集中监控、科学管理，实现安全高效生产——记霍宝干河煤矿综合信息化项目

　　山西光远科技有限公司    范志峰

    应用背景

    霍州煤电集团公司是山西省三大煤炭基地之一的晋中基地内一个大型骨干煤矿，也是晋南最大的省属国有重点煤炭企业。公司已有47年的发展历史，前身霍州矿务局始建于1958年，2000年底改制为霍州煤电集团有限责任公司，2001年10月同西山煤电、汾西矿业等联合组建山西焦煤集团公司，为山西焦煤集团公司的子公司。

    霍宝干河煤矿是霍州煤电集团与宝山钢铁公司合作建设的一座大型现代化矿井，年设计生产能力210万吨，2004年6月开工建设， 2008年8月1日正式投产。

    霍宝干河煤矿是在国家已经把企业信息化建设列入十一五发展规划，把企业信息建设提升到战略高度；霍州煤电集团经过近十年的企业信息化建设，取得了一定的成效，企业充分认识到企业信息化建设是提高企业经营管理水平、提高安全生产水平、提高企业生产效率和市场竞争力的必要手段的背景下投资建设的。矿井在建设初期就对信息化建设方案进行了公开招标和集体会审，力求把霍宝干河煤矿建成高度信息化的新型示范矿井。

    客户需求

    建立底层生产监控系统，实时了解供电设备、皮带、水泵、提升设备、通风机、压风机以及生产环境（包括瓦斯、CO、温度等）情况。

    建立生产监控平台，集成各个底层监控系统，方便用户了解全矿底层生产设备工作情况，工作环境测量指标；方便总调度员远程控制供电开关、皮带、水泵的开停。

    建立煤矿安全生产调度系统，包括实施生产监控和调度管理功能，方便矿领导实时了解全矿生产情况。

　　 解决方案

    根据霍宝干河煤信息一体化项目方案，全矿信息网络由管理信息网、服务器群子网、调度指挥信息网、集中控制网和生产过程控制网络组成。

    集中控制网与调度指挥信息网连接并采用控制网专用网闸进行物理隔离，实现单向通信（或严格限制返回字节数的双向通信），调度指挥信息网与管理信息网之间通过防火墙等硬件安全设备以及相应的管理手段实现有限制的互联互通。

    为了确保可靠性与安全性，生产过程控制网采用光纤传输环网结构，要实现井下所有信息系统（数据、语音、视频）的接入。所有安全生产监控自动化子系统均接入到光纤传输环网进行传输，主干网（地面至井下中央变电所）不再敷设电缆。

    调度指挥控制中心既是矿井的生产安全指挥中心，又是整个矿井生产系统的控制中心。在矿井调度指挥中心既能够实时监测到整个矿井的生产和安全状况，又能够对矿井主要生产系统实现远程控制。

    在管理信息网络上实现控制网络实时数据与管理数据的共享，使企业管理者能够通过计算机网络系统随时掌握企业的生产、安全和管理信息。

　　 系统数据流

    在生产控制网络（控制环网）使用GE 公司工业组态软件Proficy HMI/SCADA–iFIX集成各底层生产监控系统，实现远程监控功能，以便总调度员和各专业调度员实施了解现场生产情况，控制生产设备、供电开关的开停。

    通过单向数据传送程序，实时生产数据跨过网闸传输到Proficy Historian（iH），通过Proficy Realtime Information Portal集成到煤矿安全生产调度系统中展示给Web浏览用户，结合调度员录入的调度管理数据，产生经营管理所需的分析报表，为管理决策提供依据。

    系统数据流如下图所示： 

    系统设计

    ·实时生产服务器

    实时生产服务器由两台Windows 2003服务器安装Proficy iFIX Plus SCADA Server软件冗余运行，完成从现场控制设备采集、存储数据的工作。同时还运行数据单向传输程序，跨网闸发送数据到信息网Proficy Historian（iH）数据库中。

    ·实时监控终端

    各实时监控终端在Windows XP环境中安装Proficy HMI/SCADA–iFIX iClient软件负责开发各个子系统的所有功能，动态显示生产情况、设备状态、生成报表，供各专业调度员查看、完成远控功能。

    ·Proficy Historian（iH）服务器

    Proficy Historian（iH）服务器由两台Windows 2003服务器安装Proficy Historian（iH）软件和Microsoft SQL Server 2005服务器组成集群，提供实时历史数据接收、存储、查询功能。

    ·Proficy Realtime Information Portal服务器

    Proficy Portal服务器在Windows 2003环境中安装Proficy Realtime Information Portal软件负责开发、发布各个子系统的所有功能提供WEB访问。

    ·煤矿安全生产调度系统服务器

    煤矿安全生产调度系统服务器在Windows 2003环境中配置IIS服务负责发布.net平台上开发的生产调度系统，接收调度管理数据存储于Microsoft SQL Server 2005数据库中，查询生成报表，通过框架调用Proficy Portal实时监控页面，供用户实时了解现场生产情况。

    ·Microsoft SQL Server 2005服务器

    Microsoft SQL Server 2005服务器由两台Windows 2003服务器安装Microsoft SQL Server 2005软件和Proficy Historian（iH）服务器组成集群，提供调度管理数据、生产统计数据的存储、查询功能。

    系统功能

    对应于以上网络结构，干河煤矿软件项目集成后在全矿将形成两套系统：煤矿安全生产监控系统 + 煤矿安全生产调度系统。

    煤矿安全生产监控系统是对底层生产监控系统的集成，运行于网闸之内的集中控制工业环网，使用GE公司的工业控制软件Proficy HMI/SCADA–iFIX实现。视频、数据同步监控，既有利于用户从数据视频两方面掌握生产现场状况，又有利于用户实时了解生产控制指令的执行情况、执行效果；系统设计各部门分项控制和总调集中控制功能，总调度员通过矿井概貌了解全矿生产情况、全部报警信息、控制关键生产设备实施紧急调度；各部门、各专业调度员通过各子系统了解本部门、本专业生产情况，实施远程调度。如下图所示：

    煤矿安全生产调度系统包括实时生产监测系统(煤矿安全生产监控系统不含控制功能) + 煤矿生产调度管理系统，运行于管理信息网络、调度指挥信息网，使用Web构架，不需要复杂的安装配置即可方便应用。

    实时生产监测系统，使用GE公司的工业控制软件Portal和定制开发的功能模块实现，供矿领导、矿调度员实时了解全矿生产情况、根据生产情况下发调度命令，要求生产控制调度人员执行生产调度命令。

    煤矿生产调度管理系统包括生产计划的制定、生产执行情况、安全事故的记录查询统计等功能。如下图所示：

    系统特色

    ·信息集成

     数据视频同步监控：安装有摄像头的子系统，可以实现视频、数据同步监控；总集成画面(全矿生产概貌)：画面直观生动，数据高度集成，力求矿调人员看此监控图即可了解全矿的生产状况。如下图所示：

    ·故障自诊断

    定义故障条件后，当故障发生时，总集成界面(全矿生产概貌)和子系统监控界面中同时直观的显示故障、报警信息。

    ·联控

    定义联控条件、联控场景后，当符合联控条件后，调度大屏自动切换到指定场景，显示指定内容。有效帮助矿调人员及时处理生产事故，指挥排除安全隐患。

    ·调度指挥管理系统

    全面整合生产调读日常管理数据、矿井安全监控系统实时数据、自动化设备运行实时数据、工业视频数据、事故处理记录、人员考勤记录等多种信息。涵盖作业计划制定、生产过程监控、日常调度指挥、应急事件处理等煤矿生产调度相关的各项业务。为调度员提供一个桌面办公平台，辅助调度员全面、迅速、准确地进行生产调度。

    实施结果

    在这个项目中，应用了GE的Proficy软件系统为干河煤矿生产管理提供了实用、高效的技术平台，实现了行业领先的信息化矿山。通过项目的实施，为实现远程监控、井下无人值守创造了有利的设备基础；为管理人员提供了透明化的信息支撑，使生产决策更加科学合理；此套系统为把煤矿建设成安全、高效、环保、节能的现代企业做出了突出贡献。

    关于GE智能平台

    GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制和嵌入式领域的软硬件产品、服务以及专业技术。我们为用户提供一个独特的、灵活的、超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防以及通讯等领域，获得持续的竞争优势。GE智能平台总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔，是GE企业解决方案业务集团的一员。需获取更多详情，请访问www.ge-ip.com。

    关于GE企业解决方案

    GE企业解决方案通过提供集成的解决方案帮助客户提升生产力和收益，这些解决方案涵盖了传感器和无损检测、安防和生命安全技术、电力系统保护和控制以及工厂自动化和Embedded计算系统。企业解决方案的高科技、高增长的业务包括传感与检测技术，安防，数字能源和智能平台。世界各地60多个国家的17000多名员工为客户解决各种问题。