口孜东矿自动化介绍材料_口孜东矿

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建设物联网时代的感知矿山 实现自动化的智慧口孜东矿

——口孜东矿自动化建设介绍材料

口孜东矿是我国同类型矿井首次实现真正意义上的全过程自动化及其远程控制的矿山。口孜东矿通过矿井自动化建设，全面引进了国内外先进的矿井自动控制技术、传感器技术、物联网技术、远程中央集控技术、信息技术，以及世界先进的矿井安全生产过程控制技术，杜绝了过程中的“不自动化”环节，实现了远程集中控制。口孜东矿自动化建设是物联网时代建设感知矿山的创新实践，是公司进行三次创业、打造智慧新集的新起点。

口孜东矿通过高标准自动化建设，提高了对矿井主要设备的使用效率和生命周期，降低了维护成本，改善了井下工人的作业环境，降低了劳动强度，减少了井下作业人员数量，从根本上保证了矿井的安全生产，大幅提高了矿井的效率和效益。

一、在我国首次全面引进了德国贝克（BECKER）公司底层设备自动化控制和德国鲁尔矿业集团(RAG)过程控制技术

口孜东矿共建成了包括供配电系统（包含中央变电所、采区变电所及各大型设备供配电点）、压风管网、矸石胶带运输系统、煤流胶带运输机系统、工作面（包含工作面三机、采煤机、电液控的集成控制）及高压泵站、井下控制网络及通讯系统、井下主要煤仓及矸石仓、道岔控制等9个井下自动化子系统的建设。

1、实现了采煤工作面主要设备的“一键式”起停 在地面集控中心实现了对首采工作面的采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、顺槽皮带和泵站等设备和系统的“一键式”启停。

通过井下工作面操作台上的总控设备，实现了对工作面、顺槽、供电、泵站、转载、破碎、刮板、支架电液控制系统、采煤机等设备监控信息的全面集成，实现了对工作面各系统的综合自动化控制。采用了红外线引动、位置速度检测、计算机集中控制等方式，使采煤机、刮板输送机、液压支架等设备自动完成割煤、运输、液压支架移设和顶板支护等生产流程，实现了工作面自动化生产。工作面顺槽计算机通过矿井通讯线路、光纤等介质经Intranet工业以太环网和矿井及公司远程集控中心实现信息交流与通讯控制。

通过自动化控制系统，在口孜东矿对德国艾柯夫SL-500型滚筒式采煤机在地面集控中心实现了在地面集控中心的远程开停、记忆切割，并通过在摇臂上安装的视频设备，实现了采煤机对自动运行的环境进行实时感知。在口孜东矿首采工作面实现了对顺槽皮带、转载机、刮板运输机、采煤机四个系统的协同工作，当任何一个设备出现过载时，采煤机的切割速度将进行自动调整。同时，乳化液泵站会根据前方支架的不同的移架方式，可自动调整泵站的运行台数和负载量。

2、应用了在欧洲使用广泛、灵敏度高、高可靠性、高安全的高低压供配电设备。智能保护提供了通讯接口和通讯协议，为供配电设备与现场控制实现了完美集成。德国贝克公司为口孜东矿定制开发了PHDI、PHDO设备，同时广泛应用了紧凑的组合开关设备KE1004、KE1008、KE3004，减少了井下现场安装空间，同时为供电系统提供了完善、可靠的保护检测手段。

3、皮带运输实现了全自动的控制系统，在自动运行方式下，实现了全过程无人化运行。对制动、张紧、驱动控制系统、供配电、主控设备的控制规则，以及通讯协议和接口进行了规范，实现了对整个皮带相关参数和变量的全面集成。该系统应用了凝聚德国鲁尔集团公司多年现场经验的过程控制技术，采用完备的PLC程序实现了对现场设备的全自动化的、安全可靠的控制。

口孜东矿在胶带运输机自动控制方面，通过配置足够的传感器，全面采集皮带机相关设备和系统数据，实现了对皮带机供电、张紧、制动、驱动、保护系统的高度集成。通过皮带系统纵撕保护，在皮带内每隔50米埋设一个纵撕线圈传感器，在皮带机支架两侧安装发射器(TX)和接收器(RX)。纵撕线圈在运行中将由发射器(TX)发射的信号和接收器(RX)进行过临界耦合。当出现纵向撕裂时，回线断开，过临界耦合中断，由纵撕检测分析设备发出保护性动作请求，从而保证了系统的安全可靠运行。

4、网络通讯系统采用了国内独特的建设模式。系统采用了世界先进的本质安全型、模块化的网络设备，多网同缆，在同一个网络设备上实现了控制网、安全网和视频网的传输分离，简化了网络结构，使得建设和维护成本得以大幅下降。

口孜东矿主干网络采用冗余的环形网络结构，整个网络是多环相接形成的菊花型拓扑结构，网络具有极高的可靠性，每一个结点的设备均自环型网络结构中，网络中任何一个位置出现故障都不影响网络中节点数据的传输，在节点一端的光缆出现问题或者损坏时，数据会在毫秒级的时间内转从另一端进行传输。

系统通过无线通讯系统（WIFI）和网络语音网关（VOIP）在井下的广泛应用，实现了井下载波、固定IP电话、无线IP电话、调度电话、井下应急广播系统以及行政电话的互联互通。

5、口孜东矿规划采用更绿色环保的、全自动化的井下给排水系统的设计理念。系统包括井下污水处理、井下消防用水和设备冷却用水供应、主排水泵控制三个部分。井下消防和设备系统用水，主要由井下矿井水处理系统提供，降低了排往地面的水量从而降低了能耗，减少了井下污染物对地面的排放。

6、首次在国内井下广泛应用了在德国应用成熟的MINCOS和MINING MASTER主控设备。各自动化子系统采用接口丰富可扩展能力极强的德国MINCOS控制系统作为各子系统的主控设备，支持各种通讯接口与协议，开放的系统架构提供了现场灵活应用的可能，保证了系统的高适应性。

二、以自动化推进装备的现代化升级，以装备的现代化升级促进自动化提升

口孜东矿以自动化推进装备的现代化升级，装备的现代化催生了现场生产工艺的变革，工艺的变革进一步促进了全面自动化的实现。口孜东矿在机电装备的技术方面不断进行升级改造，并从国内外引进了一套世界先进的自动控制、传感器、工业控制计算机、网络、电力电子等技术和自动化装备，进行了矿井自动化建设方面的积极努力的创新和实践。口孜东矿通过矿井综合自动化建设，使矿井的安全生产管理更加科学、规范，提高了矿井生产系统运行的可靠性和安全性，同时也提高了矿井各类设备运行的安全性和可靠性，从而进一步降低了各类人身事故的发生。

为全面提高口孜东矿自动化建设水平，公司与德国鲁尔集团（RAG）公司积极广泛开展了深井支护、快速掘进等方面的技术咨询与合作，引进了德国达尔曼公司的双臂凿岩台车、GTA支护机械平台、三一重工掘进和支护平台一体化装备，构建了快速掘进作业线，提升了掘进效率，促进了物料输送和单轨吊辅助运输系统等生产工艺的变革。

1、在我国首次引进德国OLKO公司物料输送系统 口孜东矿在国内首次引进了德国OLKO公司的全自动化物料输送系统，仅工作面需1名操作工。在地面设置1个物料配比搅拌站，以压风空气和自身的重量为动力通过管道输送井下的5个中转站，再以科学配比的混合料，利用OLKO公司的输料系统直接送到掘进迎头进行壁后充填。在提高输送系统效率的同时，减轻了地面及井下轨道运输及副井提升的运输压力，减少运输事故的发生率，增加了支护强度，优化迎头的施工环境，减轻工人的劳动强度。

2、在我国首次引进德国GTA掘进自动化支护平台 德国GTA公司在巷道支护过程中实现了自动化，把工人从繁重的体力劳动中解放出来，既提高了工作效率，又保证了安全。巷道支护采用的轨道式的机械手，适用于锚杆支护的巷道掘进中快速安置U型棚，另外通过配置或变更工具，该机器也可以安放管道并清洁巷道底板。使口孜东矿的巷道掘进达到了安全、省力、高速，这正是所有我国煤矿企业掘进自动化均需要达到的效果和目标。

3、采用单轨吊等辅助运输工艺

在物料运输方面，地面装载运输采用轨道输送，入井后在井下用德国沙尔夫单轨吊换乘站，用单轨吊向采煤工作面或掘进迎头配送物质。提高了运输效率，减少了巷道变形对运输的影响，使运输更加灵活、便捷。

4、引进德国鲁尔集团（RAG）公司以物联网技术为基础的物流管理经验，在国内尚属首次

系统采用了最新的RFID物联网射频结合条形码技术，充分利用矿井WIFI网络，实现对物流的全过程进行自动跟踪管理。借鉴德国鲁尔集团（RAG）公司经验，整合口孜东矿配送流程，将提升物料配送效率，减少运载设备的占用，减少物料的库存，提高物料采购及预算的准确度和效率，在矿区地面和井下引入物流管理系统，将矿井设备、材料、备件直接送到井下现场实现物料配送和采购的闭环管理。

5、国内首条快速自动化掘进作业线

正在建设中的快速自动化掘进作业线采用了以下四项自动化工艺和技术：

（1）掘进工作面迎头采用德国达尔曼公司的双臂钻车及侧卸式装岩机，同时采用德国GTA公司架棚机进行掘进支护工作；

（2）壁后采用德国OLKO公司的自动化物料充填技术和工艺；

（3）物流输送系统采用柴油机单轨吊，工作面迎头采用气动单轨吊；

（4）掘进工作面出矸系统采用皮带机、转载机、自移机尾等自动化工艺。

快速自动化掘进作业线在我国国内即将首次实现掘、锚、架、充填一体化作业技术，比传统的掘进效率和支护强度将大幅提高，减轻工人劳动强度，优化施工作业环境。

6、先进的视频监视与控制信息集成口孜东矿利用光纤通信技术和宽带计算机网络技术传输井上、下各主要环节自动化控制数据信息、设备的工况信息、工业电视图像和其他数据信息；通过嵌入式Internet 接口连接各种监测系统，可处理数据、语音、视频、图形等各种多媒体信息；通过智能接口与井下监测监控系统、矿井自动化系统、工业电视系统等连接，实现井上/下交互式的多媒体网络；在集控中心不仅可以看到监测监控系统传上来的各种参数和图表、图形等，还可以交互式地任意观察相应的工业电视画面。同时在企业级监控中心采用IP方式的视频分析技术，实现与矿井自动化的现场数据的自动切换、报警联动，并实现对视频系统信号的导入与控制，并实现不同自动化过程控制子系统间的视频联动。

7、口孜东矿正计划搭建地测和水文监测信息系统，并上线塌陷区的辅助分析和管理系统，以全面提升对地质水文及塌陷区的管理水平。

全方位引进世界先进的自动化和过程控制技术，实现了口孜东矿生产装备的升级、生产工艺的变革和管理流程的再造。

三、引进国内外一流的自动化控制技术，建成了代表业界先进水平的矿井远程中央集控系统

口孜东矿集控中心引进了德国PSI公司三级SCADA软件系统，采用德国鲁尔煤业集团(RAG)中央集控模式，凝聚了德国煤炭工业多年来矿井远程监控的宝贵经验，在我国也尚属首次。

口孜东矿集控中心按监控功能划分5个区域，即：采煤与煤流运输集控区、安全和环境监测集控区、调度与监控执行集控区、生产过程控制集控区、公共辅助系统集控区，通过三级SCADA软件系统进行业务协调，保障了中央集控中心职能的高效执行。在地面集控中心实现了对现场机电设备状况的全面感知。系统可以在完全没有人干预的情况下全自动运行，也可以在半自动状态下远程人为进行运行控制，提供了灵活的控制选择。同时，利用国际上先进的大屏幕系统（BARCO）与单独、多方监控相结合，采用了地理信息系统（GIS）显示矿井所有传感器的工作状况，实现了协同操作，建成了以团队为核心的工作环境。

1、通过引进德国PSI三级SCADA系统，建成了公司统一的集控操作平台，各系统通过高效的自动控制网和快速的通讯传输网，实现对公司矿井的采煤、掘进、运输、提升、供电、通风、排水、压风、物流、物瓦斯监测、视频等各类系统进行全生产过程的远程在线监控、监测和远程操作，实现了对矿井的自动化全过程监控，全景展示监视、控制、状态、事件、自动化过程，全景展示整个煤流系统，矸石流系统，支持系统数据测试，集成操作与维护，支持多监视器、小组协同工作，实现了对自动化监控画面对象的连贯性，操作更加流畅。

口孜东矿目前正在同德国PSI公司进行一期平台建设，主要建设内容包括：口孜东矿和公司总部自动化远程中央集控平台软硬件平台的搭建，实现对口孜东矿整个煤流、矸石流运输系统和口孜东矿工作面系统远程自动化监控功能，并实现公司及口孜东矿集控平台的集成及统一管理。

正在计划将其他主要的大型设备的控制融入平台建设，将各子系统安全高效地接入口孜东矿及公司远程集控中心，并实现井上远程集中监控与调度，主要包括：主井提升、副井提升、矸石提升等提升系统；井下轨道运输、单轨吊、地面排矸等辅助运输系统；地面生产、选煤厂集控、快速装车等选煤外运子系统；安全监控、通风机电控、注氮防灭火、井下排水等安全系统；压风、锅炉房、矿井水处理、电力调度等辅助系统；人员定位、WIFI移动通讯、井下应急广播、调度及行政通讯、避难硐室、压风自救等六大系统；物资供应管理系统、机电设备管理系统、安全管理系统、销售管理系统、生产管理系统、成本管理系统、人力资源管理系统、财务管理系统、大OA办公自动化等ERP及各类管理信息化系统。

2、每个区域工作人员通过4幅画面显示本职工作的各个生产流程，及时掌握多系统设备状况，实现对设备和系统的实时感知和控制。利用一个画面即可方便展示出矿井各类自动化控制子系统，实现全场景自动化系统显示并放大至细节，穿透式查询到某台具体设备的实时控制数据，绘制出历史曲线，可进行远程参数化调整。系统实现了数据结构化，不需要重新启动即可改变监控画面或立即看到新目标。实现了跨部门、跨系统的采矿过程自动化。

3、实现对矿井主要生产设备的远程开、停车，并在矿井集控中心采用统一的标准化组态软件进行编程，在地面进行各类系统或设备的在线参数化，并通过地面支援中心进行远程诊断，下达故障指令并通知矿井人员及时处理，实现对矿井各类资源的集中统一调度。

4、采用地理信息系统（GIS），实现公司的矿井自动化系统、管理信息化系统、物流系统、人员定位系统、瓦斯监控、安全生产应急指挥等多系统的整合。建立起公司的专家级自动化数据库，进行自动化的历史及实时曲线绘制，支持对自动化过程数据分析，并进行趋势判断，形成矿井的决策支持系统，最终形成了矿井的管控一体化平台。

5、借助集控软件，监视矿井各类设备的运行状态，远程诊断并对设备参数进行调整。下达设备的检修、维护计划。根据系统或设备故障类型下达维修指令，指挥矿井人员迅速到达现场进行处理。

6、结合实时数据、过程组态画面，提供关于作业进程、现场环境、设备状态、能耗生产实绩等实时、历史的综合信息平台，实现生产现场监视与跟踪。

口孜东矿集控中心正是通过这些大量的传感器（口孜东矿井的设备层采用15000个传感器，编制大约1500个画面）进行生产过程控制的可视化。可靠的控制元件和安全可靠的控制系统实现了协议开放、接口统一和高度集成，实现了预防性检修和远程监控，做到了对矿山的感知。口孜东矿集控中心已逐步成为矿井未来的技术支持中心、生产指挥控制中心和决策支持中心，将不仅代表国内一流的水平，也将代表世界煤炭行业矿井自动化建设的先进水平。

四、充分吸收并应用国内外信息化和自动化技术的最新成果，树立起矿井管控一体化建设的新标杆

1、口孜东矿网真系统的成功应用，缩短了与公司的沟通距离，已成为口孜东矿应急指挥中心和管理驾驶舱。

利用口孜东矿网真系统，减少了参会者旅途劳顿，提高了会议效率，节约了会议成本，实现了绿色办公。同时，口孜东矿的工业视频监控、矿井自动化、瓦斯监测、企业资源管理（ERP）、井下人员定位等系统成功集成到了该软件平台，为矿井的安全生产应急救援和指挥决策提供了立体式、全方位的信息支撑手段，打造出了具有较高水平的救援平台。

2、借助中国移动等社会信息化资源，建成了口孜东矿快速、可靠、稳定的2.5G光纤传输专用环网，采用核心万兆交换网络设备同公司之间建成了快速的数据交换和信息传输体系，利用有线和无线的通讯方式建成了覆盖整个井上及井下的通讯网络。目前核心行政通讯系统采用西门子HIPATH 4000程控交换系统，并与公司淮南总部以及分布在阜阳、亳州、淮南三个地市的公司及各矿通讯系统实现了互联互通。

3、在“以生产计划为龙头，以成本控制为核心，以信息流为支撑”的管理思想指导下，口孜东矿运行着在煤炭行业覆盖业务较广、成效明显的ERP系统，已成为矿井的管理神经中枢。目前建成了物资、运销、计划、生产、设备、成本、财务、人力、安全、协作信息平台等10个模块，做到了与矿井安全、生产、经营、管理等各项工作的全方位融合。口孜东矿正在应用的ERP成本管理系统，是以物资供应管理、计划管理、验收管理、矿加工件管理等系统为基础，实现了对矿井各类单项工程成本的事前预算和事后核算，该系统是在深井开采条件下，对成本实现信息化管理的成功尝试。该系统是国家信息化测评中心2009年向全煤行业主推的优秀软件项目，并被评为标杆项目工程。公司正在进行的矿井生产执行系统（MMES）建设，将煤矿企业生产执行系统与生产相关的各类现场信息与生产执行管理过程相结合，为矿井安全生产管理提供一个集成化、实时化的信息平台。对上与公司管理信息系统接口传递经营目标计划信息，对下与自动化集控平台及其他专项技术系统连接采集现场动态信息。目前口孜东矿正在利用国内外先进的信息化和自动化技术，正在从机械化、电气化、信息化迈向自动化和智能化，其建设物联网时代的感知和智慧矿山建设的新模式，逐步实现工业化、自动化和信息化的三化融合，代表了煤炭行业的发展方向。

口孜东矿自动化建设实现了矿井以安全生产为核心，以生产经营管理为主线、以管控集成为手段、以提高生产效率为目标，实现生产过程的自动化、管理流程的信息化、系统监控的数字化。正在不断采用引领煤矿安全生产自动化技术的创新，在吸收国内外矿井自动化成功经验的基础上搭建起基于全矿井综合自动化的整体架构，形成并制定公司矿井自动化技术体系标准，努力培养一批优秀的自动化建设和管理团队，以自动化建设带动生产装备升级、安全环境优化、劳动用工精干，最终实现公司三次创业的宏伟战略，必将达到并赶超国内外煤矿生产自动化的先进水平。

自动化工程公司

二〇一二年二月十二日