煤矿机电装备综合自动化技术_能源/化工_工程科技_专业资料。煤矿机电装备综合自动化技术王忠宾 中国矿业大学青年学术带头人 机械工程及其自动化学科带头人 2009.5 ?????1991.9-1995.7 中国矿业大学矿山机械工程 专煤矿机电装备综合自动化技术_能源/化工_工程科技_专业资料。煤矿机电装备综合自动化技术王忠宾 中国矿业大学青年学术带头人 机械工程及其自动化学科带头人 2009.5 ?????1991.9-1995.7 中国矿业大学矿山机械工程 专
煤矿机电装备综合自动化技术王忠宾 中国矿业大学青年学术带头人 机械工程及其自动化学科带头人 2009.5 ?????1991.9-1995.7 中国矿业大学矿山机械工程 专业攻读学士学位。 1995.9-1998.7 中国矿业大学矿山机械工程 攻读硕士学位。 1999.3-2002.7 南京航空航天大学机械电子 工程专业攻读博士学位。 2002.9-2004.9 大学自动化系控制理 论与控制工程博士后流动站从事研究工作。 2006.6~2006.8 英国大学 ? ??? ??? ?金城集团CIMS重点应用工程 国家“863”计划资助项目 金城集团CIMS并行工程 国家“863”计划资助项目 南京高速齿轮箱厂CIMS应用工程 国家“863”计划资助项目 横向课题 昌升集团CAPP系统的研发 舰船现代集成制造与自动化装备创新工程（SCIMADE） 国家“863”计划资助项 目 通用企业CIMS参考体系结构与方 国家“863”计划资助 项目 横向课题 湘潭电机股份有限公司信息化工程(XEMC-CIMS) CIM系统体系结构中的经济视图 国家自然科学基金 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?义马煤业集团耿村煤矿综合自动化系统 淮北煤业集团桃园煤矿工业系统 淮北煤业集团杨庄煤矿工业系统 淮北煤业集团许疃煤矿工业系统 淮北煤业集团临涣煤矿工业系统 长城冶金设备公司差动分级轮齿式破碎机的优化设计 平煤集团天力公司安全监测与联网可视化系统 平煤集团天力公司DID LCD 高清调度显示系统 平煤集团天安六矿通风网络管理系统 综采工作面采煤机远程系统（平煤科技中心） 基于3DVR的平煤集团七星公司中央泵房远程集控系统 ?目前承担的与煤矿综合自动化相关的国家基 金：???国家“863”高技术重点资助项目：采煤机远程 控制技术及监测系统（课题编号： 2008AA062202） 教育部基金优选资助课题：基于3DVR的 综采工作面采煤机远程控制系统（课题编号： 114003） 教育部博士点青年教师基金：采煤机远程 数字化平台关键技术研究（课题编号 ） 报告内容??? ? ? ? ?煤矿综合自动化的意义 项目实施内容和目标 现有煤矿综合自动化技术方案 我们的煤矿综合自动化技术方案 技术创新 某矿技术方案 应用案例 一、煤矿综合自动化的意义（1）中国煤炭产量和消费占能源的70%左右7.70% 2.90% 15.20%74.20% 一、煤矿综合自动化的意义（2）我国的煤炭产量急剧增加，2006年22.6亿吨、2007 年25.23亿吨、2008年27.16亿吨，随着今后国民经济 的发展对煤炭的需求将越来越多。 一、煤矿综合自动化的意义（3）?全国原煤产量由2000年的近10亿吨提高到2004年的19.92亿吨，净增9.95亿吨，同期煤炭净增量几乎相当于世界煤炭净增总量（同期世界煤炭产量净增9.98亿吨）?近5年产量的增加相当美国全年的产量?2008达到27.16亿吨，相当于美国、、南非、印度产量之和 一、煤矿综合自动化的意义（4）?今后五年我国煤炭行业仍面临严峻挑战 ? 煤炭需求和安全生产能力严重不协调的 挑战需求 煤炭产量26 亿吨19.6亿吨安全生产能力12亿吨2004 2020 一、煤矿综合自动化的意义（5）?以人为本的发展观与煤矿生产安全状 况极不相适应的挑战? ?事故多发：瓦斯、煤尘、顶板、水害、冲击 每年约6000名矿工 一、煤矿综合自动化的意义（6）??煤炭安全现状是资源条件、技术水平、管理体系和人 员素质的综合反映。 提高矿井机械化和综合自动化水平是主要出 一、煤矿综合自动化的意义（7）? 国务院“关于促进煤炭工业健康发展的若干意见”指出：从2005年起8-10年间建立五大体系之一：?以先进技术为支撑的煤矿安全生产体系? 煤炭工业“十一五”科技发展规划五大方向之二：? ? ?综采工作面自动化技术和控制系统 矿井信息网络自动化系统与关键技术设备 薄煤层自动化开采技术和配套综采装备 一、煤矿综合自动化的意义（8）建设高产、高效、安全型矿井，综采自动化 ， 进一步实现少人综采工作面。 少人工作面是提高开采安全性的重要措施， 是当今世界上的煤炭科学技术进步的主要方 向。少人工作面开采的关键：对矿井机电装备进 行可靠的故障预测预报以及远程控制。 二、项目实施内容和目标（1）煤矿综合自动化到底要做什么？包括哪些系统呢？ 实现对煤矿各个子系统的集中。主井提升子系统 井下/井上子系统 井下防爆绞车子系统 副井提升子系统 井下排水子系统 地面压风子系统 主扇风机子系统 架空人车子系统 斜坡运输防跑车装置子系统 安全监测子系统、工业电视子系统、电网子系统、井下 轨道机车信集闭子系统、井下人员与定位子系统、井 下移动通讯系统、办公自动化子系统。 ??? ?实现矿井信息化、网络化、集成化 机电运输系统实现“五遥四预”，功能上 “遥测、遥视、遥控、遥调、遥信”，安全 上“预测、预报、预警、预案” 安全可靠、减员增效 煤矿起到典范作用 三、现有煤矿综合自动化方案（1）??? ? ? ?采用一次传感体系 重“监”而轻“控” 显示的是平面和数字 重视单元控制，没有集控功能 采用“管控一体化”的方式 不能实现矿井机电系统的“五遥四预”遥测、遥视、遥控、遥调、遥信 预测、预报、预警、预案 我们的煤矿综合自动化技术方案 四、关键内容和技术指标（1）可 靠 的 远 程 控 制 及 故 障 预 报 煤 矿 综 采 工 作 面 自 动 化可 靠 的 传 感可 靠 的 监 测 信 息少 人 值 守 工 作 面 ? ? ? ?中央PLC采用硬双冗余系统 双环冗余的光纤环网 中央WinCC组态服务器双冗余 抗病毒 耿村煤矿远程指挥与控制中心二次传感与融合引擎 3DVR引擎 可靠性控制引擎环网集控子系统下位机控制软件/协同软件/故障预报软件煤仓、给煤机KXJ0.251 KXJ0.25 KXJ0.254号井地面煤仓 4号井三部KXJ0.25井底煤仓 副井底一部KXJ0.25二水平KXJ0.25斜巷KXJ0.25 KXJ0.254号井二部强力 4号井一部KXJ0.25 KXJ0.25 KXJ0.25煤仓、给煤机副井底二部 副井底二部给煤机KXJ0.2521区强力KXJ0.25 KXJ0.25煤仓、溜子 姚四强力KXJ0.25 KJD2121201下巷 主井提升系统xx 煤 矿 生 产 指 挥 与 控 制 系 统（1）副井提升系统集控系统主扇系统压风机系统排水系统轨道运输信集闭系统斜井安全系统 斜井安全系统 人员定位系统 煤 矿 生 产 指 挥 与 控 制 系 统（2）无线通讯网络系统 井下绞车系统 刮板运输机系统 安全系统 地面变电所集控系统 井下变电所集控系统 锅炉房系统 地面矸石山系统 综采工作面3D集群控制系统 通风网络辅助管理系统 触摸可控式多会议系统 目前采用的技术我们采用的技术功能 单元控制一次传感 “五遥”不健全 部分实现“故障诊断”+远程指挥与控制 集群协调控制二次传感+传感融合 真正实现“五遥”集成 实现“四预”功能 五、技术创新设备故障自诊断与预警预报 监测单元运行工况控制设备顺序运行生产指挥 与 控制系统远程控制可靠性自动切换工业电视信号3D全景实时再现与实景操作生成曲线）自诊断与预警功能具备故障自诊断与预警能力的 矿井综合控制与指挥系统二次传 感与融 合技术综合组 态技术进化计 算技术 （1）自诊断与预警功能??同步互锁：对于每个集控单元提供同步互 锁模快，解决网络故障状态下的本地PLC 自治控制和故障恢复后的数据同步问题。 二次传感和多传感融合：实时二次传感和 多传感融合在中央PLC实现，对于需要历 史数据（主要是模拟传感信号）的二次传 感与融合在WinCC服务器上完成。 （2）可靠性功能具备少人值守能力的 远程控制可靠性系统本地 远程 控制手动 自动 控制上下 位控 制器 自同 步有限 自动 机保 护PLC 控制 器冗余 工业 以太 网 （2）可靠性功能??有限自动机可靠性验证：离散有限自动机 状态验证在中央PLC中完成，模糊有限自 动机状态更新在WinCC服务器上完成。 接入集控单元与控制逻辑执行：每个 集控单元的控制和逻辑和本地PLC控 制器实现一致的功能。对同类集控单元提 供最大运行功能。 （3）3DVR全景仿真功能实时数据驱动的3D VR全景 仿线D VR 场景 建模综合 组态 数据 库固定 径 访问漫游 径 访问虚拟 仪表 盘 （2）创新技术?二次传感与多传感进化融合技术双冗余群集远程控制技术 同步互锁的远程双向单元控制技 术，支持远程无人值守???3DVR实时全景仿线）可靠的网络安全技术方案??对千兆工业以太网进行4段VLan划分， 确保网络在受到堵塞时有畅通 的网络通道 系统具有身份认证、授权、加密等 机制、完善全面的事件日志、数据 备份和病毒防护功能。通过参数化 的存储过程访问能有效地抵御非法 数据访问 六、矿技术方案总体规划，分布实施，核心子系统采取先建设、 先投入的分期建设模式进行 。 一期实施4个子系统 ?以太网平台?井下集控子系统（今后的地面煤楼）?机电远程指挥控制系统 ?工业电视系统 ? ? ? ? ??? ???地面压风子系统（二期） 井下排水集控子系统（二期） 主井提升子系统（二期） 主扇风机子系统（二期） 机电装备远程指挥与控制3DVR系统（二期） 综采工作面集控子系统（二期） 井下人员与定位子系统（二期） 井下移动通讯系统（二期） 安全子系统（二期） 电网子系统（二期） 数据库服务器 应用服务器Web服务器 视频服务器客户端客户端客户端Internet/Extranet/IntranetTCP/IP/HTTP信息管理层组态引擎实时各子系 统工作和控制状态3DVR平台 组态引擎 二次传感与融合引擎 3DVR引擎 可靠性控制引擎 远程指挥 与控制层地面环网 井下环网 网络层 各子系统下位机控制软件/协同软件/故障预报软件 设备层井下集控子系统（1期） 主扇风机子系统 工业电视子系统（1期） 井下防爆绞车集控子系统 井下排水集控子系统 钭坡运输子系统 地面压风子系统 副井提升子系统 煤矿远程指挥与控制中心二次传感与融合引擎 3DVR引擎 可靠性控制引擎环网集控子系统下位机控制软件/协同软件/故障预报软件煤仓、给煤机 煤仓、给煤机 己17一部KXJ0.25 KXJ0.251 KXJ0.25 KXJ0.25己17三部己17四部KXJ0.25己17五部KXJ0.25 KXJ0.25 KXJ0.25己17二部己17－11100采区 8m10mm 欢迎各位领导提出宝贵！ 谢谢！
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