信息集成技术在宁煤汝箕沟矿的应用

摘要

我国煤矿安全事故,尤其是重特大安全事故的频繁发生,给国家和人民的生命财产带来巨大损失。深入分析煤矿事故发生的原因,主要是由煤矿安全监控系统的不健全造成的。因此利用计算机技术、通信技术、自动化技术构建全矿井工业控制网络平台,实现从现场控制层、过程控制层到信息管理层的透明信息集成,是确保煤矿安全生产的有效措施。本课题正是以基于信息集成技术在煤矿中的应用为研究背景,综合运用计算机技术、通信技术以及自动化技术设计出能够适应煤矿恶劣工作环境的工业控制网络平台。在该平台上实现自动化系统监控数据、语音信号和视频信号的三网合一,对上述数据进行统一监控和管理。三网合一技术难点在于煤矿自动化子系统监控数据的信息集成方面。由于煤矿生产过程中涉及到的自动化子系统多,并且是由多种控制设备、DCS、FCS组成,控制设备品牌以及通讯协议的差异,导致各自动化系统之间难以进行通讯,使得自动化监控数据的集中监控和管理难以实现。
　　 本课题具体研究内容包括以下四点。
　　 (1)针对自动化监控数据与语音信号、视频信号同网传输过程中,由于网络负荷过大,造成自动化监控数据传输无法满足过程控制中对于实时性的要求,提出了一种基于以太网技术的煤矿工业控制网络,其能够实现三种数据的同网传输,并具有良好的实时性。
　　 (2)在构建好矿井工业控制网络平台的基础上,通过对自动化系统进行硬件升级,从而实现与工业控制网络平台的硬件连接。对以PLC做为核心控制设备的自动化系统采用添加以太网模块或串口转以太网转换模块来实现其与工业控制环网交换机的连接;其它非PLC控制的系统如地面变电所、井下变电所、井下综采工作面等系统,在原有硬件基础上扩展一套具有串口通讯模块CP340和以太网通讯模块CP343-1的S7-300系列PLC,通过串口通讯模块与原控制设备串口进行数据通讯,而扩展的以太网模块则与环网交换机进行连接。
　　 (3)利用接口技术如ODBC技术、OPC技术实现各自动化系统与信息管理层的数据通讯,从而实现煤矿异构网络体系数据的信息集成。运行结果表明,采用西门子WinCC作为整个自动化监控系统的数据采集与监控软件,能够较好的实现对地面变电所、安全监控系统、中央通风系统、井下变电站,井下综采工作面,地面选矸系统等对煤矿安全生产有重大影响的自动化子系统实时监控数据读取,并且具有良好的可靠性和实时性,以及网络刷新率。
　　 (4)在完成自动化监控数据的数据传输基础上,对语音信号和视频信号纳入到工业控制网络中给出了设计方案并实施完成。
　　 本课题实现了自动化系统监控数据、语音信号和视频信号的三网合一。由于该控制网络平台具有很好的开放性和可移植性,它的应用不仅仅局限于煤矿方面,还可以应用于其它监控领域如能源、电力、通讯和其它工业控制领域方面,因此具有一定的实用推广价值。