智能物联矿山集控系统解决方案

第一章前言1.1 概述智能物联矿山：就是建立在物联网技术基础上，能够完成对矿山“人、机、环”数据进行精准化采集、网络化传输、规范化集成，从而实现可视化展现、自动化操作和智能化服务的矿山智慧体。

智能物联矿山依托基础综合自动化监控平台，借助一体化通信系统平台，建立一体化矿山数据仓库，应用数据挖掘技术，实现预控及调度服务在网络中的有序共享，使松散的分立系统聚合为有机的整体，保障煤矿安全及生产的高效发展。

1.2 需求分析随着我国煤炭行业的发展和安全要求的提高，高产高效、本质安全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、智能化要求提出了新的要求。

当前煤矿迫切需要从装备现代化、生产自动化、管理智能化入手，提高工作效率，最大程度减少危险环境下易于遇险人群数，为此需要除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作，瞄准国际先进煤矿生产自动化系统技术，在煤矿建成一套适合我国现有基础条件，具有国内自主知识产权，以千兆工业以太环网、高速宽带无线网为传输平台集数据、视频、语音为一体的智能物联矿山综合监控系统，将监控目标从区域、设备延伸到每一个矿工，从监控手段从数据采集、组态画面扩展到数据分析挖掘及智能预警。

该系统的建成后的效果除达到减员增效的目的外，更重要的是体现了最大程度减少矿井伤亡事故的社会效益。

1.3 总体目标智能物联矿山的总体目标是建设“高效生产、本质安全”的现代化矿井。

一体化综合监控平台的建设目标：1.实现全矿井主运输、供电、排水、通风、压风等主要生产系统的远程监测监控功能，达到无人值守、减人增效的目的。

2.通过对全矿井生产系统数据的集成，实现相关系统之间的智能联动、智能报警、智能应急预案管理。

一体化通信联络系统平台建设目标：1.实现全矿井有线、无线数据传输、调度通信、应急广播、人员定位、工业电视等系统的一体化，达到语音、视频、人员管理的高效集成和应急联动，大大提升了应急调度指挥的能力。

一体化管控信息系统平台建设目标：1.实现以设备为对象的全系统的预警、检测、故障分析及运行报告等功能的分析应用系统，降低故障发生率，缩短故障维修时间。

2.通过集成生产执行过程相关的各类实时信息，及时反映生产运行状态，实现对生产全过程的优化管理，实现管控一体。

3.以安全生产管理为主线，以提升煤矿安全生产信息综合应用价值为目标，覆盖矿山主要生产职能部门业务，为矿各级管理者提供信息共享、业务协同。

1.4 技术路线智能矿山综合监控平台将利用先进的网络技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术、三维GIS技术，将全矿井生产过程通过高速工业以太环网、宽带无线接入为传输网络而建立起来的高度集成的矿井综合自动化系统平台，实现“人、机、环”生产及安全信息、数据的互通与共享，将功能不同的应用系统联系起来协调有序运行，使得信息资源和设备资源得以充分发挥，建设高产、高效、安全型矿井，进一步实现无人（少人）开采。

平台将监控客户端引申为HMI节点，即人机交互工作站节点，将监控服务器引申为SCADA节点，即数据采集和处理节点或称应用服务器。

考虑实时监控领域应用规模的不同, 平台可根据工程需要部署一到多个HMI或SCADA节点，实现高性能、可弹性扩展的分布式系统架构，满足不同层次用户的多方面要求。

智能矿山综合监控平台将采用C/S、B/S相结合的模式，充分发挥各自的优势，保证系统的高效运转。

•Client/Server模式C/S方式，使用专用服务端与客户端成熟、可靠、响应速度快。

由于采用了C/S（客户/服务）的架构，使得系统的数据采集和控制信号的收发与用户界面的操作相对独立，因此在面对不同的用户对象，不同的设备和不同的数据时仅需要对平台软件中的负责数据采集和控制信号的接口部件进行相应调整，即可应对新的变化，又对原有系统不存在任何影响，能够快速集成新的设备，同时提高系统稳定性。

并且使得硬件通讯与数据操作对最终用户透明。

•Browser/Server模式B/S方式，使用IE等网络浏览器，部署方便，不受地域限制。

由于采用了B/S（浏览器/服务）的架构，使得系统在部署上非常简便，而且在网络环境得以保障的前提下，用户能够在任何地点实现对现场数据信息以及设备的监控。

最终用户和维护人员不需要投入过多的精力在客户端的维护工作上，在需要升级维护时仅需在服务端进行即可。

•高度集成、充分融合为防止“信息孤岛”现象，系统将建立一个统一的综合监控平台，全矿井所有系统将全部整合到该平台上，进行集中的调度管理，实现对煤矿机电设备和安全监测信息的远程集中监测与控制，有效地提高了矿井生产安全调度水平。

煤矿井下环境特别恶劣，为设备的维护保养带来较大困难。

本系统提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术，保证系统维护管理简单、方便、有效。

在设备发生故障时能够方便及时的发现故障、排除故障。

第二章系统总体结构2.1 智能物联矿山层次结构智能物联矿山综合监控平台将应用最先进的计算机技术、物联网技术，感知层通过传感器、智能仪表、摄像机、信息矿灯等感知设备，实时采集全矿井各系统的数据、视频、语音等，在网络层通过工业以太环网及宽带无线网络实时地将感知层采集的信息传送到集控调度中心中央服务器系统，在应用层通过数据处理分析，实现对全矿井的实时调度、综合监控。

2.2 系统总体架构从数字矿山、智慧矿山到智能矿山是煤炭企业信息化发展的必然趋势，本系统设计立足现实，面向未来，遵循企业信息化数据集中、系统融合的理念，在网络、服务器等基础平台之上建立三个一体化平台，即一体化综合监控系统平台、一体化通信联络系统平台、一体化管控信息系统平台，三个平台又相互融合和支撑，并共享统一的数据中心，以保证全矿井的数据统一和系统的联动。

智能物联矿山建设的系统总体架构如下图所示，•综合监控基础平台智能物联矿山是整个矿井安全生产监控系统信息的集成，它需要一个快速、安全、可靠的网络平台和服务器平台为海量的信息流提供支撑。

综合监控基础平台目前主要以千兆工业以太环网和Wifi无线网络为主。

服务器平台包括高性能数据库服务器、管控服务器及存储设备组成，建立矿井的数据中心，以保证全矿井的数据分析处理的需要。

综合监控基础平台的系统架构如下图所示：•一体化综合监控系统平台一体化综合监控系统平台，是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅捷地做出反应，及时处理，协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。

•一体化通信联络系统平台通信联络系统是煤矿的生命线，目前普遍存在着如下问题：1.数据业务与调度业务、广播业务各自独立部署，末能采取统一技术架构，应用不统一；重复投资现象严重；2.真正作业的地方,线路无法有效部署，长距离传输后通话质量严重下降；不支持应急广播；3.大量使用大对数电缆，成本高昂，性能受使用时间和环境的影响很大，通讯受到很大威胁；4.不能与现有其他监测监控系统进行有效联动，无法接入综合自动化系统，不支持二次开发；5.调度机实现集团化组网困难，组网功能极其有限；无法实现一体化的可视化调度；6.移动语音通信技术升级较快，不能适用煤矿的大部分需求，需要成熟的有线+无线的网络通信平台。

针对以上的问题，结合煤矿业务需要及当今主流通信技术，打破应用落后的传统有线程控调度技术建设单一煤矿井下通信系统的现状，我们应该建设一套能够真正满足“生命线”要求的，满足应急通信需要的井上井下通信系统，那就是我们所提出的“煤矿一体化通信系统平台。

•一体化管控信息系统平台1.支撑矿井管控一体化运营管理，达成矿井管理信息化与生产自动化的结合；2.集成与生产相关的各类信息，体现矿井生产管理实时性、联动性，借助信息化手段提升安全管理的针对性、有效性；3.以共享、可视化辅助决策信息为矿井生产经营管理的高效率、高效益提供支持手段；一体化管控信息系统功能框架第三章系统主要功能3.1 信息综合自动化各子系统信息通过标准的数据交换方式与综合监控中心进行数据存取，并将各子系统的信息进行综合处理，将实时、历史及综合分析后的信息提供给系统中的用户。

下图为压风系统综合监控界面示例。

压风系统综合显示界面3.2 远程控制对自动化各子系统具有远程控制功能，还可视需要结合视频画面，对系统实现视频联动功能。

下图为远程控制界面示例。

远程控制界面3.3 流程画面监视各子系统系统主要系统图外，还包括多幅子图，图形支持局部放大功能。

3.4 多系统联动在同一面中，具备多个信息区域，可同时观察设备的启动参数、通讯命令的传输信息等，实现真正的多系统联动。

3.5 实时报警提供各类监测系统的实时报警信息包括超限报警、开关报警、系统在线设备的故障记录。

系统自动统计出昨日、当日、当前的报警故障个数，并可点击查看相应详细信息，可以按子系统、类别、等级、日期段等条件查询和统计历史报警或故障信息。

3.6 事件记录对所有系统配置操作、子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都进行完整的记录，包括：操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。

为系统的事故追查及重演提供重要的信息。

3.7 历史曲线系统选择日期查看某数据点历史数据的曲线，在曲线的值坐标上可以自定义刻度。

如某甲烷浓度长期曲线、电机电流变化曲线、风量变化曲线等。

历史曲线分析3.8 统计与报表分析功能统计与报表内容包括：生产数据，计划执行情况的查询，班报表，日报表，生产统计分析，生产事件查询报表，生产效率报表，能源消耗报表、实时历史趋势分析等内容。

下图分别为停机分析、耗电统计、电流分析统计报表示例。

停机分析报表耗电统计报表电流分析统计报表本文来自智能矿山解决方案专家。