煤矿井下数字化调度室安装方案.doc

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煤矿井下数字化调度室安装方案

一、数字化调度室应用

今年初以来，山东肥城矿业集团白庄矿从细节入手，加快矿井自动化、数字化、信息化建设的步伐，大力实施科技兴矿战略，管理水平不断提高。

如今，该矿职工都戏称自己生活在“数字化”当中。

近日，笔者跟随该矿采二区区长武海滨见证了该矿职工的“数字化”生活。

一丝不苟的班前会

   时间：

4月9日早上6点15分

    地点：

采二区学习室

    “现在每个区队学习室都安装了电子视频控制系统，上级领导可以随时对班前会召开情况进行检查，职工对现场安全、任务、隐患等情况的了解更直接了。

”武海滨这样介绍。

    班前会是职工学习安全知识、接受工作任务的窗口。

为切实提高班前会质量，该矿在全矿所有生产、辅助区队学习室内安装了电子视频控制系统，总控制室设在调度室，调度室可以随时对区队班前会召开情况进行检查指导，发现问题及时处理。

“以前开班前会，个别区队干部讲任务多、讲安全少，批评指责多、方式方法少，自从安装了电子视频控制系统，干部职工都打起精神，干劲十足。

”武海滨说。

一丝不差的人员定位

    时间：

4月9日早上6点45分

   地点：

新副井井口

    “这是井下人员定位系统，对每个职工都进行下井前的定位统计，职工在井下哪个地点工作都能显示。

”武海滨指着一台“电视”这样说。

    该矿的井下人员定位系统主要由地面中心站、井下监控站、数据输入输出系统、标识传感器等组成。

该矿按照“统一感应器、统一装备、统一管理”的原则对下井人员实行“一人一卡”配置，通过职工安全帽上的无线标识传感器，可以准确掌握当班井下每个职工的姓名、工种和何时下井、何时到达工作地点、在井下什么位置等工作动态信息，真正实现实时跟踪监控。

一步到位的信息通讯

    时间：

4月9日上午9点25分

     地点：

采二区9600工作面

    "喂，10点停电更换变电所设备，好，我马上把工作安排安排。

”正在工作面上走着，武海滨突然拿出个“手机”接了起来。

在井下也能带手机？

武海滨笑着说：

“这不是普通手机，是井下小灵通，有什么工作安排可以随时联络，可方便了。

”

    过去，该矿井下与井上联系都是通过设在工作现场的有线电话，联系起来很不方便，安全生产指令很难及时传达。

为此，该矿安装了井下无线通讯系统，购置了100多部井下小灵通，分别配发给生产科室管理人员和各基层区队干部，整个无线通讯系统覆盖井下各条大巷、工作面和边远零星岗点，通讯质量可靠，而且可以与矿内固定电话通话，在矿内形成了一个无缝隙的通讯网络，大大提高了工作效率。

一目了然的视频会议

    时间：

4月9日下午2点55分

    地点：

调度会议室

   “原来开会就是听会，现在可不一样了，我们是‘声光电’全有。

”武海滨这样说。

为进一步提高会议质量，该矿在调度会议室安装了多媒体视频会议系统。

    多媒体视频会议系统主要由两台多媒体投影仪和系统终端组成，可以召开视频会议和显示各种报表数据。

系统终端设在调度台，与调度室指挥系统、瓦斯监测监控系统、注浆自动监测监控系统、井下人员定位系统等全面对接，在开会期间可以随时调取各项矿井生产信息，使各项工作更加直观、明确，使会议的针对性和实效性大大提高。

煤矿井下宽带网络传输系统与企业信息化

摘要介绍了目前我国煤矿井下自动化现状，及普遍存在的“信息孤岛”、线缆重复建设等问题。

文中对比分析了在煤矿建设统一的井下宽带网络传输系统的三种实现方式，并介绍了晋城煤业集团在这方面的应用情况。

关键字宽带网络传输系统自动化工业以太网MCTPGEPON

一、概述

能源工业是我们国家经济发展的命脉所在，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。

因为煤矿开采的特殊环境，容易发生事故，煤矿行业也被称为高危险的行业,瓦斯爆炸、地下渗水等造成的人身伤亡事故经常发生。

过去我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多。

随着我国煤炭事业的发展及安全形势的要求，利用信息技术改造传统的煤炭工业，己受到煤炭企业各级领导的高度重视，许多煤炭企业都在实施信息化、自动化改造，或者在建设数字化矿井，并且发展势头十分迅猛。

高产高效煤矿对生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化提出了更高的要求。

依靠先进的管理理念，采用多种现代化信息与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的大型开放式分布控制系统，取代传统的煤矿生产运行方式，形成矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运转网络化，以保证对全矿安全状况和生产过程进行实时监测、监视、控制、和调度管理，使矿井安全高效集中生产，达到少用人、低成木、高效率的目标，提高矿井整体安全生产水平。

目前国内大部分大中型煤矿，已实现了机械自动化生产，煤炭资源的回收率大幅提高，并在井下作业的很多领域实现了远程实时监控。

但是由于这些系统基本上以封闭形式运行，形成了多个系统信息的孤岛，各个系统之间各自为政，相互兼容性差已成为矿井发展的瓶颈问题。

随着矿井年龄的增长，信息传输系统老化陈旧，接入复杂，系统传输压力加大，先进的监控系统相互之间不能兼容等问题极为明显。

随着安全形势及矿井发展的需要，增加的子系统越来越多，各子系统在井下巷道中重复布置线缆情况日益突出，不但增加了资金的投入、加大了系统的维护工作量，也极不利于矿井安全生产的需要。

解决这些问题，就需要在煤矿建设统一的井下宽带网络传输系统，形成“统一的高速信息传输平台”，使各系统共享传输线路，很方便的实现业务数据交换和共享，避免“信息孤岛”的出现。

二、井下宽带网络传输系统

目前，相对比较成熟的井下宽带网络传输系统主要有以下几种：

1、工业以太网

工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容。

产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满足工业现场的需要。

工业以太网的优势：

   1）应用广泛

   以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如VisualC＋＋、Java、VisualBasic等都支持以太网的应用开发。

   2）通信速率高

   目前，10、100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1Gb/s以太网技术也逐渐成熟，而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s（如西门子Profibus-DP）。

显然，以太网的速率要比传统现场总线要快的多，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。

   3）成本低廉

   以太网网卡的价格较之现场总线网卡要便宜得多（约为1/10）；另外，以太网已经应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有很多经验，具有相当成熟的技术。

大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的开发和培训费用，降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。

   4）资源共享能力强

   随着Internet/Intranet的发展，以太网已渗透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联人互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据，实现“控管一体化”，这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。

工业以太网能提供一个开放的标准，是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成，解决了由于协议上的不同导致的“自动化孤岛”问题。

2、GEPON网络

EPON是一种采用点到多点网络结构、中间采用无源光分路器和暗光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDMA时分媒体访问控制（MAC-MediaAccessControl）方式、提供多种业务综合宽带接入技术。

目前EPON速率已经上升到Gbit,因此业界称为GEPON。

一般由OLT（OpticalLineTerminal,光线路终端）、ONT（OpticalNetworkTermination,光网络单元）和无源光纤分配器等组成。

OLT是GEPON的中心设备,它向地面核心以太网提供4个具有二/三层交换和路由功能的千兆以太网端口,向ONT提供4个千兆以太网端口,并具有光纤端口冗余功能。

ONT是GEPON的现场设备,用于终结从OLT传送来的以太网数据。

它与OLT配合,可向相连的数字化系统提供宽带综合通信。

无源光纤分配器是用于光缆接续或GEPON系统中的光功率分配。

目前，采用GEPON已经建立的综合自动化网络及相关的监测监控系统,从其功能及实际效果来看主要是以信息集成为主,有部分子系统可实现远程控制功能,但不能实现集中远程控制功能,距离综合自动化的要求及标准还有一定的差距,对钱家营综合自动化的改造和升级主要是逐步将GEPON技术引入现有自动化网络中,并最终以GEPON技术建立综合自动化网络。

按综合自动化的要求,改进监测监控软件的功能,增加相应的功能组件,到达集中监测、控制、决策一体的自动系统,实现本质安全、节能降耗、减人提效的目标,使其真正为矿井的生产和安全带来实效。

GEPON技术主要优势：

1）用一根光纤实现了多路工业电视信号、各自动化子系统信号、IP调度通信信号的同时传输。

2）用下行广播、上行TDM（TimeDivisionMultiplex时分复用）通信方式,每台网络终端ONT动态分配的流量最大可达100M带宽,保证了信息交换的实时性及传输质量。

3）可采有双总线、环形两种冗余方式,即保证了系统的可靠性,又增加了系统组网的灵活性。

4）光网络终端即接即用,使用方便,易维护。

5）OLT有4个1000M以太网口,每个1000M以太网口可接10台ONT,每台ONT有多个10/100M以太网口和RS-485端口。

6）采用光无源分支技术,单一ONT故障不影响整个系统的运行,防爆性能优,抗干扰能力强,运行稳定。

GEPON技术的具体应用：

1）先将GEPON技术应用于井下工业电视系统中,以解决井筒光缆芯数不够用的问题。

2）修改目前接入全矿井综合自动化各子系统的软件,以实现集中远程控制功能,增加相应的在灾变情况下的应急预案功能。

3）彻底用GEPON技术改造全矿井综合自动化网络,实现将井上、井下区域控制器和设备监控站所采集的信息、控制信号及IP数字化工业电视信号传送给地面调度指挥控制系统。

GEPON技术作为一种新兴的宽带接入光纤技术,其在光分支点不需要节点设备,只需安装一个简单的光分支器即可,因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点,是目前煤矿井下组网的一种技术。

3、MCTP（综合传输系统平台）网络

MCTP为光纤多通道传输平台,采用成熟的光纤传输技术，结合优化的工业以太网数据交换技术，为煤矿井下提供的"三网合一"综合信息传输平台，以实现语音、数据、以太网和视频等业务的灵活接入。

以便使矿山井下安全检测、生产自动化系统、调度电话和工业电视等业务通过一对光纤实现宽带传输。

主要技术指标：

①系统容量：

≥40台控制器

②传输方式：

SDH+现场总线

③平台速率：

155M-800M

④总线速率：

2400bps以上

⑤传输距离：

光纤环≤40KM　　现场总线≤5KM

⑥网络拓扑：

混合型

⑦冗余时间:

≤50ms

⑧支持总线：

RS485、CAN、FSK

三、工业以太网、GEPON与MCTP系统对比情况

四、晋煤集团在井下宽带网络传输系统建设情况

集团公司在井下宽带网络传输系统方面建设比较好的是成庄矿和寺河矿。

其中，成庄矿采用的是工业以太网，2005年开始建设，使用情况较好。

目前除监测监控系统外，其它系统（如供电系统、顶板监测、皮带、水泵房、风机等）均通过工业以太网传