摘要：火烧铺煤矿水源泵房为基础，设计并运用了一套煤矿井下排水泵智能控制系统，现将运用情况作简单的介绍。
关键词：贵州火烧铺矿；综合自动化；信息系统；改造方案
引言
本项目为“火烧铺矿综合自动化信息系统建设和服务（一期工程）”项目。项目任务是建设矿井动态水文监测系统（包含综合自动化信息系统平台、工业以太环网）、地面主扇房远程监控系统、地面压风机的远程监控系统、地面变电所远程监控系统、井下变电所远程监控系统、井下水泵房远程监控系统、矿井主运输远程监控系统、采面下运远程监控系统、掘进头运输系统远程监控系统、矿井安全运建设示范项目——井下局部通风机远程监控系统，实现被监控的机电设备机房、硐室无人值守和矿井动态水文监测。
1发展现状
火烧铺矿井田位于盘县煤田盘关向斜西翼南段，地理位置处于贵州省六盘水市盘县西部火铺镇境内，南起羊场坡井田羊1地质剖面线与梓木嘎井田相邻，北至上纸厂村附近的纸12地质剖面线与松山井田接壤。井田略呈南北走向。其走向长18.7Km，倾斜宽1.1-2.0km，面积26.7km2左右。火烧铺矿始建于1966年6月，为平硐和斜井分井开拓布臵，总设计能力120万吨/年，其中：平硐45万吨/年，开采+1820水平，斜井75万吨/年，开采+1660水平。平硐于1971年投产，斜井1973年投产，1982年达到设计能力。矿井于1984年由重庆煤矿设计院提交改扩建设计，设计新增120万吨/年，1991年正式开工建设，1999投产，改扩建后矿井设计能力为240万吨/年。
自建矿至今近五十年间，火烧铺矿的信息化和自动化建设取得了一定的发展，并一度在盘江集团取得了较大声誉。但是，随着近年软件及自动控制技术的发展，火烧铺矿的信息化管理水平和自动化生产水平显露出了滞后的迹象，距贵州省煤炭工业厅提出的《贵州省煤炭产业十二五发展规划的通知》（黔府办发〔2011〕21号）标准要求有着明显的差距，主要表现在以下几个方面：
在监测监控系统方面，火烧铺矿除了按照国家安全避险六大系统的要求安装相应系统外，还安装了瓦斯监测、人员定位系统、电力监控、井下胶带输送机等自动化系统，部分的实现了生产环境的自动监测和生产过程的自动控制。
但是，由于缺少合理的规划、有效维护和深度综合分析，导致系统数据资源不能充分发挥作用，造成浪费。
井下环网由于建设时规划为瓦斯监测和人员定位服务，导致现在网络承载能力不足，不能适应矿井视频及监测监控系统数据传输的需求；由于建设完成的各子系统相互独立，容易造成信息孤岛；由于缺少对数据的深度挖掘和分析，导致数据资源浪费。如安全监测系统实现了对瓦斯超限数据的报警功能，但由于没有结合通风系统与瓦斯监测系统的联动，造成局扇的风量控制需要人工读取瓦斯数据进行分析后再进行；再比如，由于仅建设了胶带输送机的集控，而没有建设与之有紧密联系的“小三机”（转载机、刮板机、破碎机）及采煤机的自控系统，造成过程自动化不能充分落实。
此外，火烧铺矿由于信息化及监测监控子系统归属多个职能部门使用和维护，没有建立统一的全矿数据中心和集控中心，不利于使用、管理和维护；缺少统一的信息管理平台和决策分析指挥平台，导致生产指挥和决策过多的依靠人为经验。
本综合自动化系统规划方案是在火烧铺矿的实际情况的基础上，借鉴了国内外现代化、本质安全型现代化矿井的建设经验，通过规划和设计，形成适合于火烧铺矿的综合自动化系统规划方案的系列技术和标准，以支撑火烧铺矿建设成为具有较强竞争力的能源生产企业。
2贵州火烧铺矿综合自动化信息系统改造方案
2.1技术层面安全设计
部署流量控制系统及网络监控软件
通过按业务和网络结构划分虚拟网络，将不同的业务分别放在不同的虚拟网内，隔离开来。虚拟网络之间，可以通过路由器的访问控制表来控制对某个特定网络和主机的访问。通过数据流的控制，使数据流沿着系统功能预定的方式流动，极大地限制非法数据的流动，从而非常有效地提高系统的安全性。
虚拟局域网的划分
通过VLAN（虚拟局域网）技术可以隔离各控制系统及视频语音之间的广播泛滥，提高网络安全传输性能，保证各子系统之间的独立，最大可划分2094个VLAN。工业以太网交换机支持VLAN、端口绑定MAC地址等功能，从而可以将网络流量进行分类，防止非法终端的接入等，提高网络的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆VLAN可以按照节点的类型把网络在逻辑上划分为多个网络，把网络流量进行分类，防止网络上不同站点之间、不同类型的网络流量发生冲突。
MAC地址端口绑定
通过对相应端口设置许可的MAC地址来使拥有与之对应的（1个或多个）MAC地址的工作站连接到网络上；如果网卡上的MAC地址不对应，则此工作站则不能在此端口上网。端口安全属性保证了只有合格的工作站才能连到工业以太网络上。
通过不间断电源供电并采用实时供电状态监控软件
对于整个工控网络中有条件的相关设备供电采用双市电+8小时在线式不间断电源的供电方式进行供电。在井下工业控制环网中采用双变电所供电的方式，在每个设备间安装能提供4小时不间断供电的在线式UPS。
2.2工业以太环网架构
根据火烧铺矿工业以太环网系统需承载的业务及数据流量分析，考虑未来网络业务的扩展性，设计整个工业网络系统，分为地面环网和井下环网、核心机房三个组成部分。建设一套可靠性高、安全性高、带宽充裕的数据传输光纤环形工业以太冗余网络平台。在此基础上再通过二级、三级接入层交换机到达应用现场。设计建设带宽为1000Mbps骨干环网。建立火烧铺矿高速、开放、安全、可靠的矿井以太环网传输平台，解决生产自动化子系统传输物理通道和接入问题；对子系统进行数据采集、处理、存储、发布，完成一个信息集中管控/网络发布平台，同时，在企业信息管理网络平台中通过Web权限认证可以看到煤矿安全、生产实时信息。
以太环网平台按区域、节点数量、规模划分为五个主干环网：
①第一个地面环网，包含以下节点：矿中心机房、采煤一区、采煤三区、开拓区、机电科、井运区、通风区。
②第二个地面环网（南片区），包含以下节点：矿中心机房、广场35KV变电所、广场6KV变电所、李子树35KV变电所、南风井机房、南二风机房。
③第三个地面环网（北片区），包含以下节点：矿中心机房、北三35KV变电所、北三联合机房、采煤二区、北二风机房。
④第四个井下工业主干环网（南片区），包含以下节点：中央泵房、212变电所、1400泵房、232变电所、南二变电所。
⑤第五个井下工业主干环网（北片区），包含以下节点：1500泵房、1500运输大巷变电所。
满足井下综合自动化各子系统就近接入需求，满足各子系统后期扩展需求。同时，各环网通过中心机房核心交换机进行汇聚，实现地面、井下的所有环网交换机的工业控制数据互通互联，组建成一个全矿井的相对完整独立的工业控制环网平台。
中心机房设置2台千兆工业网络模块化核心交换机。
地面各节点环网交换机分片区设置组成环网，形成南片区环网，北片区环网及调度科室环网，节点交换机设置在变电所、机房、调度室，共计15台。
井下各节点设置矿用隔爆兼本安型环网交换机，分布于井下变电所、泵房、局扇、输送机（胶带输送机和刮板输送机）点，共计7台。
网管软件配制：
配制1套工业网管软件，管理工业网络设备（配置可网管100节点）。
环网光缆：地面光缆采用防水单膜光纤，井下光缆采用阻燃铠装光纤（MA认证）单模光缆。
结语
该自动控制系统于2017年9月在火烧铺矿水源泵房投入使用，实现了水泵的智能控制，使设备能够根据水仓水位高低，在无人干涉的情况下自动运行和自我诊断；通过地面计算机对设备的运行状态、运行过程进行远程监测记录；提高了设备的安全性和自动化程度；为降低运行成本、延长设备使用寿命提供了可靠的保障。
参考文献：
[1] 孙继平.煤矿安全监控技术与系统[J].煤炭科学技术，2015（10）：1-4.
[2] UylessBlack，COMPUTERENTWORKSPrentice-Hall，2015.
[3] 张生益.煤矿监控系统的发展概况及其关键技术[J].测控技术，2016（1）：12-15.
论文作者:李林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
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