集中監(jiān)控、科學管理，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)——記霍寶干河煤礦綜合信息化項目

　　山西光遠科技有限公司 范志峰

應用背景

霍州煤電集團公司是山西省三大煤炭基地之一的晉中基地內(nèi)一個大型骨干煤礦，也是晉南最大的省屬國有重點煤炭企業(yè)。公司已有47年的發(fā)展歷史，前身霍州礦務局始建于1958年，2000年底改制為霍州煤電集團有限責任公司，2001年10月同西山煤電、汾西礦業(yè)等聯(lián)合組建山西焦煤集團公司，為山西焦煤集團公司的子公司。

霍寶干河煤礦是霍州煤電集團與寶山鋼鐵公司合作建設的一座大型現(xiàn)代化礦井，年設計生產(chǎn)能力210萬噸，2004年6月開工建設， 2008年8月1日正式投產(chǎn)。

霍寶干河煤礦是在國家已經(jīng)把企業(yè)信息化建設列入十一五發(fā)展規(guī)劃，把企業(yè)信息建設提升到戰(zhàn)略高度；霍州煤電集團經(jīng)過近十年的企業(yè)信息化建設，取得了一定的成效，企業(yè)充分認識到企業(yè)信息化建設是提高企業(yè)經(jīng)營管理水平、提高安全生產(chǎn)水平、提高企業(yè)生產(chǎn)效率和市場競爭力的必要手段的背景下投資建設的。礦井在建設初期就對信息化建設方案進行了公開招標和集體會審，力求把霍寶干河煤礦建成高度信息化的新型示范礦井。

客戶需求

建立底層生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，實時了解供電設備、皮帶、水泵、提升設備、通風機、壓風機以及生產(chǎn)環(huán)境（包括瓦斯、CO、溫度等）情況。

建立生產(chǎn)監(jiān)控平臺，集成各個底層監(jiān)控系統(tǒng)，方便用戶了解全礦底層生產(chǎn)設備工作情況，工作環(huán)境測量指標；方便總調度員遠程控制供電開關、皮帶、水泵的開停。

建立煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)，包括實施生產(chǎn)監(jiān)控和調度管理功能，方便礦領導實時了解全礦生產(chǎn)情況。

　　 解決方案

根據(jù)霍寶干河煤信息一體化項目方案，全礦信息網(wǎng)絡由管理信息網(wǎng)、服務器群子網(wǎng)、調度指揮信息網(wǎng)、集中控制網(wǎng)和生產(chǎn)過程控制網(wǎng)絡組成。

集中控制網(wǎng)與調度指揮信息網(wǎng)連接并采用控制網(wǎng)專用網(wǎng)閘進行物理隔離，實現(xiàn)單向通信（或嚴格限制返回字節(jié)數(shù)的雙向通信），調度指揮信息網(wǎng)與管理信息網(wǎng)之間通過防火墻等硬件安全設備以及相應的管理手段實現(xiàn)有限制的互聯(lián)互通。

為了確?？煽啃耘c安全性，生產(chǎn)過程控制網(wǎng)采用光纖傳輸環(huán)網(wǎng)結構，要實現(xiàn)井下所有信息系統(tǒng)（數(shù)據(jù)、語音、視頻）的接入。所有安全生產(chǎn)監(jiān)控自動化子系統(tǒng)均接入到光纖傳輸環(huán)網(wǎng)進行傳輸，主干網(wǎng)（地面至井下中央變電所）不再敷設電纜。

調度指揮控制中心既是礦井的生產(chǎn)安全指揮中心，又是整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的控制中心。在礦井調度指揮中心既能夠實時監(jiān)測到整個礦井的生產(chǎn)和安全狀況，又能夠對礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制。

在管理信息網(wǎng)絡上實現(xiàn)控制網(wǎng)絡實時數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)的共享，使企業(yè)管理者能夠通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)隨時掌握企業(yè)的生產(chǎn)、安全和管理信息。

　　 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

在生產(chǎn)控制網(wǎng)絡（控制環(huán)網(wǎng)）使用GE 公司工業(yè)組態(tài)軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX集成各底層生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能，以便總調度員和各專業(yè)調度員實施了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況，控制生產(chǎn)設備、供電開關的開停。

通過單向數(shù)據(jù)傳送程序，實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)跨過網(wǎng)閘傳輸?shù)絇roficy Historian（iH），通過Proficy Realtime Information Portal集成到煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)中展示給Web瀏覽用戶，結合調度員錄入的調度管理數(shù)據(jù)，產(chǎn)生經(jīng)營管理所需的分析報表，為管理決策提供依據(jù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：

系統(tǒng)設計

·實時生產(chǎn)服務器

實時生產(chǎn)服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Proficy iFIX Plus SCADA Server軟件冗余運行，完成從現(xiàn)場控制設備采集、存儲數(shù)據(jù)的工作。同時還運行數(shù)據(jù)單向傳輸程序，跨網(wǎng)閘發(fā)送數(shù)據(jù)到信息網(wǎng)Proficy Historian（iH）數(shù)據(jù)庫中。

·實時監(jiān)控終端

各實時監(jiān)控終端在Windows XP環(huán)境中安裝Proficy HMI/SCADA–iFIX iClient軟件負責開發(fā)各個子系統(tǒng)的所有功能，動態(tài)顯示生產(chǎn)情況、設備狀態(tài)、生成報表，供各專業(yè)調度員查看、完成遠控功能。

·Proficy Historian（iH）服務器

Proficy Historian（iH）服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Proficy Historian（iH）軟件和Microsoft SQL Server 2005服務器組成集群，提供實時歷史數(shù)據(jù)接收、存儲、查詢功能。

·Proficy Realtime Information Portal服務器

Proficy Portal服務器在Windows 2003環(huán)境中安裝Proficy Realtime Information Portal軟件負責開發(fā)、發(fā)布各個子系統(tǒng)的所有功能提供WEB訪問。

·煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)服務器

煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)服務器在Windows 2003環(huán)境中配置IIS服務負責發(fā)布.net平臺上開發(fā)的生產(chǎn)調度系統(tǒng)，接收調度管理數(shù)據(jù)存儲于Microsoft SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫中，查詢生成報表，通過框架調用Proficy Portal實時監(jiān)控頁面，供用戶實時了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。

·Microsoft SQL Server 2005服務器

Microsoft SQL Server 2005服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Microsoft SQL Server 2005軟件和Proficy Historian（iH）服務器組成集群，提供調度管理數(shù)據(jù)、生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的存儲、查詢功能。

系統(tǒng)功能

對應于以上網(wǎng)絡結構，干河煤礦軟件項目集成后在全礦將形成兩套系統(tǒng)：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) + 煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)。

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是對底層生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的集成，運行于網(wǎng)閘之內(nèi)的集中控制工業(yè)環(huán)網(wǎng)，使用GE公司的工業(yè)控制軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX實現(xiàn)。視頻、數(shù)據(jù)同步監(jiān)控，既有利于用戶從數(shù)據(jù)視頻兩方面掌握生產(chǎn)現(xiàn)場狀況，又有利于用戶實時了解生產(chǎn)控制指令的執(zhí)行情況、執(zhí)行效果；系統(tǒng)設計各部門分項控制和總調集中控制功能，總調度員通過礦井概貌了解全礦生產(chǎn)情況、全部報警信息、控制關鍵生產(chǎn)設備實施緊急調度；各部門、各專業(yè)調度員通過各子系統(tǒng)了解本部門、本專業(yè)生產(chǎn)情況，實施遠程調度。如下圖所示：

煤礦安全生產(chǎn)調度系統(tǒng)包括實時生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)(煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)不含控制功能) + 煤礦生產(chǎn)調度管理系統(tǒng)，運行于管理信息網(wǎng)絡、調度指揮信息網(wǎng)，使用Web構架，不需要復雜的安裝配置即可方便應用。

實時生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，使用GE公司的工業(yè)控制軟件Portal和定制開發(fā)的功能模塊實現(xiàn)，供礦領導、礦調度員實時了解全礦生產(chǎn)情況、根據(jù)生產(chǎn)情況下發(fā)調度命令，要求生產(chǎn)控制調度人員執(zhí)行生產(chǎn)調度命令。

煤礦生產(chǎn)調度管理系統(tǒng)包括生產(chǎn)計劃的制定、生產(chǎn)執(zhí)行情況、安全事故的記錄查詢統(tǒng)計等功能。如下圖所示：

系統(tǒng)特色

·信息集成

數(shù)據(jù)視頻同步監(jiān)控：安裝有攝像頭的子系統(tǒng)，可以實現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)同步監(jiān)控；總集成畫面(全礦生產(chǎn)概貌)：畫面直觀生動，數(shù)據(jù)高度集成，力求礦調人員看此監(jiān)控圖即可了解全礦的生產(chǎn)狀況。如下圖所示：

·故障自診斷

定義故障條件后，當故障發(fā)生時，總集成界面(全礦生產(chǎn)概貌)和子系統(tǒng)監(jiān)控界面中同時直觀的顯示故障、報警信息。

·聯(lián)控

定義聯(lián)控條件、聯(lián)控場景后，當符合聯(lián)控條件后，調度大屏自動切換到指定場景，顯示指定內(nèi)容。有效幫助礦調人員及時處理生產(chǎn)事故，指揮排除安全隱患。

·調度指揮管理系統(tǒng)

全面整合生產(chǎn)調讀日常管理數(shù)據(jù)、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、自動化設備運行實時數(shù)據(jù)、工業(yè)視頻數(shù)據(jù)、事故處理記錄、人員考勤記錄等多種信息。涵蓋作業(yè)計劃制定、生產(chǎn)過程監(jiān)控、日常調度指揮、應急事件處理等煤礦生產(chǎn)調度相關的各項業(yè)務。為調度員提供一個桌面辦公平臺，輔助調度員全面、迅速、準確地進行生產(chǎn)調度。

實施結果

在這個項目中，應用了GE的Proficy軟件系統(tǒng)為干河煤礦生產(chǎn)管理提供了實用、高效的技術平臺，實現(xiàn)了行業(yè)領先的信息化礦山。通過項目的實施，為實現(xiàn)遠程監(jiān)控、井下無人值守創(chuàng)造了有利的設備基礎；為管理人員提供了透明化的信息支撐，使生產(chǎn)決策更加科學合理；此套系統(tǒng)為把煤礦建設成安全、高效、環(huán)保、節(jié)能的現(xiàn)代企業(yè)做出了突出貢獻。

關于GE智能平臺

GE智能平臺是一個提供高新技術的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制和嵌入式領域的軟硬件產(chǎn)品、服務以及專業(yè)技術。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的、靈活的、超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領域，獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。GE智能平臺總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業(yè)解決方案業(yè)務集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問www.ge-ip.com。

關于GE企業(yè)解決方案

GE企業(yè)解決方案通過提供集成的解決方案幫助客戶提升生產(chǎn)力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無損檢測、安防和生命安全技術、電力系統(tǒng)保護和控制以及工廠自動化和Embedded計算系統(tǒng)。企業(yè)解決方案的高科技、高增長的業(yè)務包括傳感與檢測技術，安防，數(shù)字能源和智能平臺。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。