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摘要：国外在煤矿开采和管理中应用的系统经过不断完善和创新，已经发展到现在的第四代以微机技术为基础的综合自动化系统，在实际应用中取得了较为可观的成效。我国从国外引进的HIMASS系统是美国新研发的煤矿综合自动化系统，承担着煤矿生产安全监测的重担，包括煤矿下各种温度、负压和瓦斯指标的监测，设备的正常运转情况等等，实现全自动化的生产和监控。由此看来，加强煤矿综合自动化系统的研究和设计分析是尤为必要的，对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。
关键词：煤矿；综合自动化系统；研究；设计
1、我国煤矿控制系统中存在的问题
我国对于煤矿控制系统的研发和设计重视程度较高，自上個世纪80年代以来，相继研发出了一系列监控系统，但更多的是集中在控制阶段，设置控制中心，在井下设置多个测控分站，将收集得来的信息传输到主站，经过处理后下达控制命令，最终由分站执行。信息传输主要是通过电缆和光纤，根据相应的通信协议实现，但是其中仍然存在一系列问题有待完善：其一，通信协议不规范。当前很多监控系统均是采用各自厂家的通信协议，所以不同厂家生产的系统之间兼容性不强，很容易造成设备重复购置，或是软件无法重新升级等后果。其二，井下信息传输设备物理接口协议不规范，致使用户无法拓展系统功能，在实际应用中由于不同系统的调制频率和收发电压幅值差异，导致不同系统分站不兼容；其三，煤矿监控系统所使用的设备多数是单片机或微处理器为核心，自身不具备计算机联网功能以及网络互联协议等。
2、综合自动化系统的结构
数字化的矿井，其综合自动化的主要方面是指，通过计算机以及网络技术对井下的设备进行自动化的控制操作，把煤矿中设备施工情况信息与环境在安全方面的信息进行统一，放置于同一个平台上，通过先进的自动化技术与现代化信息技术相互结合，在矿井上建立开放形式的分布控制系统，如图1所示。煤矿的生产过程十分复杂，中间涉及到的环节很多，配套的系统也十分的繁杂，其中的每一个环节都有很多的信息，处理不当，就会有信息被遗漏，太过分散的处理形式，也会导致产生许多的信息孤岛。为了使信息不再出现上述问题，煤矿的相关企业需要建设一个统一性的数据处理中心。
3、软件体系结构
煤矿综合自动化系统的软件主要是采用组态化设计，整合井下环境监控子系统和生产环节的自动化控制系统，建立统一的自动化系统。组态软件是通过I/O驱动，从现场收集到的信息加工和处理后，以直观生动的图形方式呈现在计算机屏幕上；加工主站的控制命令传输到I/O设备中，对于重要的历史数据存储在数据库中，为后续的数据使用提供检索和利用功能。一旦出现异常情况，可以向值班人员发出预警信息，并做好预警信息的记录。
（1）实时数据库。作为组态软件中核心部分，具备历史数据检索功能，一旦出现事故报警处理，存储报警数据信息，实现数据的科学分析和计算，还可以实现I/O数据连接等等。实时数据库中主要由几个部分组成，其一，组态数据库作为该系统中的核心配置，主要是负责记录收集得到的设备运行情况，将数据属性和相关性进行分析，为后续数据库系统完善提供数据支撑；其二，事件库则是在事故报警中的数据信息，可以自动化处理紧急事情；其三，主动规则库，用户可以根据实际需要来选择要监控的事件。
（2）I/O驱动。组态软件的实施数据库主要是为了实现设备之间的通信连接，实现资源信息的共享和交换，I/O驱动是设备交互的桥梁，实时性和可靠性是数据库正常运行的首要前提，为了确保数据信息的正常传输，应统一硬件设备结构。DCS和PLC控制设备；Etherent、Profibus现场总线通信接口装置；PC总线工业计算机板卡装置。
4、关键技术设备
4.1综合性接入网关
这种技术设备可以使多种监测方面的系统与多个类型的接口功能进行相互连接，将需要进行转换的协议完成，把多个现场的总线信息进行汇集，通过使用光纤进行相关信息的传输；除此之外，该项技术设备还可以与多种井下的安全监控传感器进行直接的相互连接，网关的位置蔓延至分站级别，将矿井中监控方面系统封闭的性能完全打破，如图2所示。
4.2环网形式交换机
在以太网中使用交换机是井下作业中作为主要的关键，其中，隔爆型的网络形式交换机是最工业方面以太网标准的一种交换机，它是矿井工业的构建过程中，以太网的网络系统中十分重要的设备，它有电源的输入范围比较广，电源可以波动的范围比较大，过高的电压和电流有保护措施，容易进行安装，容易进行检修等多种优势。
5、结束语
综上所述，煤矿作为推动社会经济持续增长的重要动力，逐渐进入到深井作业阶段，对于开采技术和工艺提出了更高的要求。应用信息化技术，建立煤矿综合自动化系统可以实时监控井下生产情况，实现生产活动的统一调度和安排，降低人工管理可能存在的失误可能性，提升工作成效。与此同时，井下一旦出现安全隐患和异常现象，及时发出预警信号，实现工作面电、瓦斯控制，分析潜在的爆炸情况，提高矿井自动化管理水平。
参考文献：
[1]煤矿综合自动化系统解决方案的研究[J].张杰，于含.煤矿机械.2012（10）.
[2]煤矿综合自动化系统平台的设计与实现[J].张炳辉.河南科技.2014（08）.
（作者单位：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司1 华兴能源有限责任公司唐家会矿井2）
关键词：煤矿；综合自动化系统；研究；设计
1、我国煤矿控制系统中存在的问题
我国对于煤矿控制系统的研发和设计重视程度较高，自上個世纪80年代以来，相继研发出了一系列监控系统，但更多的是集中在控制阶段，设置控制中心，在井下设置多个测控分站，将收集得来的信息传输到主站，经过处理后下达控制命令，最终由分站执行。信息传输主要是通过电缆和光纤，根据相应的通信协议实现，但是其中仍然存在一系列问题有待完善：其一，通信协议不规范。当前很多监控系统均是采用各自厂家的通信协议，所以不同厂家生产的系统之间兼容性不强，很容易造成设备重复购置，或是软件无法重新升级等后果。其二，井下信息传输设备物理接口协议不规范，致使用户无法拓展系统功能，在实际应用中由于不同系统的调制频率和收发电压幅值差异，导致不同系统分站不兼容；其三，煤矿监控系统所使用的设备多数是单片机或微处理器为核心，自身不具备计算机联网功能以及网络互联协议等。
2、综合自动化系统的结构
数字化的矿井，其综合自动化的主要方面是指，通过计算机以及网络技术对井下的设备进行自动化的控制操作，把煤矿中设备施工情况信息与环境在安全方面的信息进行统一，放置于同一个平台上，通过先进的自动化技术与现代化信息技术相互结合，在矿井上建立开放形式的分布控制系统，如图1所示。煤矿的生产过程十分复杂，中间涉及到的环节很多，配套的系统也十分的繁杂，其中的每一个环节都有很多的信息，处理不当，就会有信息被遗漏，太过分散的处理形式，也会导致产生许多的信息孤岛。为了使信息不再出现上述问题，煤矿的相关企业需要建设一个统一性的数据处理中心。
3、软件体系结构
煤矿综合自动化系统的软件主要是采用组态化设计，整合井下环境监控子系统和生产环节的自动化控制系统，建立统一的自动化系统。组态软件是通过I/O驱动，从现场收集到的信息加工和处理后，以直观生动的图形方式呈现在计算机屏幕上；加工主站的控制命令传输到I/O设备中，对于重要的历史数据存储在数据库中，为后续的数据使用提供检索和利用功能。一旦出现异常情况，可以向值班人员发出预警信息，并做好预警信息的记录。
（1）实时数据库。作为组态软件中核心部分，具备历史数据检索功能，一旦出现事故报警处理，存储报警数据信息，实现数据的科学分析和计算，还可以实现I/O数据连接等等。实时数据库中主要由几个部分组成，其一，组态数据库作为该系统中的核心配置，主要是负责记录收集得到的设备运行情况，将数据属性和相关性进行分析，为后续数据库系统完善提供数据支撑；其二，事件库则是在事故报警中的数据信息，可以自动化处理紧急事情；其三，主动规则库，用户可以根据实际需要来选择要监控的事件。
（2）I/O驱动。组态软件的实施数据库主要是为了实现设备之间的通信连接，实现资源信息的共享和交换，I/O驱动是设备交互的桥梁，实时性和可靠性是数据库正常运行的首要前提，为了确保数据信息的正常传输，应统一硬件设备结构。DCS和PLC控制设备；Etherent、Profibus现场总线通信接口装置；PC总线工业计算机板卡装置。
4、关键技术设备
4.1综合性接入网关
这种技术设备可以使多种监测方面的系统与多个类型的接口功能进行相互连接，将需要进行转换的协议完成，把多个现场的总线信息进行汇集，通过使用光纤进行相关信息的传输；除此之外，该项技术设备还可以与多种井下的安全监控传感器进行直接的相互连接，网关的位置蔓延至分站级别，将矿井中监控方面系统封闭的性能完全打破，如图2所示。
4.2环网形式交换机
在以太网中使用交换机是井下作业中作为主要的关键，其中，隔爆型的网络形式交换机是最工业方面以太网标准的一种交换机，它是矿井工业的构建过程中，以太网的网络系统中十分重要的设备，它有电源的输入范围比较广，电源可以波动的范围比较大，过高的电压和电流有保护措施，容易进行安装，容易进行检修等多种优势。
5、结束语
综上所述，煤矿作为推动社会经济持续增长的重要动力，逐渐进入到深井作业阶段，对于开采技术和工艺提出了更高的要求。应用信息化技术，建立煤矿综合自动化系统可以实时监控井下生产情况，实现生产活动的统一调度和安排，降低人工管理可能存在的失误可能性，提升工作成效。与此同时，井下一旦出现安全隐患和异常现象，及时发出预警信号，实现工作面电、瓦斯控制，分析潜在的爆炸情况，提高矿井自动化管理水平。
参考文献：
[1]煤矿综合自动化系统解决方案的研究[J].张杰，于含.煤矿机械.2012（10）.
[2]煤矿综合自动化系统平台的设计与实现[J].张炳辉.河南科技.2014（08）.
（作者单位：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司1 华兴能源有限责任公司唐家会矿井2）