井”的统一管理平台，将煤矿各主要生产管理系统集成，同时在地面统一井下上传数据的协议和格式，实现统一存储，数据共享，消除系统之间存在的壁垒。
2 区域煤矿集中控制系统集成与基础功能
区域煤矿集中控制平台将原有综采系统、连采系统、供电系统、通风系统、供排水系统、洗选系统、主运输系统等进行集成。通过添加OPC Server（数据转换）的方式将原井下数据进行转换，然后将所有数据集中到区域煤矿集中控制平台的DBS中，同时将设备的控制点地址与平台相关联，这样就可以在一个系统平台上看到多个系统的数据。调度员也可以摆脱传统的十几个系统对应十几个屏幕的情况。调度员可以在一个平台上进行监测数据和远控设备，对井下生产进行指挥。安全监测监控系统、电话通讯系统和人员定位系统等监测系统开发接口将数据推送至区域煤矿集中控制平台的GIS图中，实时的显示数据。区域煤矿集中控制平台系统集成总图如图1。
系统基础功能：
（1）集中显示：目前调用每台设备的参数的顺序为相应的电脑-相应显示系统-相关画面-相关设备后才能获得想了解的数据。如果要调用多系统的多台设备，操作过程非常复杂。本研究的平台将现有各矿调度室的各子系统集中在一个平面地图上分层显示。供电系统、供排水系统在实时监控的同时具有拓扑结构，利用颜色变化可区分运行状态与上下级之间的连接关系，同时平台具备拓扑关系网络；光标可跟踪网络线路。
（2）集中控制：将区域内目前具备控制条件的子系统及设备集中分级集成在一个界面上进行集中控制，并加入相关规则进行各系统间的联动控制。通过专业调度、整合矿井生产各环节的控制系统，将工作面自动化、主运输、风机、水泵等控制系统集成在同一平台，实现优化智能控制，促进管理的变革。
3 区域煤矿集中控制系统关键技术与高级功能
（1）数据工程分层模型：本平台数据工程中接入了15万个数据点。数据工程采用结构化，多层次的数据管理方式，对矿井的地理位置和设备的数据进行分类，通过分析数据之间的关系构建数据分层模型，使得井下所有自动采集的数据，与地理信息、设备信息、监控点信息都按照层次严格区分，同时通过图形界面又相互关联，实现多系统功能集成到同一平台上。
（2）模型数据库与实时数据库的统一：区域煤矿集中控制平台采用模型数据库与实时数据库相关联。矿井可以根据实际使用需求修改模型数据库，保证模型的及时性和正确性，同时设备实时数据与用户创建好的数据模型相互转换数据，实现管理系统与控制系统的数据集成、数据的关联分析、触发并完成突发事件的处理或给调度员提出处理建议，为安全生产指挥提供决策依据，提高调度执行的效率和质量。
（3）分布式系统结构：区域煤矿集中控制平台改变传统调度指挥系统的C/S或B/S架构，控制平台采用分布式方式结构，可以通用的物理和逻辑资源，平台通过OPC Client从OPC Server读取到数据后，进行数据格式转换，将数据发送到两个接口计算机（Interface computers）端进行数据封装和分类处理。处理后的数据分发到数据库和工位机（OW）中。数据库保存的实时数据是以后调用数据分析的基础。工位机收到的实时数据则与数据工程中建好的模型相关联，生成图像，最终推送给用户使用的操作終端（XT）。该平台OW采用分布式LINUX系统架构，运行更加稳定。同时平台布置B/S架构服务器，方便用户在企业局域网内访问平台。
（4）地面和井下生产数据专网：区域煤矿集中控制平台的范围包括“五矿六井”的工业自动化数据、工业电视视频等，它们多需要通过网络上传到调度控制中心。调度控制中心需要通过网络下发指令控制各矿井生产设备。调度指挥中心下发控制指令需要工业级别的网络，延时要求小，各个矿工业电视视频上传到各矿以及总调度指挥中心需要高带宽。以前生产数据和与其他办公业务并存一个网络，所以存在网络不稳定和延迟大的问题。因此，区域煤矿集中控制平台搭建专用于生产数据的上传和传输的工业专用环网，每矿可独立运行。专网与互联网隔离，与办公网通过华为防火墙相连接，保证了专网的安全性和独立性；专网整体采用环网，各矿交换机采用双核心热备方式，核心交换机提供UPS供电保证，运行更加稳定可靠。
（5）生产辅助决策：通过对实时数据库中的各类生产数据的自动采集和分析计算，实现设备开机率自动计算、吨煤能耗周报、割煤刀数自动分析等报表的通过企业微信号自动推送给矿井单位的管理人员，为生产决策提供有力支持。
（6）智能报警：区域煤矿集中控制平台对报警进行分级和分类，实现智能报警。智能报警可以通过观察系统和相关设备的参数及时提供给操作员直观、准确的报警信息，便于调度员及时决策。同时技术人员可以通过报警信息配合数据工程快速定位设备故障点，加快了设备故障诊断。本平台主要的智能报警功能有以下功能：智能报警可以关联报警和主从报警识别，当发生报警时，调度员可以根据报警信息调用与其关联的设备，然后进行关联分析，快速定位故障点。
4 效益分析
区域煤矿集中控制平台的协同控制大幅提升设备整体效能，可以缩短井下设备的启动时间，提高设备开机率；平台智能报警划分为四个级别，可根据颜色区分，可一键查寻报警源，同时用户能在线备注故障原因信息，依靠后台专家团队，进行有效的数据分析，缩短故障处理时间，增加生产时间。
本平台的成功应用提高了井下设备自动化水平和远程控制技术，由调度直接对井下设备进行远程操作。把原来供电、供排水系统把岗位工变为巡视工或延长巡视范围，由被动巡视变为主动处理故障，达到减人提效的目标。目前五矿减少井下岗位工共计106人，未来预计减少300人。
5 总结与展望
本研究是神华数字矿山建设的重要组成部分，为改革传统思想理念和管理经验，探索区域化集中生产控制指挥模式，建立专业化调度体系奠定基础。同时区域煤矿集中控制平台的数据利用率有限，在智能决策和设备故障预测等方面仍存在不足，以后将作为重点方向进行研究。
参考文献
[1] 韩忠利，数字矿山在大柳塔煤矿的应用及探索[J]，山西科技，2015年06期.