煤礦綜合智能化平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用

　　一、項(xiàng)目背景

　　某煤礦通過建設(shè)煤礦綜合智能化平臺(tái)使礦井生產(chǎn)安全可靠，有效地預(yù)防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害;使礦井各類自動(dòng)化系統(tǒng)在異構(gòu)條件下實(shí)現(xiàn)信息聯(lián)通、共享和聯(lián)動(dòng);實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營(yíng)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(shí)現(xiàn)對(duì)礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如：煤流、采、運(yùn)、主井提升等，集供電、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)、輔助運(yùn)輸、給排水等輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的三維集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)可靠無人值守運(yùn)行，有效提高礦井生產(chǎn)效率;另外可將環(huán)境監(jiān)測(cè)、束管火災(zāi)監(jiān)測(cè)、輔助運(yùn)輸信號(hào)、調(diào)度通信等系統(tǒng)的信息集中于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、存檔、檢索。同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jí)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)職能部門可以通過網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行礦井生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、礦區(qū)調(diào)度和同步掌握生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、產(chǎn)量及質(zhì)量的情況，快速做出反應(yīng)，及時(shí)調(diào)度。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　1.技術(shù)路線

　　1)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)建筑、井下巷道和各種設(shè)備設(shè)施進(jìn)行三維展示。通過對(duì)重要建筑物和井下巷道建立三維模型，構(gòu)建與礦區(qū)實(shí)景相對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境，使調(diào)度指揮人員能夠不到現(xiàn)場(chǎng)就可以考察礦區(qū)及礦井地下情況。實(shí)現(xiàn)建筑物和礦井信息的多角度查看和虛擬巡游，同時(shí)將重要設(shè)備信息、人員位置等在虛擬三維環(huán)境中標(biāo)識(shí)出來。虛擬環(huán)境將保持與現(xiàn)實(shí)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(tái)從其它各個(gè)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(shí)時(shí)標(biāo)定各個(gè)實(shí)體的空間位置，如實(shí)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(jì)數(shù)據(jù)的展現(xiàn),如將各個(gè)子系統(tǒng)不同類型的統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源布局展現(xiàn)，如標(biāo)定點(diǎn)位、查詢?cè)擖c(diǎn)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)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(shí)在地圖上報(bào)警，報(bào)警通過點(diǎn)的顏色、大小、閃爍、聲音等各種方式實(shí)現(xiàn)。

　　2.具體內(nèi)容

　　煤礦綜合智能化平臺(tái)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：三維綜合自動(dòng)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(jí)實(shí)時(shí)庫(kù))、GIS(地理信息系統(tǒng))、3D(三維)，移動(dòng)訪問于一體的第四代自動(dòng)化和信息化組態(tài)平臺(tái)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，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?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)構(gòu)建數(shù)據(jù)共享與交換機(jī)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的面向綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理和集成技術(shù)，應(yīng)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行面向業(yè)務(wù)管理和報(bào)表數(shù)據(jù)的管理，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(tái)，運(yùn)用直觀的組態(tài)工具，提供高性能的生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)窗口，動(dòng)態(tài)展現(xiàn)監(jiān)測(cè)畫面。三維綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能包含：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合集成、煤礦生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)測(cè)功能、平面及三維組態(tài)展示、主流移動(dòng)客戶端訪問。

　　圖片

　　三、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　1.系統(tǒng)架構(gòu)考慮了系統(tǒng)的先進(jìn)性，良好的擴(kuò)展性，監(jiān)控系統(tǒng)的可實(shí)施性，整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用SCADA，配備獨(dú)立的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，使三維自動(dòng)化管理平臺(tái)從開工開始就具備海量歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)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(jí)成本、維護(hù)成本等。

　　2.三維自動(dòng)化管理平臺(tái)系統(tǒng)通過采用自動(dòng)化與信息化平臺(tái)技術(shù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、存儲(chǔ)、發(fā)布設(shè)計(jì)，將整個(gè)煤礦的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行集成，存儲(chǔ)于統(tǒng)一設(shè)計(jì)的調(diào)度指揮中心機(jī)房工業(yè)實(shí)時(shí)庫(kù)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息通過圖表方式進(jìn)行圖文并茂的展示。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息通過WEB發(fā)布，供各科室通過瀏覽器訪問。

　　四、實(shí)施效果

　　1.為精細(xì)化管理提供空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

　　建立目標(biāo)細(xì)分、標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分、任務(wù)細(xì)分、責(zé)任細(xì)分，實(shí)施精確計(jì)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)上“精謀細(xì)劃”，經(jīng)營(yíng)上“精打細(xì)算”，管理上“精雕細(xì)琢”，技術(shù)上“精益求精”。

　　通過三維可視化，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的對(duì)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(jìn)行描述，更精細(xì)的了解礦井地面及井下真實(shí)情況，從而實(shí)現(xiàn)更精細(xì)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(duì)象的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立對(duì)象之間的聯(lián)系，則可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xì)化管理，使安全隱患的位置、特征、措施與井下的地點(diǎn)、單位、人員聯(lián)系在一起，實(shí)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(duì)生產(chǎn)過程及要素的可視化呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)的時(shí)效性大大提高。借助三維可視化，實(shí)時(shí)顯示各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)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(shí)時(shí)顯示供電設(shè)備的運(yùn)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(yùn)行出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步自動(dòng)報(bào)警，彈出異常畫面顯示異常地點(diǎn)，同時(shí)對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方開停、遠(yuǎn)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(tái)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(shí)間內(nèi)分析出井下事故地點(diǎn)坐標(biāo)和周圍環(huán)境要素的動(dòng)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。