物联网时代建设全面感知矿山

3、物联网时代的全面感知矿山系统结构
通过我们到国外的考察，以及与德国贝克公司、 通过我们到国外的考察，以及与德国贝克公司、德国 鲁尔集团（RAG）和德国PSI公司的合作过程中，我们发现， 鲁尔集团（RAG）和德国PSI公司的合作过程中，我们发现， PSI公司的合作过程中 发达国家矿井之所以达到很高的自动化程度， 发达国家矿井之所以达到很高的自动化程度，根本原因是 现场采用了大量的传感器、可靠的控制元件， 现场采用了大量的传感器、可靠的控制元件，使控制系统 能够采集基础设备完备的状态信息以及现场工作人员的相 关信息， 关信息，能够对设备的运行状况以及人员相关信息进行全 方位检测，从而大幅提高了现场设备的可靠性， 方位检测，从而大幅提高了现场设备的可靠性，保障了人 员安全，增加了效率和效益。 员安全，增加了效率和效益。
1、公司在高瓦斯和煤与瓦斯突出的井工条件下成功建成的被中 央媒体誉为“中国第一对数字化矿井”的刘庄煤矿， 央媒体誉为“中国第一对数字化矿井”的刘庄煤矿，是我公司 建设全面感知矿山的初次实践
刘庄煤矿综合自动化控制系统的建设是公司进行全面感 知矿山建设的初次尝试，在很多方面取得了重大突破。 知矿山建设的初次尝试，在很多方面取得了重大突破。刘庄 煤矿自动化建设通过工业以太网、 现场总线、OPC以及其它 煤矿自动化建设通过工业以太网 、 现场总线 、 OPC 以及其它 开放性通讯技术的应用，在统一的监控平台上实现了对矿井 开放性通讯技术的应用， 供电、提升、通风、排水、运输、采煤工作面、选煤厂监控 供电、提升、 通风、 排水、 运输、采煤工作面、 人员定位、 环境监测、GIS系统等 24类60余个子系统的信 系统等24 、 人员定位 、 环境监测 、 GIS 系统等 24 类 60 余个子系统的信 息集成。 息集成。
为做好公司矿井自动化建设工作，近几年来， 为做好公司矿井自动化建设工作，近几年来，公司 多次组团赴世界先进的采矿国家学习借鉴国外先进的采 矿工艺和新自动化技术的应用。 矿工艺和新自动化技术的应用。在进行充分调研和论证 的基础上，公司提出： 的基础上，公司提出：“自动化是煤炭行业生产力的发 展方向，是加强成本控制、 展方向，是加强成本控制、提高生产效率和参与市场竞 争的有效手段，是公司‘三次创业’的核心” 争的有效手段，是公司‘三次创业’的核心”。
刘庄煤矿综合自动化控制系统的部分子系统
刘庄煤矿当前已实现对主井提升控系统、 刘庄煤矿当前已实现对主井提升控系统、矸石井提升系 中央水泵房、 110KV 变电所、压风机、 KV变电所 统 、 中央水泵房 、 110KV 变电所 、 压风机 、 井下所有主要运 输胶带机、通风机、工作面系统（包括泵站、工作面三机、 输胶带机、通风机、 工作面系统（包括泵站、工作面三机、 液压支架）、集中制冷系统等在监控中心的远程控制操作， 液压支架） 集中制冷系统等在监控中心的远程控制操作， 实现了上述车间硐室设备运行操作的现场无人化。同时， 实现了上述车间硐室设备运行操作的现场无人化。同时，利 Web门户技术实现了矿井自动化监控系统监控画面的Web发 门户技术实现了矿井自动化监控系统监控画面的Web 用Web门户技术实现了矿井自动化监控系统监控画面的Web发 使相关人员可以在办公室通过Web Web浏览实时查看现场设 布 ， 使相关人员可以在办公室通过 Web 浏览实时查看现场设 备运行状况。 备运行状况。
我们充分认识到矿井的自动化建设必须要从矿井 的设计阶段开始，从基础设备的自动化出发， 的设计阶段开始 ，从基础设备的自动化出发 ， 从设备 的传感器配置着手， 的传感器配置着手 ， 并要充分考虑设备控制系统的开 放性和辅以公司范围内自动化控制相关规范和标准、 放性和辅以公司范围内自动化控制相关规范和标准 、 运行保障机制的制定和建立。 运行保障机制的制定和建立。
刘庄煤矿自动化建设体系层次
刘庄煤矿自动化建设体系架构
刘庄煤矿自动化建设，充分应用了计算机技术、 刘庄煤矿自动化建设，充分应用了计算机技术、网络技 信息技术、控制技术，实现了刘庄煤矿的设备监控、 术 、 信息技术、 控制技术 ， 实现了刘庄煤矿的设备监控 、 安全、生产和经营管理等信息的有机集成， 安全 、 生产和经营管理等信息的有机集成， 并通过刘庄煤 矿生产过程的自动化、管理流程的信息化、 优化了生产过 矿生产过程的自动化、 管理流程的信息化、 程控制和生产调度手段，使生产计划及经营管理更加科学 程控制和生产调度手段， 合理。 合理。
我们充分利用物联网的最新技术， 我们充分利用物联网的最新技术，在覆盖全公司井上 及井下高速网络的基础上，对矿山的人(人员定位、 及井下高速网络的基础上， 对矿山的人(人员定位、无线 通信) 设备(综合自动化) 环境(安全监控、矿压监控等) 通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压监控等) 等信息进行全面感知和集成，利用直观形象的应用（设备 等信息进行全面感知和集成，利用直观形象的应用（ 监控组态、人员定位、矿井GIS系统、视频监控图像等） GIS系统 监控组态 、人员定位、矿井GIS系统 、 视频监控图像等） 对矿山进行操作管理。 对矿山进行操作管理。
刘庄煤矿综合自动化控制子系统
综 合 传 输 平 台 网 络 建 设 安 全 监 控 系 统 建 设 井 下 排 水 自 动 控 制 系 统 中 央 回 风 井 通 风 机 监 控 系 统 瓦 斯 抽 放 站 监 控 系 统 注 氮 防 灭 火 系 统 束 管 检 测 系 统 建 设 采 煤 工 作 面 自 动 化 系 统 井 下 胶 带 输 送 机 监 控 系 统 主 井 自 动 化 提 升 系 统 副 井 自 动 化 提 升 系 统 矸 石 井 自 动 化 提 升 选 煤 厂 监 控 系 统 井 下 降 温 监 控 系 统 自 动 化 给 水 系 统 矿 井 自 动 化 水 处 理 系 统 压 风 机 监 控 系 统 地 面 排 矸 及 矸 石 山 监 控 系 统 矿 井 电 力 监 控 系 统 矿 用 井 下 移 动 目 标 安 全 监 测 系 统 自 动 装 车 系 统 工 业 闭 路 电 视 监 控 系 统 煤 矿 指 令 电 话 调 度 系 统 工 业 自 动 化 软 件 大 屏 幕 投 影 显 示 系 统
公司在以自动化技术创新作为核心的第三次创业发展 目标的指引下， 目标的指引下，全面推进新矿井的自动化建设和老矿井的 自动化改造， 自动化改造，使公司矿井自动化工作在确保公司矿井的生 产安全，提高劳动生产率、减少用工人数、 产安全，提高劳动生产率、减少用工人数、降低生产成本 、提高经济效益等方面起到了显著作用。 提高经济效益等方面起到了显著作用。
设备的高度自动化是实现生产过程控制自动化的基 础，现场信息的高度集成是生产过程控制系统远程集控 时的基本要求。 时的基本要求。传统的现场自动化控制系统虽能够满足 现场设备自动化控制的需求， 现场设备自动化控制的需求，但不能为远程监控提供足 够的现场设备信息，即传统的自动化控制系统现场设备 够的现场设备信息， 在远程的可视化程度较低， 在远程的可视化程度较低，不能保障系统在远程操作时 的可靠性。智能化仪器仪表技术、 的可靠性。智能化仪器仪表技术、现场总线与工业以太 网技术的发展，尤其是OPC技术等开放性通讯技术的大量 网技术的发展，尤其是OPC技术等开放性通讯技术的大量 OPC 应用为过程控制系统现场信息的高度集成提供了基础。 应用为过程控制系统现场信息的高度集成提供了基础。
只有在设计阶段即考虑到系统自动化控制的需求， 只有在设计阶段即考虑到系统自动化控制的需求 ， 才能够在基础建设、工艺选择、 设备选型和配套等问题 才能够在基础建设、 工艺选择 、 上充分考虑， 从根本上解决系统自动化的问题； 上充分考虑 ， 从根本上解决系统自动化的问题 ； 只有在 基础设备的选择上充分考虑了设备自动化控制的需求才 能够要求设备配置足够的传感器； 能够要求设备配置足够的传感器 ； 只有配备了足够的传 感器在远程才能够充分了解现场的信息， 感器在远程才能够充分了解现场的信息 ， 才能保证远程 操作时系统的安全和可靠。同时， 只有系统具备了高的 操作时系统的安全和可靠 。 同时 ， 开放性才能够实现系统信息的高度集成， 开放性才能够实现系统信息的高度集成 ， 才能做到系统 的集中监控和统一管理调度； 的集中监控和统一管理调度 ； 另外只有建立了严格的运 行保障制度，自动化的效能才能真正得到发挥。 行保障制度，自动化的效能才能真正得到发挥。
物联网概念的提出被预言为继互联网之后全球信息产业 的又一次科技与经济发展浪潮，受到各国政府、 的又一次科技与经济发展浪潮，受到各国政府、企业和学 术界的重视，美国、欧盟、 术界的重视，美国、欧盟、日本等国甚至将其纳入国家和 区域信息化战略。 区域信息化战略。
2、感知矿山概念 感知矿山” 是通过高速网络实现对矿山的全面覆盖， “ 感知矿山 ” 是通过高速网络实现对矿山的全面覆盖 ， 对矿山的人(人员定位、无线通信) 设备(综合自动化) 对矿山的人 ( 人员定位、 无线通信) 、 设备 (综合自动化) 、 环境(安全监控、矿压监控等)全面感知， 环境 ( 安全监控、 矿压监控等) 全面感知， 并利用直观形象 的应用，来全面展现和管理矿山。 感知矿山” 的应用 ， 来全面展现和管理矿山。 “ 感知矿山 ” 是将先进 的自动控制、通信、计算机、 的自动控制 、 通信 、 计算机 、 信息和现代管理等技术相结 将生产过程的控制、运行与管理作为一个整体， 合， 将生产过程的控制 、 运行与管理作为一个整体， 以实 现企业的优化运行、控制与管理。 现企业的优化运行、控制与管理。
1、物联网概念： 物联网（ Things） 物联网（The Internet of Things）字面上讲就是物物 相连的互联网，他是对物体具有全面感知能力， 相连的互联网，他是对物体具有全面感知能力，对信息具有 可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。他 可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。 有两层含义：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网， 有两层含义：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是 在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二， 在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸 和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。 和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。全 面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。 面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。