前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的煤矿综合自动化系统设计研究，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
1煤矿自动化与信息化的现状
随着网络信息技术的发展，煤矿的安全生产以及信息化和自动化的实现是我国煤矿发展的主要需求，如今已经有越来越多的矿井在投入建设或者已经建设了综合自动化的管理系统，虽然取得了一些成就，但也存在着很大的问题，目前在煤矿的检测控制以及管理方面存在着一系列的问题和缺陷：第一，一些煤矿的自动化系统管理不够集中，各个部门的信息之间不能互通，从而造成了资源浪费的现象，由于煤矿的自动化子系统处于相对独立的状态，因此造成了各个子系统之间不能够有效地进行协调和配合，致使每一个生产环节不能很好地衔接，进一步降低了煤矿生产的效率。第二，由于部分煤矿信息化与系统化建设不健全导致材料的严重浪费，通讯线路之间出现重复投资建设的现象，这大大增加了投资建设的费用，而且造成了整个系统庞大的维护量，维修起来不仅困难，还耗费了大量的资金。第三，各个系统之间都要建设相对应的管理制度，并且要设置相对应的管理岗位和管理人员，各个系统还需要配备相关的维修人员、值守人员和巡检人员等，这导致了人力资源和管理资源的浪费。第四，由于信息系统的单一，因此很难对矿山的整体进行统一的管理，再加上各个系统间无法实现网络资源的有效共享，无法实现统一的检测和调度，这些在一定程度上大大影响了生产力水平的提高，不能使各种资源进行有效的整合，从而不能发挥出其工作效率和最大限度地创造经济效益与社会效益。
2煤矿综合自动化系统实现的目标以及其效益价值
2.1煤矿综合自动化系统实现的主要目标
2.1.1建设全矿井能够自动控制信息传输以及及时处理信息的总集成的系统平台，在平台的建立下实现在地面的集控中心对井下的排水、供电、轨道、通风、压风、选煤等设备的远程监测和控制，最大限度地实现井下以及其他岗位无人值守的状态，减少工作人员的工作量提高工作效率，确保矿井的安全。
2.1.2建立全面的监测监控系统，在地面接入煤矿的自动化平台，实施煤矿的安全监控以及各个工作人员的定位等，从而使矿井的自动化信息和安全生产监测信息达到集中和共享的状态，对井下所有重要地点的温度、风速、风门以及局扇开停进行全自动的监测，此外对于井下工作人员的分布情况也进行在线的监测和统计。
2.1.3建立矿井的电视监控系统，通过视频的监控系统把井下的摄像机信号以及地面的重要地点的信号传输到地面的视频服务器上，在集控中心进行图像的切换和显示，保障了地面的远程控制。
2.1.4建立全面的矿井移动通信系统，使井下的工作人员能够与集控中心清晰地通话，进一步加强各个部门和各个系统之间的联系，为地面的远程控制提供便利畅通的通讯手段。
2.1.5建立统一的网络传输平台以及数据处理平台，完成煤矿的综合自动化系统与管理网络的无缝安全对接，把煤矿井下现场的安全监控信息、井下的视频监控信息、自动化信息以及管理信息系统有效地连接起来，实现各个部门、各个系统的各类信息在整个公司的互通和共享。
2.2煤矿综合自动化系统的效益分析
煤矿综合自动化系统的建设所能创造的效益价值包括安全效益、投资效益、管理效益以及生产效益四个方面：
2.2.1安全效益。建设煤矿综合自动化的系统，可以通过建立系统全面的地面监控系统，进一步全方位地实时监控井下工作人员的工作情况和工作状态，以确保井下工作人员的工作效率和人身安全。另外，能够使数据达到互通和共享，通过报警联动来减少矿井事故造成的人员伤亡和经济损失。
2.2.2投资效益。通过煤矿综合自动化系统的设计和建设可以减少传输设备和传输线缆的重复投资建设，也能节省一部分维修资金，节省软件开发和数据库以及组态软件的重复投资建设，建设一个数据平台和监控平台以及传输平台为一体的综合性自动化的系统，达到一次性的投资和管理，进而实现长期的受益。
2.2.3管理效益。为了使煤矿企业在进行煤矿生产时能够有效地进行整体的管理和调度，必须要建设一个管理和监测融为一体的煤矿综合自动化的系统，这样一来就可以不断提高煤矿集中管理的效率，为煤矿企业提供了一个可靠安全又高效的管理平台。
2.2.4生产效益。煤矿综合自动化系统的建设，可以在设备出现故障的时候，能更有效地进行判断和分析，从而尽量减少停机事故的发生，延长设备的使用寿命，减少在进行人工操作时造成的操作失误，此外还可以解决运输上的管理和调度问题，进一步提高运输的工作效率。
3煤矿综合自动化系统设计遵循的原则
煤矿综合自动化系统的建设需要满足全面性、计划性、准确性、及时性、预见性、务实性、灵活性等特性，在进行煤矿的综合自动化系统设计的过程中要遵循以下五个方面的原则，才能使整个建设更加合理有效和完整：
3.1人机能够协调配合完成工作的原则
煤矿的综合自动化系统平台的建设需要达到一种在网络出现任何故障的情况下都能够自动报警的状态，并且能够有效地完成数据的自动采集，从而使整体的管理以及监测的工作效率都能够提高。
3.2通过信息资源的有效整合实现综合管理的原则
各个部门之间应该有效的实现信息的互通和共享，不能没有沟通和衔接，各自为政，达到既没有多余无用的信息，又要保持信息的全面和丰富，在安全保密的前提下使每一个部门的工作人员都能够很容易得到自己所需要的信息。
3.3兼顾分步实施与统一规划的原则
在建设煤矿综合自动化系统的体系时，要同时兼顾分步实施与统一规划，进行任务计划的分配时，从总体的目标出发，然后把建设的任务逐步的向下传达，任务传达完之后在具体实施任务的时候，要遵循从高到低、从下往上的原则，也就是首先要根据底层部门的实际情况，逐步往中层和高层迈进，一步步地最终完成目标计划。这样不仅可以使整个规划建设协调一致，不产生不必要的冲突和矛盾，还可以保证信息来源的有效性和信息处理时的依据性。
3.4兼容并蓄的原则
应该把各类子系统的功能都融合到煤矿的综合自动化系统的平台中，在充分发挥各个子系统功能的基础上实现集中有效的调度与监控。
3.5相对稳定与适应变化结合的原则
由于信息技术的不断更新和发展，煤矿产业很容易面临技术与管理的革新，为了更快适应新形势的变化，煤矿的自动化系统随时会进行调整和改造，因此在这种情况下，要尽量从长远的利益和目标出发，不断完善和稳定系统的建设，使系统在生命周期内不用频繁的改造和更换，进而达到能够稳定有效的使用。
4煤矿综合自动化系统的整体架构
煤矿综合自动化系统主要是以1000M的工业以太网作为网络支撑，它主要分为内网和外网两层：内网主要是为了防止病毒或者黑客的入侵等，进而接入各个子系统和控制层；外网主要是为了方便公司内部的管理人员以及行政人员进行远程的管理和监控，它的组成主要就是信息网。煤矿综合自动化系统的架构是由四个层次组成的：
4.1接入层
它主要是为了实现与各个子系统的有效接入，把系统智能的控制设备和各个子系统通过接口或者其他的工业总线有效接入1000M工业以太网，数字视频监控系统则通过网络接口实现与1000M以太网的接入。
4.2数据的收集处理层
它主要是为了实现对各个子系统之间的数据收集和处理，各个子系统把系统的数据上传到数据收集处理层，然后再经过一定的处理之后形成一个统一的数据格式，接着再上传到统一的数据平台，最后是把统一之后的数据上传到统一的网络传输平台。这样一来就能够方便上层系统随时的显示、调用和处理。
4.3控制层
控制层是一个开放性的网络，它连接了整个操作监控站的计算机以及其他的智能控制单元，是整个煤矿综合自动化系统的中间层。它主要是实现对各个子系统的控制和监视，控制层的设备为了能够防止井下出现安全事故的发生，适应井下的特殊工作环境，选用专门的具有煤矿防爆合格证和煤矿安全标志的设备，而且还采用了先进的智能控制设备，具有高技术、高可靠性的特性。为了减少网络的单点，进而增强通讯网络在出现突发状况时具备的生存能力，现场要采用放射式的冗余网络，通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余。
4.4信息层
所谓的信息层主要采用的是工业以太网的技术把服务器、人机接口和网关通过Web服务器连接到整个管理信息系统平台上，从而实现对公司内部各个系统信息的管理和现场数据的采集。这种技术适应了当今信息技术的发展，有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的网络系统瘫痪的问题，能够通过图形、图像、声音以及数据等不同的方式来为管理人员提供决策的依据，方便他们进行各类报表的查询，提供了一个安全的生产信息。
5煤矿综合自动化系统的辅助系统
5.1通讯系统
通讯系统对于其时效性和即时性的要求非常高，它在整个煤矿安全生产的调度过程中起着不可替代的重要作用，通讯系统主要分为无线的通讯系统和有线的通讯系统，最终的目的都是为了保障在任何情况和任何状态下都尽量能够有效地运行通讯系统，进行实时的联系。
5.1.1无线的通讯系统。无线通讯系统的建立为工作人员在进行煤矿生产时遇到突发状况时可以有效地进行应急救援提供了前提和基础，也保障了生产的调度和安全监控的有效实施，它主要是由矿井光纤网络构成了系统主干传输平台，用有线主干以及无线终端相结合的无线通信网络来全权覆盖煤矿井下的全部地点，包括地面上相关的重要部分，有效地实现了人员之间及时的语音通讯和人员之间的管理。无线的通讯系统主要是由电源、语音网关、管理主机、矿用网络交换机、矿用无线通信基站等组成的，可以为各类的工作人员和监测人员实施定位，还可以实现井上以及井下的无线通信。
5.1.2有线的通讯系统。有线通讯系统的建立主要是因为考虑到无线的通讯系统会受到来自不同方面的干扰，抗干扰的能力比较差，从而造成通讯信号的混乱，因此才需要建立有线的通讯系统。有线通讯系统主要是为了实现在无线通讯系统受到强大的干扰而不能正常的进行工作时，代替无线通讯系统完成井下的部分单机与地面之间的通话、井下某个地点与调度室之间的通话、井下的工作人员与地面工作人员间的通话、几个工作人员同时的通话以及在出现突发状况时工作人员的紧急呼叫。有线通讯系统主要是由位于地面的主交换机与井下以及地面各地点的电话单机组成，各个地点的电话单机通过现场的总线连接到主交换机中。
5.2工业电视系统
工业电视系统是煤矿实现自动化信息化远程监控的一个辅助系统，它可以直观地对现场的重要的设备以及工作环节和生产环节进行有效的监视，工业电视系统是由现场的传输光缆、防爆摄像机等组成的，可以有效地实现网上的资源共享。
5.3大屏幕显示系统
通过设置大屏幕的显示系统从而对煤矿综合自动化系统的各种图像以及视频等进行多画面、高清晰的显示和分析，配备多台电视组成电视墙，可以通过这些进一步清晰直观地看到各种信息的展示，不仅可以实现实时监控和集中调度，还可以使工作人员及时地做出判断和处理。
5.4不间断的电源系统
不间断的电源系统对于整个煤矿生产也是非常重要的，它主要是为煤矿生产的重要环节和计算机服务器等重要设备提供不间断的电源支持，在出现大面积停电的时候，可以有效地应对这种突发状况，使整个系统能够保持正常的工作，而且还保证煤矿综合自动化系统不会因为突然的停电事故而造成损坏。
5.5集控中心机房
集控中心机房主要是包括空调的工程、电气工程以及安全工程、消防工程与设备监控工程等部分，它的环境不仅是为了满足工作人员对温度、湿度以及噪音干扰等的需求，还为了满足计算机等各种微电子设备的需求。
5.6接地防雷系统
接地防雷系统是为了避免由于巨大的电流以及雷击对电信和各种计算机设备造成的危害，它是必须根据国家的相关规定和合理的标准以及现场的一些实际情况来进行建设的，是为了最大限度地保障工作人员和相关设备的安全。
6结语
煤矿综合自动化系统建设是煤矿企业发展的趋势，也是必然要求，我们应加快煤矿管理系统和检测系统的综合自动化和信息化的建设，为了保障煤矿的生产安全，为了能给煤矿的各项经营与管理提供高效便捷的信息服务渠道，我们应该结合当今信息技术的发展和创新的理念，进一步总结以往的经验和教训，取其精华，去其糟粕，不断完善和提高煤矿行业信息化的水平，实现有稳定可靠的性能、快速准确的应用以及先进实用、功能齐全的综合自动化集成系统，在大力保障煤矿安全生产的前提下创造更多的经济效益和社会效益。
作者：刘会军 单位：神华新疆能源有限责任公司
