PSIMining在大型煤炭基地区域集中生产调度指挥系统中的应用

来源:环球市场信息导报
关键字:大型煤炭基地,煤炭基地,煤炭,PSIMining
发布时间:2014-05-12 10:18

　　大型煤炭基地的建设方兴未艾。要解决区域煤炭生产过程的协调、优化问题，就迫切需要建设基于集成显示和集中控制技术的区域集中生产调度指挥系统。该系统将做到：实现区域范围内作业和资源的集中调拨；转变传统调度职能，实现区域范围真正意义上的生产指挥。根据具体的需求，区域集中生产调度指挥系统平台分为六个功能模块：集中显示与控制、关联数据分析、提供决策辅助功能、系统层级的自动化、智能警报、人事与物资管理。德国PSI公司的PSIMining套装软件具有易于集中显示、便于和其他信息系统集成、专业化矿业软件的特点，被选为系统的支撑平台软件。系统还采用了两项关键技术：数据分层模型、关系数据库与实施数据库的集成，来达到数据自动关联和智能分析的要求。

　　“十二五”期间，我国煤炭工业将按照科学布局、集约开发、安全生产、清洁利用、保护环境的发展方针和坚持科学、有序，创新、高效，绿色、低碳和安全、和谐的发展思路，以转变发展方式为主线，大力推进煤矿企业兼并重组和资源整合，促进煤炭工业由粗放式增长向集约化发展转变。以此为契机，将通过矿权整合、小煤矿淘汰、企业兼并重组等手段，在中国神华神东、陕北、宁东和新疆建设一大批大型和千万吨级特大型现代化煤炭基地。

　　随着大型煤炭基地生产集中度的提高，区域煤炭生产环节的关联越来越多，如何来协调、优化区域煤炭生产过程成为一个急需解决的问题。这就迫切需要建设一个基于集成显示和集中控制技术的区域集中生产调度指挥系统。该系统要求能够做到：

　　实现区域范围内作业和资源的集中调拨。在传统生产调度指挥体系下，矿与矿之间的调度指挥体系也是分散的，每个矿与所配套的选煤厂、装车站之间的自动化控制和调度指挥体系是相对独立的。通过建立区域集中调度指挥体系，在一个区域设置一个中央控制/调度室，并辅以集中的智能调度系统，直接参与区域内统一作业安排和资源调拨，可以促进区域范围内各矿间、矿与洗选装车间的全面协同。

　　转变传统调度职能，实现区域范围真正意义上的生产指挥。在传统生产调度指挥体系下，调度室只能充当领导的“传声筒”，生产信息来源分散且情况掌握不全面，不能直接对现场发生的问题进行有效判断和指挥。通过建立区域集中调度指挥体系，一方面，可以转变调度职能，推行专业调度管理，使调度员有权现场解决例行生产问题，并相应调剂资源，提高生产调度效率；另一方面，通过实时数据的集中上传、存储、应用和集成显示，形成各矿井生产的实时“全景视图”，便于调度员全面掌握生产情况，对现场发生的问题进行及时有效地判断和指挥。特别是，通过实时数据的集中管理和集成显示，可以进一步提高区域调度室的安全预警能力和事故应急处置能力，分清安全管理责任，提高服务区域内的安全管控水平。

　　既有自动化系统和信息系统的现状

　　神东矿区大柳塔区域现有的自动化系统及其他信息系统有皮带运输系统、破碎机系统、供电系统、给排水系统、通风系统、采煤工作面系统、给排水系统、人员定位系统、工业电视视频系统、地理信息系统、EAM系统、生产系统、洗煤厂自动化监控系统、装车站自动化监控系统、正在建设中的防灭火系统等。

　　这些系统相互独立不相连，资源无法共享，信息无法共享，工作协同无法进行，最终导致生产计划效率低下。现存系统中的诸多短板问题，是可以通过联合其他系统数据进行综合分析来解决的。这就对区域集中生产调度指挥系统提出了具体的需求：实现矿井生产的集成监控自动化，实现大量信息的共享与协同，实现生产调度安排的优化。高度集成矿井生产各子系统信息、安全系统信息和生产信息。提高集成分析能力以及报警反应速度。收集和分析计划管理经验，实现专业的调度安排计划管理，提高矿山生产管理调度计划效率。减少井下人员配置并增强工作效率，提高矿井的生产强度和专业性。

　　区域集中生产调度指挥系统的功能需求

　　根据对现有系统分析及区域集中生产调度指挥业务的需求，我们可以确定区域集中生产调度指挥系统的主要功能。区域集中生产调度指挥系统将把现有生产相关的监视、控制以及管理系统集成加入自身的控制管理系统中。集成并共享生产数据与信息。利用现有的开采图，连接生产、监视和控制信息网络，实现集中显示，集中控制以及数据管理分析。分析得出的数据可为生产提供决定依据，加强自动化控制、自动报警和人员管理。

　　区域集中生产调度指挥系统分为6大功能模块。

　　集中显示与控制。在区域集中生产调度指挥系统中，相关数据，参数，以及现有的安全、采掘、运输、通风、电力、供排水和其他子系统的视图将会与地理视图相连，并在地面调度中心分层显示高度集成化的数据、数字平面地图和结构化动态生产数据，并对其进行控制。由此实现灵活的结构化控制，多矿工作面和监控系统显示。

　　中央显示：获取特定单个设备参数的顺序为：相应的电脑设备-相应的显示系统-相应的显示屏幕-相应的设备，从而获得所需数据。若需要获得多系统中的多个设备参数，则数据获取过程将会较为复杂。

　　中央控制：中央结构化控制各个子系统，并把各区域的设备集成到中央控制界面进行控制。同时，在系统间建立联系并添加规则以实现联合操作。

　　关联数据分析。通过集成多个子系统，实现中央数据存储与共享。根据事件协同规则，联系相应数据与激发规则，实现协同数据分析。将突发事件以及推荐解决方法报告给操作员，为安全生产，高效高质调度计划提供决策的依据。

　　提供决策辅助功能。通过汲取动态计划及管理信息，包括生产人员、物资补给、维护人员计划与管理、运输以及车辆计划管理，结合系统数据规则，对生产数据进行系统分析，为生产管理提供生产和人员管理建议，作为决策基础。

　　系统层级的自动化。通过对各采矿组件，包括工作面自动化、运输、风扇、泵以及其他控制系统，的集中处理、显示及控制，实现智能优化控制，提高管理效率。

　　智能警报。区域集中生产调度指挥系统平台能够根据相关测量值的联系进行报警，同时在可视化视图上显示相关系统和相关设备。根据区域将设备测量值划分，为操作员提供简单快捷的报警信息，为决策提供条件。智能报警包括：

　　紧急状况疏导：结合人员定位信息和地理信息，对处于危险区域的人员进行疏导至安全地带。

　　超标报警：包括对有害气体超标，井下时间过长，超标水位，过低水压，温度超标等。

　　警报功能：当人员在地下时间过长或进入危险区域时，通过定位卡或通讯设备对井下人员发送警报。

　　错误报警识别：评估报警内容并与其他实时系统（如人员定位系统）进行比对，识别错误报警。

　　协同报警：当某报警发生时，点击报警信息可以查询相关测量值，获得实时分析数据。

　　主从报警管理：系统自动识别主从报警，将相关报警分组归类，以保证操作员不必为同一个报警处理多条报警信息。

　　人事与物资管理。通过集成视图，将数据进行联系，生产管理者可方便地查询生产、维护、材料、人力以及相关情况，以便概括了解当前信息，对生产计划进行及时调整和优化。

　　人力资源与运输管理：从定位系统中（通过WIFI或RFID）获取人员与车辆位置信息。通过数据分析和智能警报，降低人员车辆进入危险区域的可能性。通过定位，增强对危险物品运输的保护。

　　物资管理：通过与EAM系统接口，获得设备物资与备用物资情况，根据现有情况计划任务，减少工作步骤，增强备用部件供给效率。

　　PSIMining应用在区域集中生产调度指挥系统中

　　为了实现区域集中生产调度指挥系统的六大功能，集团公司在充分考察的情况下，最终选择了德国PSI公司的矿业管理自动化套装软件PSIMining作为系统的支撑平台软件。理由有三：一、PSI系统的大屏幕显示、拖放等显示功能比较优秀，满足集中显示的要求；二、PSImining系统提供标准WebService接口，与集团公司现有的EAM、MES系统、人员定位系统更易于集成，最终实现智能分析等。三、PSImining系统是专用于矿业企业的大型自动化系统支撑平台，更接近于煤炭企业的需求。

　　下面将具体介绍PSIMining软件的体系结构、系统特点和基本功能。

　　4.1.PSI应用软件体系结构

　　PSI应用软件分为两层：操作系统层、PSI软件层。

　　操作系统层主要是硬件制造商产品，PSI软件已经具备适应不同操作系统（linux、windows、mac）的能力。

　　PSI软件层分为PSI基础软件和PSI专业软件两层。其中，基础软件包括：BSWkernel（PSI基础软件核心）、IPC（内部处理通讯系统）、NWS（PSI系统与操作系统交互内容/机制）、FM/CM、HMI（人机界面）；PSI专业软件包括：输入-输出、图片编辑、模型生成、SCADA系统基本功能、NASystem、资料管理、数据工程系统、在线系统等。

　　PSImining系统特性

　　PSImining是一个工厂级的SCADA系统（3级），可监测、控制采矿操作，并实现其自动化。

　　PSImining系统的主要特性：“将所有开采特定任务集成至一个SCADA系统中；分布式操作员工作站；位置无关的操作员站（远程操作员站）；冗余方案；带有自动化操作员指导的高度先进的人机交互界面（HMI）；图形化的数据工程；面向过程的地理/地质视图的SCADA在线/离线数据模型概念；带有负载预测和负载计算的能耗管理功能（EMS）；巷道和电力网络的拓扑分析；提供与外部系统的安全数据接口（例如：ERP、EAM、GIS）；实现机械设备的自动化；停机管理，事件处理和人力管理。

　　PSImining基本功能

　　HMI人机界面：拖放功能、缩放和分层显示、导航功能、路径追踪、大型复杂综合地理视图显示、多鼠标协同工作。

　　报警功能：图形报警提示、报警明细列表、报警提示可引导进入视图报警位置和报警明细；显示报警上下线、显示正常状态的偏差，对设备启停、运行、故障进行报警，远程控制、数据连接、通讯问题、系统更新等进行提示。

　　日志和列表：按照子系统功能划分的日志列表，包括：时序日志、状态列表、注释列表、对象列表和静态列表。

　　周期归档：系统可自定义周期存储信息，根据需求来配置各种参数，如：周期、变量、更新、压缩等。

　　信息&设备分级管理：分层/级（8层）设备数据模型中数据信息部分，可以与EAM等资产管理系统进行数据共享。

　　视图与图片管理：具有多层视图的功能，分为：概览层（地理信息、示意网络、故障概况）、明细层（设备状态、运转信息）、详细信息层（设备信息、故障、报警）。

　　综采、连采监控功能：综采和连采相关设备的开启状态、故障信息监测和报警，其它特定信息、安全状态信息。

　　煤仓、皮带监控功能：煤仓仓位、报警信息、基础信息，皮带运转状态、煤流变化、报警信息、基础信息。

　　安全与通风监测：一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体定点监测，风流、风量、风压监测。报警信息，历史曲线查询。

　　供电系统管理：供电系统管理，实现基础能源管理。

　　其它功能：具备综采自动割煤控制功能，综采设备（煤机、三机、液压支架）进行拖拽显示，原材料物流（设备定位（与人员定位系统、GIS系统相结合）、原材料追踪、物流优化）管理。