地下矿山智能集中操控系统在铁矿中的应用

地下矿山智能集中操控系统在铁矿中的应用刘近锋（西安利雅得电气股份有限公司）摘要：根据现代化矿山系统的发展要求，设计出基于现场设备的集控操控平台，将矿山的提升、通风、变电站、充填、水泵房等13大系统集中到集中控制室进行控制和监视管理。实际应用表明，该控制系统实现了现场系统的自动或手动启动、停止、安全控制等各项操作，达到了各系统的联锁操作。各现场无人值守，提高了工作效率，增强了系统的安全性。关键词：矿山智能化；集中操控；金属矿山；工业以太网；web发布；多设备接口；引言：矿山系统中涉及到的系统较多，对于管理和系统维护控制及其不便，任何一个环节的好坏与优劣直接影响到矿山的生产效率，甚至影响到矿山的生产安全。随着企业的发展，生产规模不断扩大，生产任务不断加重，而劳动力资源却在自然的减员，迫切要求矿山对井下和地表系统的集中控制和管理。实现多套系统的机房无人值守，减少劳动力，提高效率，增强工人的劳动素质和改善工作环境。保证矿山多个系统有机配合和安全运行。为此，在富全铁矿设计了矿山智能化集中操控系统，实现了现场十三大系统的自动和手动操作功能，减少了劳动力数量，降低了劳动强度，实现了矿山现场系统的无人值守。1研究内容：整个系统包括十三大系统，主要为主/副井提升系统、通风系统、井下/35KV变电系统、选矿系统、充填系统、空压机系统、水泵房系统、产量计量系统、人员定位系统、水处理、电话、视频系统。对这十三大系统与集控平台系统进行相应的接口连接通讯，采集现场各系统的状态数据及发送控制数据。将采集的数据存放在数据库中，通过对数据的重新整合，优化现场的控制系统运行，集控中心通过人员定位、视频、产量计量的一系列的矿山监视系统对矿山的运营情况有所整体把握，根据实时情况更好的指导和制定最新最完善的管理方案。2系统设计我公司将依据中钢集团山东富全矿业有限公司的数字化监控要求及矿山设备安全性和高效性的要求，结合当前矿山控制系统的发展趋势及我公司多年来积累的工程经验，本方案主要采用开放性的TCP/IP工业以太网技术、安全的现场总线技术、标准的计算机组态技术、可靠的检测技术、智能的专家策略系统等。本项目的成功实施将使贵公司的矿区控制系统，技术更加先进，功能更加强大、在国内处于领先水平，进一步推动全国矿山行业的科技水平。本系统所有控制信号均集成在网络之中，各个控制系统均通过PROFIBUS及INDUSTRIALETHERNET网络实现。采用1000M工业以太网（光纤），网络通讯介质冗余配置。在调度控制中心建立集中化控制总站，设立切换监视系统，建立多级操作系统，实现多级安全控制系统。2.1系统具体实现内容具体的主要内容包括以下内容：1、将主副井提升机自动化控制系统的网络柜、工控机、显示器等搬到调度室。能在调度室进行设备的远程控制，并将该系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。2、将35KV变电站监控系统数据传输到调度室，能在调度室进行设备的远程控制，并将该系统主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。3、将选矿厂自动化控制系统数据传输到调度室，在调度室不做远程控制要求。只将该系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。4、将-320水平水泵房及井下中央变电所的监视画面、水泵运行情况、水位情况、电力系统情况等上传到调度室，能在调度室进行设备的远程控制，并将该系统主要参数集成到调度室主画面上，实时监视监控设备运行状况。5、新增水源热泵远程自动化控制系统，能在调度室进行设备的远程控制，并将水源热泵远程自动化控制系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。6、将厂区污水处理系统及生产补充用水系统数据传输到调度室，能在调度室进行设备的远程控制。并将系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监控设备运行状况。7、将风机站控制系统数据传输到调度室，能在调度室进行设备的远程控制。并将系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。8、将空压机控制系统数据传输到调度室，能在调度室进行设备的远程控制，并将系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视设备运行状况。9、将净销售量的实时数据传输到调度室，并将主要参数集成到主画面上。10、新增主溜井、各个采场溜井、下部矿仓的料位监视系统，并将主要参数集成到主画面上。实时监视矿仓料位状况。11、人员定位系统的人员和设备定位系统数据传输到调度室，在调度室不做远程控制要求。只将该系统的主要参数集成到调度室主画面上，实时监视人员和设备定位状况。2.2网络构架及特点2.2.1集中管理控制系统网络特点a.全系统采用工业以太网网络构架。轻松实现系统的扩容。b.保证数据传送的快速性，使用光纤作为数据传输的载体，提高了系统的抗干扰能力，保证数据传输的准确性。c.所有的监控设备集中在调度室，实现数据的统一调度，集中监控。2.2.2集中管理控制系统网络结构（如图1）图12.3实现的功能1、能监视各子系统内设备的运行状态以及生产和安全参数。并以画面和图表的形式表现出来，同时可以根据生产和调度的要求起、停现场的设备。2、当设备故障或报警时，监控子系统与自动化远程监控平台同步显示故障设备名称、报警测点名称及数值，同时伴有声音报警。并将故障信息和报警信息存入数据库，供以后统计分析。3、集成化的编程组态。实现了从设计、编程、硬件组态、测试到操作诊断和远程维护的全过程组态应用。采用统一化的用户图形界面和面向对象的设计，使用起来轻松自如；采用模块化的设计，使用户根据需要进行选择；采用统一的数据库，保证了符号和变量在项目中的一致性，便于维护和提高效率。4、实现所有监视和控制系统的数据共享；实现现场操作人员对事故的准确上报；实现维护人员对系统的预维护和迅速的数据处理；实现数据的远程管理、故障的远程诊断；实现对各个系统设备的远程控制、监护；实现对系统的集中控制、集中管理、集中调配；实现工业控制系统的集中化管理、控制。5、增加各种报表功能，包括有班产量报表、日产量报表和月产量报表和点检报表、历史报警报表、销售量报表、人员下井记录报表等。6、实时信息数据集成。以信息集成平台为核心，将实时数据流在企业统一信息平台上集成起来，同时，针对统一信息平台开发各种综合应用，形成集成化、网络化应用。各种图形、图像、报表信息都可以通过Web的方式在任何一台终端统一浏览，统一界面。7、主画面显示采矿、运输、破碎、提升、排水、通风、地表皮带、地表破碎、磨机等主要设备的形象联系图，并实时显示运转与否和运转参数，各溜井、矿仓的料位情况。各画面可以自由切换，主画面可分别显示，也可集中显示系统情况。8、通过西门子的WINCCWEB发布系统软件将WINCC画面发布到局域网络，通过网络客户端和手机客户端实现全厂任何时间和地点的实时监控。2.4视频网络设计本系统采用国际最卓越的DLP高清晰度数码显示技术、无缝拼接技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等的应用综合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕显示系统。视频系统的框图如下图（图2）：图2通过这套电视墙显示系统可以将各类计算机信号、视频信号在大屏幕DLP和液晶电视上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，为用户提供一个交互式的灵活系统，为富全矿业综合调度系统提供了一个信息综合显示平台，适应铁矿不断发展的各种需要。本次技术方案电视墙系统选用大华公司的DLP拼接屏、图像拼接器、图像拼接软件DH-DSCS、液晶电视、信号切换系统、电视墙、LED显示屏。3应用实例中钢富全矿业位于山东省济宁市汶上县郭仓乡。为新兴的铁矿山企业，年产量为120万吨，是中国中钢集团下属的具有代表性的现代化矿山。矿山中的系统包括主/副井提升系统、通风系统、井下/35KV变电系统、选矿系统等。该系统于2011年由西安利雅得电气股份有限公司经过研究设计，与矿山现场对矿山的十三大操控系统进行了远程的、集中的、智能的实现。并且该项目通过中国冶金矿业企业协会的技术鉴定。富全铁矿通过地下矿山智能集中操控系统的改造，实现了矿山多处控制系统的自动运行，不仅减少了劳动力资源，实现了现场操控系统无人值守，而且提高了工作效率、增强了系统的安全性，建立了新型的设备管理模式和设备点检体系。整个系统自2011至今，运行安全可靠，实现了减员增效的目的，深的用户好评。4结语矿山智能化集中操控系统在矿山上的应用，不仅实现了现场无人值守，而且提高了系统的安全可靠性，矿山智能自动化系统发展的趋势，为矿山有劳动力密集型向技术密集型企业转变迈进一大步，在富全铁矿的智能化操控系统平台系统应用情况表明，该控制系统实现了现场十三大系统的有机融合，达到了远程自动和手动控制功能，不仅减少了劳动力资源，实现了各系统的现场无人值守，而且增强了系统的安全性，具有深远的应用价值。参考文献：[1]张鹰卢黎明.基于公用采集平台的集控站自动化系统及其特点分析.《浙江电力》2005年第4期[2]秦艳军，郭志林.浅谈王庄矿选煤厂模块化技术改造自动化系统.《煤》2010年01期[3]张毅,王瑞.充填站的标准自动化系统.《世界采矿快报》,1993年05期[4]罗贤东，唐冲，赵卫华，张雅娟.基于RFID的井下人员定位系统的研究.《RFID中国网》，2008年3月[5]王清灵，席幼民，现代矿井提升机电控系统[M].北京机械工业出版社，1996.[6]蒋瑞芬：基于调度和调度集控一体化平台的继保信息管理系统硬件体系的设计与建设规划.《广东输电与变电技术》2006年第6期