應(yīng)用背景
寺河礦是國家“九五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)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(shè)，引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及工藝，2002年11月8日通過國家驗(yàn)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(tuán)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(duì)，三個連采隊(duì)、二個連掘隊(duì)、一個預(yù)備隊(duì)、一個瓦斯抽放隊(duì)；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠、井下機(jī)電隊(duì)、地面運(yùn)行工區(qū)、運(yùn)安工區(qū)等單位；設(shè)置有調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)室、機(jī)電科、通風(fēng)科、地測科等職能科室。礦井六證齊全，安全裝備和生產(chǎn)條件符合國家相關(guān)規(guī)定，全礦特殊工種都經(jīng)過培訓(xùn)并持證上崗，可以滿足礦井安全生產(chǎn)需要。
礦井設(shè)計為斜井盤區(qū)開拓方式，綜合機(jī)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(zhǔn)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(jī)械強(qiáng)度的無煙煤，為優(yōu)質(zhì)化工原料和動力用煤。
礦區(qū)瓦斯儲量102.63億m3，其中3號主采煤層瓦斯儲量達(dá)54.15億m3。噸煤瓦斯含量東井區(qū)為9.03立方米，西井區(qū)為16.6立方米，礦井絕對瓦斯涌出量為486.6立方米/分鐘，是國內(nèi)乃至世界罕見的高瓦斯礦井。在治理瓦斯過程中,我們始終堅(jiān)持“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針，牢固樹立“成在瓦斯、敗在瓦斯；瓦斯不治，礦無寧日”的瓦斯治理理念，建有先進(jìn)完善的瓦斯抽放系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。采用瓦斯三級治理模式，通過采用井上下聯(lián)合抽采的辦法，構(gòu)筑了立體網(wǎng)絡(luò)式抽放體系，使煤層瓦斯降至到了8m3/噸以下，確保了安全生產(chǎn)。井下抽放出的瓦斯主要用于發(fā)電，亞行貸款的12萬千瓦煤層氣發(fā)電廠已建成試運(yùn)發(fā)電,是當(dāng)前亞洲規(guī)模最大的煤層氣發(fā)電廠。除此之外，抽出來的瓦斯還廣泛用于民用燃?xì)夂虲NG(壓縮煤層氣)清潔能源汽車項(xiàng)目和工業(yè)用氣，取得了良好的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
寺河礦自建礦伊始，就確立了建設(shè)國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略目標(biāo)，引進(jìn)了世界先進(jìn)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(jī)為德國艾柯夫公司SL-500型采煤機(jī)；掘進(jìn)采用連采、連掘工藝，連采機(jī)從美國久益公司進(jìn)口，掘進(jìn)機(jī)采用美國12CM27-10E型連采機(jī)及配套設(shè)備；輔助運(yùn)輸全部采用膠輪車運(yùn)輸；寺河礦選煤廠始建于1996年，2002年 12月投產(chǎn)，設(shè)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(shè)備從朗艾道公司引進(jìn)；裝車采用美國KSS定量裝車系統(tǒng)，裝車能力達(dá)到5000噸/小時，主導(dǎo)產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標(biāo)末煤，2005年曾獲“全國十佳選煤廠”榮譽(yù)稱號。在積極采用世界先進(jìn)設(shè)備的同時，寺河礦實(shí)施科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，不斷加強(qiáng)與煤炭科研院校的合作力度，在瓦斯治理、掘進(jìn)工藝、綜采設(shè)備等方面積極開展“產(chǎn)、學(xué)、研”合作，取得了一大批豐碩的科技成果，投產(chǎn)六年來，先后被授予“全國煤炭工業(yè)‘雙十佳’煤礦”、“全國煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新示范礦”、“全國煤炭工業(yè)特級高產(chǎn)高效礦井”等榮譽(yù)稱號。
為使晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井的信息化建設(shè)達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設(shè)作用，提高機(jī)械設(shè)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(jìn)行綜合信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，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(dú)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(fù)投資建設(shè)，費(fèi)用過高，不僅系統(tǒng)維護(hù)量大，且整體可靠性差，維修、維護(hù)困難。
早期的各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，無法統(tǒng)一監(jiān)測，無法統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)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(jìn)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(wù)管理各子系統(tǒng)沒有統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)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(dǎo)決策提供合理的依據(jù)。
客戶需求
礦井綜合信息化目標(biāo)：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(tuán)寺河礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的信息化系統(tǒng)集成，以實(shí)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(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化。
1）應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設(shè)備控制等信息的有機(jī)集成。
2）應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和自動控制技術(shù)實(shí)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(jī)電設(shè)備，減少井下作業(yè)人數(shù)，達(dá)到減人增效和提高礦井安全水平的目的。
3）通過應(yīng)用軟件，實(shí)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(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)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(jì)效益和競爭能力。
5）利用先進(jìn)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(shè)完成后，應(yīng)能夠使晉城煤業(yè)集團(tuán)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(luò)平臺上運(yùn)行，在異構(gòu)條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，使各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)共享。
系統(tǒng)建設(shè)完成后能夠?qū)θV井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、監(jiān)視和必要的控制，實(shí)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(xué)化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
解決方案
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(luò)拓?fù)渲?，集中控制系統(tǒng)貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)。
子系統(tǒng)包括：底層硬件設(shè)備、副井提升子系統(tǒng)、井下皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)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)及其OPC Server、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)服務(wù)器及有著緊密的聯(lián)系。各子系統(tǒng)負(fù)責(zé)底層硬件設(shè)備數(shù)據(jù)的采集及執(zhí)行控制命令，并作為OPC Server。數(shù)據(jù)采集器從各子系統(tǒng)的OPC Server中采集實(shí)時數(shù)據(jù)并實(shí)時的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲，并為集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心（人機(jī)界面）提供實(shí)時數(shù)據(jù)?？刂凭W(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)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(wù)器中，為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。WEB服務(wù)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(yuǎn)程訪問，其數(shù)據(jù)源來自工業(yè)庫鏡像服務(wù)器。集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
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(shè)備數(shù)據(jù)的任務(wù)，并將這些信息通過工業(yè)庫進(jìn)行存取，用以進(jìn)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(yuǎn)程訪問。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：
系統(tǒng)硬件設(shè)計
集中控制系統(tǒng)可分為自動化子系統(tǒng)、子系統(tǒng)OPC Server、數(shù)據(jù)采集器、工業(yè)庫服務(wù)器（控制網(wǎng)）、集控中心、工業(yè)庫鏡像服務(wù)器（管理網(wǎng)）、WEB服務(wù)器、瀏覽器客戶端等幾部分。
•OPC Server中采集實(shí)時數(shù)據(jù)并實(shí)時的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存<
