煤礦綜合智能化平臺開發(fā)與應(yīng)用

　　一、項目背景

　　某煤礦通過建設(shè)煤礦綜合智能化平臺使礦井生產(chǎn)安全可靠，有效地預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害;使礦井各類自動化系統(tǒng)在異構(gòu)條件下實現(xiàn)信息聯(lián)通、共享和聯(lián)動;實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營管理、決策指揮的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化。

　　系統(tǒng)建成后，在地面調(diào)度室實現(xiàn)對礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如：煤流、采、運、主井提升等，集供電、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)、輔助運輸、給排水等輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的三維集中監(jiān)控，實現(xiàn)可靠無人值守運行，有效提高礦井生產(chǎn)效率;另外可將環(huán)境監(jiān)測、束管火災(zāi)監(jiān)測、輔助運輸信號、調(diào)度通信等系統(tǒng)的信息集中于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理、存檔、檢索。同時實現(xiàn)整個礦井的生產(chǎn)信息、管理信息的集成化管理，礦井調(diào)度人員、礦級領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)職能部門可以通過網(wǎng)絡(luò)終端進行礦井生產(chǎn)實時監(jiān)測、礦區(qū)調(diào)度和同步掌握生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)、產(chǎn)量及質(zhì)量的情況，快速做出反應(yīng)，及時調(diào)度。

　　二、研究內(nèi)容

　　1.技術(shù)路線

　　1)運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)對工業(yè)廣場內(nèi)建筑、井下巷道和各種設(shè)備設(shè)施進行三維展示。通過對重要建筑物和井下巷道建立三維模型，構(gòu)建與礦區(qū)實景相對應(yīng)的虛擬環(huán)境，使調(diào)度指揮人員能夠不到現(xiàn)場就可以考察礦區(qū)及礦井地下情況。實現(xiàn)建筑物和礦井信息的多角度查看和虛擬巡游，同時將重要設(shè)備信息、人員位置等在虛擬三維環(huán)境中標識出來。虛擬環(huán)境將保持與現(xiàn)實環(huán)境的數(shù)據(jù)一致，特別是煤層開采狀況、設(shè)備位置和狀態(tài)、人員位置等信息，能夠通過虛擬環(huán)境直接顯示最新情況。

　　2)平臺從其它各個子系統(tǒng)中采集和提取數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同系統(tǒng)提供的信息實時標定各個實體的空間位置，如實現(xiàn)人員定位、軌跡顯示、瓦斯監(jiān)控等。

　　3)通過應(yīng)用接口能提供各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)的展現(xiàn),如將各個子系統(tǒng)不同類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以柱狀圖、餅狀圖和曲線圖等形式表現(xiàn)出來。

　　4)通過應(yīng)用接口實現(xiàn)應(yīng)急資源布局展現(xiàn)，如標定點位、查詢該點位周邊某一范圍所有應(yīng)急資源的布局和數(shù)量。

　　5)通過應(yīng)用接口，可以將安全設(shè)備動態(tài)監(jiān)測信息實時展現(xiàn)在地圖上，如果設(shè)備或井下環(huán)境出現(xiàn)異常，及時在地圖上報警，報警通過點的顏色、大小、閃爍、聲音等各種方式實現(xiàn)。

　　2.具體內(nèi)容

　　煤礦綜合智能化平臺主要設(shè)計內(nèi)容有：三維綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與綜合集成子系統(tǒng)的建設(shè)。

　　采用集成SCADA(組態(tài))、historian(企業(yè)級實時庫)、GIS(地理信息系統(tǒng))、3D(三維)，移動訪問于一體的第四代自動化和信息化組態(tài)平臺，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺，整合分散在各子系統(tǒng)中各種無序、多介質(zhì)的信息和多種工業(yè)監(jiān)控數(shù)據(jù)，同時構(gòu)建數(shù)據(jù)共享與交換機制，既滿足目前指揮調(diào)度工作的需要，又便于未來其它系統(tǒng)的整合。

　　選用基于專業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的面向綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)管理和集成技術(shù)，應(yīng)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行面向業(yè)務(wù)管理和報表數(shù)據(jù)的管理，并實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)之間的有效整合。

　　綜合智能化平臺，運用直觀的組態(tài)工具，提供高性能的生產(chǎn)過程監(jiān)測窗口，動態(tài)展現(xiàn)監(jiān)測畫面。三維綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能包含：實時數(shù)據(jù)綜合集成、煤礦生產(chǎn)過程實時監(jiān)測、實時報警監(jiān)測功能、平面及三維組態(tài)展示、主流移動客戶端訪問。

　　圖片

　　三、系統(tǒng)特點

　　1.系統(tǒng)架構(gòu)考慮了系統(tǒng)的先進性，良好的擴展性，監(jiān)控系統(tǒng)的可實施性，整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用SCADA，配備獨立的歷史數(shù)據(jù)庫，使三維自動化管理平臺從開工開始就具備海量歷史數(shù)據(jù)存儲和查詢分析的能力，并為日后信息管理和調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)提供完整的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫集成，以減少接口數(shù)量，解決數(shù)據(jù)傳遞瓶頸，降低系統(tǒng)集成成本、升級成本、維護成本等。

　　2.三維自動化管理平臺系統(tǒng)通過采用自動化與信息化平臺技術(shù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、存儲、發(fā)布設(shè)計，將整個煤礦的監(jiān)測信息進行集成，存儲于統(tǒng)一設(shè)計的調(diào)度指揮中心機房工業(yè)實時庫中。

　　3.除調(diào)度指揮中心外，各專業(yè)部門可查看各自所需的實時監(jiān)測信息。實時監(jiān)測信息通過圖表方式進行圖文并茂的展示。系統(tǒng)監(jiān)測信息通過WEB發(fā)布，供各科室通過瀏覽器訪問。

　　四、實施效果

　　1.為精細化管理提供空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

　　建立目標細分、標準細分、任務(wù)細分、責(zé)任細分，實施精確計劃、精確決策、精確控制、精確考核的一種科學(xué)管理模式。這種管理模式就是依靠現(xiàn)代信息化技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)上“精謀細劃”，經(jīng)營上“精打細算”，管理上“精雕細琢”，技術(shù)上“精益求精”。

　　通過三維可視化，實現(xiàn)更精細的對礦區(qū)內(nèi)各類建筑、井下巷道、設(shè)備的空間位置分布狀況進行描述，更精細的了解礦井地面及井下真實情況，從而實現(xiàn)更精細的管控。

　　2.提高安全管理的效率及應(yīng)用層次

　　安全管理是煤礦企業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展的根本，其目的是保障安全，核心是預(yù)防和控制事故。通過在系統(tǒng)中建立對象的空間數(shù)據(jù)庫，并建立對象之間的聯(lián)系，則可以方便的實現(xiàn)對安全相關(guān)信息，即人、巷道、物、安全隱患、責(zé)任與相關(guān)單位、責(zé)任人、物體、空間環(huán)境精細化管理，使安全隱患的位置、特征、措施與井下的地點、單位、人員聯(lián)系在一起，實現(xiàn)真正意義上的安全隱患的全員，全方位、全過程管理，使安全管理明確、高效。

　　3.提高生產(chǎn)管理效率

　　通過對生產(chǎn)過程及要素的可視化呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)的時效性大大提高。借助三維可視化，實時顯示各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，如：工作、維修、空閑等，以便生產(chǎn)調(diào)度指揮生產(chǎn)。實時顯示供電設(shè)備的運行狀況，如：工作、維修等，輔之以該設(shè)備的其他信息的顯示，包括開關(guān)狀態(tài)及電流、電壓、溫度、功率、功率因數(shù)、電度等數(shù)據(jù)。當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)異常，或者供電設(shè)備運行出現(xiàn)異常波動時，應(yīng)當(dāng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步自動報警，彈出異常畫面顯示異常地點，同時對井下設(shè)備進行遠方開停、遠程控制。

　　4.提高應(yīng)急救援系統(tǒng)應(yīng)用層次，快速輔助決策

　　在三維可視化平臺的支持下，可以提供第一人稱視角，第三人稱視角，二維、三維等多種空間的視角和視圖，在應(yīng)急救援領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。通過該系統(tǒng)，能夠在很短的時間內(nèi)分析出井下事故地點坐標和周圍環(huán)境要素的動態(tài)變化，快速確定安全區(qū)域，可能的人員逃生區(qū)，迅速制定救生方案。該系統(tǒng)還可以根據(jù)事故發(fā)生的位置，迅速分析該事故的影響區(qū)域，指導(dǎo)井下人員選擇正確的逃生路線和方案。