應(yīng)用背景
寺河礦是國(guó)家“九五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，礦井位于沁水煤田東南邊緣，工業(yè)場(chǎng)地位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)殷莊村。礦區(qū)西側(cè)緊鄰侯月鐵路，距候月鐵路嘉峰車(chē)站1公里，距陽(yáng)城電廠20余公里，并有鐵路專(zhuān)用線直接相連。
寺河礦于1996年12月30日開(kāi)工建設(shè)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及工藝，2002年11月8日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收正式投產(chǎn)。2006年經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局核定礦井生產(chǎn)能力為1080萬(wàn)噸/年，是晉城煤業(yè)集團(tuán)首個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)礦井。全礦在冊(cè)正式員工3856人（截止到2008年6月底），目前井下有兩個(gè)綜采隊(duì)，三個(gè)連采隊(duì)、二個(gè)連掘隊(duì)、一個(gè)預(yù)備隊(duì)、一個(gè)瓦斯抽放隊(duì)；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠、井下機(jī)電隊(duì)、地面運(yùn)行工區(qū)、運(yùn)安工區(qū)等單位；設(shè)置有調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)室、機(jī)電科、通風(fēng)科、地測(cè)科等職能科室。礦井六證齊全，安全裝備和生產(chǎn)條件符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定，全礦特殊工種都經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并持證上崗，可以滿(mǎn)足礦井安全生產(chǎn)需要。
礦井設(shè)計(jì)為斜井盤(pán)區(qū)開(kāi)拓方式，綜合機(jī)械化開(kāi)采。采區(qū)布置分為東區(qū)、西區(qū)、北區(qū)三個(gè)部分，目前只開(kāi)采東區(qū)，同時(shí)正在積極做好西區(qū)和北區(qū)的開(kāi)采準(zhǔn)備工作。寺河礦井田面積約為230平方公里，南北走向長(zhǎng)約12公里，東西傾斜寬約23公里，地質(zhì)儲(chǔ)量為15億噸。全井田可采煤層分為3#、9#、15#共3層煤層，總厚度10.32米。其中，主采煤層3號(hào)煤平均厚度為6.31米，可采儲(chǔ)量2.1億噸。煤種為低硫、低—中灰、高發(fā)熱量、高機(jī)械強(qiáng)度的無(wú)煙煤，為優(yōu)質(zhì)化工原料和動(dòng)力用煤。
礦區(qū)瓦斯儲(chǔ)量102.63億m3，其中3號(hào)主采煤層瓦斯儲(chǔ)量達(dá)54.15億m3。噸煤瓦斯含量東井區(qū)為9.03立方米，西井區(qū)為16.6立方米，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為486.6立方米/分鐘，是國(guó)內(nèi)乃至世界罕見(jiàn)的高瓦斯礦井。在治理瓦斯過(guò)程中,我們始終堅(jiān)持“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控”十二字方針，牢固樹(shù)立“成在瓦斯、敗在瓦斯；瓦斯不治，礦無(wú)寧日”的瓦斯治理理念，建有先進(jìn)完善的瓦斯抽放系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。采用瓦斯三級(jí)治理模式，通過(guò)采用井上下聯(lián)合抽采的辦法，構(gòu)筑了立體網(wǎng)絡(luò)式抽放體系，使煤層瓦斯降至到了8m3/噸以下，確保了安全生產(chǎn)。井下抽放出的瓦斯主要用于發(fā)電，亞行貸款的12萬(wàn)千瓦煤層氣發(fā)電廠已建成試運(yùn)發(fā)電,是當(dāng)前亞洲規(guī)模最大的煤層氣發(fā)電廠。除此之外，抽出來(lái)的瓦斯還廣泛用于民用燃?xì)夂虲NG(壓縮煤層氣)清潔能源汽車(chē)項(xiàng)目和工業(yè)用氣，取得了良好的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
寺河礦自建礦伊始，就確立了建設(shè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略目標(biāo)，引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)和裝備：綜采采用長(zhǎng)壁工作面一次采全高采煤工藝，采煤機(jī)為德國(guó)艾柯夫公司SL-500型采煤機(jī)；掘進(jìn)采用連采、連掘工藝，連采機(jī)從美國(guó)久益公司進(jìn)口，掘進(jìn)機(jī)采用美國(guó)12CM27-10E型連采機(jī)及配套設(shè)備；輔助運(yùn)輸全部采用膠輪車(chē)運(yùn)輸；寺河礦選煤廠始建于1996年，2002年 12月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)入洗能力為800萬(wàn)噸/年，經(jīng)過(guò)2004-2006年的技術(shù)改造，入選能力增至1500萬(wàn)噸/年；選煤采用重介分選工藝，主洗系統(tǒng)主要設(shè)備從朗艾道公司引進(jìn)；裝車(chē)采用美國(guó)KSS定量裝車(chē)系統(tǒng)，裝車(chē)能力達(dá)到5000噸/小時(shí)，主導(dǎo)產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標(biāo)末煤，2005年曾獲“全國(guó)十佳選煤廠”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。在積極采用世界先進(jìn)設(shè)備的同時(shí)，寺河礦實(shí)施科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，不斷加強(qiáng)與煤炭科研院校的合作力度，在瓦斯治理、掘進(jìn)工藝、綜采設(shè)備等方面積極開(kāi)展“產(chǎn)、學(xué)、研”合作，取得了一大批豐碩的科技成果，投產(chǎn)六年來(lái)，先后被授予“全國(guó)煤炭工業(yè)‘雙十佳’煤礦”、“全國(guó)煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新示范礦”、“全國(guó)煤炭工業(yè)特級(jí)高產(chǎn)高效礦井”等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。
為使晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井的信息化建設(shè)達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設(shè)作用，提高機(jī)械設(shè)備的利用效率，提高安全生產(chǎn)和管理水平，開(kāi)發(fā)信息資源的價(jià)值，企業(yè)需進(jìn)行綜合信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，其必要性可以概括如下：
•早期的生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，各系統(tǒng)自成體系，信息不能互通，形成“信息孤島”現(xiàn)象。
•通訊線路重復(fù)投資建設(shè)，費(fèi)用過(guò)高，不僅系統(tǒng)維護(hù)量大，且整體可靠性差，維修、維護(hù)困難。
早期的各生產(chǎn)自動(dòng)化子系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，無(wú)法統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，無(wú)法統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)力水平的提高。
由于各自動(dòng)化子系統(tǒng)采集信息不能綜合利用，所以很難從系統(tǒng)工程的角度來(lái)整體對(duì)企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)化管理，難以有效的整合各種資源和發(fā)揮自動(dòng)化的最大效益。
企業(yè)業(yè)務(wù)管理各子系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)規(guī)范，不能有效整合底層自動(dòng)化數(shù)據(jù)及企業(yè)管理數(shù)據(jù)為領(lǐng)導(dǎo)決策提供合理的依據(jù)。
客戶(hù)需求
礦井綜合信息化目標(biāo)：通過(guò)優(yōu)化礦井生產(chǎn)相關(guān)的資源綜合管理調(diào)控能力，建立晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井監(jiān)測(cè)、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的信息化系統(tǒng)集成，以實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過(guò)程控制自動(dòng)化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無(wú)紙高效化。
1）應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)、和煤礦生產(chǎn)工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設(shè)備控制等信息的有機(jī)集成。
2）應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度指揮中心監(jiān)測(cè)井下環(huán)境參數(shù)，集中控制井上、下機(jī)電設(shè)備，減少井下作業(yè)人數(shù)，達(dá)到減人增效和提高礦井安全水平的目的。
3）通過(guò)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過(guò)程控制最優(yōu)化，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析。
4）保證煤礦生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力。
5）利用先進(jìn)的技術(shù)和合理的方案，使系統(tǒng)具有良好的性?xún)r(jià)比。
系統(tǒng)建設(shè)完成后，應(yīng)能夠使晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息和視頻信息在一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上運(yùn)行，在異構(gòu)條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，使各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)共享。
系統(tǒng)建設(shè)完成后能夠?qū)θV井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和必要的控制，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學(xué)化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預(yù)防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
解決方案
系統(tǒng)概述
集中監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)在煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和安全生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。集中控制系統(tǒng)既是煤礦綜合自動(dòng)化的核心，也是安全生產(chǎn)管理信息化的數(shù)據(jù)源的重要提供者。在煤礦綜合自動(dòng)化和安全生產(chǎn)管理信息化工程的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，集中控制系統(tǒng)貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)。
子系統(tǒng)包括：底層硬件設(shè)備、副井提升子系統(tǒng)、井下皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)子系統(tǒng)、電網(wǎng)子系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)等等。各子系統(tǒng)及其OPC Server、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)服務(wù)器及有著緊密的聯(lián)系。各子系統(tǒng)負(fù)責(zé)底層硬件設(shè)備數(shù)據(jù)的采集及執(zhí)行控制命令，并作為OPC Server。數(shù)據(jù)采集器從各子系統(tǒng)的OPC Server中采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器中的工業(yè)庫(kù)中。工業(yè)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并為集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心（人機(jī)界面）提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。控制網(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)單向防火墻將數(shù)據(jù)傳送到管理網(wǎng)中的工業(yè)庫(kù)鏡像服務(wù)器中，為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。WEB服務(wù)器可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布，支持多用戶(hù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)，其數(shù)據(jù)源來(lái)自工業(yè)庫(kù)鏡像服務(wù)器。集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)數(shù)據(jù)流
自動(dòng)化系統(tǒng)采用GE Intelligent Platform的Proficy HMI / SCADA – iFIX軟件，以完成采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的任務(wù)，并將這些信息通過(guò)工業(yè)庫(kù)進(jìn)行存取，用以進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理和報(bào)表查詢(xún)，通過(guò)Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布，支持多用戶(hù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
集中控制系統(tǒng)可分為自動(dòng)化子系統(tǒng)、子系統(tǒng)OPC Server、數(shù)據(jù)采集器、工業(yè)庫(kù)服務(wù)器（控制網(wǎng)）、集控中心、工業(yè)庫(kù)鏡像服務(wù)器（管理網(wǎng)）、WEB服務(wù)器、瀏覽器客戶(hù)端等幾部分。
•OPC Server中采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器中的工業(yè)庫(kù)中。工業(yè)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存<
