摘要：煤矿作为中国能源供给体系中的核心构成要素，其运行的持续、稳定是实现推动中国现代化建设持续开展的关键所在。因此借助现代化电子技术手段构建覆盖全矿井的现代综合自动化系统，将矿井安全监测、设备管理、生产运输、调度通信等各环节全部纳入其中，实现对整个矿井的智能管理成为矿井未来发展的必然趋势。
关键词：矿井；自动化；智能化；分析
1导言
随着我国煤炭工业的发展和开采技术、开采装备及机电设备等水平的不断提高,人们对煤矿生产综合自动化和智能化的需求越来越迫切,要求也越来越高。经过多年的实践活动,综合自动化和智能化在煤矿的安全生产过程中所承担的分量越来越重,因此,当前我国煤炭行业的综合自动化和智能化正处在一个普遍建设和全面提高的发展阶段。
2实施矿井综合自动化建设的现状及意义
欢矿公司1987年开始建井，矿井初步设计规模为400万吨/a，1995年经历了国家对基本建设“拨改贷”投资体制重大变革，在非常规状况下开始了“以煤养矿、滚动发展、边基建边生产”的超常规建设历程。但欢矿公司原始基础较高，比如：风井配备ZKZ-Dno.24轴流变频主扇风机，主井投入瑞典ABB公司四绳摩擦式交交变频调速提升机，高端综采面装备支架最大支撑高度达到4.5米，机组装机功率达到1515千瓦，开拓引入EBH-300硬岩掘进机等等。2010年以来，公司突出内涵发展，不断加大资金投入，全面加快综合自动化技术的应用与开发，在“两化”融合上进行探索与实践，实现了信息汇总和远程监控，形成了整个矿井生产和安全运行的自动化控制模型。在欢矿公司不断发展的同时也存在诸多需要完善的地方，比如：信息化与自动化应用之间的融合程度有待加强；信息化、自动化建设对安全、生产、经营的贡献率有待提高；信息应用系统多以执行层面为主的自动化形态，信息孤岛在不同的业务范围内形成数据壁垒，系统分割形成业务流程中断，管理策略相对缺乏；不能有效对生产和安全过程的问题进行实时指导和决策等。近年来，随着企业的快速升级，后续配套设备跟进严重滞后，设备新度系数持续下降。企业面对煤炭经济形势的新常态，迫切需要通过自动化建设驱动减人提效，实现企业由做大到做强的提升。
3矿井综合自动化
一个矿井的运营可以分为两大部分:生产系统和管理系统,其生产系统又可按地理位置分为井下和地面,亦可按工艺流程分为掘、采、运和辅助系统,辅助系统一般有通(压)风、排水、提升、供电、保温、洒水等。当前无论是生产主系统还是辅助系统,一般均配置各自的自动化系统。这些自动化系统都是围绕它们各自生产系统的功能和要求而设置,即大部分的自动化系统是一个纵向的控制及管理系统,即它们是以星形的运行方式存在于一个生产矿井中,星的中心是矿井的地面调度中心。这样,对于任何一个自动化系统,就形成了一种纵向的管理方式。当前有一些矿井和自动化设备公司正研究和探索各自动化系统间的横向组合与融合,比如通过工业环网,将井下多个自动化系统进行整合,然后集中上传于调度中心,在调度中心各系统的显示、操控和数据储存仍是分别进行,这种方式只解决了井上井下的信息统一传输问题,在信息源和信息终端使用者仍是一种分散的使用方式,即使所有系统都集中到C-S(客户端—服务器)的Web(网页浏览器)模式,但也是多种界面,多台数据服务器形式,因此只是外部的综合,并没有实现数据信息内在的一体化和综合化。
4综合自动化系统在矿井中的应用分析
4.1调控中心构建
针对矿井井下生产实际，构建综合自动化系统调控中心，撤销原有控制系统中设立的彼此独立的调度室，从而实现对矿井智能管理的统一化，实现减人提效的预设目标。
4.2网络层构建
应用于矿井综合自动化系统中的网络层整体可划分为井下与井下两个环网，两个环网彼此相互独立并构成冗余，同时均同MACH4002型交换机相连通。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆核心交换机内部互相冗余，并在ASA5550型工业防火墙的保护下同企业信息网相互联通。
4.3子系统构建
矿井自动化系统将井下生产监测系统、生产集控系统、视频监控系统、风机运行系统等多个系统相互融合，可以对整个矿井生产运行的全过程进行统一调控，并实现多角度的全方位监测，确保运行数据的实时采集和分析，从而为矿井的最优化开展提供科学的决策指导，为矿井现代化生产运行的开展提供全面调控。在运行过程中，矿井综合自动化系统同步采集下属各子系统的运行数据和工况参数，所采集数据会实时传输至控制中心的处理器中，通过中央处理器对各类数据的综合汇总与分析及分级筛选，从而实现井下环境评估、系统在线联动、设备在线操控、设备效能评估、突发事件预防等各项应用功能，为井下作业人员的设备操控提供指导，为管理部门的矿井发展设定提供决策依据。
5矿井智能化
我国目前为止,矿井智能化对大家来说还仅仅是一个名词而已。但建筑智能化和智能化建筑在我国已经是一个方兴未艾的产业,所以我们可以参考建筑智能化的内容来探讨矿井智能化。首先我们来看03X801-1建筑智能化系统集成设计图集中对建筑智能化的相关描述:“随着现代通信、计算机网络、自动控制等技术的发展,建筑智能化系统逐渐增加,监控对象众多,内容广泛。为了实现各个系统之间信息共享、相互协调、互控和联动功能,综合管理需要将各个分离的系统有机地集成在一个相互关联,统一和协调的系统之中,这种解决方案就是系统集成。系统集成实现的关键在于解决各系统之间的互联性和互操作性,这就需要解决各系统之间的接口、协议、系统平台、应用软件等问题。”同样在矿井智能化中,各生产、辅助系统、环境安全监测的自动化系统内容亦不少,而且接口形式、通信协议、操作平台、应用软件各种各样,所以在矿井智能化系统集成中,关键也是解决各系统之间的互联性和互操作性,从而才能在矿井的调度中心形成一个相互关联,统一和协调的调度指挥系统。
只有将矿井生产和经营管理活动中的所有自动化系统实现了有机的统一、协调且可以互联互控,才可以称其为智能化矿井。但在一个大型的井工矿井中,将所有的自动化系统都集成到一个综合系统中是不合理和不可行的,因此可以按照一定的原则,将其划分为1-2个集成系统,如前面所述,可将涉及生产系统各自动化集成到一个综合系统,将涉及环境安全和人员监测的,集成到另外一个综合系统，也可以按照矿井生产工艺流程的关系来划分,比如将综采工作面、主运输(提升)、地面生产系统等集成到一起,将通风、瓦斯监测、供电、排水等集成在一起,将人员定位、无线通信、工业电视等综合集成。当矿井实现了智能化管理后,一方面,各系统可以互联互控,自动运行,从而达到减员提效的目的。另一方面,对操作人员的工作更加简洁、省时省力,对管理者和决策者得到的信息会更全面、更及时,更有利于做出正确判断,从而正确的去指挥和调度生产活动或救灾行为等。
6结论
自动化是基础,智能化是目标。没有成熟、先进、可靠的各工况自动化系统,智能化也就无从谈起,更不可能安全可靠运行。但“智能化”和“自动化”的区别又是显而易见的,自动化主要是指各生产系统和生产辅助系统的独立自动化,综合自动化是指将各自动化系统进行初步的整合,实现统一的传输和管理,而智能化更强调的是各系统间的互联互控,有机协调,统一集成等。
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论文作者:孙泽雁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：矿井论文; 系统论文; 自动化系统论文; 井下论文; 信息论文; 互联论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第19期论文;