1. 應用背景

    寺河礦是國家“九五”期間重點(diǎn)建設項目，礦井位于沁水煤田東南邊緣，工業(yè)場(chǎng)地位于沁水縣嘉峰鎮殷莊村。礦區西側緊鄰侯月鐵路，距候月鐵路嘉峰車(chē)站1公里，距陽(yáng)城電廠(chǎng)20余公里，并有鐵路專(zhuān)用線(xiàn)直接相連。

    寺河礦于1996年12月30日開(kāi)工建設，引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)設備及工藝，2002年11月8日通過(guò)國家驗收正式投產(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(wàn)噸/年，是晉城煤業(yè)集團首個(gè)千萬(wàn)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(gè)綜采隊，三個(gè)連采隊、二個(gè)連掘隊、一個(gè)預備隊、一個(gè)瓦斯抽放隊；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠(chǎng)、井下機電隊、地面運行工區、運安工區等單位；設置有調度室、生產(chǎn)技術(shù)室、機電科、通風(fēng)科、地測科等職能科室。

    礦井設計為斜井盤(pán)區開(kāi)拓方式，綜合機械化開(kāi)采。采區布置分為東區、西區、北區三個(gè)部分，目前只開(kāi)采東區，同時(shí)正在積極做好西區和北區的開(kāi)采準備工作。寺河礦井田面積約為230平方公里，南北走向長(cháng)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、高機械強度的無(wú)煙煤，為優(yōu)質(zhì)化工原料和動(dòng)力用煤。 

                   

    寺河礦自建礦伊始，就確立了建設國內領(lǐng)先、國際一流現代化礦井的戰略目標，引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)和裝備：綜采采用長(cháng)壁工作面一次采全高采煤工藝，采煤機為德國艾柯夫公司SL-500型采煤機；掘進(jìn)采用連采、連掘工藝，連采機從美國久益公司進(jìn)口，掘進(jìn)機采用美國12CM27-10E型連采機及配套設備；輔助運輸全部采用膠輪車(chē)運輸；寺河礦選煤廠(chǎng)始建于1996年，2002年 12月投產(chǎn)，設計入洗能力為800萬(wàn)噸/年，經(jīng)過(guò)2004-2006年的技術(shù)改造，入選能力增至1500萬(wàn)噸/年；選煤采用重介分選工藝，主洗系統主要設備從朗艾道公司引進(jìn)；裝車(chē)采用美國KSS定量裝車(chē)系統，裝車(chē)能力達到5000噸/小時(shí)，主導產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標末煤，2005年曾獲“全國十佳選煤廠(chǎng)”榮譽(yù)稱(chēng)號。

    為使晉城煤業(yè)集團寺河礦井的信息化建設達到業(yè)內先進(jìn)水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設作用，提高機械設備的利用效率，提高安全生產(chǎn)和管理水平，開(kāi)發(fā)信息資源的價(jià)值，企業(yè)需進(jìn)行綜合信息管理系統的建設，其必要性可以概括如下：

    早期的生產(chǎn)自動(dòng)化監測監控系統處于相互獨立的狀態(tài)，各系統自成體系，信息不能互通，形成“信息孤島”現象。
    通訊線(xiàn)路重復投資建設，費用過(guò)高，不僅系統維護量大，且整體可靠性差，維修、維護困難。
    早期的各生產(chǎn)自動(dòng)化子系統無(wú)法實(shí)現網(wǎng)絡(luò )共享，無(wú)法統一監測，無(wú)法統一調度，嚴重影響了生產(chǎn)力水平的提高。 

    由于各自動(dòng)化子系統采集信息不能綜合利用，所以很難從系統工程的角度來(lái)整體對企業(yè)進(jìn)行統一的自動(dòng)化管理，難以有效的整合各種資源和發(fā)揮自動(dòng)化的最大效益。

    企業(yè)業(yè)務(wù)管理各子系統沒(méi)有統一數據標準、業(yè)務(wù)規范，不能有效整合底層自動(dòng)化數據及企業(yè)管理數據為領(lǐng)導決策提供合理的依據。

    2. 客戶(hù)需求

    寺河礦綜合自動(dòng)化系統搭建，基于GE 智能平臺 Proficy軟件平臺，由北京陽(yáng)光金力公司負責工程實(shí)施。礦井綜合信息化目標：通過(guò)優(yōu)化礦井生產(chǎn)相關(guān)的資源綜合管理調控能力，建立晉城煤業(yè)集團寺河礦井監測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò )的信息化系統集成，以實(shí)現全礦井生產(chǎn)各環(huán)節的過(guò)程控制自動(dòng)化、安全生產(chǎn)綜合調度指揮和業(yè)務(wù)運轉網(wǎng)絡(luò )化、行政辦公無(wú)紙高效化。

    1）應用計算機技術(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)現企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設備控制等信息的有機集成。
    2）應用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )和自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現在礦調度指揮中心監測井下環(huán)境參數，集中控制井上、下機電設備，減少井下作業(yè)人數，達到減人增效和提高礦井安全水平的目的。
    3）通過(guò)應用軟件，實(shí)現生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調度、生產(chǎn)過(guò)程控制最優(yōu)化，并能實(shí)現對關(guān)鍵設備的狀態(tài)監測和故障分析。
    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，使系統具有良好的性?xún)r(jià)比。

    系統建設完成后，應能夠使晉城煤業(yè)集團寺河礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節的生產(chǎn)工況信息和視頻信息在一個(gè)統一網(wǎng)絡(luò )平臺上運行，在異構條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應用系統聯(lián)系起來(lái)，協(xié)調有序運行，使各自獨立的監控系統信息實(shí)現共享。

    系統建設完成后能夠對全礦井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、監視和必要的控制，實(shí)現全礦井的數據采集、生產(chǎn)調度、決策指揮的信息化、科學(xué)化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應用和發(fā)展奠定基礎。

    3. 解決方案

    3.1系統概述

    集中監測與控制系統在煤礦綜合自動(dòng)化系統和安全生產(chǎn)管理信息化系統中起著(zhù)承上啟下的作用。集中控制系統既是煤礦綜合自動(dòng)化的核心，也是安全生產(chǎn)管理信息化的數據源的重要提供者。在煤礦綜合自動(dòng)化和安全生產(chǎn)管理信息化工程的網(wǎng)絡(luò )拓撲中，集中控制系統貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò )。

                   

    子系統包括：底層硬件設備、副井提升子系統、井下皮帶監控子系統、通風(fēng)子系統、電網(wǎng)子系統、安全監測子系統等等。各子系統負責底層硬件設備數據的采集及執行控制命令，并作為IO Driver。數據采集器從各子系統的IO Driver中采集實(shí)時(shí)數據并實(shí)時(shí)的發(fā)送至數據服務(wù)器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負責數據的存儲，并為集中控制系統監控中心（人機界面）提供實(shí)時(shí)數據?？刂凭W(wǎng)中的數據服務(wù)器通過(guò)單向防火墻將數據傳送到管理網(wǎng)中的工業(yè)庫鏡像服務(wù)器中，為其他數據分析軟件提供數據源。WEB服務(wù)器可將集中控制系統監控中心以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布，支持多用戶(hù)遠程訪(fǎng)問(wèn)，其數據源來(lái)自工業(yè)庫鏡像服務(wù)器。集中控制系統的結構

    3.2系統數據流

    自動(dòng)化系統采用GE Intelligent Platform的Proficy HMI / SCADA – iFIX軟件，以完成采集現場(chǎng)設備數據的任務(wù)，并將這些信息通過(guò)工業(yè)庫進(jìn)行存取，用以進(jìn)一步數據處理和報表查詢(xún)，通過(guò)Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統監控中心以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布，支持多用戶(hù)遠程訪(fǎng)問(wèn)。

    系統數據流如下圖所示：

                   

    3.3系統軟件描述

    礦井綜合自動(dòng)化平臺軟件建立在GE Intelligent Platform的Proficy軟件產(chǎn)品的基礎上，這包括HMI監控軟件、工業(yè)庫、Portal3.0 WEB發(fā)布軟件等。

    應用于礦井綜合自動(dòng)化平臺軟件建立的主要軟件產(chǎn)品如下：

    服務(wù)器（SCADA Server）：從現場(chǎng)PLC、儀表采集數據；產(chǎn)生報警，控制；存儲現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據到過(guò)程數據庫。
    客戶(hù)端 (View Node)：從SCADA Server訪(fǎng)問(wèn)數據；以圖形畫(huà)顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程。
    lPortal3.0 WEB軟件：通過(guò)Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統監控中心以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)布，支持多用戶(hù)遠程訪(fǎng)問(wèn)。

    工業(yè)庫

    將現場(chǎng)采集的數據信息通過(guò)工業(yè)庫進(jìn)行存取，用以進(jìn)一步數據處理和報表查詢(xún)。

    選用GE Proficy軟件平臺主要基于該軟件產(chǎn)品平臺的如下特點(diǎn)：

    應用案例在中國煤炭行業(yè)最多，Proficy平臺已在中國數十個(gè)礦井的綜合自動(dòng)化建設中選用。

    軟件系統有各種主要PLC、DCS產(chǎn)品的驅動(dòng)軟件集合，使用煤礦子系統眾多、設備類(lèi)型不統一的特點(diǎn)。這些驅動(dòng)程序可以避開(kāi)OPC等低速接口的限制，實(shí)現數據更穩定可靠的傳輸。

    對于煤礦行業(yè)特有的瓦斯監測、人員定位等系統，GE 智能平臺 Proficy軟件平臺可以通過(guò)TXT、數據庫直接連接的方式進(jìn)行數據獲取，滿(mǎn)足煤礦行業(yè)特定標準的實(shí)現。

    GE 智能平臺 Proficy軟件平臺有很好的擴展性和可伸縮性，方便配置，就可應用在不同規模的礦山；軟件的開(kāi)發(fā)接口豐富，為將來(lái)的更進(jìn)一步的信息化建設打下良好基礎。

    GE 智能平臺 Proficy軟件產(chǎn)品的在線(xiàn)修改功能強大，適合煤礦生產(chǎn)環(huán)境多變、系統復雜、需要經(jīng)常進(jìn)行調整的特點(diǎn)。

    3.4 系統功能介紹

    數據采集

    負責根據現場(chǎng)生產(chǎn)設備（如上位機、PLC）采集數據，以圖形畫(huà)顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程，并將數據保存到數據庫服務(wù)器，為分析提供歷史數據。

    數據存儲

    將設備運轉、設備操控、設備的歷史數據以及系統配置信息保存在工業(yè)庫服務(wù)器，為生產(chǎn)統計及系統、設備性能分析提供歷史數據。

    實(shí)時(shí)監測

                   

    實(shí)時(shí)監測井下生產(chǎn)與安全狀況：對井下設備運行狀況動(dòng)態(tài)監測、對井下安全監控系統的瓦斯、一氧化碳等傳感器的數據實(shí)時(shí)監測、選取工業(yè)視頻實(shí)時(shí)監測、并可以對井下人員位置實(shí)時(shí)跟蹤監測。及時(shí)發(fā)現、處理報警信息，自動(dòng)對超限、斷電等異常情況聲光報警，并提供報警事故處理方法，報警歷史信息可以圖文一體化地查詢(xún)、統計、分析。

    設備動(dòng)態(tài)監測

    系統通過(guò)獲取井下自動(dòng)化設備的實(shí)時(shí)數據，將井下生產(chǎn)狀況以圖文一體化方式可視化地展現在辦公桌面上。調度員及生產(chǎn)調度管理者通過(guò)生產(chǎn)調度系統便可足不出戶(hù)地實(shí)時(shí)掌握一線(xiàn)生產(chǎn)狀況。通過(guò)設置各種自動(dòng)化設備的報警參數，系統能夠對各種生產(chǎn)異常狀況自動(dòng)報警，提醒調度員及時(shí)處理生產(chǎn)現場(chǎng)的異常狀況。

                   

                   

    通過(guò)和井下自動(dòng)化系統的接口，利用組態(tài)技術(shù)把傳輸皮帶的各個(gè)重點(diǎn)監測點(diǎn)的數據展示出來(lái)，利用組態(tài)技術(shù)模擬皮帶傳輸的情況，并顯示皮帶的轉速、啟動(dòng)時(shí)間、運轉時(shí)間等信息。對煤的生產(chǎn)過(guò)程從采煤機－皮帶－煤倉－提升－選煤廠(chǎng)等整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行全過(guò)程監測。

    報表

    包含了小時(shí)產(chǎn)量報表、日產(chǎn)量報表、詳細報警信息報表、設備開(kāi)停報表、監測數據報表、匯總報表、工具更換報表等。例如，報警信息報表將列出故障的開(kāi)始時(shí)間、結束時(shí)間等信息。

                   

    歷史、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)

    系統可以使查看某測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據曲線(xiàn)。選擇日期查看某測點(diǎn)歷史數據的曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)的值坐標上可以自定義刻度。

                   

    安全管理

    系統提供了一套穩定安全管理機制，明確的區分開(kāi)管理員與操作員并自動(dòng)將相應的權限賦予不同身份人員。

    控制聯(lián)動(dòng)

    1) 定時(shí)啟動(dòng)、關(guān)閉控制；
    2) 根據其他子系統信息，直接控制其系統；
    3) 有條件限制的自動(dòng)啟動(dòng)。

    整合以后的自動(dòng)化平臺模糊了子系統的邊界，形成了一套軟級別的DCS系統，這給平臺的控制聯(lián)動(dòng)帶來(lái)了可能，平臺豐富的腳本功能（VBA），是進(jìn)行控制聯(lián)動(dòng)的核心；原先各個(gè)子系統的控制僅限于本系統內；由于各子系統的硬件是由不同的廠(chǎng)家安裝，由不同的設備組成，如果在硬件層面上使各個(gè)子系統發(fā)生聯(lián)動(dòng)控制就需要各子系統的硬件間有通訊并且還要規定一個(gè)主控系統，這個(gè)工作是非常困難且不實(shí)際的，所以將這個(gè)工作轉移動(dòng)了自動(dòng)化平臺的軟件系統。通過(guò)軟件向各個(gè)可控子系統發(fā)出控制指令。

    報警功能

    平臺將各子系統的實(shí)時(shí)數據統一存儲在數據庫中，也就是異構數據的同構化，相對于整個(gè)平臺再不是一個(gè)個(gè)的子系統而是一個(gè)大的整合后的獨立平臺，這對數據的管理提供便利的數據源，所有測點(diǎn)的報警門(mén)限可靈活設置，報警模塊對所有的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行監測，當數據達到報警狀態(tài)時(shí)平臺以三種形式表現，接口列表實(shí)時(shí)顯示、設備聲光報警、手機報警系統，還可以對相應的報警進(jìn)行分級管理及報警數據的查詢(xún)和報表打印。

    視頻聯(lián)動(dòng)

    當系統出現告警時(shí)，視頻監視器將切換到相應的攝像頭，并可控制外接警報器報警和控制現場(chǎng)設備實(shí)現報警聯(lián)動(dòng)，還可觸發(fā)錄像，將監控現場(chǎng)的情景同步地記錄在案。實(shí)現系統間的互聯(lián)。能從其他應用系統獲取需要的信息并處理，并將相關(guān)的視頻信息和告警信息傳送給其他應用系統。

    4. 項目總結

    在這個(gè)系統中，選擇應用了GE 智能平臺 Proficy統一的系統平臺，具有開(kāi)放的系統接口、標準化的系統接口，使客戶(hù)：擁有一個(gè)高效可靠的生產(chǎn)管理系統、一個(gè)易于擴展升級的模塊式系統結構、一個(gè)能夠對生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行跟蹤和分析的系統、一個(gè)專(zhuān)為煤礦業(yè)設計和集成的具有豐富經(jīng)驗的系統。

    晉城煤業(yè)集團寺河礦井礦井綜合生產(chǎn)自動(dòng)化系統的成功實(shí)施，構成了全礦的綜合自動(dòng)化監控網(wǎng)絡(luò )，形成了集生產(chǎn)、調運、銷(xiāo)售、結算于一體的企業(yè)綜合信息管理平臺，為晉城煤業(yè)集團寺河礦井建立了一個(gè)集監、管、控于一體的綜合型現代化礦井，大大提高了的生產(chǎn)效率、設備管理能力和產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)核心競爭力和同行業(yè)競爭能力。

    近年來(lái)GE 智能平臺 Proficy軟件系統在全國數十個(gè)礦井的綜合信息化/自動(dòng)化的建設中被選用，寺河礦的綜合自動(dòng)化系統的成功建設是該軟件平臺在全國千萬(wàn)噸級礦井的又一可靠成功范例。GE 智能平臺 Proficy軟件系統，以?xún)?yōu)良的硬件兼容性、良好的系統擴展性、大數據量的數據穩定性、操作界面的美觀(guān)性，成為中國煤礦行業(yè)信息化建設的不二選擇。

    關(guān)于GE智能平臺

    GE智能平臺是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶(hù)提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩?hù)提供一個(gè)獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員。