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[摘 要]在近年两化融合建设过程中逐渐提高了信息化管理水平，在大量的自动化、高效率综合自控与监测系统建设的同时，尤其是地面风井广场各种设施的建立，逐渐涌现出新的管理难题，面临着新的挑战。笔者基于工作经验并结合实际，对现代化矿井管理与指挥控制系统的创新与实施进行探讨。
[关键词]矿井管理；指挥控制；创新；实施
中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0380-02
一、实施背景
山西义棠煤业有限责任公司是山西凯嘉能源集团的全资子公司，是山西省、晋中市政府确定的煤矿兼并重组整合主体企业。
在近年两化融合建设过程中逐渐提高了信息化管理水平，在大量的自动化、高效率综合自控与监测系统建设的同时，尤其是地面风井广场各种设施的建立，逐渐涌现出新的管理难题，面临着新的挑战：
（一）由于地域限制的问题（离调度中心15KM），但广场所属大型设备关乎矿井安全生产的方方面面。然而由于各个系统分散在不同的场所，对于系统设备的统一操作造成不便。
（二）矿井生产系统庞大复杂，调度中心难以直观有效调度、下达指令、统一协调管理。调度中心对于各个系统运行状况及其突发的问题难以及时知晓，造成生产信息脱节滞后，甚至影响生产。
（三）灾害应急状态下的继续掌控、了解单纯依靠电话，不能直观全面的进行监控实时信息，了解系统存在问题的实时动态，效率低下，决策难以及时进行。
二、内涵
基于以上要求，迫切需求尽快整合广场区域各个系统，为企业生产安全生产提供日常管理和决策依据。因此公司建立了基于现代化管理的矿井指挥控制系统，集中设置系统集控室，并在调度中心可实时显示。通过对各系统的统一规划，实现其异构条件下的互联互通与资源共享。
通过将现有的地面变电站、通风机、瓦斯抽放、热风炉、强排水、主副井提升系统、压风、水处理、黄泥灌浆等安全生产监测系统综合集成到一起。通过集控中心的建设，将几个生产系统进行有效整合，实现信息的集成和集中控制。
系统建成后，使各子系統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。
三、主要做法
（一）构建作业环境，搭建网络平台
各个作业关键点配置摄像头，通过视频监控实时掌握动态情况；部署工业以太网交换机组成千兆工业以太网，将各控制系统、视频监控能够通过此传输平台汇聚到集控中心；集控室配备工程师站，其中有软件操作台（安装IFIX监控组态软件）和编程工作站（用于编制或修改控制程序，修改配置系统组态）。另一台用作画面显示和信息管理。
各种工程师站一主一备，同时配备UPS电源，保证系统的稳定运行。
系统具有强大的网络功能，管理终端可以通过局域网或网络远程访问。
（二）构建综合化系统硬件平台
子系统通过现场控制器PLC接入，子系统本身的控制逻辑由现场PLC完成，上位机采用组态软件或者专业的后台软件。集控中心在接入子系统的基础上，根据子系统类别，配置相应的组态软件或者专业后台，完成对子系统的流程控制和协调。
具体接入子系统如下：
1、 主通风机系统（PLC200）
2、 变电所系统（专用电力系统）
3、 瓦抽、压风、强排、副立井提升、热风炉等统（西门子PLC300，具备网
络接口）。
系统预留以太网接入接口和485等通讯形式，所有子系统通过工业以太网进行传输，不自成体系，避免重复布线和盲目建设。子系统的接入，在已经完成的系统中，需具备原有系统的基本监测监控功能，在矿方协调、厂家配合、提供通讯协议的情况下，进行子系统的数据采集，并实现数据共享。
各系统接入方式：
* 地面变电子系统
地面变电系统包括35KV变电所与6KV变电所采用珠海万力达电气公司的MGLJ-300L通讯管理机，该管理机可与附近的交换机进行物理上的网络联接。瓦斯抽放子系统
瓦斯抽放系统包括2部分：井上瓦斯抽放站和井下瓦斯抽放站。
地面瓦斯抽放站采用重庆煤科院的KJ90型煤矿安全远程联网集中监管系统，该系统的上位机可与附近的交換机进行物理上的网络联接。软件接入方式使用S7A驱动通过西门子300PLC进行通讯；井下瓦斯抽放系统KJ95N型煤矿综合监控采用上位机接入环网，并从其上位机软件通过相应方式将各个测点的信息取到管控服务器，以实现在调度室对瓦斯抽排信息的监测。
* 风机系统
采用以太网转换模块，对西门子200PLC模块和研华4017采集模块分别采集转换后，送入专用的网络，经集控中心上位机接收，完成数据的收集和控制，实现风机的远程在线监测。
* 压风系统：
采用以太网转换模块，对西门子200PLC模块和研华4017采集模块分别采集转换后，送入专用的网络，经集控中心上位机接收，完成数据的收集和控制，实现压风系统的数据实时显示、远程在线监测。
* 水处理系统：
接入设计：原系统采用西门子200PLC通讯模块，通过Kepserver软件对水处理系统数据进行读取。
（三）构建综合化系统软件平台
系统采用GE公司的IFIX组态监控软件，利用IFIX软件开放的程序接口，可以自由地存取数据。IFIX可以实时收集数据并且将重要的信息传输到整个组织中的操作员及各级决策者。 1.综合显示模块
系统是基于网络的集中监控系统，在网络数据中心可实现对网络中各个子系统的集中监控。各工作站功能相同，可用于对系统中各子系统进行监测监控。
能实时显示区域各子系统相关设施及所有信息状况；当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后实现语音、文字告警提示。可把生产工况主要信息显示在一个界面上，相关人员通过查看界面，可实时了解生产情况，主要设备故障情况。
2.安全认证模块
系统健壮、抗干扰能力强、容错性好，具有优良的安全验证体系，支持系统的安全性恢复，支持数据备份，保证系统安全可靠。网页的访问必须通过口令，没有授权的用户不能查看网页。
3.数据分级管理模块
设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示。在不同的工作站，不同的操作人员，进入不同的系统需要设置不同的访问权限。
4.事件记录模块
对所有涉及系统配置操作，对子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都进行完整的记录，包括：操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。为系统的事故追查及重演提供重要的信息。
5.报警故障记录模块
为用户提供各类监测系统的实时报警信息包括超限报警、开关报警、系统在线设备的故障记录，并实时显示报警信息，提供语音报警，对于关键报警信息，在操作人员未进行报警处理之前，保持持续报警，操作人员完成报警处理操作后，将报警处理过程记录到数据库，同时将报警信息存储到数据库，供相关人员查询。
6.报表打印模块
能实时或按时间段打印变电所、抽风泵等相关设备的运行参数（如运行时间、电机电流、电压等）和运行状态（如开停状态、故障类型、故障发生时间等）的报表信息。
四、实施效果
基于现代化管理的矿井指挥控制系统目前构建完成，并已经投入使用，运行效果良好。
（一）综合效益
第一方面是管理功能：生成全矿井工艺流程，提供清晰、人性化的人机界面，全中文显示，适应操作人员习惯；图形直观生动形象的地反映工艺流程的实时数据。完成报警、历史数据、历史曲线的存储、显示和查询。打印各类生产管理运行报表。
第二方面是设备的监控功能：以图形和菜单的形式，操作人员在集控室监视各个设备的运行状态，并对部分设备进行控制。
第三方面调度中心能够对统实时数据集中体现，采用统一的信息资源规划和信息编码，建立“数据中心”，实现“数据融合”，最终形成集控综合平台，让调度管理实现了数字化、信息化、网络化、自动化。
（二）经济社会效益
1、减员提效，提升管理水平。
通过系统使用后，人员的岗位设置由原来的27人精简到15人，达到“无人值守”或少人值守，实现了“减员提效”。系统使用后人员配置节约12人，每年可以為公司节约工资投入60余万元，同时可以杜绝生产管理上工序繁多、人员操作流程繁琐，减少故障处理工作量，提高生产效率与经济效益。
2、降低成本重复投入。
基于现代化管理的指挥控制系统的成功运行减少设备资金的再投入，通过系统的使用，减少了单量设备的重复投入，现在只需软件集成即可实时观测各项系统的运行动态，从设备投入上节约60万余元。
3、社会效应
现代化管理的指挥控制系统成为现代化矿井建设的推动力量煤矿综合自动化的实施对企业生产调度管理，安全监管监控、隐患分析和辅助监测具有重要的意义，提供了强有力的手段和支撑平台，推动了企业的高效、持续发展；同时改善了作业环境，锻炼了职工队伍，增强了公司科学发展、安全发展、可持续发展和转型发展能力；形成了符合现代企业制度规范要求，符合公司现代化实际发展的方式，為公司下一步快速健康和谐发展和转型跨越提高了有力的技术支撑；更重要的是公司通过管理系统的成功运用，对于今后集团公司各子公司管理系统的搭建具有十分重要的指导意义。
[关键词]矿井管理；指挥控制；创新；实施
中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0380-02
一、实施背景
山西义棠煤业有限责任公司是山西凯嘉能源集团的全资子公司，是山西省、晋中市政府确定的煤矿兼并重组整合主体企业。
在近年两化融合建设过程中逐渐提高了信息化管理水平，在大量的自动化、高效率综合自控与监测系统建设的同时，尤其是地面风井广场各种设施的建立，逐渐涌现出新的管理难题，面临着新的挑战：
（一）由于地域限制的问题（离调度中心15KM），但广场所属大型设备关乎矿井安全生产的方方面面。然而由于各个系统分散在不同的场所，对于系统设备的统一操作造成不便。
（二）矿井生产系统庞大复杂，调度中心难以直观有效调度、下达指令、统一协调管理。调度中心对于各个系统运行状况及其突发的问题难以及时知晓，造成生产信息脱节滞后，甚至影响生产。
（三）灾害应急状态下的继续掌控、了解单纯依靠电话，不能直观全面的进行监控实时信息，了解系统存在问题的实时动态，效率低下，决策难以及时进行。
二、内涵
基于以上要求，迫切需求尽快整合广场区域各个系统，为企业生产安全生产提供日常管理和决策依据。因此公司建立了基于现代化管理的矿井指挥控制系统，集中设置系统集控室，并在调度中心可实时显示。通过对各系统的统一规划，实现其异构条件下的互联互通与资源共享。
通过将现有的地面变电站、通风机、瓦斯抽放、热风炉、强排水、主副井提升系统、压风、水处理、黄泥灌浆等安全生产监测系统综合集成到一起。通过集控中心的建设，将几个生产系统进行有效整合，实现信息的集成和集中控制。
系统建成后，使各子系統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。
三、主要做法
（一）构建作业环境，搭建网络平台
各个作业关键点配置摄像头，通过视频监控实时掌握动态情况；部署工业以太网交换机组成千兆工业以太网，将各控制系统、视频监控能够通过此传输平台汇聚到集控中心；集控室配备工程师站，其中有软件操作台（安装IFIX监控组态软件）和编程工作站（用于编制或修改控制程序，修改配置系统组态）。另一台用作画面显示和信息管理。
各种工程师站一主一备，同时配备UPS电源，保证系统的稳定运行。
系统具有强大的网络功能，管理终端可以通过局域网或网络远程访问。
（二）构建综合化系统硬件平台
子系统通过现场控制器PLC接入，子系统本身的控制逻辑由现场PLC完成，上位机采用组态软件或者专业的后台软件。集控中心在接入子系统的基础上，根据子系统类别，配置相应的组态软件或者专业后台，完成对子系统的流程控制和协调。
具体接入子系统如下：
1、 主通风机系统（PLC200）
2、 变电所系统（专用电力系统）
3、 瓦抽、压风、强排、副立井提升、热风炉等统（西门子PLC300，具备网
络接口）。
系统预留以太网接入接口和485等通讯形式，所有子系统通过工业以太网进行传输，不自成体系，避免重复布线和盲目建设。子系统的接入，在已经完成的系统中，需具备原有系统的基本监测监控功能，在矿方协调、厂家配合、提供通讯协议的情况下，进行子系统的数据采集，并实现数据共享。
各系统接入方式：
* 地面变电子系统
地面变电系统包括35KV变电所与6KV变电所采用珠海万力达电气公司的MGLJ-300L通讯管理机，该管理机可与附近的交换机进行物理上的网络联接。瓦斯抽放子系统
瓦斯抽放系统包括2部分：井上瓦斯抽放站和井下瓦斯抽放站。
地面瓦斯抽放站采用重庆煤科院的KJ90型煤矿安全远程联网集中监管系统，该系统的上位机可与附近的交換机进行物理上的网络联接。软件接入方式使用S7A驱动通过西门子300PLC进行通讯；井下瓦斯抽放系统KJ95N型煤矿综合监控采用上位机接入环网，并从其上位机软件通过相应方式将各个测点的信息取到管控服务器，以实现在调度室对瓦斯抽排信息的监测。
* 风机系统
采用以太网转换模块，对西门子200PLC模块和研华4017采集模块分别采集转换后，送入专用的网络，经集控中心上位机接收，完成数据的收集和控制，实现风机的远程在线监测。
* 压风系统：
采用以太网转换模块，对西门子200PLC模块和研华4017采集模块分别采集转换后，送入专用的网络，经集控中心上位机接收，完成数据的收集和控制，实现压风系统的数据实时显示、远程在线监测。
* 水处理系统：
接入设计：原系统采用西门子200PLC通讯模块，通过Kepserver软件对水处理系统数据进行读取。
（三）构建综合化系统软件平台
系统采用GE公司的IFIX组态监控软件，利用IFIX软件开放的程序接口，可以自由地存取数据。IFIX可以实时收集数据并且将重要的信息传输到整个组织中的操作员及各级决策者。 1.综合显示模块
系统是基于网络的集中监控系统，在网络数据中心可实现对网络中各个子系统的集中监控。各工作站功能相同，可用于对系统中各子系统进行监测监控。
能实时显示区域各子系统相关设施及所有信息状况；当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后实现语音、文字告警提示。可把生产工况主要信息显示在一个界面上，相关人员通过查看界面，可实时了解生产情况，主要设备故障情况。
2.安全认证模块
系统健壮、抗干扰能力强、容错性好，具有优良的安全验证体系，支持系统的安全性恢复，支持数据备份，保证系统安全可靠。网页的访问必须通过口令，没有授权的用户不能查看网页。
3.数据分级管理模块
设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示。在不同的工作站，不同的操作人员，进入不同的系统需要设置不同的访问权限。
4.事件记录模块
对所有涉及系统配置操作，对子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都进行完整的记录，包括：操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。为系统的事故追查及重演提供重要的信息。
5.报警故障记录模块
为用户提供各类监测系统的实时报警信息包括超限报警、开关报警、系统在线设备的故障记录，并实时显示报警信息，提供语音报警，对于关键报警信息，在操作人员未进行报警处理之前，保持持续报警，操作人员完成报警处理操作后，将报警处理过程记录到数据库，同时将报警信息存储到数据库，供相关人员查询。
6.报表打印模块
能实时或按时间段打印变电所、抽风泵等相关设备的运行参数（如运行时间、电机电流、电压等）和运行状态（如开停状态、故障类型、故障发生时间等）的报表信息。
四、实施效果
基于现代化管理的矿井指挥控制系统目前构建完成，并已经投入使用，运行效果良好。
（一）综合效益
第一方面是管理功能：生成全矿井工艺流程，提供清晰、人性化的人机界面，全中文显示，适应操作人员习惯；图形直观生动形象的地反映工艺流程的实时数据。完成报警、历史数据、历史曲线的存储、显示和查询。打印各类生产管理运行报表。
第二方面是设备的监控功能：以图形和菜单的形式，操作人员在集控室监视各个设备的运行状态，并对部分设备进行控制。
第三方面调度中心能够对统实时数据集中体现，采用统一的信息资源规划和信息编码，建立“数据中心”，实现“数据融合”，最终形成集控综合平台，让调度管理实现了数字化、信息化、网络化、自动化。
（二）经济社会效益
1、减员提效，提升管理水平。
通过系统使用后，人员的岗位设置由原来的27人精简到15人，达到“无人值守”或少人值守，实现了“减员提效”。系统使用后人员配置节约12人，每年可以為公司节约工资投入60余万元，同时可以杜绝生产管理上工序繁多、人员操作流程繁琐，减少故障处理工作量，提高生产效率与经济效益。
2、降低成本重复投入。
基于现代化管理的指挥控制系统的成功运行减少设备资金的再投入，通过系统的使用，减少了单量设备的重复投入，现在只需软件集成即可实时观测各项系统的运行动态，从设备投入上节约60万余元。
3、社会效应
现代化管理的指挥控制系统成为现代化矿井建设的推动力量煤矿综合自动化的实施对企业生产调度管理，安全监管监控、隐患分析和辅助监测具有重要的意义，提供了强有力的手段和支撑平台，推动了企业的高效、持续发展；同时改善了作业环境，锻炼了职工队伍，增强了公司科学发展、安全发展、可持续发展和转型发展能力；形成了符合现代企业制度规范要求，符合公司现代化实际发展的方式，為公司下一步快速健康和谐发展和转型跨越提高了有力的技术支撑；更重要的是公司通过管理系统的成功运用，对于今后集团公司各子公司管理系统的搭建具有十分重要的指导意义。