1、 煤矿信息化与自动化学术论文作者：苗席春工作单位：（山西朔州平鲁区西易煤矿有限公司）【摘要】 煤矿企业进行整合升级改造，煤矿生产规模不断扩大，煤矿自动化与信息化程度不断提升的趋势下，煤矿企业传统管理模式已经不适应煤矿现代化建设及未来发展的需要，建立一套以自动化与信息化管理为基础的新型组织管理体系，对于提高煤矿企业生产效率。保证煤矿安全生产具有重要意义。本文结合煤矿企业现状，提出了信息化管理组织体系建设的必要性和建设方法，希望对煤矿企业的组织体系再造提供参考。【关键词】 自动化 信息化 供电点保护 电机与电器、电气的安全 1 正文目前，许多煤炭企业都在实施自动化与信息化的建设和改造，“自动化”
2、是现代矿井的基础和目的，“ 信息化” 是现代矿井的实质。对于一个企业，自动化与信息化管理将在煤矿的生产、安全和管理发展中，显得尤为重要。对提升矿井核心竞争力和矿井持续性发展起到关键性作用。科技推动了企业的明天，自动化与信息化更是拓展了煤矿发展。推动自动化与信息化的前进步伐，切实将自动化与信息化建设转为生产力，实现企业安全的稳步发展，成为我们在建设过程快速实施的重要内容。自动化与信息化的综合矿井有别于传统矿井，最主要的差别就是在传统的设备基础上加装了微机智能装置，再通过光缆、服务器、交换机等组成的工业以太网将监控系统微机智能系统采集的数据传输到地面的计算机中。通过自动化控制软件的处理之后，地面计
3、算机控制中心的操作人员就可以实时监视设备、动力、环境和生产动态等，并能进行一些必要的控制。通过这样的方式，减少了人工劳动的过程，同时也降低了成本并提高了效率。2 煤矿信息化与自动化的组成与系统集成煤矿信息化与自动化不断发展的结果就是煤矿综合自动化，通过对已建成及正在建设综合自动化系统的矿井的调研，根据“管控”一体化的思想，采用了三层网络结构规划矿井综合自动化系统，将矿井综合自动化系统氛围三部分，即设备层、监控层、信息层。设备层就是以安全、生产监控为核心的各个生产自动化监控系统，如矿井安全生产监测监控系统、主排水泵自动化系统、井上下供配电监控系统、主斜井胶带输送机监控系统等；监控层就是由自动化监
4、控为主的工业以太网构成；信息层是由以管理为主的企业内部网构成，包括自动化监控网络（硬件平台）和管理信息应用系统（软件平台）两部分。实现煤矿综合自动化，系统集成是主要途径，也是有别于单纯的管理系统和自动化监控系统的主要标志。这里所说的集成主要指信息集成和功能集成。要实现异构条件下信息的互通、共享，将不同厂家、不同功能的应用系统联系起来协调有序的工作，并且能够达到管控一体化，就必须要进行网络集成和应用集成。所谓网络集成就是将互联网、企业内部网、底层控制网三网集成，真正实现资源共享和作业分布处理。所谓应用集成就是在网络平台上实现生产自动化监控系统和管理信息系统集成，做到管控一体化。2.1 变电所自动
5、化各类井上下变电所在采用智能型高低压开关柜、智能型隔爆高压真空馈电装置，柜内加装微机综合保护单元之后，采用综合保护单元对每一高压进出线回路进行检测和控制。再通过变电所内安装的通讯分站将采集到的电压、电流、功率、断电器的分合状态及故障信息通过工业以太网送到地面的计算机中，这样工作人员就可以在地面的计算机完成各开关的分合闸控制及整定值的修改。2.2 综采自动化在盘区安装了工作面集中控制系统后，就完成对工作面刮板破碎机、转载机的自动顺序起停控制。系统同时还和工业以太网相连，通过工业以太网将工作面集中监控系统的各类监测数据传输到地面的计算机中，使生产管理人员使用。2.2 运输自动化相比传统的胶带运输机
6、，未来的每条带式运输机都配有一套胶带机电控成套装置。这样就实现了电机空载分时软启动，多电机功率自动平衡调节。电控装置再与工业以太网相连，就能实现运输系统胶带机的远程集中控制和监视。使地面计算机也可以远程监视并控制运输。2.3 风机房自动化风机房设置一套自动化分站，采用 PLC 装置，通过智能监控和检测仪表，完成风机各参数、环境参数的自动检测及风机自动化控制，分站与工业以太网连接，实现计算机的远程检测和监控。2.4 排水泵自动化在主排水泵房设置一套自动化分站，采用矿用隔爆型 PLC 装置，根据水位线对水泵进行自动化控制，系统同时可根据电网负荷信息，以“削峰填谷” 的原则确定开、停水泵时间，分站主
7、机再与井下工业以太网相连，就可以将水泵运行数据传输至地面计算机，实现泵房的远程监控。2.5 煤矿安全监测监控系统我国已完成了从引进、消化吸收到自住研发的全过程。均被国内开发的 监测系统所改造替换，目前使用的煤矿安全监控系统，基本上是我国自主开发的产品，主要有 KJ95，KJ90，KJ70/KJ78 等。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大的安全装备。但是我国煤矿监控系统还停留在集散式监控水平上，仍以主从式窄带低速通信体系结构、时分制通信为主流技术，主要有 RS485，FSK 和 DPSK 等几种通信方式，系统反应速度慢、稳定性不好、抗电磁干扰能力
8、差、系统将向高速多主通信、高稳定性、强抗电磁干扰能力方向发展。2.6 矿井电力监控系统现有煤矿供电系统，虽然微机保护和监控系统得到了应用，但主要是针对地面供电系统，井下微机保护和监控装置应用还不多，大部分是在配电柜或防爆开关中设置漏电保护、过载保护、短路保护、欠压保护、断相保护等保护功能，采区内配电设备的联网功能较弱。由于井下供电网络结构复杂，采区变电所和工作面配电点供电服务对象主要为采煤、掘进、运输以及排水等主要生产环节，供电负荷种类繁多、区域分布广、负荷工作场所地质条件复杂，影响供电系统运行的不确定因素也较多，事故发生率高，故障排查、停送电周期长。尽管近年来，煤矿供电管理部门在改进井下配电
9、装备、应用新技术新成果的同时，不断强化人员素质的管理，煤矿井下供电系统的可靠性得到了提高，但由于人为因素造成的供电事故时有发生，影响了煤矿的安全生产，并且导致供电部门每天用于值班和线路维护的工作人员较多，降低了劳动生产率。2.7 矿井水泵自动化系统目前，大部分煤矿没有装备该系统，主要原因是水泵排空阀门受矿井水质影响，容易出故障，导致系统不能长期正常使用。井下水泵房一般有多台泵，单台泵功率一般都要几百几千瓦，无论从排水安全，还是避峰填谷用电进行节能等考虑，都有必要装备矿井水泵自动化系统。2.8 矿井机车调度控制系统矿井机车大部门是用于辅助运输，分为有轨机车和无轨机车，有轨机车国内已有信集团监控系
10、统，但生产厂家较少；无轨机车调度控制系统基本还是空白。目前无论在矿井总产和工作面单产方面，我国都已接近或达到世界发达国家的先进水平，而综采工作面搬家，与国外先进采煤国家相比差距很大，国外一般仅需 1-2 周即可完成，而我国煤矿传统方式需要 25-5d。大型矿井的液压支架和大型设备的铲装运输主要由无轨胶轮车来完成，其运行正常与否直接影响煤炭生产。2.9 矿井数字化工业电视系统目前绝大多数矿用工业电视系统都是模拟传输，系统使用可靠、经济，但随着高速通信技术广泛应用于井下，三网合一将是发展的趋势，矿井工业电视系统数字化也是发展方向。2.10 工作面巷道监控中心目前，较多的是对液压支架等单机进行自动化
11、控制，还没有成功实现工作面集控。在综采和综放工作面巷道建立监控中心，对包括大功率采煤机、大采高液压支架、大功率刮板运输机、转载机、破碎机、泵站、带式运输机、供电设备等进行集中监视监控，同时将信息高速传输到地面调度中心，还存在如何将采煤机的位置等机载信息和移动可视信息可靠传输到工作面巷道控制中心等难题。2.11 矿用透地通信系统采用敷设井下环型天线实现井下超低频无线电波覆盖，该系统可以由地面调度中心寻呼或群呼井下的工作人员，实现单向通信功能，在我国应用较少。其存在信道容量小、单向通信、电磁干扰大等缺点。2.12 矿用感应通信系统借助钢轨、水管、导线等金属感应体现井下巷道内无线电波覆盖，为减小传输
12、衰减，其选择的传输频率较低，而煤矿井下在低频段的电磁噪声较大，所以感应电话通话质量在有些矿井不理想，噪声较大。其主要应用于短距离救灾通信、矿井机车通信等局部通信。2.13 矿用载波通信系统利用电机车架空供电线与钢轨形成回路，采用直接载波传输方式实现运输调度员与司机之间及司机之间的通话。这一通信技术我国从 20 世纪 60 年代开始应用至今，产品已由电子管到晶体管，集成电路更换了几代，但一直未得到普及，部分矿井使用效果不好，通话不理想。2.14 矿用小灵通通信系统一种全矿井无线通信系统，可实现双工通话。来电显示、短消息发布、语音信箱、区域定位等功能。在巷道条件较好的矿井使用，效果不错，但由于 现
13、有系统缺乏调度功能且系统中的主要设备基站和基站控制器为隔爆设备，不适宜在工作面巷道中使用，使用范围受限。其发展方向是增加调度功能和开发本安型基站等。3 信息部门的管理作用信息部门组建的具体职责就是管理全矿的自动化、信息化工作，保证高效的运行，通过所有信息化、自动化系统的设计方案、技术要求的论证、审批和上报，将公司高效和先进的管理体系管理起来。信息部门的管理和职责：（1）信息部门应做到对全矿计算机、计算机网络的调整、维护和维修工作，负责煤矿信息网的管理。矿属的其余各单位协助管理和完善煤矿信息网，共同负责信息网发布和维护工作。负责办公自动化系统的日常维护工作，确保办公自动化系统的正常运行。（2）对
14、监测、监控、监视系统运行的维护、使用进行管理，确保系统 24 小时稳定运行，信息准确可靠，使上级领导增加一双更明亮、看得更远、更全面的眼睛。（3）对行政通讯系统、调度系统以及井下无线通讯系统的维护、使用进行管理，确保系统 24 小时稳定运行。（4）对工业监视系统进行管理，并对系统检查、故障处理和调整；负责机房监视设备处理、设施以及井下光缆的管理、维护工作。负责监视信号的调度显示及网络发布工作；负责工厂、办公楼等摄像装置的日常维护；负责地面通讯线路的日常维护工作。（5）对自动化控制系统所用的交换机、服务器、主干光缆、地面监控中心设备设施进行检查、维护。确保所负责范围内的设备运行正常，通讯畅通、性
15、能稳定。对现场监视、监控设备的使用情况进行检查和管理。（6）信息部门还应该对各使用单位负责系统内设备设施进行监督检查。4 结束语煤矿自动化是实现煤矿高采高效安全开采的关键技术之一，矿井通信是煤矿生产只会必须具备的手段。以矿井企业网为基础，以现代化管理理论为依据，以矿井安全自动化集成系统实时数据和办公管理系统手工录入数据为内容，建设一个能够处理企业人、财、物。产、供、销等矿井各类信息的综合管理信息系统。及时提供给各级管理人员，为决策领导者提供企业安全生产、经营管理和生产现场监测等全面的信息服务和决策支持，达到提高企业的标准化管理水平和综合效益的目的。信息应用系统已成为企业推动现代企业机制完善的有效手段。参考文献：1煤矿安全监控系统通用技术要求2 煤矿安全生产监控与通信作者简介：苗席春 E-mail: 联系电话：15003496617 固话： 8169000
