中色矿业白音诺尔铅锌矿 设计方案.docx
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中色矿业白音诺尔铅锌矿设计方案
中色矿业白音诺尔铅锌矿
无人值守站
设
计
方
案
2018年11月25日星期日
第一部分.总体概述
第1章.前言
1.1.无人值守站的概念
由于计算机技术、微电子技术、信息技术和网络技术的迅速发展,20世纪90年代美国首先提出数字地球的概念,随后这个概念被许多人引用,提出数字中国、数字城市、数字政府等等。
由于数字地球主要是从地理信息系统出发,因此,我国从事无人值守站地理信息系统的科技工作者提出数字化矿井,甚至是无人值守站的概念。
其实质分为:
一个层次是将数字无人值守站中的固有信息(即与空间位置直接有关的相固定的信息,如地面地形,设备地质、开采方案、已完成的设备工程等)数字化,按三维坐标组织起来一个数字无人值守站,全面、详尽地刻画无人值守站及矿体;另一个层次是在此基础上再嵌入所有相关信息(即空间位置间接有关的相对变动的信息,如储量、安全、机电、人事、生产、技术、营销等)组成一个意义更加广泛的、多维的数字无人值守站。
后一个层次才是真正的数字无人值守站。
1.2.无人值守站的数字化、信息化、自动化
自从提出利用高新技术改造传统产业以来,利用信息技术改造传统的矿石炭工业,已受到矿石炭企业各级领导的高度重视。
同时,矿石炭行业的快速发展促进了矿石炭行业各类新技术的研究和应用,尤其是针对高产高效的现代化矿井的建设理论和设计理念都比以前有了根本性的变化,目前许多矿石炭企业都在实施信息化的建设和改造,或者在建设信息化矿井,有的矿石炭企业已经提出建设数字无人值守站的设想,而目前我国最先进的神东矿区和兖州矿区也正在按照这一思路在实施矿井综合自动化(管控一体化)。
自动化矿井、信息化矿井和数字矿井(山)都是矿井发展的方向,而这三者是什么关系?
又有什么不同?
这三者在本质上没有区别,而是从不同角度提出矿石炭企业今后发展的方向。
三者之间信息化是实质,数字化是表达形式,自动化是基础和目的。
所有的高产高效的现代化矿井其核心是信息,即各种信息的采集、传输、应用和反馈的闭环过程,随着计算机技术、网络技术的发展,所有的信息都将以数字(化)的方式表现出来,其应用的最终价值将体现在矿井安全生产自动化(管控一体化)上,体现在企业的减人增效、保障安全上。
信息化是现代化矿井的实质。
现代化矿井实质上是依赖对矿井地理、生产、安全、设备、管理和市场等方面的信息进行采集、传输、处理、应用和提升,达到信息增值的目的。
其主要内容包括信息的采集(传感器与检测)、信息的传输(通信)、信息的处理(计算机)、信息的应用与集成(自动化)等等。
信息是未来无人值守站企业的重要战略资源,拥有全面、完整、准确的信息是企业提高生产能力,保证安全,提高管理水平、市场应变能力和竞争能力的重要保障。
在这方面美国和澳大利亚的矿石炭企业做出了榜样。
自20世纪80年代以来,他们在工作面采用计算机(技术)控制的大功率电牵引采矿石机、电液控制的液压支架和具有软启动功能的刮板输送机。
而在主矿石流运输、矿井供电系统、通风、排水系统、矿井提升系统等方面,均采用计算机(技术)实现工况监测、故障诊断与自动控制,对设备环境安全的各种信息进行实时监测。
而这些生产、安全、地理和设备的信息通过网络(通信线路)实时传送到地面调度中心,使得无人值守站的安全、生产管理决策更便于优化,实现了电子生产。
为减少设备及其零配件的库存量,进一步降低吨矿石成本,他们注重供应链的管理,大力推进以计算机、网络和数据库为基础的电子供应链。
面对市场竞争日益严峻,他们转为以市场的客户为中心,重视客户关系管理,实现自动配矿石,满足用户对各种不同矿石质的需要,推动电子商务。
先进采矿石国的矿石炭企业正向管控一体化和产供销一条龙发展,实现企业信息化。
数字化是信息的表达形式,而且是信息最高、最先进的表达形式。
由于计算机技术、微电子技术,尤其是网络技术的飞速发展,许多无人值守站的地理信息、生产信息、安全信息、设备工况信息从采集(传感器)开始,就实现了数字化、网络化。
传感器在采集信息的同时,它可以对信息进行处理、自校正等,不仅使被采集的信息更准确,而且可以在一根总线上挂许多个传感器,使信息传输系统更简便。
而被采集的信息不会因传输距离和环境使精度受到影响。
由于信息是以数字的形式进行采集、处理、传输和应用,因此,生产、安全、管理、市场等信息可以在一个统一的平台上进行传输和交流,使所有的信息能得到更充分的应用,使所采集到的信息得到更大的增值。
自动化(管控一体化)则是现代化矿井的重要基础和目的。
众所周知,自动化是指机械设备或生产过程(无人值守站包括环境安全)、管理过程(DA、BA)在没有人的直接参与,经过自动检测、信息传输、信息处理、分析判断、操纵控制,实现所要达到的目标。
信息化(数字化)的信息绝大部分来自于各种生产、工况、安全的自动检测装置(传感器),这些是信息化(数字化)的基础。
反之,由于实现了信息化(数字化),可以在地面对矿井的生产设备的工况进行监测和自动控制,可以实时、连续监测各种地理、安全信息,大大减少设备作业的人数,这不仅可以提高效率,而且可以大大提高无人值守站的安全水平。
实现了管控一体化之后,把生产、安全和管理有机地融合在一起,在管理层可以实时采集到许多生产、安全的信息,也可以得到许多信息的变化趋势,为信息化或数字无人值守站奠定基础。
在此基础上,利用一些先进的控制理论(如人工智能、专家分析等)建立无人值守站安全生产所需的决策支持系统,实现矿井安全、生产和效益的多目标优化和全矿井自动化,最终建成无人化矿井。
1.3.无人值守站的标准化建设
无人值守站的标准化建设包括以下4方面内容:
1、数字无人值守站数据标准化;2、数字无人值守站信息处理标准化;3、数字无人值守站系统构建标准化;4、数字无人值守站管理标准化。
1、数字无人值守站数据标准化是在对无人值守站的数据资源的属性特征进行分析的基础上,研究数字无人值守站信息体系、信息分类编码、数据质量和控制等标准化的理论、方法、内容等。
它包括3类标准:
(1)数字无人值守站信息指标体系标准。
它是指一定范围内所有信息的标准按其内在联系所组成的科学、有机的整体,具有目标性、集合性、可分解性、相关性、适应性和整体性等特征。
在管理层次和管理部们众多的情况下,只有统一和规范指标体系,才能使各系统、各行业和各个层次开发和实施的信息系统能够实现数据和信息的兼容与共享。
(2)信息分类编码标准。
信息分类编码是对一些常用的、重要的数据元素进行分类和代码化。
信息的分类与取值是否科学、合理直接关系到信息处理、检索和传输的自动化水平与效率,信息代码是否规范、标准影响和决定了信息的交流与共享等性能。
(3)数据控制和质量标准。
包括空间数据质量标准,空间数据质量控制的内容、方法、质量评价过程的标准,旨在为数据生产者提供质量控制的依据,以便生产出合格的空间数据;为用户提供质量评价的方法和要求,以便对数据的应用价值做出客观的评价。
2、数字无人值守站信息处理标准化是在数字无人值守站业务模型研究的基础上,引用和建立信息系统开发、信息交换接口、空间数据转化等的规范和标准体系。
它包括制定下述标准规范:
(1)信息系统开发标准。
主要指在系统开发中应遵守统一的系统设计规范、程序开发规范和项目管理规范。
(2)信息交换接口标准。
即对信息系统内部和信息系统之间各种软件和硬件的接口与联系方式以及信息系统输人和输出的格式制定规范和标准,包括网络的互联标准和通信协议、异种数据库的数据交换格式、不同信息系统之间数据的转换方式等。
(3)空间数据转换格式标准。
该标准应能使国内自主研制以及引进的主要商品化GIS软件数据实现无损失的相互转换。
3、数字无人值守站系统构建标准化就是要建立数字无人值守站系统平台的软硬件、网络和数据库管理系统的标准体系。
软件环境标准化包括数字无人值守站工程的软件环境、网络的结构和连接方式、系统的安全和保密等。
硬件环境标准化包括数据的采集、数字化、处理、输出、交换等硬件设施。
数据库标准包括数据库命名、设计、查询、联接等规范。
要保证数字无人值守站工程为无人值守站的生产、科研、管理等众多部门提供有效的服务,就必须对系统实行标准化管理,即在系统开发和建设过程中对系统内部的各个技术环节提出相应的标准化原则和要求,制定并贯彻执行相应的各级标准,使得数字无人值守站的设计、开发和应用工作有一个共同的依据和约束。
它的建设内容包括制定下述标准规范:
(1)管理规定标准:
数字无人值守站标准体系编写的基本规定、原则与方法,以及有关符号、代码、术语等的编写规定。
(2)方法标准:
标准化的规则,以及数据元、文件格式和其它各类信息的表示方法、规则。
(3)术语标准:
数字无人值守站涉及各领域的专业术语、词汇、软件工程术语的界定和规范。
(4)管理办法标准:
数字无人值守站的标准管理办法、有关机构的职能等。
1.4.无人值守站的目标
无人值守站的目标包括:
(1)应用计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术、智能技术和无人值守站生产工艺技术,实现企业的经营、生产决策、安全生产管理和设备控制等信息的有机集成。
(2)通过应用软件,实现经营管理科学化,生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化。
(3)保证无人值守站生产安全,提高产量和质量,提高企业经济效益和竞争能力。
(4)提高对客户多种要求的响应能力。
数字矿井最终表现为矿井的高度信息化、自动化、高效率、高安全和高效益。
1.5.无人值守站建设的内容
数字化的核心实质是信息化,其价值体现在综合自动化方面。
因此,作为数字化矿井的建设,需要从以下7个方面进行集成化考虑,以实现从矿井勘探、矿井规划设计、矿井建设、无人值守站生产过程、矿井安全、无人值守站经营决策的数字化、信息化和自动化。
(1)矿产资源信息和无人值守站设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。
支撑技术为GIS、AutoCAD、虚拟现实及数据库等。
(2)无人值守站生产过程监控、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。
支撑技术为统一的通信传输网络、先进的监测与控制技术、信息处理技术、数据库、专家系统等。
(3)各种检测仪器仪表、自动化设备在恶劣生产环境中的安全可靠应用与设备间的关联联动信息共享。
支撑技术为各种传感与测量技术、计算机与通信技术、大规模半导体集成电路等。
(4)图像监视和传输的数字化、网络。
支撑技术为数字视频、宽带网络技术和图像识别技术等。
(5)矿石炭企业管理信息化及电子商务系统。
支撑技术为网络技术、数据库、现代企业管理等。
(6)基于信息融合技术渗透到生产、安全与经营各个层面的决策支持系统。
支撑技术为现代信息处理与融合技术、智能专家系统、现代企业管理等。
(7)矿区信息网络系统建设等。
以上各个方面的内容相互交错、相辅相成,构成了较为完整的无人值守站企业信息化和管控一体化。
1.6.
无人值守站总体架构及网络结构
无人值守站的总体架构如图所示
以矿石炭生产各个环节的过程监测及自动化控制产生的信息作为信息源,通过现场总线方式自动导入到全集成自动化监测监控平台。
利用网络将现场控制、监测层的各个子系统、工业电视系统、调度通信系统、矿井环境与生产监控系统有机地汇接在一起,进行加工处理,形成集数据、图象、语音为一体的全矿井安全、生产指挥调度监视监控系统。
利用统一的数据中心,将生产现场的各种信息源及信息在数据库中集成化整合,支撑各个管理层面对生产业务数据的不同需求,为经营管理决策提供数据依据,形成企业的专家分析系统及决策支持系统。
信息时代是伴随着网络技术、数据库技术的发展而来临的,而信息时代的矿井自动化也必然是网络环境下的自动化。
目前工业控制网络已经成熟,完全可以在无人值守站建立一个统一、开放的网络平台,即可做到一个矿井的安全、生产、管理等环节数字、控制、语音、视频等信息三网合一。
实施的无人值守站安全生产全集成自动化(信息化)系统网络结构图。
它采用了1000Mb/s工业以太网技术,在这个网络上可以同时传递数字、语音和图像信息。
此外,在我国还采用100Mb/s工业以太网(龙口北皂矿等)、Profibus工业现场总线(宁矿石集团羊场湾无人值守站)和Controlnet工业现场总线(兖矿集团济三矿)构成的无人值守站设备统一的网络平台。
在这些系统中信息都是以数字化形式传递的,它为数字无人值守站奠定了良好的基础。
第2章.无人值守站建设的总体思路
为把中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站建设成新型现代化、数字化矿井,借鉴兴隆庄无人值守站及其它兄弟无人值守站数字化建设经验,结合中色矿业白音诺尔铅锌矿矿信息系统实际,特制定中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设初步规划,旨在采用信息技术改造与提升中色矿业白音诺尔铅锌矿矿的安全生产、经营管理、后勤服务等各个领域,增强企业的竞争力、经济效益和社会效益,实现中色矿业白音诺尔铅锌矿矿安全生产和高产高效的目的。
3.1.系统建设内容及目标
中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设的主要内容及目标如下:
1、构建统一的网络平台
完善和建立覆盖全矿设备设备的工业以太网,实现包括宽带数据传输平台、语音通讯平台、宽带视频传输平台、监测监控网络传输平台、调度指挥平台、自动控制平台的无缝集成,形成统一的支持各类应用的综合数字网络平台,使三网多业务体系融合。
2、构建企业安全生产的综合自动化集控平台
通过对地面及设备各生产子系统自动化控制改造,逐步实现各子系统的远程集中控制,并实现与安全监测系统、调度通讯系统、工业视频监控系统等的集成,形成一个利用先进的网络技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术、视频技术的矿井综合集控系统。
3、建设企业安全生产的集中控制中心和指挥调度中心
采用组态等先进技术实现各自动化系统无缝集成和远程控制,建立集中的安全生产监测与控制中心,实现对全矿相关自动化系统的统一控制、管理和指挥调度,形成无人值守站安全生产的集中控制中心和指挥调度中心。
4、构建统一的数据集成与管理平台,建立企业的数据中心,
采用工业级的数据集成与管理平台,实现对自动控制系统、安全监测系统、生产管理系统等数据的集成及共享;实现对企业关系数据、实时数据、文档数据、图形图像等数据集中存储、共享与管理;构建企业数据中心,形成企业统一的数据管理平台,并逐步构建企业的数据仓库。
5、建立统一的企业应用门户,形成统一的企业安全生产管理应用系统和辅助决策支撑平台
建立以门户技术为核心的应用系统支撑平台,使用门户技术能够和信息系统有效完整集成、具有个性化的定制能力、支持多种开发环境并在管理和维护方面简单。
建立以应用服务器技术为核心的,三层网络应用技术为基础的应用开发平台。
实现对无人值守站生产管理各层级、各专业信息的全面、及时、共享管理,同时与综合自动化集控平台实现数据集成,采集设备、环境、人员的相关实时信息,构建统一的管控一体化的企业管理应用系统,为各级领导及管理人员提供一个全面的信息管理平台和辅助决策支持手段。
3.2.系统建设思路
1、总体规划、分步实施、先易后难、急用先上
中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设包括企业网络平台建设、综合自动化平台建设、集控中心建设、数据中心建设以及企业管理信息化平台等多个系统,是一项庞大复杂的涉及企业各个部门的信息化系统工程,需要进行统一设计和规划,以保证各子系统的规范性和数据的一致性,同时考虑系统建设的周期,要根据先易后难、急用先上的原则,进行分步实施。
2、详细调研、以应用为核心、以服务为目的
由于本系统涉及的单位、部门较多,因此,必须根据业务需求实施全面详细调研,同时应兼顾各单位的实际情况,树立起以应用为主的指导思想,坚持以需求为导向、以应用为中心,充分挖掘企业各单位人员、领导的应用需求,最大限度地发挥信息化建设投资效益;系统的建设要服务于领导、服务于管理、服务于基层:
系统建设要服务于领导,满足各级领导安全生产管理和监测监控的需要;系统建设要服务于管理,以中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站现有的管理制度为基础,构建中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站的综合业务管理平台;系统建设要服务于基层单位的日常工作,满足他们日常办公和业务处理的需要,使他们在使用过程中切实感受到信息化带来的便捷性。
3、以标准规范为保证
在系统建设过程中,配套制定中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设标准与规范,并以此为基础,遵照中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站管理模式,制订中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站信息化建设的技术标准和规范,使无人值守站信息化建设走向规范化、标准化。
3.3.系统建设保障措施
中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设的过程,是无人值守站从上至下建立信息化体系的过程,需要无人值守站相关部门、各所属单位能够通力合作,确保建设任务的顺利完成。
系统的建设和使用,需要以下各项保障措施:
1、成立专门的项目组和服务公司的项目联合工作组
建议成立以科技中心为主、矿办公室、企管办、机电科、生产科等部门参加的“中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站数字化系统”建设项目组,具体承担项目的组织建设工作。
同时,需成立由主要领导牵头,办公室、企管办和科技中心等相关部门成员与系统服务方人员组成的项目联合工作组,配合服务方项目组的调研和项目实施工作,保证系统的成功实施。
2、严格遵守统一的技术标准与规范
为保证系统在各级单位间的互联互通,避免资源浪费,系统在建设过程中严格遵循无人值守站建设的相关标准和规范,保证系统的先进性、可行性和可扩展性。
3、组织好相关人员培训
公司所属各级人员需按照不同岗位进行系统管理、系统维护、系统应用等多种层次的培训,以保证系统在企业的良好应用效果。
4、将系统的建设与使用纳入目标体系和岗位责任制
将中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站的建设和使用,纳入到无人值守站目标考核体系和岗位责任制的范围,对相关人员就系统建设和使用状况进行目标考核,确保系统的建设和应用能够有专管之人和专管之责,推动系统的全面、正式使用,真正发挥出系统在企业管理中的效益。
5、建立项目风险控制策略体系
本系统在建设过程中,需要公司多个单位的协调配合,各单位的情况错综复杂,项目存在实施风险和技术风险,如项目人员不到位,各单位协调配合力度不够,项目实施推广难度大等。
因此,需要在项目建设之初,建立一个贯穿整个建设过程的风险的识别、分析、跟踪、规避整个过程的风险控制策略体系,随时跟踪风险变化情况,制定相应的规章制度及应对策略,做到防患于未然。
第1章.设计依据
中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站现状,包括业务现状,组织机构现状、生产运营、信息化建设现状等。
《中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设初步方案》
《矿石炭工业“十一五”信息化发展规划》
《无人值守站安全生产“十一五”规划》
《中华人民共和国矿石炭法》
《中华人民共和国安全生产法》
《中华人民共和国无人值守站安全法》
《无人值守站安全规程》
《无人值守站安全监察条例》
《特别重大事故调查程序暂行规定》
《矿石炭工业调度信息化建设总体规划纲要》(试行)、
《矿石炭调度信息化装备技术规范》(试行)
《无人值守站安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)》
《无人值守站安全生产监控系统软件通用技术要求(MT/T1008-2006)》
《国家安全生产信息系统设计方案》
《国家安全生产信息系统建设技术指导书》
第2章.设计原则
中色矿业白音诺尔铅锌矿无人值守站无人值守站建设要遵循“高起点、高技术、高质量、高效率、高效益”五高原则,力争达到国际先进、国内领先水平,建成矿石炭行业无人值守站示范工程;系统遵照注重实效、全面规划、分步实施、填平补齐、重点突出的实施方案,按照跨越式发展的技术方法,采用国际先进技术,对已有生产、安全系统进行改造,同时要保护原有投资,使技术经济指标最优,投入产出比最大。
所采用的技术和设备安全可靠、先进实用、系统开放、易于升级,易于扩展。
具体遵循以下基本原则设计本系统:
1、开放性原则
系统所选设备及协议应遵循国际标准的规范(ITU、IEEE、ANSI等),使系统具有很好的互操作性、可移植性和升级性,以适应计算机技术的发展。
网络及自动化系统的设计、通讯平台及各种接口程序均采用国际标准,可以方便实现与外界网络接轨,把整个系统划分为多个功能子系统,各应用子系统要模块化,减少子系统直接的耦合,降低整个系统的复杂性,便于各系统分别实施和整合,也便于升级和功能扩充。
2、可靠性原则
系统所选设备必须选用已经证实,并在实际应用中得到普遍应用的产品。
系统保证高可靠性及稳定性。
实现7×24小时不间断工作。
充分考虑和利用系统的自诊断能力、高容错和容灾能力、抗攻击能力以及系统的恢复能力来保证系统运行的高可靠性和稳定性。
同时,具有抵御外界环境和人为操作失误的能力。
3、安全性原则
应用系统在硬件、网络、数据库和数据、应用操作权限和身份认证方面,实现全面的安全防护措施。
4、扩展性原则
系统扩展性要强,本系统采用开放的系统结构,一方面使系统以后由于业务的变化和增加,需要增加业务网点及业务种类时,只需很少变动延伸而无需进行大的结构变动,容易升级和扩展。
另一方面,无人值守站将来可能引进新的业务系统,淘汰过时的业务系统,本系统的开放性结构使其方便与其它系统集成。
5、兼容性原则
无人值守站建设是一个技术涉及面广、实施周期长的综合性系统工程,必须保证和现有系统或应用的兼容,不会影响到其他网络设备或应用的正常运行。
充分利用以往系统建设成果,并平滑过渡,保护既有投资的同时,注重系统的开放性与良好的可移植性,应用软件系统应适应多种硬件平台,使以后硬件系统平台升级时简便易行。
6、经济性原则
在系统设计时,充分利用现有网络资源,整合以往的信息化成果,坚持实现高性能前提下尽量少投资的原则,建成系统后,应能提高管理水平,以期获得更大的经济效益和社会效益。
7、实用性原则
应用系统应突出实用,切合无人值守站的实际使用情况,易于实施、管理和维护。
对各类使用者来说,操作简便、易用。
系统的用户界面友好,应通俗、易懂、便于操作。
8、先进性原则
运用现在流行的、成熟的技术,使建成后的系统具有一定的先进性和超前性。
9、可管理性原则
系统能通过远程控制、集中化管理,通过提高系统自动化管理水平,降低系统的管理和维护费用。
第3章.系统特点
◆随着数字化的发展和信息技术在生产过程中广泛深入的应用,生产自动化的核心问题正在演变为生产信息化的问题,从发展趋势上看,生产过程自动化与管理的信息化正在走向一体化。
本系统将通过系统集成实现管控两个系统的无缝连接――管控一体化。
◆将安全生产自动化作为企业信息化的重要组成部分来考虑。
从企业信息化角度看,安全生产自动化系统是企业信息流与物流的结合点,是最终产生经济效益的聚集地,应当作为企业信息化的基础和重点。
◆随着信息技术的发展,目前企业生产自动化的目标已经不只是考虑加快生产过程中某一生产环节的速度或效率,而是将整个生产过程作为一个整体来考虑,形成生产过程的综合自动化。
◆设计充分考虑到采矿生产矿井明显的行业特点,即生产过程兼有离散型和连续型的特点,而且安全要求高,生产过程综合自动化主要表现为安全监测和生产监控以及重要生产环节的自动化,并在此基础上实现系统集成。
◆系统建成后,能够实现对生产控制系统工作状态的远程监控、远程诊断以及优化调度。
有
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