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    1. 應用背景

    寺河礦是國家“九五”期間重點建設項目，礦井位于沁水煤田東南邊緣，工業(yè)場地位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)殷莊村。礦區(qū)西側(cè)緊鄰侯月鐵路，距候月鐵路嘉峰車站1公里，距陽城電廠20余公里，并有鐵路專用線直接相連。

    寺河礦于1996年12月30日開工建設，引進國外先進生產(chǎn)設備及工藝，2002年11月8日通過國家驗收正式投產(chǎn)。2006年經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局核定礦井生產(chǎn)能力為1080萬噸/年，是晉城煤業(yè)集團首個千萬噸級礦井。全礦在冊正式員工3856人（截止到2008年6月底），目前井下有兩個綜采隊，三個連采隊、二個連掘隊、一個預備隊、一個瓦斯抽放隊；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠、井下機電隊、地面運行工區(qū)、運安工區(qū)等單位；設置有調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)室、機電科、通風科、地測科等職能科室。

    礦井設計為斜井盤區(qū)開拓方式，綜合機械化開采。采區(qū)布置分為東區(qū)、西區(qū)、北區(qū)三個部分，目前只開采東區(qū)，同時正在積極做好西區(qū)和北區(qū)的開采準備工作。寺河礦井田面積約為230平方公里，南北走向長約12公里，東西傾斜寬約23公里，地質(zhì)儲量為15億噸。全井田可采煤層分為3#、9#、15#共3層煤層，總厚度10.32米。其中，主采煤層3號煤平均厚度為6.31米，可采儲量2.1億噸。煤種為低硫、低中灰、高發(fā)熱量、高機械強度的無煙煤，為優(yōu)質(zhì)化工原料和動力用煤。 

                   

    寺河礦自建礦伊始，就確立了建設國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略目標，引進了世界先進技術(shù)和裝備：綜采采用長壁工作面一次采全高采煤工藝，采煤機為德國艾柯夫公司SL-500型采煤機；掘進采用連采、連掘工藝，連采機從美國久益公司進口，掘進機采用美國12CM27-10E型連采機及配套設備；輔助運輸全部采用膠輪車運輸；寺河礦選煤廠始建于1996年，2002年 12月投產(chǎn)，設計入洗能力為800萬噸/年，經(jīng)過2004-2006年的技術(shù)改造，入選能力增至1500萬噸/年；選煤采用重介分選工藝，主洗系統(tǒng)主要設備從朗艾道公司引進；裝車采用美國KSS定量裝車系統(tǒng)，裝車能力達到5000噸/小時，主導產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標末煤，2005年曾獲“全國十佳選煤廠”榮譽稱號。

    為使晉城煤業(yè)集團寺河礦井的信息化建設達到業(yè)內(nèi)先進水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設作用，提高機械設備的利用效率，提高安全生產(chǎn)和管理水平，開發(fā)信息資源的價值，企業(yè)需進行綜合信息管理系統(tǒng)的建設，其必要性可以概括如下：

    早期的生產(chǎn)自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)處于相互獨立的狀態(tài)，各系統(tǒng)自成體系，信息不能互通，形成“信息孤島”現(xiàn)象。
    通訊線路重復投資建設，費用過高，不僅系統(tǒng)維護量大，且整體可靠性差，維修、維護困難。
    早期的各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)無法實現(xiàn)網(wǎng)絡共享，無法統(tǒng)一監(jiān)測，無法統(tǒng)一調(diào)度，嚴重影響了生產(chǎn)力水平的提高。 

    由于各自動化子系統(tǒng)采集信息不能綜合利用，所以很難從系統(tǒng)工程的角度來整體對企業(yè)進行統(tǒng)一的自動化管理，難以有效的整合各種資源和發(fā)揮自動化的最大效益。

    企業(yè)業(yè)務管理各子系統(tǒng)沒有統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、業(yè)務規(guī)范，不能有效整合底層自動化數(shù)據(jù)及企業(yè)管理數(shù)據(jù)為領(lǐng)導決策提供合理的依據(jù)。

    2. 客戶需求

    寺河礦綜合自動化系統(tǒng)搭建，基于GE 智能平臺 Proficy軟件平臺，由北京陽光金力公司負責工程實施。礦井綜合信息化目標：通過優(yōu)化礦井生產(chǎn)相關(guān)的資源綜合管理調(diào)控能力，建立晉城煤業(yè)集團寺河礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡的信息化系統(tǒng)集成，以實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務運轉(zhuǎn)網(wǎng)絡化、行政辦公無紙高效化。

    1）應用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)、和煤礦生產(chǎn)工藝技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設備控制等信息的有機集成。
    2）應用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡和自動控制技術(shù)實現(xiàn)在礦調(diào)度指揮中心監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù)，集中控制井上、下機電設備，減少井下作業(yè)人數(shù)，達到減人增效和提高礦井安全水平的目的。
    3）通過應用軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化，并能實現(xiàn)對關(guān)鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。
    4）保證煤礦生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和競爭能力。
    5）利用先進的技術(shù)和合理的方案，使系統(tǒng)具有良好的性價比。

    系統(tǒng)建設完成后，應能夠使晉城煤業(yè)集團寺河礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息和視頻信息在一個統(tǒng)一網(wǎng)絡平臺上運行，在異構(gòu)條件下進行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運行，使各自獨立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實現(xiàn)共享。

    系統(tǒng)建設完成后能夠?qū)θV井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測、監(jiān)視和必要的控制，實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

    3. 解決方案

    3.1系統(tǒng)概述

    集中監(jiān)測與控制系統(tǒng)在煤礦綜合自動化系統(tǒng)和安全生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。集中控制系統(tǒng)既是煤礦綜合自動化的核心，也是安全生產(chǎn)管理信息化的數(shù)據(jù)源的重要提供者。在煤礦綜合自動化和安全生產(chǎn)管理信息化工程的網(wǎng)絡拓撲中，集中控制系統(tǒng)貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡。

                   

    子系統(tǒng)包括：底層硬件設備、副井提升子系統(tǒng)、井下皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)、通風子系統(tǒng)、電網(wǎng)子系統(tǒng)、安全監(jiān)測子系統(tǒng)等等。各子系統(tǒng)負責底層硬件設備數(shù)據(jù)的采集及執(zhí)行控制命令，并作為IO Driver。數(shù)據(jù)采集器從各子系統(tǒng)的IO Driver中采集實時數(shù)據(jù)并實時的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負責數(shù)據(jù)的存儲，并為集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心（人機界面）提供實時數(shù)據(jù)。控制網(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務器通過單向防火墻將數(shù)據(jù)傳送到管理網(wǎng)中的工業(yè)庫鏡像服務器中，為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。WEB服務器可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問，其數(shù)據(jù)源來自工業(yè)庫鏡像服務器。集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

    3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

    自動化系統(tǒng)采用GE Intelligent Platform的Proficy HMI / SCADA – iFIX軟件，以完成采集現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)的任務，并將這些信息通過工業(yè)庫進行存取，用以進一步數(shù)據(jù)處理和報表查詢，通過Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問。

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：

                   

    3.3系統(tǒng)軟件描述

    礦井綜合自動化平臺軟件建立在GE Intelligent Platform的Proficy軟件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，這包括HMI監(jiān)控軟件、工業(yè)庫、Portal3.0 WEB發(fā)布軟件等。

    應用于礦井綜合自動化平臺軟件建立的主要軟件產(chǎn)品如下：

    服務器（SCADA Server）：從現(xiàn)場PLC、儀表采集數(shù)據(jù)；產(chǎn)生報警，控制；存儲現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)到過程數(shù)據(jù)庫。
    客戶端 (View Node)：從SCADA Server訪問數(shù)據(jù)；以圖形畫顯示實時生產(chǎn)過程。
    lPortal3.0 WEB軟件：通過Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問。

    工業(yè)庫

    將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)信息通過工業(yè)庫進行存取，用以進一步數(shù)據(jù)處理和報表查詢。

    選用GE Proficy軟件平臺主要基于該軟件產(chǎn)品平臺的如下特點：

    應用案例在中國煤炭行業(yè)最多，Proficy平臺已在中國數(shù)十個礦井的綜合自動化建設中選用。

    軟件系統(tǒng)有各種主要PLC、DCS產(chǎn)品的驅(qū)動軟件集合，使用煤礦子系統(tǒng)眾多、設備類型不統(tǒng)一的特點。這些驅(qū)動程序可以避開OPC等低速接口的限制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更穩(wěn)定可靠的傳輸。

    對于煤礦行業(yè)特有的瓦斯監(jiān)測、人員定位等系統(tǒng)，GE 智能平臺 Proficy軟件平臺可以通過TXT、數(shù)據(jù)庫直接連接的方式進行數(shù)據(jù)獲取，滿足煤礦行業(yè)特定標準的實現(xiàn)。

    GE 智能平臺 Proficy軟件平臺有很好的擴展性和可伸縮性，方便配置，就可應用在不同規(guī)模的礦山；軟件的開發(fā)接口豐富，為將來的更進一步的信息化建設打下良好基礎(chǔ)。

    GE 智能平臺 Proficy軟件產(chǎn)品的在線修改功能強大，適合煤礦生產(chǎn)環(huán)境多變、系統(tǒng)復雜、需要經(jīng)常進行調(diào)整的特點。

    3.4 系統(tǒng)功能介紹

    數(shù)據(jù)采集

    負責根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)設備（如上位機、PLC）采集數(shù)據(jù)，以圖形畫顯示實時生產(chǎn)過程，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫服務器，為分析提供歷史數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)存儲

    將設備運轉(zhuǎn)、設備操控、設備的歷史數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)配置信息保存在工業(yè)庫服務器，為生產(chǎn)統(tǒng)計及系統(tǒng)、設備性能分析提供歷史數(shù)據(jù)。

    實時監(jiān)測

                   

    實時監(jiān)測井下生產(chǎn)與安全狀況：對井下設備運行狀況動態(tài)監(jiān)測、對井下安全監(jiān)控系統(tǒng)的瓦斯、一氧化碳等傳感器的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、選取工業(yè)視頻實時監(jiān)測、并可以對井下人員位置實時跟蹤監(jiān)測。及時發(fā)現(xiàn)、處理報警信息，自動對超限、斷電等異常情況聲光報警，并提供報警事故處理方法，報警歷史信息可以圖文一體化地查詢、統(tǒng)計、分析。

    設備動態(tài)監(jiān)測

    系統(tǒng)通過獲取井下自動化設備的實時數(shù)據(jù)，將井下生產(chǎn)狀況以圖文一體化方式可視化地展現(xiàn)在辦公桌面上。調(diào)度員及生產(chǎn)調(diào)度管理者通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)便可足不出戶地實時掌握一線生產(chǎn)狀況。通過設置各種自動化設備的報警參數(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N生產(chǎn)異常狀況自動報警，提醒調(diào)度員及時處理生產(chǎn)現(xiàn)場的異常狀況。

                   

                   

    通過和井下自動化系統(tǒng)的接口，利用組態(tài)技術(shù)把傳輸皮帶的各個重點監(jiān)測點的數(shù)據(jù)展示出來，利用組態(tài)技術(shù)模擬皮帶傳輸?shù)那闆r，并顯示皮帶的轉(zhuǎn)速、啟動時間、運轉(zhuǎn)時間等信息。對煤的生產(chǎn)過程從采煤機－皮帶－煤倉－提升－選煤廠等整個生產(chǎn)流程進行全過程監(jiān)測。

    報表

    包含了小時產(chǎn)量報表、日產(chǎn)量報表、詳細報警信息報表、設備開停報表、監(jiān)測數(shù)據(jù)報表、匯總報表、工具更換報表等。例如，報警信息報表將列出故障的開始時間、結(jié)束時間等信息。

                   

    歷史、實時曲線

    系統(tǒng)可以使查看某測點的實時數(shù)據(jù)曲線。選擇日期查看某測點歷史數(shù)據(jù)的曲線，在曲線的值坐標上可以自定義刻度。

                   

    安全管理

    系統(tǒng)提供了一套穩(wěn)定安全管理機制，明確的區(qū)分開管理員與操作員并自動將相應的權(quán)限賦予不同身份人員。

    控制聯(lián)動

    1) 定時啟動、關(guān)閉控制；
    2) 根據(jù)其他子系統(tǒng)信息，直接控制其系統(tǒng)；
    3) 有條件限制的自動啟動。

    整合以后的自動化平臺模糊了子系統(tǒng)的邊界，形成了一套軟級別的DCS系統(tǒng)，這給平臺的控制聯(lián)動帶來了可能，平臺豐富的腳本功能（VBA），是進行控制聯(lián)動的核心；原先各個子系統(tǒng)的控制僅限于本系統(tǒng)內(nèi)；由于各子系統(tǒng)的硬件是由不同的廠家安裝，由不同的設備組成，如果在硬件層面上使各個子系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)動控制就需要各子系統(tǒng)的硬件間有通訊并且還要規(guī)定一個主控系統(tǒng)，這個工作是非常困難且不實際的，所以將這個工作轉(zhuǎn)移動了自動化平臺的軟件系統(tǒng)。通過軟件向各個可控子系統(tǒng)發(fā)出控制指令。

    報警功能

    平臺將各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中，也就是異構(gòu)數(shù)據(jù)的同構(gòu)化，相對于整個平臺再不是一個個的子系統(tǒng)而是一個大的整合后的獨立平臺，這對數(shù)據(jù)的管理提供便利的數(shù)據(jù)源，所有測點的報警門限可靈活設置，報警模塊對所有的實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，當數(shù)據(jù)達到報警狀態(tài)時平臺以三種形式表現(xiàn)，接口列表實時顯示、設備聲光報警、手機報警系統(tǒng)，還可以對相應的報警進行分級管理及報警數(shù)據(jù)的查詢和報表打印。

    視頻聯(lián)動

    當系統(tǒng)出現(xiàn)告警時，視頻監(jiān)視器將切換到相應的攝像頭，并可控制外接警報器報警和控制現(xiàn)場設備實現(xiàn)報警聯(lián)動，還可觸發(fā)錄像，將監(jiān)控現(xiàn)場的情景同步地記錄在案。實現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)。能從其他應用系統(tǒng)獲取需要的信息并處理，并將相關(guān)的視頻信息和告警信息傳送給其他應用系統(tǒng)。

    4. 項目總結(jié)

    在這個系統(tǒng)中，選擇應用了GE 智能平臺 Proficy統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，具有開放的系統(tǒng)接口、標準化的系統(tǒng)接口，使客戶：擁有一個高效可靠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、一個易于擴展升級的模塊式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、一個能夠?qū)ιa(chǎn)全過程進行跟蹤和分析的系統(tǒng)、一個專為煤礦業(yè)設計和集成的具有豐富經(jīng)驗的系統(tǒng)。

    晉城煤業(yè)集團寺河礦井礦井綜合生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的成功實施，構(gòu)成了全礦的綜合自動化監(jiān)控網(wǎng)絡，形成了集生產(chǎn)、調(diào)運、銷售、結(jié)算于一體的企業(yè)綜合信息管理平臺，為晉城煤業(yè)集團寺河礦井建立了一個集監(jiān)、管、控于一體的綜合型現(xiàn)代化礦井，大大提高了的生產(chǎn)效率、設備管理能力和產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)核心競爭力和同行業(yè)競爭能力。

    近年來GE 智能平臺 Proficy軟件系統(tǒng)在全國數(shù)十個礦井的綜合信息化/自動化的建設中被選用，寺河礦的綜合自動化系統(tǒng)的成功建設是該軟件平臺在全國千萬噸級礦井的又一可靠成功范例。GE 智能平臺 Proficy軟件系統(tǒng)，以優(yōu)良的硬件兼容性、良好的系統(tǒng)擴展性、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、操作界面的美觀性，成為中國煤礦行業(yè)信息化建設的不二選擇。

    關(guān)于GE智能平臺

    GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員。