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    科學技術論文

    煤礦智能管控平臺業務流程建設及其監控平臺設計

    時間:2021年09月26日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:為了打造車集煤礦智能礦山建設,提高車集煤礦安全生產運營水平,對煤礦智能管控平臺業務流程建設及其監控平臺進行了設計研究,管控平臺核心業務架構主要分為設備層、控制層、生產執行層、經營管理層與決策層5個層次,重點分析了安全風險分級管控、隱患

      摘要:為了打造車集煤礦智能礦山建設,提高車集煤礦安全生產運營水平,對煤礦智能管控平臺業務流程建設及其監控平臺進行了設計研究,管控平臺核心業務架構主要分為設備層、控制層、生產執行層、經營管理層與決策層5個層次,重點分析了安全風險分級管控、隱患排查治理、掘進等智能管控平臺業務流程建設;設計了其監控平臺,主要智能監控平臺主要功能、智能聯動平臺設計等。研究把安全生產相關子系統集成到一個平臺,使生產信息業務部門橫向到邊,可為智能礦山建設提供安全生產的基礎數據源。

      關鍵詞:智能管控平臺;業務流程;安全風險分級管控;隱患排查治理;監控平臺

    煤礦機電管理

      “智能礦山安全生產管控平臺”是車集煤礦安全生產管控平臺各業務板塊生產運營管理信息化建設的規劃設計及總體指導框架,是生產運營管理相關子系統及其內部各要素之間有效組合運行的動力機制、建設機制和發展機制的模型化設定,以保證平臺及系統功能統一規劃、相互協調、結構一致、資源共享、標準規范。

      煤礦機電評職知識: 煤礦機電設備維修論文要求多少字發表

      平臺提供生產、經營、管理、模塊化分析的整體框架,對內提供統一、面向應用的總線接口以及面向第三方應用的控件調用接口,實現子系統應用的統一數據調用和服務;對外提供基于插件式的子系統功能模塊集成,能夠實現子系統的統一集成和發布、展示;平臺框架的核心模塊可結合車集煤礦的管理需求,定制各子系統共享的基本業務模塊,降低子系統集成的復雜程度。管控平臺結合生產、管理的模式,在子系統應用層面劃分為智能管調中心、礦山安全中心、運營管理中心、自動化控制中心等應用中心,實現相關聯子系統間的數據深層分析和綜合利用。平臺決策分析模塊可根據管理需要,定制分析模式,提供基于各生產中心以及全礦井數據的綜合分析利用,為決策提供參考依據[1-4]。

      1管控平臺業務流程建設

      1.1核心業務架構

      智能礦山業務架構是在統一的標準與規范及安全運維保障體系下,按分層設計模式,分為設備層、控制層、生產執行層、經營管理層與決策層5個層次。設備層、控制層、生產執行層是智能化礦井建設的主要內容。智能管控平臺由生產執行及生產管理、調度管理、機電管理、“一通三防”、綜合分析、應急救援等業務模塊構成,系統涵蓋了煤炭采、掘、機、運、通各個環節,是一體化管理信息系統,并實現了和經營管理、控制監測等信息系統的數據互聯。

      1.2業務網流程建設針對煤礦運營主業務流程開展梳理與建設工作,煤礦智能管控平臺業務流程建設包括安全風險分級管控、隱患排查治理、采煤、掘進、機電運輸、地測防治水、“一通三防”、職業病危害防治、應急管理、調度、環境保護等。本文重點分析安全風險分級管控、隱患排查治理業務流程建設。

      1.2.1安全風險分級管控安全風險分級管控需要對礦井單位風險辨識管控情況進行匯總監管,把控各單位各類風險點和管控情況,重點針對礦井重大風險管控落實情況進行定期檢查,預防重大事故發生。對安全風險評估報告、制度文件進行系統管理,在線查看,方便用戶;對風險進行分專業統計,對紅橙黃藍四色等級在餅狀圖中統計,查看各級別風險比例;在一張圖中對所有風險進行四色標定,方便用戶查看風險位置以及風險詳情;重大風險劃定風險區域,設置區域人數上限,關聯人員定位系統,區域人員超限報警;跟蹤檢查風險管控措施落實情況,在系統中進行更新。

      1.2.2隱患排查治理隱患排查流程主要是對隱患排查治理工作的描述,其內容包括各部門對隱患的排查“五定”,系統分級管理,對隱患整改檢查落實,對責任人進行考核等。井上下發現隱患需要手動記錄,升井或檢查結束后錄入系統,F場排查出來的隱患可直接使用移動終端智能巡檢系統實時錄入,并進行“五定”,方便隱患信息的及時傳遞。隱患整改落實情況同樣可以在井下上傳到系統中,提高隱患排查治理效率;隱患信息在系統中進行分類統計,用戶可以隨時查看隱患排查治理情況,解決了書面文件統計、查詢的困難;隱患分級管理,重大隱患A類、重大隱患B類、一般隱患C類、一般隱患D類,一般隱患中可現場整改的當班整改,登錄系統記錄,不可現場整改的指定整改人限期整改;在一張圖標定隱患位置,并展示隱患詳細信息。

      1.2.3掘進掘進專業主要負責巷道開掘業務,包含對掘進作業規程及技術措施的編制、巷道變形量觀測、月度的技術例會、掘進專業隱患排查及安全生產標準化檢查等內容,對其進行周期檢查、自動預警報警?芍苯拥卿洶踩a運營管理平臺查看地質說明書、通風系統圖及供電系統圖等相關資料,更方便進行資料查看,提高資料查找搜集的效率。進行設計時,可使用龍軟GIS軟件,自動生成巷道斷面圖、交叉點及車場、煤倉等圖形,提高設計效率;設計圖修改確定后上傳至安全生產運營管理平臺,共享給各使用單位,減少圖紙打印及曬圖等工作。

      2智能監控平臺設計

      2.1主要特性

      系統利用工業數據集成平臺整合供電、膠帶系統、水泵系統等全礦所有安全生產相關子系統的數據。經整合后數據可直接在可視化應用門戶中進行實時顯示與報警,以實現對全礦安全生產工況的實時監控與掌握;同時還可將安全生產相關數據存儲在實時數據庫及關系型數據庫中,建設全礦統一的安全生產綜合數據庫,以實現對全礦安全生產歷史狀況的查詢與分析[5-7]。

      智能監控平臺以“安全監控實時化,過程控制自動化”為目標,基于“工業以太環網+現場總線+無線”技術,利用多種軟硬件接口(OPCUA、驅動、數據庫、平面文件、DDE/NETDDE、PLC、子網等),構建全礦井統一、穩定、高效的集控平臺,以原煤生產為主線,對“采、掘、機、運、通、洗”等主要安全生產環節,進行多要素全流程的集中、協同、優化控制與智能運行,主要功能包括安全監測、目標定位、融合通信、生產過程自動控制等。

      智能監控選用國際知名大型組態軟件與定制開發相結合模式進行建設,數據采集原則上從井下PLC、分站、讀卡器、智能儀表等硬件設備統一采集,數據統一存儲,多系統協同控制,界面按需組態。平臺軟件功能應符合相關國家標準與行業規范。應根據行業實際情況結合行業發展趨勢,提出一套科學、先進、可靠、實用的解決方案。

      2.2平臺組態軟件配置

      此次組態軟件平臺設計使用的數據采集服務器基于冗余架構,數據采集服務器軟件完全支持冗余架構體系。數據采集的實時I/O點數按照無限點配置。數據采集系統完成對煤礦各生產和安全系統實現原始數據的采集,同時構架數據存儲與支撐平臺,由實時、歷史數據庫存儲煤礦各生產和安全系統過程數據;建立關系數據庫,關系數據庫的數據來源有實時、歷史數據庫(數據經過精度降低、過濾)與煤礦各生產和安全系統一些設備初始資料數據。

      系統架構考慮了系統的先進性、良好的擴展性、監控系統的可實施性,在整個數據采集系統中采用GEIFIX,并配備獨立的ProficyHistorian為歷史數據庫,使車集煤礦綜合自動化系統從開工開始就具備海量歷史數據存儲和查詢分析的能力,并為日后信息管理和調度系統的建設提供完整的數據系統。實現系統的無縫集成,以減少接口數量,解決數據傳遞瓶頸,降低系統集成成本、升級成本、維護成本等。

      3智能監控平臺主要功能

      (1)信息的綜合功能。將需接入的各子系統信息通過標準的數據交換方式與智能監控中心進行數據存取,并將各子系統的信息進行綜合處理。礦井智能監控平臺負責將實時、歷史及綜合分析后的信息提供給系統中的用戶。要求網絡功能滿足礦井需求,具有良好的可靠性、兼容性、擴容性,支持C/S、B/S模式。

      (2)Web瀏覽功能?蓪⒏髯酉到y顯示的各類實時動態圖形(符合要求的)轉換為HTML或XML,供用戶通過IE瀏覽。(3)數據系統分級管理。設定不同權限,實現安全監測信息、設備運行信息及其他信息分類顯示。(4)實時報警、故障記錄。為用戶提供各類監測系統的實時報警信息,包括超限報警、開關報警、系統設備的故障記錄。(5)完整的事件記錄。對涉及系統配置操作、 對子系統實施控制的操作及其他重要操作都進行記錄,包括操作時間、操作者、操作碼及描述、節點名等,為系統的事故追查及重演提供重要信息。

      (6)擴展功能。采用標準的數據接口采集各子系統數據,保證采集數據的準確性,接口數據具有實時性與可擴展性。選用硬件設備和軟件留有一定的容量,方便擴展滿足將來礦井的需求。系統平臺建設成為開放式平臺,以便將來其他管理系統接入。(7)系統安全性。系統抗干擾能力強、容錯性好,具有優良的安全驗證體系,支持數據備份,保證系統安全可靠。網頁的訪問必須通過口令,沒有授權的用戶不能查閱。(8)故障報警分析統計。系統自動統計出昨日、當日、當前的報警故障個數,并可點擊查看相應信息,可按子系統、類別、等級、日期段等條件查詢和統計歷史報警或故障信息。

      (9)綜合查詢。系統可以查詢任何系統中設備的開停情況,如開啟時間、次數等,可查看累計量的信息及統計圖表,還可查看系統的網絡故障信息,方便用戶管理。(10)歷史曲線。選擇日期查看某測點歷史數據的曲線,在曲線的值坐標上可以自定義刻度。(11)故障報警分析。當系統出現故障和報警時會自動彈出窗口或報警條,根據用戶自定義的等級嚴重性排序,并提供報警。(12)融合功能。實現多系統融合信息集成聯動功能,實現多系統聯動控制。

      4智能監控平臺接入系統

      5智能聯動平臺

      5.1總體設計

      系統間聯動包括人員位置監測系統、安全監測監控系統、生產自動化子系統、通風系統、壓風系統、排水系統、通信系統、視頻監控系統、大屏幕顯示系統、電力監控系統等。

      (1)跨業務聯動。智能聯動平臺系統集成了井上下所有的安全、生產、通信、動態目標類系統,實現了數據融合,同時向數據中心發送所有數據。該聯動設計打破了子系統之間的壁壘,實現了關聯系統的聯動與協同。

      (2)超限值聯動。以安全監測監控系統數據為核心,實現電力監控系統、巷道膠帶、采煤機、主膠帶系統、視頻監控系統、應急廣播、調度通信以及人員位置監測等系統間的聯動。當工作面、掘進面等環境監測數據超限時,系統依據設定的閾值對相應區域的饋電開關進行遠程分閘或合閘,對區域內人員進行短信、廣播等通知。同時系統能夠自動彈出相關超限地點視頻畫面。

      (3)自動與手動。系統應能提供自動與手動聯動的設置。在聯動流程中,系統能根據聯動條件自動聯動,也可以進行人為的系統聯動干預(手動聯動)。如在環境監測系統的數據有超限或設備故障時,操作員可根據各種系統數據所反映的現場情況,進行人為的系統控制干預(手動控制)。

      6結語

      在智能礦山建設的整體框架下,采用國內一流和世界先進的技術和裝備,建成一個能用、實用、管用、高效運行的智能化礦井,實現礦井“管、控、營”一體化,實現礦井安全可靠化、管理高效化、成本最小化、效益最大化。車集礦安全生產智能管控平臺建設按照“總體規劃、分步實施、因地制宜、效益優先”的總體要求,堅持“前瞻性、先進性、可靠性、實用性、開放性”的設計原則,吸收國內外成熟、先進的智能化技術,并進行應用創新,建設成一個國內領先的安全、高效、綠色、智能的礦山。

      參考文獻(References):

      [1]劉安強,韓存地,張碧川,等.礦井智能管控平臺的設計及應用[J].重慶郵電大學學報(自然科學版),2020,32(6):184-194.LiuAnqiang,HanCundi,ZhangBichuan,etal.Designandapplicationofmineintelligentmanagementandcontrolplatform[J].JournalofChongqingUniversityofPostsandTelecommunications(NaturalScienceEdition),2020,32(6):184-194.

      [2]任永強.智能礦井綜合自動化系統研究[J].能源與環保,2019,41(5):115-120.RenYongqiang.Researchonintegratedautomationsystemofintelligentmine[J].ChinaEnergyandEnvironmentalProtection,2019,41(5):115-120.

      [3]劉常昊,鄭萬波,楊志全,等.區域煤礦智慧應急管理信息平臺的多層次數字預案信息系統[J].能源與環保,2020,42(12):129-134.

      作者:李進,高琪

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