王斯楠

摘 要：文章以礦井絞車的運(yùn)行管理為切入點(diǎn)，對煤礦絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)予以探究。首先對相關(guān)研究背景及理論依據(jù)加以概述，隨后對絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與主要功能展開詳實(shí)的論述，最后結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例分析了遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：OTC；煤礦絞車；遠(yuǎn)程監(jiān)測

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0026-02

煤礦絞車作為其主副井提升的關(guān)鍵設(shè)施，是礦井生產(chǎn)運(yùn)輸有效運(yùn)轉(zhuǎn)所不可或缺的必要保障，其運(yùn)行的安全與否對于礦井安全至關(guān)重要。但鑒于絞車運(yùn)行環(huán)境的惡劣多變、操作運(yùn)行方式的各異、設(shè)備維護(hù)人員水平的不一等實(shí)際問題，使得絞車運(yùn)行管理不僅任務(wù)繁重且困難重重，這就對絞車運(yùn)行的監(jiān)測系統(tǒng)提出了極為嚴(yán)格的要求。過去，煤礦對于井筒絞車運(yùn)行的監(jiān)測多是采取直線管理網(wǎng)絡(luò)，不僅方法單一，且缺乏有效的管理功能，所使用的監(jiān)測系統(tǒng)也多缺乏通用性，往往是所使用的絞車一經(jīng)更換就需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新布設(shè)，為礦井生產(chǎn)造成阻礙的同時(shí)亦增加了礦井運(yùn)營成本。因此，研發(fā)一套高效且通用的低成本絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，成為礦井發(fā)展的必然需求。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測的原理與選擇

礦井絞車的遠(yuǎn)程監(jiān)測是指將絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集后，通過電子網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的服務(wù)器終端上，并通過服務(wù)器對所采集的數(shù)據(jù)加以運(yùn)算處理后，獲得能夠真實(shí)反映絞車運(yùn)行狀態(tài)的信息參數(shù)，從而對絞車整體狀況的良好與否加以判定。

在數(shù)據(jù)的搜集上，遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)同現(xiàn)場運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的方式是基本相仿的。這也就意味著兩者在系統(tǒng)的硬件構(gòu)成上基本一致，不過鑒于遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)需對所搜集的信息實(shí)施遠(yuǎn)程的傳輸，這就需要對數(shù)據(jù)輸出量的大小加以考量，并對其他相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)問題進(jìn)行分析和研究，如寬帶設(shè)置、網(wǎng)速設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)堵塞的處理等，而這就要求必須創(chuàng)建一個(gè)有效的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方式。

通常而言，完善的絞車運(yùn)行系統(tǒng)其在不同的控制時(shí)期，多會配置各不相同的低層控制系統(tǒng)，諸如DCS、PLC、FCS等，這些控制系統(tǒng)不僅網(wǎng)絡(luò)接口各有差異同時(shí)通信協(xié)議也不一致，這使得其彼此間數(shù)據(jù)的出書難以實(shí)現(xiàn)有效的銜接，必須借助第三方的機(jī)制對其進(jìn)行相互的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)對控制操作細(xì)節(jié)的屏蔽。而OPC技術(shù)正好可以有效滿足這一需求，因此文章最終選定通過OPC技術(shù)達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控所需的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊。

2 絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架構(gòu)成

綜合化的礦井絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是對電子信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自控技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)等諸多現(xiàn)代高新技術(shù)的科學(xué)化綜合運(yùn)用。一般而言，其多以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與電子信息技術(shù)為核心內(nèi)容，為絞車各組成部件的運(yùn)行提供遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控及維護(hù)等功能，在有效確保礦井生產(chǎn)正常進(jìn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行可靠性的最大優(yōu)化。絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)框架構(gòu)成如圖1所示。

2.2 現(xiàn)場硬件構(gòu)成

現(xiàn)代化的絞車系統(tǒng)多是由數(shù)個(gè)相互銜接配合的模塊所構(gòu)成，系統(tǒng)通過不同的模塊完成不同的動(dòng)作命令以實(shí)現(xiàn)其功能的發(fā)揮。而為有效獲取裝備運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，絞車各個(gè)主要構(gòu)成硬件中均裝設(shè)有傳感設(shè)施，借助其獲得所需的數(shù)據(jù)信息。一般情況下，設(shè)備控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)包括狀態(tài)信號、控制器信號等。其現(xiàn)場硬件的構(gòu)成如圖2所示。

2.3 軟件系統(tǒng)構(gòu)成

上世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)兩種較為主流的趨勢，其分別為封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變；集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。其各自的代表模式分別為B/S模式與C/S模式。兩者各有自己的優(yōu)勢亦有獨(dú)自的不足，所以在本次絞車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中選用B/S模式與C/S模式相互結(jié)合的混合式軟件系統(tǒng)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成

一個(gè)完善的絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測總服務(wù)器和數(shù)個(gè)現(xiàn)場PLC系統(tǒng)共同構(gòu)成，運(yùn)作時(shí)每個(gè)PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)對一臺絞車的運(yùn)行進(jìn)行操控。整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的核心是監(jiān)測總服務(wù)器，借助其可實(shí)現(xiàn)對多個(gè)絞車運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測?，F(xiàn)場的PLC系統(tǒng)則是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)所在，其借由工業(yè)以太網(wǎng)將自己采集的數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸給監(jiān)測總服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得每臺絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，并將所獲得數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫以備調(diào)用。現(xiàn)場PLC系統(tǒng)和監(jiān)測總服務(wù)器兩者相互協(xié)調(diào)構(gòu)成一個(gè)完善的分布式監(jiān)測系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖3所示。

3 絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊

3.1 遠(yuǎn)程通訊模塊

遠(yuǎn)程通訊模塊共包含兩個(gè)組成部分，其分別為數(shù)據(jù)通信服務(wù)器與數(shù)據(jù)通信客戶端。其中前者主要功能為對客戶端的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，并依據(jù)具體需求針對性的發(fā)送客戶端程序?？蛻舳伺c服務(wù)器之間借助OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸通訊。

一般情況下，服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集均是依據(jù)客戶端實(shí)際需求進(jìn)行，非需求數(shù)據(jù)服務(wù)器不予收集，同時(shí)服務(wù)器還會對所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，服務(wù)器會對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新采集并將其發(fā)送給客戶端；后者可讓使用者借由其實(shí)現(xiàn)對所需現(xiàn)場數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)搜集，這種方式有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

整個(gè)系統(tǒng)的管理功能劃分為三種，分別為數(shù)據(jù)庫管理、用戶權(quán)限管理、用戶管理。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫管理

遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，會在數(shù)據(jù)庫中儲存數(shù)量眾多運(yùn)行數(shù)據(jù)。為避免由于病毒感染、使用者誤操作等原因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，在使用時(shí)必須對數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行及時(shí)的備份，以便在發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象時(shí)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。通常情況下，數(shù)據(jù)備份應(yīng)在系統(tǒng)運(yùn)行不忙碌時(shí)，依靠人工操作完成，備份的數(shù)據(jù)即可存儲在數(shù)據(jù)庫硬盤中，亦可依據(jù)使用者需求刻錄到光盤或移動(dòng)硬盤上。

3.2.2 用戶權(quán)限管理

鑒于遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)使用者在企業(yè)中所處職位的不同，系統(tǒng)可針對性的賦予系統(tǒng)用戶各異的使用權(quán)限。譬如有的用戶僅僅是進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀況的查閱、有的則需對系統(tǒng)軟件進(jìn)行編輯和維護(hù)等。借助靈活的權(quán)限管理能夠在有針對性的滿足不同使用者不同需求的同時(shí)最大限度的確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠，避免非法使用者的惡意登錄。

3.2.3 用戶管理

借助該功能可對遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的使用者及管理者進(jìn)行自由的刪減和增添。

3.3 報(bào)警模塊

整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)借由分布于各個(gè)設(shè)備組件上的傳感器可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，監(jiān)測總服務(wù)器可立即向工作人員發(fā)出警報(bào)并對故障的位置及原因進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并給出相應(yīng)的解決意見，以便維修人員可以盡快地實(shí)現(xiàn)對故障的排除和修復(fù)，最大限度的確保礦井生產(chǎn)的正常進(jìn)行。此外，該模塊還會實(shí)時(shí)將相關(guān)故障信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，對故障進(jìn)行綜合分析，避免相似事故的再次出現(xiàn)。

3.4 信息實(shí)時(shí)顯示模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可將采集到的絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息借由表格、曲線圖等多種形式予以顯示。通常情況下實(shí)時(shí)信息包含有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)顯示和實(shí)時(shí)曲線繪圖顯示兩部分。

3.5 Web信息發(fā)布模塊

絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可借助Web分布系統(tǒng)，將經(jīng)由系統(tǒng)檢測后的各類設(shè)備運(yùn)行信息、報(bào)警信息、故障信息等實(shí)時(shí)信息或歷史數(shù)據(jù)對外發(fā)布，使用者通過計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對信息的遠(yuǎn)程查閱。

4 結(jié) 語

通過文中所述可知，將遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)作為煤礦絞車操控的核心手段對于實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的自動(dòng)化建設(shè)有著極為顯著的推進(jìn)作用，特別是在我國能源市場競爭日益殘酷的今天，礦井生產(chǎn)自動(dòng)化程度的高低一定程度上決定了企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)自身的長久和可持續(xù)發(fā)展。作為一名礦山機(jī)電技術(shù)人員，我們理應(yīng)全力投入到遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)在礦井絞車控制中的應(yīng)用推廣，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本的雙豐收提供助力。

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