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1概述
城郊煤矿是永煤公司建成投产的第三对大型现代化矿井，矿井位于河南省永城市老城东侧，交通便利，已经安装好了安全监控系统、矿压观测系统、水文观测系统、无线通信系统等，但每个系统都有相对独立数据传输系统，非常浪费资源。综合自动化系统环网形成以后，所有系统可以就近接入工业环网，保证系统传输快速稳定。
2 城郊煤矿综合自动化系统总体设计
2.1煤矿综合自动化系统构成
煤矿综合自动化系统利用先进的网络技术、数据库技术、系统集成技术将企业管理、生产调度、安全监控等信息进行整合，实现企业数据采集和信息集成 ， 达到监 、管、控一体化，满足企业不同管理层面的需求。煤矿综合自动化系统的建成可实现全企业数据采集和信息集成，生产过程自动化、智能化，生产管理集约化，安全监控数据化，远程可控化。煤矿综合自动化系统是一个包括井下生产监控，井上综合信息管理于一体的大型控制系统，具体应包括综合自动化网络平台、提升在线监测系统、压风机在线监测监控、通风在线监测监控、主泵房排水系统、井下供电自动化系统（部分）、井下主煤流系统、无线通讯系统、煤矿应急救援网络广播系统（矿用IP广播系统）、调度指挥系统改造、工业数字视频系统等多个子系统 。综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合，实现对生产状态的实时评估，以及业务数据的综合分析。并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制，以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理，提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。
2.2综合自动化总体目标
城郊煤矿在永煤集团“装备现代化、生产自动化、管理信息化”的建设思想指导下，提出依靠先进的管理理念、采用多种信息管理与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化、基于网络综合自动化的系统集成，以实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥信息化。城郊煤矿综合自动化项目本着“统一设计、分步实施”的原则进行规划设计。系统总体传输网络采用1000M工业以太网。
2.3设计原则
立足于高标准、高起点、高要求，依据“国内先进、实用可靠、科学经济”的原则，实现“煤矿装备现代化、安全监测数字化、辅助设施自动化、管理过程信息化”，把各矿井建设成为国内一流的现代化、数字化矿山。
从装备现代化、生产自动化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步实现除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作。
1、提高生产设备的自动化水平，满足生产需要
2、实现无人化、少人化的矿井自动化生产
3、实现管理实时化与生产自动化的结合
3综合自动化网络平台系统
3.1设计目标
综合自动化网络平台主要是建设统一的监测监控综合集成平台，建设具有技术先进、信息化程度较高、指挥灵活、处理能力强的安全生产自动化和调度指挥系统，将矿井的各监控子系统集成、汇聚到综合自动化控制网络平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。
系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。
总之，系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，实现三网合一，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成本质安全型的数字化矿井。
3.2系统网络设计
综合工业传输网络平台的主要作用是为城郊煤矿建立运行安全可靠、容量大、功能强、便于维护、稳定可靠的数据传输网络，要求能够综合传输城郊煤矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息，网络应具有以下特点：快速实时、稳定可靠、高安全性、保证服务质量、易于扩展、智能化网络管理。
网络走向：
调度中心机房内环网： 服务器网络机房-〉调度室机房-〉机电工位
井下北翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉（井底变电所）北石门变电所-〉西风井底变电所-〉西风井底面-〉1西北石门变电所-〉16采区变电所-〉北1#变电所-〉北风井地面-〉服务器、网络机房
井下东翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉井底变电所-〉东翼1#变电所-〉东南翼变电所-〉自动化综采工作面-〉二水平东翼泵房变电所-〉东南翼泵房变电所-〉东风井-〉中央变电所-〉南翼1#变电所-〉服务器、网络机房
地面环网： 服务器、网络机房-〉主办公楼-〉主井绞车房-〉副井绞车房-〉压风房-〉矸石山-〉服务器、网络机房
（地面环网改成单环网，不再分成2个环，交换机数量改成7个）
相连：
主干光缆为2根 12 芯中心束管式矿用阻燃单模光缆，且下井路径都为副井井筒 2根。
网络交换机：
机房采用西门子XR324工业以太网核心千兆交换机，井下采用X414-3E工业以太网千兆交换机，对所有交换机进行VLAN划分，划分为5个VLAN，分别为自动化VLAN、视频VLAN、无线通讯VLAN、安全监控VLAN、矿压（水文）VLAN，各系统接入相应的端口实现数据的传输。
4 综合自动化软件平台
4.1 软件功能和指标
整个系统具有如下特点：
以具有双机热备的组态软件为核心
以OPC为主要通讯接口
以WEB网页为信息发布的主要模式
4.2整套软件将实现如下功能：
1、 冗余功能
冗余包含两个方面，服务器端和客户端。对于服务器端，两台服务器处于热备状态，一台工作，一台备份；当任何一台服务器失败的时候，另一台服务器能自动快速的切入工作状态。对于客户端，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。
2、 系统容量
系统输入/输出点位能够满足可采集100K个监控点；巡检周期符合行业规定。
3、实时运行参数监测
能显示各种实时数据；并实现当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后发出语音、文字告警提示。各监控子系统实时采集其生产工况参数并上传至生产调度指挥中心，生产调度指挥中心操作员终端可以通过友好的HMI（人机界面：工艺流程图、趋势图和棒状图等方式）和报表的形式能实时监控全矿生产设备的运行状况，并可召唤打印，以便于报表分析。
5 结论
城郊煤矿综合自动化系统使各自动化子系统数据在异构条件下得到有效集成和有机整合，集控中心人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备进行实时监测和必要的控制 ，实现全矿井的数据采集 、设备控制的集中自动化 ，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段，对矿山安全生产以及减人提效有着重要意义。
参考文献 ：
[1] 李白萍 ，赵安新 ，卢建军 .数字化矿山体系结构模型 [ J ].辽宁工程技术大学学报，2008（ 12 ）
[2] 宗立军 探析煤矿 自动化和通信 技术现状与发展趋势[ J ].城市建设， 2012 （ 26 ） ： 51 — 52.
[3] 李福勘， 李硕， 何绪 文， 张春辉 煤矿矿 井水处理工程存在的 问题及对策[ J ] .中国给水排水， 2012 （ 02 ） ： 31 — 32
作者简介：
1.侯占利（1975-）女，助理工程师，现工作于河南能源城郊煤矿
2.郑艳（1982—） 女，讲师，现工作于永城职业学院电子信息工程系
城郊煤矿是永煤公司建成投产的第三对大型现代化矿井，矿井位于河南省永城市老城东侧，交通便利，已经安装好了安全监控系统、矿压观测系统、水文观测系统、无线通信系统等，但每个系统都有相对独立数据传输系统，非常浪费资源。综合自动化系统环网形成以后，所有系统可以就近接入工业环网，保证系统传输快速稳定。
2 城郊煤矿综合自动化系统总体设计
2.1煤矿综合自动化系统构成
煤矿综合自动化系统利用先进的网络技术、数据库技术、系统集成技术将企业管理、生产调度、安全监控等信息进行整合，实现企业数据采集和信息集成 ， 达到监 、管、控一体化，满足企业不同管理层面的需求。煤矿综合自动化系统的建成可实现全企业数据采集和信息集成，生产过程自动化、智能化，生产管理集约化，安全监控数据化，远程可控化。煤矿综合自动化系统是一个包括井下生产监控，井上综合信息管理于一体的大型控制系统，具体应包括综合自动化网络平台、提升在线监测系统、压风机在线监测监控、通风在线监测监控、主泵房排水系统、井下供电自动化系统（部分）、井下主煤流系统、无线通讯系统、煤矿应急救援网络广播系统（矿用IP广播系统）、调度指挥系统改造、工业数字视频系统等多个子系统 。综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合，实现对生产状态的实时评估，以及业务数据的综合分析。并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制，以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理，提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。
2.2综合自动化总体目标
城郊煤矿在永煤集团“装备现代化、生产自动化、管理信息化”的建设思想指导下，提出依靠先进的管理理念、采用多种信息管理与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化、基于网络综合自动化的系统集成，以实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥信息化。城郊煤矿综合自动化项目本着“统一设计、分步实施”的原则进行规划设计。系统总体传输网络采用1000M工业以太网。
2.3设计原则
立足于高标准、高起点、高要求，依据“国内先进、实用可靠、科学经济”的原则，实现“煤矿装备现代化、安全监测数字化、辅助设施自动化、管理过程信息化”，把各矿井建设成为国内一流的现代化、数字化矿山。
从装备现代化、生产自动化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步实现除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作。
1、提高生产设备的自动化水平，满足生产需要
2、实现无人化、少人化的矿井自动化生产
3、实现管理实时化与生产自动化的结合
3综合自动化网络平台系统
3.1设计目标
综合自动化网络平台主要是建设统一的监测监控综合集成平台，建设具有技术先进、信息化程度较高、指挥灵活、处理能力强的安全生产自动化和调度指挥系统，将矿井的各监控子系统集成、汇聚到综合自动化控制网络平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。
系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。
总之，系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，实现三网合一，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成本质安全型的数字化矿井。
3.2系统网络设计
综合工业传输网络平台的主要作用是为城郊煤矿建立运行安全可靠、容量大、功能强、便于维护、稳定可靠的数据传输网络，要求能够综合传输城郊煤矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息，网络应具有以下特点：快速实时、稳定可靠、高安全性、保证服务质量、易于扩展、智能化网络管理。
网络走向：
调度中心机房内环网： 服务器网络机房-〉调度室机房-〉机电工位
井下北翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉（井底变电所）北石门变电所-〉西风井底变电所-〉西风井底面-〉1西北石门变电所-〉16采区变电所-〉北1#变电所-〉北风井地面-〉服务器、网络机房
井下东翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉井底变电所-〉东翼1#变电所-〉东南翼变电所-〉自动化综采工作面-〉二水平东翼泵房变电所-〉东南翼泵房变电所-〉东风井-〉中央变电所-〉南翼1#变电所-〉服务器、网络机房
地面环网： 服务器、网络机房-〉主办公楼-〉主井绞车房-〉副井绞车房-〉压风房-〉矸石山-〉服务器、网络机房
（地面环网改成单环网，不再分成2个环，交换机数量改成7个）
相连：
主干光缆为2根 12 芯中心束管式矿用阻燃单模光缆，且下井路径都为副井井筒 2根。
网络交换机：
机房采用西门子XR324工业以太网核心千兆交换机，井下采用X414-3E工业以太网千兆交换机，对所有交换机进行VLAN划分，划分为5个VLAN，分别为自动化VLAN、视频VLAN、无线通讯VLAN、安全监控VLAN、矿压（水文）VLAN，各系统接入相应的端口实现数据的传输。
4 综合自动化软件平台
4.1 软件功能和指标
整个系统具有如下特点：
以具有双机热备的组态软件为核心
以OPC为主要通讯接口
以WEB网页为信息发布的主要模式
4.2整套软件将实现如下功能：
1、 冗余功能
冗余包含两个方面，服务器端和客户端。对于服务器端，两台服务器处于热备状态，一台工作，一台备份；当任何一台服务器失败的时候，另一台服务器能自动快速的切入工作状态。对于客户端，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。
2、 系统容量
系统输入/输出点位能够满足可采集100K个监控点；巡检周期符合行业规定。
3、实时运行参数监测
能显示各种实时数据；并实现当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后发出语音、文字告警提示。各监控子系统实时采集其生产工况参数并上传至生产调度指挥中心，生产调度指挥中心操作员终端可以通过友好的HMI（人机界面：工艺流程图、趋势图和棒状图等方式）和报表的形式能实时监控全矿生产设备的运行状况，并可召唤打印，以便于报表分析。
5 结论
城郊煤矿综合自动化系统使各自动化子系统数据在异构条件下得到有效集成和有机整合，集控中心人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备进行实时监测和必要的控制 ，实现全矿井的数据采集 、设备控制的集中自动化 ，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段，对矿山安全生产以及减人提效有着重要意义。
参考文献 ：
[1] 李白萍 ，赵安新 ，卢建军 .数字化矿山体系结构模型 [ J ].辽宁工程技术大学学报，2008（ 12 ）
[2] 宗立军 探析煤矿 自动化和通信 技术现状与发展趋势[ J ].城市建设， 2012 （ 26 ） ： 51 — 52.
[3] 李福勘， 李硕， 何绪 文， 张春辉 煤矿矿 井水处理工程存在的 问题及对策[ J ] .中国给水排水， 2012 （ 02 ） ： 31 — 32
作者简介：
1.侯占利（1975-）女，助理工程师，现工作于河南能源城郊煤矿
2.郑艳（1982—） 女，讲师，现工作于永城职业学院电子信息工程系