综合网络通信系统在现代化矿井调度业务中的应用研究

综合网络通信系统在现代化矿井调度业务中的应用研究

煤矿调度综合网络通信系统主要指的是针对矿山信息化背景下进行研发设计的煤炭生产管理综合系统。该系统功能主要涉及到监控、通信联络、产量监控与安全预警，人员定位与运输系统监控等功能也包含在内。基于此本文针对于煤矿调度综合网络通信系统在调度业务中的应用进行研究。

标签：煤矿;调度;网络通信系统;应用

1 系统功能分析

该信息化系统将物联网技术有效的应用到煤矿行业，可以快速掌握煤矿安全生产的相关信息。通过该系统对矿区人员自身的安全和设备使用状态以及附近环境进行感知，同时对于矿区地面生产和井下煤层信息，以及井下环境信息等相关内容进行全方位的掌握，借此可以进行灾害预防并在灾害来临前设置应急预案，及时地传递采取事故救助等信息。

图1 煤矿综合调度通信系统

（1）生产监控系统

生产监测系统能够对煤矿的具体生产情况（机电、运输）实现有效监测，通过合理的方式提升调度的管理水平。

（2）安全监测系统

安全监测系统主要任务是对煤矿生产过程中保障矿井安全，同时还能够对于多种数据以及信息数据完成收集和整理工作。

（3）语音联络系统

语音系统可以保障煤矿生产过程有效沟通，该语音系统增加了调度分组指令通话和系统推测等多种功能，能够提高调度指挥速度和准确度。

2.矿井综合自动化系统建设应用

综合调度控制技术已应用于多个不同的生产领域中。针对现代化企业管理和安全监控系统发展提出的要求，构建使用信息化以及自动化作為发展基础的新型现代化调度系统已经变成了目前煤炭行业不断提升企业竞争实力和保障矿井安全生产发展的必然趋势。目前公司已完成综合自动化控制系统采购、安装并投入使用。例如：AB公司生产的Control Logix5000系列PLC控制器系统，通过安装在井下的变电系统去完成主胶带运输和供电，同时还能够完成供水与排水以及主扇等几大系统进行远程自动化操作控制功能。

2.1 矿井综合自动化控制平台

矿井综合自动化平台将本次井各个子系统有机整合在一起，集控室将中央泵房、主副井提升机房、主扇机房的控制系统进行集中，通过光纤和交换机进行信息的交互通讯。确保矿井各个生产环节的实时信息在统一平台上进行有效集成，实现各子系统数据的深入挖掘、分析处理以及对关联业务数据的综合评估，进而实现对各生产环节的实时控制，达到“管控一体化”的目标。

2.2 分控采集单元

分站控制单元核心功能是为现场数据提供有效的采集、处理、通信，并且还可以提供多种不同类型的硬件通信设施接口，可应用于现场数据的获取和采集上，实时处置配电室中全部的保护装置和测控装置以及智能设备等相关数据，使其能够构成多种信息表，并且发送至矿井远程后台控制系统和调度集控中心。

2.3 后台电力监控系统

井下电力监控系统安装在井下中央变电所和各盘区变电所以及多个采区配电点，其主站系统硬件组中主要包含了通讯服务器和数据服务器以及监控工作站三大部分。可以完成远程遥测、遥信、遥控、遥调等基础控制功能，在地面能够实现对于井下开关设备的分合闸和设备有关参数的调整以及修改，针对开关设备动作状态完成及时的监控。故障报警和查询信息所进行的反馈能够提升对于故障点的给予有效处置，减少事故的影响时间。例如：主扇机房综合自动化系统全部都使用新型的PCS-9700 集控站系统，其主要形成操作员站和以太网以及交换机和UPS 以及PCS-9700保护测控装置等。

后台监控系统核心功能是执行井下数据的采集和存储以及实时监控，并且具有图表显示、紧急事件报警和记录、设备实时状态与相关参数的查询、操作控制命令的解释和命令下达等多种功能。操作界面使用简洁清晰的风格，操作上十分的便捷，值班人员可以实现对井下设备的远程实时的监控，在产生故障报警的时候可以辅助值班人员能够快速准确的进行判断。

2.4 监测系统应用

目前矿用的KJ90X型煤矿安全监控系统，该系统由地面中心站、数据传输终端、分站、传感器、系统软件等组成。监控系统内安设有矿用交换机、监测分站、甲烷传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、风速传感器、压力传感器、氧气传感器、粉尘传感器、烟雾传感器、二氧化碳传感器、开停传感器、风筒风量传感器、馈电传感器、风门开关传感器及语音报警器、断电器等。

监控中心站每班有专职监测调度员值班，发现瓦斯报警和异常变化等情况，随时汇报处置。实现值班人员每班填写运行日志方便化，打印监测日报信息化。实现了与安全监控设备布置图和接线图相符合，通过与传感器、断电器、分站、

电源、中心站等设备的位置、接线、断电范围和传输电缆集成，并能够根据实际布置情况的变化及时修改，实现矿井安全监测的全覆盖。

2.5 井下联络系统基本构成

调度通信系统可以对接多种调度终端设备，如IP电话、有线电话、公网手机、固话、视频电话、矿用手机以及智能终端设备等。并通过媒体承载设备与呼叫控制的逻辑分离，实现多种形式的通信和调度。对于所有的主叫或者被叫通话方，系统都会生成对应的会话对象，并对会话信令（媒体处理函数）以及会话数据进行封装，基于面向对象的设计理念，使应用模块的底层处理将显得更为简单。在底层协议层和上层应用模块层之间，处于核心控制地位的是呼叫状态控制层，他将每次语音会话作为独立任务进行启动或者结束处理，表现为状态机的形态，通过这个状态机，系统可以实现每个合法语音应用或者呼叫的流程，并对其进行约束。

通信系统架构模式为静态内核与动态模块相结合的方式。系统内核主要功能有：①呼叫状态控制。②内存池与线程管理。③各种抽象接口，有API函数、信令以及文件系统等接口的调用函数。接口和模块动态管理方面，所有的功能模块都具有动态加载与卸载机制，模块功能通过加载函数在相应的内核接口进行注册，而模块功能的卸载及资源释放是通过卸载函数按照一定顺序来实现。3 矿井综合自动化系统综合调度经济效益

矿井远程综合自动化控制系统设置完成之后，会对于原本的组织管理机构和制度给予适当的调整，制定和综合自动化控制系统发展相一致的管理制度，并且使用先进的现代化管理方式，严格执行和当前自动化平台发展相一致的规定，使得工作效率以及管理水平得到快速体制，展现出了综合自动化系统发展上获得的经济效益，其主要体现节能效益和生产效益两种。

3.1 节能效益分析

综合自动化系统能够综合调度提高开机率，能够实现对于中央水泵房远程并且及时的监控，使其能够达成削谷填峰的预期目标;并且和当前能源综合管理等方式相互融合能够很好的减少产生的电耗，通过调度人员及时处置调配，按照吨煤电耗降低2kW·h去对其给予计算，那么每年能够节约的能源成本则达到了：0.5 元/kW·h×2kW·h/t×400万t=400万元。

3.2 生产效益分析

综合自动化系统可以对设备实际运行情况进行量化，在事故出现之前，进行快速、精准隐患点定位，调度有关人员对其进行有效的处置，尽可能的把存在的隐患消除在萌芽阶段。系统的应用使得设备隐患排查能力不断强化，参照平均每月降低事故处置影响时间为3h 计算，每年则能够节约的时间为3×12=36h。本次按年生产能力达到400万t/a，按照每小时大概出煤约为800t，每年能够多出36×800=28800t的商品煤，按照350元/t去对其进行计算，则每年能够降低潜在

的损失为约1000万元。

综合自动化控制系统的应用，使调度室值班人员能够使用站控主单元以及后台监控系统及时并且有效的完成对矿井的井下高低压电力监控系统和泵房自动化排水控制系统以及地面主副井提升系统的综合调度，实现实时生产效益最大化。

结束语

礦山物联网建设是矿山数字化以及信息化建设发展生产过程中的主要手段，提高信息化手段已经迫在眉睫。煤矿调度综合网络通信系统是国能神华煤炭公司在发展过程中完成矿山调度信息化建设过程中的有效探索。应用该系统解决了以往的信息沟通不畅，业务部门彼此之间的关联性低，自动化程度普遍不高、出错率不断增长、信息反应回馈时间缓慢、问题处置不及时等问题，提高了生产效率。

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