数字矿山建设方案

数字矿山建设方案内容摘要：

（ 3）基于同一地理信息系统和数据库管理平台，实现生产矿井相关技术及管理部门对所有生产信息的共享和动态管理，破除“信息孤岛”。 （ 4）对管理和技术人员而言，无论身在何处，只要能够上网，就可以对相关生产矿井的生产信数字煤矿建设方案 5 息进行查询、处理、分析和决策。 （ 5）建设共享协作平台，达到“规范管理，责任到人，足不出户，统揽全局”。 同时，利用专业的软件系统提高专业技术资料（专业图纸绘制、计算、数据）管理的效率和效果 ，保障专业技术资料的精确性、及时性，进而保障煤矿安全生产，建立安全、高效现代化矿井，真正实现煤矿安全生产的信息化、自动化与现代化管理，实现责任到人，分级管理。 （ 6）目标 经营管理信息系统是以企业工作流程为基础，以业务处理为内容，以信息系统为工具，来实现企业的管理改善。 系统主要以财务管理为中心、以成本控制为重点、以物流管理为基础，满足企业对财务、物流、成本、生产、安全、技术、调度、设备等业务的管理控制，通过该系统可以优化企业的管理流程，加强各环节的管理、堵塞各环节的管理漏洞，降低环节上的成本，提供丰富科学的数 据分析和计划预测，提高企业管理水平。 数字煤矿总体方案的架构 数字煤矿是一个典型的多部门、多专业、多管理层次的开放复杂系统，主要实现办公管理集约化、生产过程自动化与安全生产管理现代化。 具体结构体系见图 21所示。 整个系统的建设在 GIS和 WebGIS技术支持下，全面统一地理信息系统平台，地质、测量、采矿、供电、通风、安全等专业数据统一存储管理于后台数据库管理系统、实现专业应用软件组件式开发的方案，基于矿井生产技术层、管理层以及集团管理决策层多层面管理集成开发安全生产专业应用系统。 真正实现围绕地测数据 动态变化而达到生产技术专业应用数据的共享与交换。 数字煤矿建设方案 6 图 21 数字煤矿子系统划分和功能结构图 综合自动化和在线检测 办公自动化 安全生产管理信息化 数据仓库（含图形库、图像库、模型库、属性库等多媒体信息） 洗煤厂监控系统 主副井提升机监控系统 数字档案 管理 系统 煤矿应急救援指挥系统 煤炭资源管理信息系统 安全信息管理系统 质量标准化管理系统 作业规程编制系统 井下重大危险源（瓦斯、水害、顶板、火）预测、预警系统 煤矿安全数字监控系统 地表变形预计系统 主煤流运输集控系统 煤质运销管理信息系统 矿井通风机监控系统 煤矿生产调度管理系统 安全监测监控系统 煤矿三维虚拟环境系统 机电设备管理系统 井 下人员定位管理系统 顶板压力监测系统 人力资源管理系统 工资管理信息系统 财务管理信息系统 井下排水监控子系统 矿井综采工作面监控系统 矿井电力监控系统系统 矿井供电设计与计算系统 采矿辅助设计系统 一通三防管理信息系统 地测空间管理信息系统 专业地理信息系统平台 综合自动化和在线数据采集 办公自 动化 安全生产管理信息化 数字煤矿建设方案 7 3 数字煤矿工程综合自动化系统 在数字煤矿工程综合自动化系统设计中，根据“管控一体化”的思想，采用三层网络结构，并结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和新技术，利用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制组态软件、数据库软件，使矿井在“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节全面实现信息化，并将通过经营管理平台及基于 WEBGIS软件平台实现煤炭生产、管理的各个环节统一 在一个网络平台上，形成统一、完整的有机整体。 通过构建一个遍布全矿的工业以太网，使矿井的各类信息能够进入控制调度中心，控制调度中心的信号能够到达现场设备。 开发智能全数字安全监控器设备（简称数字监控器），使整个矿井的活动都处在数字监控器的监控保护之下，并能连入工业以太网进行远程操作。 矿井原有系统的控制器和数字监控器构成的监控子网，它以智能全数字安全监控器为核心，监视系统的运行状况，支持现场连接计算机进行可视化监控；各终端口的摄像头、集中控制室的服务器和显示屏以工业以太网为基础，构成工业电视视频监控系统，满足安 全监控的需要。 系统实现远程监视矿井机电设备的工作状况、远程控制系统的运行、远程校正控制器参数，并对系统故障进行预测。 进而依托统一的工业以太环网平台和统一的软件平台，把煤矿的各种生产、安全等各种系统进行系统集成和集中控制，实现系统联动及各种生产及安全系统的专家决策和数据挖掘，从而实现减人提效。 工业以太环网 工业环网由井下子网、地面子网、骨干环网组成，环网全部采用光纤连接，传输速率为 1000Mb/s。 冗余核心交换机，热备（提高性能和控制风险），用于连接调度中心服务器、工作站、网络安全设备及接入层网络 设备等，服务器与核心交换机以 1000M 接入，并通过光纤交换机接入磁盘阵列。 工业环网经网闸实现与管理网络的可控连接，双向均为 1000M 接口。 数据中心 系统包括信息管理应用、自动化数据采集与控制、数据库等多种应用方向，其综合自动化系统的服务器具体功能划分如下： （ 1） SCADA 服务器（数据采集和监控系统）：双机冗余配置，安装企业级 SCADA 服务器软件，冗余布置。 负责对所有子系统的数据采集、通讯、数据处理并传输到历史数据库服务器。 （ 2）历史数据库服务器：安装实时历史数据库和自动化设备管理服务器，为 授权的局域网和互联数字煤矿建设方案 8 网用户提供高效的数据查询、设备及工艺运行状态浏览。 （ 3）综合自动化集成平台服务器：安 装综合自动化集成平台、可视化平台、集成门户平台。 负责多系统的自动化集成。 网络安全系统 结合实际的网络环境，针对非法入侵者采用的手段以及网络环境中存在的漏洞，建立一套网络安全防范系统，及时弥补系统中各个级别的漏洞，切断非法用户的入侵渠道，保证整个网络及所有子系统接入数据传输的安全性，保证矿井工业以太网络与计算机管理网络的安全隔离。 系统安全采用综合解决方案，即防火墙 +防毒墙 +防病毒软件 +网闸 +严格的 管理制度五位一体的综合解决方案。 综合自动化子系统的建设和接入 矿井综采工作面监控系统 综采工作面监测系统的目的是对工作面各种设备和工况进行监测，对工作面矿压进行监测和分析，并将监测信息传输到地面调度指挥中心，实现对工作面的集中调度与指挥。 系统概述 根据本井田煤层赋存及开采技术条件，采用大采高一次采全高综采采煤方法。 综采工作面的主要设备有无链电牵引采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、大采高液压支架、顺槽胶带输送机、乳化泵站以及高压组合开关等。 各综采面配备有综采工作面综合 监测系统，系统对工作面采煤机等生产设备工况进行实时在线监测，及时发现故障隐患、及时采取措施避免设备损坏，同时，将工作面的相关信息，及时传输到地面，并通过计算机网络实现共享，达到生产管理的信息化。 主要用于综采工作面、采煤机工况以及环境参数等的连续监测。 系统功能 （ 1）实现在线监测工作面设备工况及故障并传输到地面调度中心。 （ 2）现场条件具备时可实现对泵站、液压支架移架的远程控制，可实现采煤机的远程启动与停车。 （ 3）系统还可以与工作面支架压力监测系统通过数据转换模块通讯，实时显示监测的工作面 矿压情况，并将数据上传。 数字煤矿建设方案 9 （ 4）在地面操作员站显示实时工况图，在服务器存储采集的信息，构建历史数据。 （ 5）在控制中心实现工作面的设备信息的 WEB 发布。 （ 6）数据以标准格式进入 1000M 环网，减轻了服务器的软件开销，提高了系统的稳定性和速度。 主煤流运输集控系统 主煤流运输集控系统的目的是对主煤流运输系统的各条皮带进行监控，对各条皮带的保护型号进行监测和分析，并将监测信息传输到地面调度指挥中心，实现对主煤流运输系统的集中调度与指挥。 系统概述 矿井煤炭运输设备采用带式输送机一条 龙运输。 工作面煤炭运输流程为：综采工作面落煤→工作面可弯曲刮板输送机→转载、破碎机→工作面运输顺槽胶带输送机→区段溜煤眼→采区上山带式输送机→上仓带式输送机→井底煤仓→主井箕斗→地面。 系统功能 可以采集或接入各种参数、保护信号、相关设施状态信号、并具有扩展性。 （ 1）可以方便定义和修改所有被测模拟参数的报警值、保护动作值。 （ 2）实现多路控制输出，启动或停止有关设施（有的输出带延时，且延时时间可调）。 （ 3）控制功能：系统具有远程集中控制、就地集中控制、就地手动控制三种方式。 （ 4）实现采 集数据、参数、运行状态的就地显示，并可上传到地面调度中心。 （ 5）实现故障位置、原因、类型等的就地显示，并可上传到地面调度中心。 （ 6）具有检修时的安全闭锁功能。 （ 7）具有运行方式选择及防止非规定操作人员随意操作的保护措施。 （ 8）与地面断开后系统仍能正常运行在就地或自动方式下。 （ 9）供电设备具有在线长时后备供电功能。 （ 10）控制装置可接收各类传感器信号。 提供电机电流和温度、滚筒及轴承温度的实时监测。 （ 11）具有故障屏蔽功能，因故障查找或处理故障原因，需临时启动胶带时，能将不必要的保护信号临时屏蔽 ，一切正常后恢复。 （ 12）具有语音提示功能，可以实现开车前预警提示，如果出现事故异常，地面主控室通过语音系统给出语音报警提示信号。 （ 13）系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤，满仓，超温洒水，烟雾，滚筒超温，沿线急停 ,跑偏 ,数字煤矿建设方案 10 纵撕，断带等多种保护。 （ 14）系统具有良好的可扩展性，选择的模块留有备用容量，可方便的进行扩展，如：增加胶带机的保护功能、增加与其它胶带机的闭锁功能等。 井下排水监控子系统 对井下中央泵房和采区泵房的各排水泵、射流系统、抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了 PLC自动控制及运 行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示、故障历史查询、模拟量曲线显示和报表打印。 系统通过检测水仓水位、电机电流、电机电压、闸阀、真空度等参数，控制水泵轮流工作，合理调度水泵运行。 系统通上位机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、水泵温度等参数。 系统概述 矿井主排水系统是煤矿大型设备的一个重要组成部分，其正常运行与否直接关系到整个矿井的安全生产。 系统功能 （ 1） PLC 控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。 该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。 （ 2） PLC 自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。 （ 3）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作。 （ 4）系统具有通讯接口功能， PLC 可同时与操作屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现水泵四遥功能。 （ 5）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动射流泵，若在程序设定的时 间内达不到真空度，便有报警输出。 （ 6）在操作屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。 具有故障记录，支持历史数据查询等功能。 （ 7）系统保护功能。 （ 8）系统控制具有自动、半自动和手动检修 3 种工作方式。 自动时，由 PLC 检测水位、压力及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投数字煤矿建设方案 11 入， PLC 自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生 故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其它泵组正常运行。 PLC 柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。 系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。 （ 9）在地面控制中心可以实现的具体功能如下： 1）显示功能。