王磊

[摘 要]开展矿井安全生产的综合自动化监测监控及网络化管理势在必行。矿井综合自动化是将矿井的各种自动化子系统集成在一起进行综合控制与管理，以实现矿井的优化运行、优化控制、优化管理的目的，从而提高企业核心竞争力，是矿井实现高产高效的有效手段。

[关键词]监测监控 网络化管理 设计研究

中图分类号：TD23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0154-01

1.引言

硫磺沟矿使用的安全监控监测、人员定位、工业视频监控、电子皮带秤、冲击地压系统等主要分布在矿井的各个环节，形成了多个单独的系统。 目前这些监测、监控系统都处于相互独立的状态，每套自动化系统井上、下均有独立的通讯线路，造成通讯线路大量重复投资，维修、维护困难，信息不能互通。因此，需要建立统一的综合自动化系统，将这些子系统集成起来。使煤矿井下的安全信息、设备的工况信息和控制信息在一个统一的平台上传输。

2.项目施工条件

煤矿信息集成自动化环网平台作为符合煤矿工业环境和生产过程特点需要的各子系统普遍适用的集成监控网络平台，是构成煤矿综合信息自动化的基础。采取基于现场总线和工业以太网的井下计算机监控平台，通过网关将安全监控系统、井下人员定位系统、语音广播系统、工业电视监视系统、冲击地压系统、皮带计量系统等多种井下子系统与信息集成平台实现无缝连接。通过设计各种接入网关将各种子系统的数据包经过协议转换后变成IP包在网络上传输实现信息的集成。

工业以太环网主要分为两部分：井下工业以太环网、井上工业以太环网，每部分主要由赫斯曼网络交换机和光缆组成，井上下工业以太环网通过设立在调度室的核心交换机相连形成井上下环网互通并与行政办公网相连，实现三网合一。通过VLAN划分又各成体系的模式。

3.项目实施和技术难点

井下主要皮带运输区域、中央变电所、二水平甩车场各安装一台赫斯曼环网交换机。在环境相对安全稳定的大巷敷设工业环网所用的防爆光缆，在调度室建立赫斯曼核心环网交换机机房。

在井下主要运输皮带、给煤机、上下井口、捕车器、地面变电站、压风机房、通风机房、煤场、炸药库、主提升系统安装工业视频监控系统。能够把井下的光纤摄像仪通过工业以太环网传输到井上调度中心，整合传输通道。将工业视频监控画面在调度室LED大屏能够实时显示监控画面并录像、在主要值班地点能够实时显示监控画面。系统随着矿井建设整体规划分步实施，并能随着技术的发展方便升级。

①采用开放式的TCP/IP协议，兼容能力强，并支持CAN/RS485总线等多种信号接入及转换，可方便接入矿井各种监控子系统；

②具有强大的网管功能，如：VLAN划分、IP地址设置、优先级控制、电源管理及端口状态监视、流量控制等。

③较强的信息集成能力，支持COM/DCOM组件、NETDDE、ActiveX控件、OPC、VBA、ODBC、FTTP等技术，无缝整合各子系统，实现信息共享和WEB查询；

④采用冗余环网和双电源工作模式，某个节点和线路故障不影响整个平台通讯，通过独有的FAR-ring 协议控制其冗余的时间小于300ms；

⑤传输介质支持光纤多模、单模、超五类双绞线和普通双绞线，满足矿井巷道分支特点，结构灵活。

4.项目方法原理

总线网络设备接口设计较网关设计简单，它是在完成设备功能的基础上加入一个通信控制器接口芯片，实现与总线网络的连接。考虑到开发成本和灵活性，在设计中可选用独立的通信控制器芯片和总线收发器芯片。控制器协议转换模块程序主要由寄存器读程序、写程序、初始化程序、发送程序和接收程序等组成。

5.结论

矿井综合自动化工业以太环网的建成，实现了控制系统的集中、高速传输。我矿构建的综合自动化工业以太环网，将井上、下工业以太环网与行政办公三网合一，实现了对煤炭生产、设备运行、生产调度、安全监测监控等实时远程监控和数据自动采集，提高了对各类问题的准确判断及应急处理能力。具有安全可靠、结构简单、维护方便、扩展性强等技术特点，将生产监测监控子系统集成到统一的传输平台上，为远程监测监控提供了网络基础。采用实时数据库技术及动态组态技术，形成了统一的管控指挥应用平台，实现了井下皮带、水泵、猴车乘人装置等系统的远程控制和自动化控制。大幅提高煤矿生产能力和安全生产管理水平。

目前我矿主要接入环网的设备有各主要设备的监控摄像仪、各种PLC控制、通讯系统的电话交换机、人员定位系统的总线服务器等设备，随着自动化的日趋发展，我矿还将逐步将更多的設备接入工业以太环网。所以网络视频监控系统在矿井综合自动化系统中起到了不可或缺的作用，要想实现减人提效的目的就必须有一套完善的网络视频监控系统。对井下各控制子系统发布控制命令，并能监视各子系统内设备的运行状态以及生产和安全参数；井上与集团公司广域网相连，实现硫磺沟煤矿与集团公司之间信息的及时交换，实现全矿管控一体化。

煤矿综合自动化系统建成之后，为硫磺沟煤矿远程监控、皮带运输、生产安全环境监测、生产过程信息综合利用、抢险救灾、应急预案等提供了一个完整的平台，实现了矿井生产调度的统一管理，对于矿井提高生产产量、减少生产事故、减员提效有着重要作用。

设计标准及依据

本设计方案从系统设计、设备选型、设备运输及安装、售后服务等严格遵循国际及国家相关标准，遵循下列标准：国际、国家、行业标准化相关：

1. IEC——国际电工委员会标准

2. RoHS——电子信息产品污染控制管理办法

3.《供电系统设计规范》（GB50052-95）

4. 《低压电气设计规范》（GB50054—95）

5. 《工业企业通讯设计规范》（GBJ42-81）

6. 《工业企业通信接地设计规范》（GBJ115-87）

7. 《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》（GB/T50169）

8. IEEE802.3以太网规范

9.《电工电子产品基本环境试验规程试验方法》（GB2423.1/2/3-89）

10. 《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》（GB/T17618-1998）

参考文献

[1] 安文斗，冉隆明，杨锡岭，刘平，郭海军，基于工业以太环网的矿井电网安全监控系统的设计[J]，矿业安全与环保，2007，？34（4）：31-34）.

[2] 罗驱波，孙彦景，钱建生，煤矿综合自动化系统的研究与设计[J]，矿业安全与环保，2008（35）.

[3] 煤炭科学研究总院重庆研究院，工业以太环网加现场总线型煤矿综合自动化系统[J]，煤炭科学技术，2008（36）.