第一篇：顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案
顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案
摘要
煤炭作为基本能源对国家经济有着极其重要的作用。国内煤矿生产普遍效率低下、安全系数不高，顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用信息网络技术，建立1000M光纤网络连接，实现远程监控，提高生产效率，减少安全隐患。顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用1000M光纤单环以太网进行通讯，使数据快速可靠传输，生产效率大大提高，安全性能大大改善。
关键词：矿井，综合自动化控制系统，网络技术，光纤，远程监控，生产效率，安全性能
Gu Qiao Mine Integrated Automation Control Systems Plan for Ground of Mine System Control
Han Lei Electronic Sciencen & Technical College Measurement & Control 2002
Tutor:Professor of Ma Xiushui
Anhui Hefei 230039
ABSTRACT Coal as the basic energy sources is important with the economics.The domestic coal mine production universal efficiency is low, and the safety coefficient is not high，Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe uses the information network technology, establishes 1000M optical fibers networks connection ,implements the long-distance monitoring，it can enhance the production efficiency, and reduce security hidden danger.Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe use 1000M optical fibers internet to communicate, making the transmission quick and reliable, enhancing the production efficiency, greatly Improving the safety reliability. 作者简介：
导师介绍：马修水（1963—），安徽庐江人，安徽大学测量与控制工程系教授，硕士生导师。课题来源：顾桥煤矿矿井综合自动化控制系统预研项目。Keywords: Mine pit，Synthesis automation control system，Network technology，optical fibers
long-distance monitoring，production efficiency，safety reliability
第一章
引言
第一节
煤矿综合自动化意义及发展现状
能源是国民经济的基础,我国一次性能源70%以上来自于煤炭,95%以上的煤炭产量来自于矿工开采矿井。用信息化改造包括煤炭在内的18个传统行业是国家经贸委提出的我国信息化的重点。
煤炭行业是最具传统色彩的行业之一。煤炭行业的信息化改造就是用信息技术改造煤炭行业的生产、经营模式，实现从矿山勘探、矿山规划设计、矿山开拓建设、煤矿生产过程、矿山经营决策的数字化、信息化。矿产资源信息和矿山设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。支撑技术为GIS、AutoCAD、虚拟现实及数据库等。
建设高产高效现代化矿井是当今世界煤炭生产发展的主流。建设高产高效矿井必须走集约化生产道路，在效率、单产、技术水平、科学管理、安全生产、经营调度等方面我国的煤炭产业正在赶上世界先进水平。
煤矿生产是一个系统工程。工作面开采的煤炭需通过一定的运输系统将煤从井下运输到地面，许多煤矿的运输距离在10公里以上，运输系统的监测监控对煤矿生产也起着至关重要的作用。煤矿井下正常生产还需要有供电、供水、排水、通风、供压等系统。为保证煤矿安全生产，还要对矿山压力、瓦斯、一氧化碳及煤尘浓度等进行监测。
煤矿生产战线长，范围广，各生产与保障环节之间既相互独立，又紧密联系。此外，煤矿生产环境比较恶劣，存在冒顶、瓦斯和煤尘爆炸、腐蚀性气体、水患等灾害的可能，而且灾害发生的随机性强，对安全生产威胁很大。煤矿生产中各种大小事故随时可能发生，有些是局部的，有些则会影响全局。因此，对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测和控制是煤矿正常、安全生产的重要保障。只有实现全矿井乃至在全矿区实现综合自动化，才能确保煤矿安全、高效地生产。以先进的网络技术、多媒体技术、数字视频技术、通讯技术、软件技术等采集、处理生产、安全、经营等信息，改造传统单一功能的生产、安全调度指挥势在必行。其中包括：
（1）煤矿生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化。支撑技术为统一的传输网络、各种监测与控制技术、信息处理技 术、数据库、专家系统等。
（2）检测仪器仪表、自动化设备在恶劣生产环境中的创新应用与网络化监测与控制。支撑技术为各种传感与测量技术、通信与网络技术、集成电路等。
（3）企业办公自动化及电子政务系统。支撑技术为网络技术、数据库、现代企业管理等。
（4）基于信息融合技术渗透到生产与经营各个层面的决策支持系统。支撑技术为现代信息处理与融合技术、智能专家系统、现代企业管理等。
（5）矿区信息网络系统建设等。
矿山综合自动化又是煤炭行业信息化的重中之重。利用光纤通信技术和工业以太网技术，建立井上/下的符合防爆条件1Gbps高速网络平台(千兆网)。利用该高速网络平台同时传输井下的图像、语音、监测监控信息，同时利用该高速网络平台传输协议的开放性，可以为现有各种监测监控系统提供友好的接入接口。矿井综合自动化网络平台将为煤矿综合自动化提供信息化高速公路。为矿业集团公司实现管控一体化打下良好的基础。
第二节 煤矿自动化的发展现状
随着技术进步，采、掘、运、提等设备实现了单机自动化。计算机监测监控系统得以迅速推广，但技术水平不高，还存在着许多问题。
（1）国内外煤矿安全生产监测监控网络传输系统的研究现状: 第一代产品：60年代初空分制，如法国CTT63/40煤矿环境监测系统。
第二代产品：70年代初的频分制，如西门子公司的TST系统和F+H公司的TF200。第三代产品：76年时分制系统，如英国的MINOS,美国的SCADA煤矿监控系统。第四代产品：80年代以分布式微机系统为基础的煤矿监控系统。如美国MSA公司的DA6400系统。
第五代产品：2000年引进的HIMASS系统。
前我国煤矿使用的计算机监控系统有数十种，各种监控系统都不具有开放性，更不能实现相互操作。缺乏统一的通信及信息交换标准，网络结构不规范。
（2）国内生产的安全生产监测监控系统多为封闭系统，系统中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂商自己制定的，严格保密，互不兼容，与其它系统联网很困难，难以做到数据共享。网络结构和通信模式多样，极不规范。每种系统都需要建立自己的通信网络，造成重复投资，通信资源利用低下。现场设备（传感器、执行设备等）多采用200-1000Hz、1-5mA等模拟信号进行传输，个别设备（如提升机）内采用了现场总线。
在工业过程监控及其它自动化领域中，除了4-20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，除了4~20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，已开始采用进口的基于现场总线和工业以太网的自动化系统陕西大柳塔矿、宁夏羊场湾煤矿的综合自动化系统采用了罗克韦尔公司的产品，它的信息传输网络为现场总线国际标准IEC 61158的第2类现场总线-Control Net和Ethernet/IP现场总线。
（3）现有网络数据传输交换速度慢
井下干线采用计算机异步传输方式：多数为基带或FSK、PSK调制方式，一般监测系统网络传输速率都在4800bps以下，不仅不能用于传输多路信息，甚至原有系统的扩容也很难实现。
（a）视频监视：采用独立的工业电视系统。语音通信基本上都是独立系统。（b）用软件设计理念陈旧，开放性差。（c）以纵向集成代替横向集成。
（d）系统智能化程度不高，所采集的信息量少，利用率低。
第三节 煤矿自动化的发展方向
（1）系统的集成度高度化，控制、决策、故障诊断功能的集成化，系统的管控一体化； 结构集散化，网络结构的分布分散化；
（2）系统的开放化和网络化：接口/协议开放化、通用化；传输方式网络化，采用工业以太网＋工业现场总线相结合的模式。将现场总线和工业以太网用于煤矿井下，可以改变目前煤矿监控系统传输技术相对落后的局面，促进系统的开放性、互操作性。嵌入式计算机技术的发展给工业以太网、多媒体技术在井下的应用创造了充分的条件；
（3）系统的智能化，设备信息处理控制智能化；（4）应用软件组态化、向Web浏览发展；
系统向综合自动化方向发展。利用真三维GIS和VR技术，为矿产资源评估、矿井规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。煤矿开采的主要场所是在地下，矿层、围岩、井巷工程的关系纵横交错，设备、风流、水流、电流、物流、人流的状况都与矿井地下真三维空间位置有关，有的甚至还随时间变化。由于施工条件复杂、工程造价高，任何工程设计与施工不当都会对矿山企业造成巨大的经济损失或人员伤亡。矿山信息化需要表现地下的岩层、矿层、断层的空间分布状况，以及设备、物 流、风流、人员、工程等随时间变化的空间运动轨迹。真三维GIS能够很好的表达矿山这些复杂的地下三维关系。真三维GIS平台是构建数字矿山和提高矿山信息化水平的核心技术。根据VR技术硬件和系统软件的最新发展，结合矿井开采的具体需求，构建煤矿巷道和地层实体的虚拟环境，以实现对决策管理的可视化、科学化。以地形图和煤层底板等高线图为基础，构建它们的几何模型；构建与几何模型、基础分析结果、决策模型相关的可视化、虚拟现实化的模拟模型和算法，如对地层的操作和削面的任意切割。
第二章
本课题来源及主要内容
第一节 信息管理层技术要求
2．1．1 网络功能概述
顾桥矿井综合自动化控制系统信息管理网（以下简称信息网）由淮南矿业集团信息公司按照集团公司统一的构架进行配置，由顾桥矿井通信站与集团公司通信中心建立1000M光纤联接。信息网主要覆盖矿行政办公楼共计十层，此外，矿副总以上领导办公室及业务科室设置信息系统显示终端，初定为30台，实现1000M到桌面。主要实现财务、销售、采购、人力等终端与集团公司总部相应系统的通信，以及对整个煤炭生产的实时情况调度监视和查询。
从网络架构上信息网必须是一套相对独立的网络，与综合自动化控制网、工业电视网是物理隔离的，但同时设计时也必须考虑在一定的安全架够下允许信息网对综合自动化控制网的访问。用户无授权时任何从外部对矿井网络的访问不可以进入设备层。信息网采用独立的网络交换机组成局域网，配置相应的防火墙、防毒墙及防病毒产品实现与外界的安全通讯。为保证公司矿井有关财务、销售、采购等重要应用信息系统的安全，同时应考虑部署一定的安全措施以防止外部人员的非法入侵。2．1．2．网络设计原则
（1）统一性：投标方应首先考虑信息网必须按照淮南矿业集团信息中心的统一的构架进行配置，遵循矿业集团的统一标准和要求。
（2）开放性：投标方所选用的网络设备及协议必须遵照国际标准的规范，具有良好的操作性、可移植性及升级性：以适应网络技术和矿井发展的需要。
（3）可靠性：1）自动化系统三层网络(信息管理层、综合自动化层、设备控制层)均 要求达到局部出现故障点不影响整个网络及其它子系统的正常运行，且便于故障的查找、排除及日常维护工作的进行。2）投标方所选用的网络产品（硬、软件）必须是在实际中得到成功应用的国内外知名产品；3）网络设备必须具备在线切换功能，避免设备停机造成网络长时间中断；4）在网络拓扑设计时，应考虑核心交换机采用双机热备式； 5）采用UPS供电方式并对UPS系统具有监视功能，对雷击采取有效的防护措施。6）网管软件具备网络分析功能（如交换机掉电、断线远程自动报警功能等）。7）投标方对网络的设计必须结合矿井的实际情况（矿井自动化整体功能、行政功能划分、各车间、采场的实际位置、布局以及设备控制层的结构等），在网络拓扑结构、设备设置、软件包选型等方面充分考虑上述因素。在交换机、服务器的选型上应考虑所有设备具备冗余的光口/电口及双电源，便于调试及今后网络正常运行时的故障查询及排除。
（4）安全性：必须设置防火墙、防毒墙；必须安装网络版防病毒软件（建议使用网络安全管理系统，具有IP地址管理、客户端管理及远程监控、网络设备管理等功能）；必须设立完备的身份认证及操作权限机制；必须设置系统快速恢复机制；必须具备远程维护能力；必须保证信息网与自动化控制网的物理隔离，但同时也保证两网间信息通信的安全。2．1．3．网络配置及性能要求
网络拓扑结构如图2-1
附:顾桥矿工业自动化网络信息层拓扑结构图防病毒服务器OA服务器报表服务器Web服务器数据库服务器InterNet接入工业控制层Data GeneralData GeneralCISCOYSTEMS核心交换机CISCOYSTEMS核心交换机Data General防火墙防毒墙二楼楼层交换机防火墙集团公司二楼楼层交换机二楼楼层交换机二楼楼层交换机终端用户群六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机图2-1 网络拓扑结构
2．1．4．综合信息管理系统功能要求 基于矿业集团目前的管理模式，规划建立集团级统一的供应、工程、销售、计划、安全、资产、人力、工程、财务、行政组织管理系统。矿级信息平台重点在现场、生产技术管理，建立矿井三维可视化信息平台，集成采、掘、机、运、通专业系统的生产调度管理系统。
客户机与服务器的联接采用B/S方式，初定30台终端可以通过WEB方式浏览矿井各类信息，同时系统应能根据矿井安全、生产的实际需要，主要完成以下功能：
（1）实现实时数据库与应用数据库的无缝连接，实现现场模拟状态、状况实时显示。（2）具备OA的基本功能。
（3）根据需要自动生成矿井各类报表。（4）根据需要生成、输出各类数据。（5）形成矿井电子档案室并具备查询功能。（6）形成矿井电子设备管理库并具有设备管理功能。（7）实现生产调度管理功能。
第二节 综合自动化系统技术要求
2．2．1综合自动化系统拓扑结构图如图2-2所示。
顾桥矿井调度指挥中心各种监控功能LCD屏操作站30台顾桥煤矿综合屏工业电视子系统X1辅助子系统X4人员跟踪子系统X2原煤外运子系统X2辅助运输子系统X5通风子系统X4原煤子系统X8电力调度子系统X4工程师维护站X1Ethernet信息设备间视频服务器大屏控制器网络打印机X2网络打印机X21#服务器I/O主/备服务器2#服务器I/O主/备服务器3#服务器I/O主/备服务器应用/数据库服务器主备硬盘录像机彩色喷墨打印机激光打印机磁盘阵列信息管理层防火墙核心交换机核心交换机MACH 3005MACH 3005井上主井MS4128-5副井MS4128-5井下中央变电所井下-665变电所洗煤厂MS4128-5MS4128-5锅炉房单环双接点网北一(11-2)采区变电所北一(13-1)采区变电所抽风机MS4128-5110k变电所MS4128-5矿井水处理系统日用消防水泵房MS4128-5MS4128-5备用图2-2
2．2．2 软件功能概述
综合自动化系统要求具有高效、可靠，高度集成化、智能化的一体化监控软件系统特点，该一体化监控软件平台是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理、协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。一体化监控软件系统是在一体化监控管理上真正实现了系统的高度集成，它应包括授权管理系统、GIS（地理信息系统）、视频监控系统、大屏幕显示系统、紧急电话处理系统、设备监控系统、UPS监测系统以及预案报警联动系统的支持，使用RFID（Radio Frequency Identification射频识别）技术的矿用人员安全检测系统。
第三节 工业电视系统技术要求
2．3．1 系统技术要求
8（1）摄像仪采用低照度（﹤0．02lux）长寿命固定的CCD摄像器件。（2）为确保图像质量，采用抗干扰能力强、传输距离远的光纤传输图象信号。（3）根据实际情况采用数字信号和模拟信号混合方式。2．3．2 矿井光纤工业电视系统概述
根据矿井实际情况，井下、地面40套（暂定）摄像仪，采用数字传输图像信号及模拟传输图象信号混合方式，井下通过100兆环网进行传输，井下100兆环网设置三台Hirschmann的交换机，在地面设置工业电视操作站，对整个系统进行管理和控制。
井下、地面共计安装40套摄像仪。其中24套井下摄像仪为矿用本安型摄像仪，地面安装16套摄像仪，其中8套全方位彩色摄像仪，可以完成上、下、左、右、推远、拉近、焦距+、焦距-、光圈大、光圈小、雨刷、加热、风扇的控制，镜头采用15倍镜头。余下的地面8套固定彩色摄像仪采用自动光圈镜头。2．3．3 矿井工业电视应满足下列要求
（1）《煤矿安全规程》（2）《煤矿设计规范》（3）《智能调度室装备规范》
（4）《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB 3836.4-83（5）《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB 3836.1-83（6）《矿用一般型电气设备》GB 12173-90（7）《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT 209-90（8）《工业电视系统工程设计规范》GBJ 115-87
第四节 顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成
顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成如图2-3所示。
图2-3
第三章 井上的1000M光纤单环以太网方案
根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求，综合自动化控制网按区域、节点数量、规模划分为2个子环网，即井下子环网、井上子环网，随着矿井的发展，将增设南区井下子环网（将来规划）。矿井综合自动化系统的设备控制层将采用工业级别光纤单环环网方案，网络传输速率为1000Mbps。本系统通过相应的软件，硬件设置能够往上向信息管理层提供无缝的数据连接，同时更主要的是能够往下把矿井的设备控制层的各子系统连接到此平台上，通过该系统能够对各个子系统发布控制命令，监视设备运行状态以及参数。
顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的网络拓扑结构如图2-4所示：
图2-4井上以太网的网络拓扑结构图
以上是根据物理位置和功能区域初步规划的顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的光缆初步方向，按数字0-20顺序，顺时针分配，构成一个环。环上所有节点均采用HIRSCHMANN的MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，首尾相接连接成环。MS4218工业以太网交换机上共有4个1000M的以太网端口，因此，可以支持下面的拓扑结构：
⑴ 连接成环只用去MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，可以多余2个1000M的以太网端口。
⑵利用其中一个节点上多余的1000M的以太网端口，分别连接到信息中心的2台MACH3005以太网交换机上，使井上的1000M光纤双环冗余以太网和综合自动化层连接。
⑶连接到现场生产设备的端口，均为10/100M自适应端口。
⑷基于网络交换机柜安装和维护上的原因，把网络交换机柜的初步位置安排在各个变配电站内。
⑸要求同一节点上的2台网络交换机的电源应该是独立的分别的两路，追求高可靠性的场合，要求有不间断电源系统UPS。
第四章 现场总线选择
我国的煤矿监控系统互不兼容的现状制约了煤矿自动化程度的提高，现场总线技术、工业以太网技术和嵌入式计算机技术的迅猛发展使得研制新一代煤矿监控系统的条件已经成熟。
综上所述，随着控制技术、计算机技术、和通讯网络技术的不断发展和完善，现场总线控制系统逐渐成熟起来，并打有取代DCS之势。目前，现场总线的种类很多，有LONWORKS总线、CAN 总线、HARRT 总线、PROFIBUS总线、FF总线，这些总线各具特色，通过国内市场占有情况及技术经济比较，在各矿区现场根据具体设备选择LONWORKS总线、PROFIBUS总 线技术通讯。无论采取什么形式通讯，都必须保证现场数据与以太网可靠传输数据。
LONWORKS采用LONTALK通讯协议，它完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。LONWORKS在组网时支持各种各样的网络拓扑结构（如总线型、环型、树型等）以及通讯介质（如双绞线、同轴电缆等），在设计和安装网络时非常方便。
PROFIBUS总线通讯协议，也完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。此外，对于数据采集传感器要求较灵活，既可以是数字传感器，也可以是模拟式传感器，对目前的技术经济情况下，有较大的灵活性。
第五章 DLP大屏幕显示系统方案
根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求以及通过同用户的多次技术交流的情况，就调度大屏幕系统项目，本着先进、可靠、实用、性价比最优的原则，大屏幕系统主要由投影子系统、控制子系统、视频服务器、监视器显示墙、LED显示屏等部分组成。
（1）影子系统选用12台67英寸三菱一体化投影机 拼接规模：3（行）×4（列）型 号：MD-67MX 单屏尺寸：1361mm(宽)×1021mm(高)显示面积：5444mm×3063mm 显示分辨率：4069×2304（2）控制子系统选用智能拼接控制器XWALL for NT（以下简称XWALL）
通过以上系统，用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的种种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上，实现调度指挥的现代化。
和同类系统相比，本投标方案具有以下显著优势： A硬件优势：
三菱投影机1300：1的对比度，大大提高了图像的色彩清晰度。三菱投影机采用脉冲整流电路大大改善了灯泡闪烁。三菱投影机采用的超短焦镜头大大降低了箱体厚度，使得整个箱体厚度为820mm。一体化箱体的无包边屏幕设计使得超细拼缝成为可能，物理拼缝达到1mm以下。三菱投影机独有的数字CSC(Color Space Control)色域补正电路，保证了多屏拼接 色彩的一致性。三菱投影机12bit调频脉冲/伽玛校正电路使投影机具有更加精细的色彩再现能力。三菱投影机采用全密闭的防尘光学机芯，彻底改变灰尘附着带来的画面缺陷。投影机采用专利技术的非球面镜光学镜头结构，提高了光的投射率，提高了亮度，彻底解决了太阳效应。
B软件优势：
控制软件Xwall完全汉化，界面友好，操作简单，功能强大，保证了系统的最大开放性，能够更好的为用户服务。Windows 2003/NT平台下独有的多鼠标功能：支持同时连接多个调度操作终端，在大屏幕上可同时显示多达8个不同颜色的鼠标，以区别不同的调度员（用户），实现远程操作。Windows 2003平台下独有的远程显示功能，能够将用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。
图2-5是以2×2规模的DLP系统为例，说明系统的结构。
图2-5 C系统功能：
由大屏幕系统图可以看出，4台MD-67MX一体化投影单元组成一个大面积、高分辨率的显示平台，可以将主产系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。具体实现方式如下：
⑴从系统结构总图看到，2路RGB信号、多路网络信号、4路视频信号直接接入XWALL智能软件拼接控制器，实现了视频窗口、多路网络信号窗口、4路视频信号在大屏幕上的同 时显示，任意一个窗口可以在大屏幕上的任意位置进行任意的缩放、移动、漫游、全屏显示。
⑵通过RS232连接的控制终端，可以对大屏幕及外围设备的各种参数进行调整、设置。如开、关机，亮度、颜色等。
⑶通过Xwallmouse软件模块实现了在大屏幕上可以同时显示8个不同颜色的鼠标，真正实现了多个用户同时操作控制大屏幕的任何应用窗口，这一功能对本生产管理控制调度中心的调度操作人员非常有用。这是其他厂家目前无法实现的功能。
⑷通过字幕叠加软件模块实现了在大屏幕上的任意位置滚动、静止显示任意字体、任意大小的欢迎标语、通知，这也是其他厂家目前无法实现的功能。
视频服务器采用2台HP Proliant DL580G2机架式服务器。监视器显示墙采用飞利浦29’VGA接口显示器40台组成，以DLP大屏幕两边各20台的方式分布。LED显示屏规格为0.3m×14.52m（含边框），用于走马灯方式滚动文字显示。
第六章 通用技术描述
千兆以太网交换机是井上系统的关键设备之一，本文以POWER MICE千兆以太网交换机为例对此系统作简要介绍。
属于MICE系列交换机，具备上述MICE交换机的所有特性。世界上第一台卡规式千兆以太网交换机。符合IEEE 802.3的ETHERNET/快速ETHERNET/千兆ETHERNET标准。5个集成于备板的插槽，2个可以扩展的插槽，通过介质模块可以应用28个端口，其中包括4个千兆端口。（光缆接口或电缆接口）本次方案的井上井下超级冗余环双环网主体部分由POWER MICE组成。
第一节 交换机 MS4128-5 描述
MICE，模块化，带网管功能的以太网交换机，支持 10Mbps/100Mbps/1000Mbps以太网接口。端口类型和数量通过配置介质模块最多可以达到28个端口，4个10/100/1000BASE光口（SFP模块选择）或4个10/100/1000BASE-TX电口，以及24个快速以太网端口。网络拓扑支持总线，星形拓扑，环形结构（Hiper-Ring超级冗余环，RSTP快速生成树）。网络管理。串口管理，基于WEB的网管，SNMP V1/V2/V3,HiVision网络管理。诊断功能
LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，故障，冗余管理器，组环端口，LED测试）线路检测，2个继电器报警信号输出，RMON监测（统计、历史、报警、事件），端口镜像。
配置方法
CLI（命令行设计），TELNET,BootP,DHCP,DHCP Option 82,HiDiscovery,自动配置器（ACA21-USB接口）。
安全性
SNMP V3（SSH,SSL），安全性设计，ACL，认证（802.1x）。其他服务
Qos 4个队列，端口优先级（IEEE802.1D/p），VLAN（802.1Q），组播控制（IGMP Snooping/Querier，GMRP），广播限制，控制流（802.3x），SNTP（简单网络时间协议）。
冗余功能
HIPER-Ring（超级冗余环），RSTP（快速生成树），冗余环间耦合，Dual Homing，冗余DC24V电源，冗余报警信号输出，动态/静态链路聚合（多达7个trunk，每个trunk允许8个端口，LACP）。
电源：24V DC/15W 工作温度：0-60摄氏度
IEC 60068-2-27冲击：15g，11ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz,10 cycles，1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)
第二节 千兆以太网模块MM4-4TX/SFP 描述
MICE4128-5上使用的千兆以太网模块 端口类型和数量
4个10/100/1000BASE光口（需要配置SFP模块）或4个 15 10/100/1000BASE-TX电口，自动交叉，自动协商，自动极性转换，TX和SFP任意组合，1SFP屏蔽1TX，最多4个端口。
诊断功能
LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，组环端口）。电源：通过MICE底板供电。工作温度：0-60℃
IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min.；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)
第三节 光纤介质模块 M-SFP-LX/LC 描述
通过千兆以太网模块 MM4-4TX/SFP使用的SFP光纤模块 端口类型和数量
1个千兆LC光纤连接器 工作温度：0-60摄氏度 光纤技术参数：
单模光纤，SM，9/125um，20Km。
IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz,90min.；0.7g，13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles,1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)
参考文献
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致谢
本论文是在我的导师马修水教授的悉心指导下完成的，从课题的选择，资料的收集，进度的安排以及论文的写作整个过程中都得到了马老师不厌其烦的帮助和指导。感谢马老师对我的关心和教诲，感谢马老师提供丰富的实践机会和良好的实践条件。马老师严谨求实的作风，谦虚待人的风格，给我深刻的印象，是我今后生活和学习的榜样。
感谢我的父母家人，以及所有关心我和支持我的同学和朋友，是他们的支持，关心和帮助使我顺利完成本科学业。
第二篇：怀柔污水处理厂自动化控制系统改造方案(北京金控)
北京金控自动化技术有限公司
北京市怀柔污水处理厂自动控制系统改造方案
一、概述
怀柔区污水处理厂一、二期共计日处理量5万吨，再生水处理量5万吨，污水处理工艺采用A/A/O工艺，再生水处理采用某公司的MBR膜工艺，整体工艺运行良好。由于历史原因，污水处理自控系统与再生水处理自控系统独立运行，互不影响，但系统结构不完善，数据采集不全面，给用户的使用带来一些不便，本次系统改造即是针对系统中存在的问题进行改造。
二、实际情况分析
1、污水处理系统 1.1简介
污水处理自控系统（以下称“污水系统”）由某公司负责集成，主要采用施耐德品牌的设备，PLC采用Primium系列，共7个PLC分站，通讯方式采用总线通讯，上位软件采用AB公司的RSView组态软件，I/O点数约2000点，原系统结构图如下：
北京金控自动化技术有限公司
1.2系统存在的问题
（1）通讯方式落后
由于污水系统建立较早，采用了较早的CANopen总线通讯方式。该方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太网方式具有通讯速度慢、可靠性低、拓扑结构落后等缺点。特别需要注意的是，作为总线通讯的主干线路，如果发生断路，则该断点之后的总线通路上的所有数据将无法与主站进行通讯，主站将无法对这部分子站中的设备进行监测和控制，直接影响到正常生产。
（2）PLC与上位软件不配套
PLC采用了法国施耐德公司的产品，上位软件采用了美国罗克韦尔公司的产品，就使得他们的通讯不能采用任何一方的特有方式，不利于两种产品之间的稳定通讯，不利于日后的扩展。
2、再生水系统 2.1简介
再生水MBR处理自控系统（以下称“MBR系统”）由某公司负责集成，主要采用西门子品牌的设备，PLC采用S7-300系列，共3个PLC分站，采用TCP/IP光纤以太网通讯方式，上位软件采用Wincc组态软件，I/O点数约1000点，原系统结构图如下： 北京金控自动化技术有限公司
2.2系统存在的问题
（1）数据采集不完善
MBR系统没有将现场的所有设备信号采集到上位监控系统中，因此，对一些重要设备的监控不及时、不准确，数据不完善，并且不能实现远程控制，操作不方便，给运营管理人员造成工作上的不便。
（2）网络拓扑结构不合理
MBR系统采用了光纤以太网方式进行通讯，网络拓扑结构采用了星型连接，虽然问题没有污水系统的严重，但是，如果中控室与现场通讯的主光纤断路的话，中心控制室就无法与现场PLC进行通讯，无法对现场设备进行监测和控制。
作为该污水处理厂的整个自控系统来说，可以总结成以下两点：（1）自控设备先进，工艺运行良好；（2）自控系统没有合理组合，品牌太多，造成系统不兼容，扩展性差，使用不方便。
由于污水和MBR的自控系统采用了法国施耐德、德国西门子、美国罗克韦尔三个不同品牌的PLC和组态软件，并且互不兼容，通北京金控自动化技术有限公司
讯方式不同，因此，两套系统不可能在现有平台基础上进行合并或整合，只能分开使用，使用上不方便，也为将来污水处理厂的扩建升级留下了隐患，也成为本次改造工作的重点。
三、改造方案
随着技术的创新和不断发展，污水处理厂的自控系统发挥了越来越重要的作用，管控一体化技术不断在污水处理厂实现和发展。光纤以太环网技术已经成为主流，具有速度快，扩展性好，兼容性好等优点，下图为目前较为典型的某厂自控系统结构图。虽然目前该污水处理厂还达不到此案例中的先进程度，但可以据此结构确定未来改造或扩建方向。
1、改造原则
根据自控技术的发展趋势和该污水处理厂自控系统的现状，我们北京金控自动化技术有限公司
确定以下改造原则：
（1）坚持主干，丰富枝叶（2）统一平台，易于扩展（3）立足现实，完善创新
2、改造方案
根据该污水处理厂的实际情况和我们在自控领域的专业经验，我们认为，解决目前的问题仍然需要依靠现有底层PLC系统，对底层PLC及其通讯方式不进行大的改造，以保持现有设备的良好运行，待日后合适的机会可以再次进行改造。系统结果图如下：
在具体实施方面，我们提出，分三步对该污水处理厂自控系统进行改造。
（1）第一步——基础改造
/基础改造主要解决现场PLC数据采集准确性和全面性问题，按点检查，重新编制程序，画出准确竣工图，具体包括：
①对照图纸，检查MBR系统的PLC点是否连接，是否与图纸一北京金控自动化技术有限公司
致，不一致的情况下进行修正，在原竣工图上进行准确标记。
②将MBR系统PLC系统中包括故障、运行、自动和仪表信号在内的所有信号采集到中控室监控计算机，对不完善的数据点重新编制PLC程序和上位软件程序，实现报警信号报表、实时数据、历史数据报表和数据存储；
③改变原系统网络采用的星型拓扑结构，增加两条光纤，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性。
④在中控室监控计算机实现MBR系统中的设备启动/停止等远程控制；
⑤检查污水系统的PLC点的连接情况，与原竣工图进行核对，对不一致的地方在原图上进行准确标记；
工作流程： 北京金控自动化技术有限公司
进厂收集整理竣工资料备份原工控机系统读取并备份原上位软件读取并备份3个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是PLC程序中添加变量、编程在上位监控软件中添加变量上位监控软件画面修改、增加、制作通讯测试检查验收 经过基础改造，使MBR系统和污水系统的图纸描述准确，资料齐全，以便于未来进行扩建和检修等，同时，核对MBR系统中的数北京金控自动化技术有限公司
据点，对PLC编制控制程序，在上位监控软件中实现远程控制。
（2）第二步——整合改造
从业主单位的长远利益考虑，注重于系统的整合改造，使改造后的系统具有完整性，并且兼容性良好，便于以后扩建工程的扩展。主要增加至少一台高性能工控机和一台数据服务器，增加一套第三方监控软件KingTrol SCADA，在此基础上对上位监控系统重新设计、集成。改造后的系统具有以下功能和特点：
①污水与MBR系统合并，在同一台监控主机上对所有PLC分站进行监控；
②所有设备可实现中控室远程控制，便于全过程控制和流程优化；
③故障报警信号具有全面、良好、完整的显示和记录； ④仪表信号实时数据和历史数据存储和查询，采用数据库存储。工作流程： 北京金控自动化技术有限公司
进厂收集整理竣工资料备份原两台工控机系统读取并备份原两台上位软件读取并备份8个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是再生水系统PLC程序中添加变量、编程污水系统PLC读取变量设计、集成上位系统通讯测试检查验收 北京金控自动化技术有限公司
经过整合改造，污水系统和MBR系统在统一的监控平台进行监测、控制和管理，数据采集全面、存储完善、查询方便、操作简单。
（3）第三步——信息化建设
根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，实现管控一体化成为本次工作的又一个重点。根据与业主单位的沟通，主要实现以下功能：
①电能管理。将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。
②成本分析。对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成本进行监控和管理，为管理者调度、全过程优化运行、节能降耗提供参考，切实降低企业运营成本。
③数据仓库。为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓库，采用企业版SQLSever实时数据库软件和IBM服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。
④WEB访问与管理、网站建设。为提高污水处理厂的管理效率，提高信息化水平，为管理系统建立一个网站，设置WEB远程访问与北京金控自动化技术有限公司
管理的功能，便于管理者进行远程管理，随时随地掌握污水厂的运行情况。同时，不同车间单位（例如化验室）可随时通过站点将管理数据统一到同一个数据平台上，方便管理者进行实时管理和调度。总结
通过北京金控自动化技术有限公司对怀柔区污水处理厂的改造，彻底解决了原有系统的问题，改变了其厂污水处理系统与再生水系统长期独立运行，无法融合的局面，从而大大提高了企业的自动化管理水平，尤其是信息化系统改造，全面提升了也得管控水平，通过这次改造，达到了提升管理水平，节能降耗的目的。
第三篇：新型变电站综合自动化的实现方案研究
新型变电站综合自动化的实现方案研究
多媒体技术、信息技术、计算机技术以及智能控制技术等有关技术的合理应用在我国电力系统自动化的整个领域都十分的广泛。变电站应用综合自动化系统代替或者是更新传统之中的变电站二次系统逐渐的成为当前电力系统在未来发展进步中的主要趋势。文章中，笔者对新型变电站综合自动化的实现方案进行了较为细致的分析，提出了变电站应用综合自动化有关系统的典型构成以及技术的特点、新型变电站的综合自动化的有关系统结构与实施研究，对加快新型变电站综合自动化的实现具有现实意义。
一、变电站应用综合自动化有关系统的典型构成以及技术的特点
（一）集中式的构成
变电站之中的综合自动化系统在集中式的构成方面是按照信息类型来进行功能上的划分，也就说，集中式的构成方案主要是利用不同类型的信息来进行功能划分，自动化控制与管理会根据信息的种类来辨别变电站的故障位置和故障类型，以达到综合自动化管理控制的目的。应用这种结构的有关系统其硬件和功能模块实际上并没有必然的联系，各个功能模块之间的互相连接是经过模块化的有关软件来实现的，各部分功能和设备的交互程度比较低，灵活程度也比较缺乏，其相关的信息是通过集中处理、运算以及采集的。由于受到了计算机本身硬件水平的桎梏，这种结构对于早期应用的自动化系统之中使用比较多。
（二）分布式的构成
分布式的整体结构是依照功能方面来进行设计的，这就区别于上述中的集中式构成，与之相比，这样的构成方式具有更高的层次性，操作较为灵活。如果按照监控以及保护等一些功能来进行单元的划分并进行实施分布。其相关结构主要是应用主从CPU互相协同工作的方式，各类功能模块例如一些智能电子设备互相之间应用网络技术或者是串行的方式来完成数据方面的通讯。分布式的有关结构对于系统的扩展以及维护非常有利，其可靠性良好，局部发生故障并不会影响到系统之中其他的模块运行工作。其主要的安装方式有两种，分别为分层组屏以及集中组屏，两种方式各有优劣，在实际的操作和设计中，可以根据变电站的实际吸取选择不同的安装方式。
二、新型变电站的综合自动化的有关系统结构与实施研究
（一）系统结构的有关模型
网络数据库、计算机以及通信等相关技术的发展与应用使得变电站对于信息进行综合性的管理提供了基础。把计算机局域网的有关技术引用到变电站整体的自动化管理系统之中，逐渐成为当前的一个热点研究问题。根据面向对象设计的分层分布式有关结构设计，划分出一种新型的具有4层结构体系的变电站自动化有关系统，其重点就是妥善的解决在通信管理层之中存在的电力通信规约进行转换的问题以及信息管理层之中的变电站有关信息进行综合管理的问题。其实际的系统功能表现在：切实实现底层相关二次设备在控制方面的数字化以及智能化；完善变电站正常的远动功能；使得变电站的有关信息能够进行较为集中的监控以及管理。如图所示。
从图中可以看出：这一模型主要分为四个层次，每个层次系统都具有自身的功能，相互之间的联系也非常的紧密，可以实现服务的快速共享，为系统用户降低劳动强度，简单的操作就可以对整个变电站进行管理。这样的系统构造可以提升变电站的自动化程度，同时使其具备一定的智能化特点。
新型变电站综合自动化4层结构模型
（二）系统的分层以及具体的功能
系统一共分为4层，具体来说就是通信管理层、信息管理层、二次设备控制层以及生产过程层。生产过程层是由变电站的一些一次设备构成的，是整个系统的最下面一层；二次设备的控制层是经过各种有关的智能设备组合形成的，从而实现其对于各自的有关对象的保护以及控制的功能；通信管理层是经由连接在IED上的主线以及作为常用网关的主/备前置机的相关系统构成，是整个系统之中的通信关键所在，管理站内的有关数据采集以及连接相关站级计算机或者是连接远动系统等；至于信息管理层则是整个系统的顶层，其关键的构成就是站级计算机，同时也包括工作站以及服务器等，从而形成一个站内应用的计算机局域网络，运行变电站应用的SCADA/EMS相关系统，进而完成对于数据库的管理、人机接口以及站级控制等相关功能；切实面向变电站之中全部设备所产生的历史数据以及参数等在主/备服务器方面的创建，所有的操作员掌控的工作站节点之中都建立有实时监测的数据库，可以应用双以太网冗余的相关结构构建。
（三）系统的相关原理
从图中我们能够了解到，二次设备的控制层之中的IED和生产之中的一次设备接口，按照对应的规约可以直接完成信息的采集以及控制调节，最后进行转发与储存，IED可以经过光纤或者是现场总线和有关的通信管理层进行连接，从而完成在信息方面的分配以及收集，不同种的IED对于二次设备的控制层无法直接进行信息上的交换，而是需要经过不同的现场总线经过前置机的相关网关来实施信息的交换工作。通信管理层之中的整个前置机系统能够同时接入多个电力通信规约的相关总线设备，同时向上挂接在上部的信息管理层的有关网络上，这是局域网之中的一个非常重要的节点，它起到收集站内相关生产信息的上传以及下发有关管理层的实际控制信息的作用。
结束语
二次设备的相关控制层在实际接入一个彻底开放的总线网络之后，可以让硬件的更换以及增减更加便捷，强化了各个节点的独立性以及自治性；信息管理层之中经过服务器和工程师工作站等有关计算机共同组成LAN，方便和其他的一些网络系统互相关联，进而使得整个系统能够具有更高的安全性、可维护性以及开放性。新型变电站综合自动化的方案的设计实现能够进一步的提升区域内的供电质量。
（作者单位：1.陕西省电力公司检修公司；2.西安咸阳国际机场股份公司）
第四篇：龙桥小学城乡环境综合整治宣传教育方案
龙桥小学
城乡环境综合治理“进学校”宣传教育方案
为扎实开展我校城乡环境综合治理“进学校”工作，切实加强学校内部管理，强化文明卫生教育，培养学生良好文明卫生习惯，提高学生文明素养，建设文明和谐校园，进一步增强我校广大师生参与城乡环境综合治理的自觉性，营造“个个知晓、人人参与”的舆论氛围，为建设优美、整洁的环境作出积极贡献。我校特制订宣传教育方案，希全体师生认真执行。
一、宣传教育主题
做文明卫生学生，建城乡优美环境。
二、宣传教育内容
1、文明卫生教育进头脑——加强宣传，形成氛围
各班要通过主题班会、黑板报等形式，大队部要通过宣传栏、校园广播站等宣传此次活动的目的、意义和内容，动员学生迅速行动，积极参与，宣传良好的卫生习惯、学习习惯和生活方式。要组织学习《小学生守则》和《小学生日常行为规范》，做到真学、真懂、真用。要宣传文明班级，好人好事的优秀事迹。学校要在校门口、教学楼上悬挂条幅标语，努力营造良好的文明卫生教育氛围。
2、文明卫生教育进课堂——充分发挥德育在课堂教学中的主渠道作用。全体教师要充分发挥课堂教育主渠道、主阵地、主战场作用，将文明卫生教育贯穿于教育教学活动中，注重学科教学渗透。可利用地方课程开设时间，安排一次文明卫生教育课，学校将利用每周校会举 行文明卫生教育专题讲座，对学生进行卫生健康知识教育、道德传统教育、文明礼仪教育和卫生习惯教育，进一步增强学生的公益意识、卫生意识、责任意识，让学生从点滴小事做起、从现在做起，养成良好的行为习惯。
3、文明卫生教育进家庭——充分发挥教育的示范和辐射作用 学校要组织开展“小手拉大手”活动，向学生家长发放“小手拉大手，共建优美环境”倡仪书，让学生影响和带动家长、群众积极参与城乡环境整治中来，实现“教育一个学生、带动一个家庭、影响一个社区、文明整个社会”的目标。少先队大队部要组织“文明小卫士”实践活动，在校内外开展文明卫生行为劝诫和监督活动。
4、文明卫生教育重活动——主题实践活动丰富多彩
少先队大队部要结合实际，灵活多样，形式新颖地开展丰富多彩的文明卫生主题活动。开展“告别陋习，从我做起——创建文明卫生校园”主题活动，开展“告别不文明言行，争做讲道德好学生”签名活动，开展“身边不文明卫生行为”调查活动，开展“校园文明卫生公约”征集活动等，引导学生向不文明告别，向“脏乱差”告别，向陋习告别。通过主题实践活动，着力强化学生文明行为习惯的养成教育，培养学生积极健康的生活情趣和文明卫生习惯。
5、文明卫生教育见行动——集中开展校园卫生大扫除活动 组织全体学生每周五开展全校卫生大扫除，组织五年级和六年级每周星期五轮流到街道上进行义务劳动，消除卫生死角，提高教室、寝室、校园活动区及校园周边保洁程度，实现校园无纸屑、无随地吐痰、墙 面无脚印、门窗桌凳无灰尘的“四无”目标。卫生大扫除要形成制度，落实责任，长效巩固。
6、各班要积极开展以“节能环保、文明礼貌、清洁卫生、安全防范、美丽家园”等为内容的作文竞赛、讲演比赛、文艺表演等大型活动。充分利用橱窗、板报、横幅、标语、校园广播、主题班会等各种形式对开展城乡环境综合治理“进学校”工作进行多层次、立体式宣传，师生知晓率要达到100%。
7、各班每学年要安排不少于1 2学时向学生进行环境综合治理、市民行为规范等相关内容的学习、宣传和教育。
8、在充分保障学生安全的情况下组织学生开展义务植树、街头宣传，义务清扫保洁、交通小卫士等活动。
三、宣传教育要求
1、深化认识，高度重视
开展文明卫生教育是学校德育工作的重要内容，是加强校园文化建设，提高办学水平，树立学校形象的重要组成部分，也是学校内部管理水平上台阶的重要工作。全体教师要充分认识文明卫生教育的重要性、紧迫性和必要性，高度重视、狠抓落实，抓出成效。
2、加强督查，严格问责
学校将把城乡环境综合治理“进学校”活动情况作为文明班级评选和年终考核的重要内容，严格考核奖惩。学校将对各班级开展教育宣传活动的情况进行督查，开展卫生班级评比活动，对工作不力，行动迟缓的，将给予通报批评，让讲文明、讲卫生蔚然成风，努力构建文明、卫生、和谐校园。
3、强化对外宣传，营造声势。
大力开展对学生的宣传教育，积极配合教育局、政府做好加强城乡环境综合治理的宣传工作，大力宣传教育系统在城乡环境综合治理工作中涌现出的先进典型集体和个人，以及在治理过程中的新思路、新方法、好经验、好成效。
新鲁镇龙桥小学校 2009年6月11日
第五篇：机电口十一月份班队长培训暨顾桥矿机电运输自动化信息化试点工程建设(学习材料)（最终版）
机
电
口
班
队
长
培
训
“一月一讲”
主讲人：苏国民
2010年11月
机电口十一月份班队长培训暨顾桥矿机电运输 自动化信息化试点工程建设（学习材料）
顾桥矿机电运输自动化信息化试点建设，是集团公司9月25日第三次经营调度会上提出的目标，综合考虑当前技术发展的状况并结合顾桥矿井建设的实际情况进行建设的，其目的是实现矿井主要设备自动化运行控制和信息处理分析发布，达到无人职守节约人力资源配置，进一步保障矿井安全高效生产。
一、集控中心
在煤矿的生产建设中，电力和运输系统是较为独立的子系统，为更好的完成安全、高效的远程操控，除在办公楼建设调度指挥中心外，将在供电楼、运输楼分别建设矿井的电力调度系统和运输信集闭集控系统两个分控制指挥中心。其监控数据通过矿井工业以太网上传至主办公大楼的中央调度中心完成对电力调度和运输系统的状态监视。
根据矿井自动化信息化建设需要，在矿调度中心设立调度指挥集控中心，需对现有调度中心进行改造。目前我矿使用DLP大屏升级为现在技术较为成熟、价格已经合理的LED大屏，降低故障率和设备使用维护费用。集控中心按照机电运输六大系统分功能设置各个系统的操作区域，可相互沟通联系统一调度又不相互影响各自操作。通过已敷设的光缆，建成两区间互为冗余工业以太网络平台，实现矿井两区间的生产数据统一管控，形成在集控中心统一监测监控中央区、南区各个系统运行，南区调度中心监视配合的管理模式。
集控中心对压风系统、排水系统、主井提升系统、主运皮带系统、抽风系统等进行远程监测监控，远程监视供电系统和运输信集闭系统运行。压风、排水、主提实现全面自动化，皮带实现地面监控，增加巡视人员，逐步减少操作人员，关键点增设观测人员。供电、抽风系统实现远程监测监控，一段时间内仍然保留值班人员（鉴于高瓦斯矿井的复杂性考虑）。
在中央区110KV变电所三楼设立全矿井（包括南区）供电系统控制中心，对井上下供电进行集中监视和操作控制。系统将建设4块LED大屏，用于集中显示供电系统的开关状态，配合各变电所现场工业电视画面，完成监视和操控。
在运输调度设置运输信集闭集控系统，对矿井的地面及井下电机车运行实现自动变道，实时监测。系统也将建设4块LED大屏，集中显示地面、井下电机车的运行位置和轨道道岔等信息。
二、矿工业以太网络
建立中央区和南区之间互为冗余工业以太网络平台，实现数据的实时互联。完善中央区工业也太网络，新建南区的工业以太网络。建立各自的地面及井下千兆环形网络，通过升级我矿中央区核心交换机，以及在南区新增两台赫斯曼4000系列万兆级核心交换机，实现核心交换机间的万兆光路互为冗余。
中央区网络架构已经基本建设完成，地面、井下环网网络可覆盖六个自动化改造系统，但部分设备需升级完善，井下部分环路光缆需要重新熔接敷设。建设南区工业以太环网，地面环形网络增设副井提升、通风系统、压风系统、110kv变电所四个自动化接入节点，其他如排矸等系统采用星型方式接入以太环网。在子系统现场安装工业以太网络交换机，并接入主要设备和电力信号运行参数。井下环形网络增设中央变电所、11-2下盘采区变电所、11-2上盘采区变电所，在变电所安设井下环网交换机，通过敷设光缆等线路完成对主皮带、井下主排水系统、井下高低开关电力信号接入。
三、矿中心机房计算机系统
我矿中央区计算机系统经过长时间不间断运行及计算机技术的快速的发展，现有的设备已不能很好的满足数据处理和传输，加上南区子系统的接入和数据处理量的增大，需要换代升级，建立效率更高、性能更为稳定的计算机系统。
电力调度和运输信集闭系统服务器分设在集控分中心，分别在其机房。在供电机房建立电力调度系统服务器，处理电力和六大系统的采集的数据及后台的处理。在运输机房建立运输车辆集控系统服务器，实现车辆的定位的智能分析、统计。
其他依照系统分类设置，在我矿中央区中心机房设置以下服务器系统：
1.建立生产辅助系统服务器，处理除主运、主提等系统数据采集及后台的处理。2.建立工业应用和数据库服务器，用于为工业控制服务器提供系统应用和数据库服务及各类的报表存储。
3.建立设备点检系统服务器，实现矿井的主要生产设备的点检数据及分析统计以及管理和计划维护。
4.建立管控服务器，通过在线方式统一管理，实现高效的管理、控制及故障的报警。5.建立工业视频存储服务器，完成对各个生产关键点的实时录像和存储，并可在远程调出观测。
6.建立人员定位系统服务器，实现人员的定位的智能分析、统计。
四、工业电视系统
中央区在已经建立工业电视的系统上，逐步完善现有的工业电视系统；南区则新安设工业电视系统，画面通过工业以太网络连至中央区调度显示。在实现无人、少人值守的关键作业现场增设工业电视，远程进行监视。要更好的发挥工业电视系统的实用价值和性能，还需对其系统进行以下改进：
1、通过视频设备技术的升级，增加导轨移动式、旋转式等摄像头的使用，在减少安装数量的情况下使现场监视更加全面。使用新型的摄像仪，其视频编码集成到摄像仪主板路中，可不通过视频服务器而直接接入工业以太网络之中，减少中间环节带来的信号损失和画面的延迟。
2、增设主提系统、皮带运输系统等需实时观测的关键点的固定视频信号。
3、在井下变电所、井下水泵房、抽风机房、压风机房增设轨道式移动摄像仪，当出现异常情况可远程调动摄像仪观测异常点状态。
4、把所有视频信号传输至调度中心，根据对子系统的操控需求来实时调整画面，形成画面配合各个子系统状态的联动显示，以便准确、直观的完成远控操作。
五、矿井六大系统信息自动化改造
1、主井提升系统：增加闸控各种信号的实时监控，针对ABB闸控的各种数据做出保护、监视程序段，实现闸控与电控的互相配合。改造装载自动定量称重系统，在装载程序里加入自动运算的程序段，将电控及称重装置显示的装载重量与实际要求的32T进行比较，自动对称重设定值进行修改，达到自动控制的目的。主提升钢丝绳的在线检测，通过检测设备，对主提升钢丝绳进行实时检测，对钢丝绳运行情况，钢丝绳质量情况信息能够及时反馈。增加给煤机、给煤皮带运行参数监测、轴承温度检测液压站油压、油温检测、闸瓦磨损检测等安全参数运行监测和报警。系统的集控设在中央区调度中心，控制监视我矿主井生产过程。
2、主运皮带运输系统：需新增的6条皮带自动化网络接入，对已实现自动化接入的现有2条皮带的进行改进。每50米增设低皮带跑遍保护，增加给煤机自动控制系统，能够实现以带面煤流及电机功率来驱动一台或多台给煤机并能实现自动故障诊断及报警，增加皮带供电系统的自动控制系统及故障报警。需要改进自动洒水装置、增加X光皮带带面监控系统，能够实时的监控皮带带面及接头内部钢丝的情况、及带面破损情况。此外还需增加皮带各类保护及传感器如跑遍开关、堆煤保护、温度监测、烟雾监测等安全运行设备。集中控制中心设在矿调度大厅，控制全矿井（包括南区）所有皮带的启停。
3、主排水系统： 中央水泵房存问题：
1）一套控制系统和两台真空泵抽真空的形式与高可靠性、安全性的要求存在一定的差距。
2）排水泵房的辅机如真空泵、液压站油泵没有实现双电源供电；
3）液压闸阀开、关到位位置很难定位，特别是油泵停止没有油压的时候，闸阀经常被管路里的水顶开，给安全带来隐患。其次，由于液压闸阀在使用过程中油路经常工作在高压状态，经常出现漏油现象，需经常更换密封圈，并且需定期补充和更换液压油。
中央区水泵房改造方案：
1）改变主排水泵房控制系统的系统结构，由原来的七台泵由一个控制站来完成改变为由两个控制站来完成，即其中一个控制站完成四个泵的控制，另一个完成剩下三台泵的控制，这样当一个站出现故障时不影响另一站的正常工作，同时两控制站通过现成总线或工业以太网交换数据，形成一个有机整体。
2）在原来采用真空泵抽真空的基础上，分别在主排水泵房、13-1采区和11-2采区泵房分别增加一套水射流系统，确保抽真空的可靠性，只有确保抽真空的可靠性，才能保证水泵的可靠启动。并且，在抽真空管道上将检测抽真空母管上的真空度控制器改为在每一台泵抽真空管上均安装一只真空度控制器。
3）水泵的出口闸阀由液压闸阀改为电动闸阀。电动闸阀与液压闸阀相比不仅定位准确，日常维护少且宜于维护。
4）改造低压供电系统，使排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀实现双电源供电。5）增加抽真空汽水分离器补水电动球阀以及水泵冷却水控制的电动球阀。6）增加矿用UPS电源，保证控制系统电源的可靠性。南区水泵房存问题：
1）两台真空泵抽真空的形式与高可靠性、安全性的要求存在一定的差距。2）排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀没有实现双电源供电。南区水泵房改造方案：
1）在原来采用真空泵抽真空的基础上，增加一套水射流系统，确保抽真空的可靠性。2）在抽真空管道上将检测抽真空母管上的真空度控制器改为在每一台泵抽真空管上均安装一只真空度控制器。
3）改造低压供电系统，使排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀实现双电源供电。
4）增加矿用UPS电源，保证控制系统电源的可靠性。
另外，在中央区增设13-1下山采区水泵、11-2下山采区水泵，比照中央水泵房系统集成建设。把全矿井的水泵集控中心设置在矿调度指挥中心，控制全矿井（包括南区）四个主排水水泵的启停等状状态。
4、通风系统：
抽风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监测。中央区通风机房存在问题：
通风机是2006年9月投入运行，目前，通风机控制系统可以实现“一键式”开车以及远控控制功能，但由于风机控制系统存在一些问题，要实现无人值守，必须对控制系统进行相应地改造。具体存在的一些问题如下：
1）操作站与其现场控制站之间的通信经常出现通信中断，显示器不显示数据，重新启动工控机，又恢复正常。
2）系统不具备在控制室手动控制功能：当PLC故障或显示器不显示时，需在一楼启动液压站、润滑油站、风门，待液压站、润滑油站运行正常，风门完全打开，到二楼高压室启动主电机，然后，再在一楼调节叶片角度，整个操作过程需耗时近10分钟。
3）液压站、润滑油站、风门、叶片的电源均分别引自低压 柜的两段母线。当运行的电机10kV电源短路或欠压50%以下时，造成电机跳闸。由于通风机房的10kV高、低压配电系统均为两段分列运行，此时，液压站、润滑油站油泵停运，叶片无法回到关闭位置（起始点），风门也无法关闭，造成另一台电机无法启动，给矿井安全生产带来事故隐患。
4）电机、风机轴承温度以及电机定子温度没有实现双重监控。
5）一些信号如风机和电机轴承的振动信号、液压站和润滑油站的出口压力、低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。
6）SLC500 PLC是美国A-B在上世纪八十年代推出的适用于中、小系统的PLC，其备件采购价高，货期又长。进入二十一世纪，A-B主推Logix系列的PLC。
7）采用1套UPS给控制系统供电，存在当UPS故障，整个控制系统失电的事故隐患。中央区通风机控制系统改造方案：
1）将控制站的PLC由SLC500改为ControlLogix系列，组态软件改为与PLC同一厂家的，可无缝连接的RSVIEW。为了统一系统的配置，可效仿南区控制系统的配置。
2）增加在控制室的手动控制系统以及相应控制功能。3）对低压配电系统中的液压站、润滑油站、风门、叶片执行器的配电进行相应的改造――采用双电源自动切换后供电。
4）增加风机轴承、电机轴承振动信号的采集及分析。
5）为了不改动或尽量少改动现有的电缆，需在控制系统中对信号进行扩容，在高压柜内增加总线模块，总线模块与PLC以DeivceNet或ControlNet总线连接。
6）增加一台UPS电源柜，内装两台3kVA 在线2h的UPS，分别给两台风机的PLC柜、操作站供电，并设自动切换装置。
7）增加液压站、润滑油站的出口压力检测用的压力变送器。8）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。
9）增加高压柜手车上、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。
南央区通风机房存在问题：
南区通风机是2009年9月投入运行，目前，通风机控制系统已具备“一键式”开车、自动切换、故障切换以及远控控制功能，可以实现无人操作，有人值守，但要实现无人值守还需对以下两个方面的问题进行完善：
1）液压站、润滑油站、风门、叶片的电源均分别引自低压柜的两段母线。当运行的电机10kV电源短路或欠压50%以下时，造成电机跳闸。由于，通风机房的10kV高、低压配电系统均为两段分列运行，此时，液压站、润滑油站油泵停运，叶片无法回到0度（起始点），风门也无法关闭，造成另一台电机无法启动。
2）一些信号如风机和电机轴承的振动信号、液压站和润滑油站的出口压力、低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。
南区通风机控制系统改造方案： 1）对低压配电系统中的液压站、润滑油站、风门、叶片执行器的配电进行相应的改造――采用双电源自动切换后供电。
2）增加液压站、润滑油站的出口压力检测用的压力变送器。3）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。
4）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。
在我矿中央区调度中心，把全矿井通风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监控。
5、压风系统：
中央区压风系统存在的问题：
由于活塞式压缩机在开车前需进行盘车操作，即低速运行以检查有无机械故障，而盘车前须人工将盘车手柄打至“盘车”位置，盘车结束后再由人工将盘车手柄打至“工作”位置，方可开车，否者，不能开车。因此，压风机要实现无人值守，必须对整个压风系统进行改造。
中央区压风系统改造方案：
1）改造压风机，将5台活塞式压缩机更换为4台150m3/min离心式压缩机，其中一台为变频调速；或更换为3台150m3/min离心式＋2台60m3/min螺杆式压缩机。两个方案的比较如下：
I方案－－4台150m3/min离心式压缩机 优 点：
⑴ 可以实现无人值守，多机协调生产。⑵ 实现恒压供气，无级调节。
⑶ 实现软起动，减少启动次数，降低启动对电网的冲击以及避免了启动给空压机带来的机械冲击。
⑷ 节能，大约1~2年能够将变频器的投入收回。缺 点：
⑴ 投资稍大。
⑵ 在现有的构筑物里要充分考虑变频器的布置。
II方案－－3台150m3/min离心式＋2台60m3/min螺杆式压缩机 优点：
⑴ 可以实现无人值守，多机协调生产。⑵ 加、卸载有级调节。
⑶ 原供配电系统以及设备布置基本保持不变。⑷ 投资略小。缺点：
⑴ 当负荷变化较大时，空压机频繁启动，对电网造成一定的影响，并对空压机带来一定的机械冲击。
⑵ 空压机备品、备件的种类增多。
2）控制系统的电源应采用自动切换的两台UPS供电。
3）设置储气罐压力及母管压力、给水压力检测以及离心机冷却水断水保护。压力变送器选用高性能的EJA430型，其精度为0.0075% 断水保护选用FCS型流量传感器
4）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。
5）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。
6）增加压风机房、配电室电视监视，该信号直接引入调度室 南区压风系统存在的问题：
南区压风机是2007年5月投入运行，目前，压风机控制系统已具备多机协调生产、统一指挥、自动切换、故障切换以及远控控制功能，可以实现无人操作，有人值守，但要实现无人值守还存在以下问题：
1）低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。2）采用1套UPS给控制系统供电，当UPS故障，整个控制系统便会失电。）更换母管压力变送器，由于现在安装的压力变送器是直接安装在管道上的，当下大雨时，管道会被浸没在水中，造成变送器损坏。
南区压风系统改造方案：
1）增加一台UPS，并设自动切换装置，确保控制系统电源的可靠性。
2）更换母管压力检测的压力变送器，将原来直接安装在管道上变送器改为通过取压管引入的EJA430型。
3）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。
4）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。
5）增加压风机房、配电室电视监视，该信号直接引入调度室。
在我矿中央区调度中心，把全矿井压风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监控。实现现场无人值守，多机协调生产。
6、地面井下电力调度：完善中央区、新建南区地面110kv变电所及10KV车间变电站的系统接入，增加或完善10KV变电所通信总控单元，各地面变电所电力监控数据通过工业以太网接入电力系统前置机，在我矿供电楼调度分中心设立电力调度服务器系统。建立井下包括南区在内的13个变电所电力调度系统，安装高压及低压开关柜综合保护模块和井下电力监控分站，并将其接入自动化网络平台，通过网络连入供电系统服务器，再建立可靠的OPC服务，将地面中德电力系统通过软件集成进去。在中央区110KV地面变电所调度中心集中监控，实现现场无人值守，控制我矿（包括南区）地面、井下所有变电所、站的监控。电力监控系统通过工业网络，由设在矿调度中心显示终端实现实时监视，观测各个变电所开关供电状态等关键参数。
六、人员定位系统
由于我国矿山安全生产的形势一直十分严峻，矿山安全正受到越来越广泛的关注。矿井人员定位管理系统可对矿山入井人员进行实时跟踪监测和定位，使矿井管理层能随时了解井下每个人员的位置及活动轨迹，并能对入井人员进行日常考勤管理。
根据国家安全总局和集团公司的规定和要求，由矿业集团信息分公司牵头，在我矿中央区、南区安装人员定位系统。需要增加人员定位系统设备及软件，实现对人员移动目标的跟踪定位。通过巷道中安装信号基站，在人员帽子上设置感应器，判断识别人员行走路线，再通过信号线传至工业以太网络传到人员定位系统服务器。通过服务器智能分析形成人员的行走轨迹及停留位置和时间。
人员定位系统安装敷设可结合我矿现有的井下无线通信系统，利用现有的无线通信组网线缆，进行基站采集的数据传输通道，可降低安装成本和使用的人力资源。
我矿计划在2011年上半年完成对人员的跟踪定位功能，系统设置在调度中心，方便对人员的监管调度。
七、信集闭系统
我矿的机车运输监控（信集闭）系统，是监视、控制我矿地面、井下机车运行状态而建设的。在运输楼设立运输系统集中控制中心，安设4块LED大屏进行矿井的车辆等运行状态的显示，建立一套矿井（包括南区）上下电机车运输信集闭系统，实现井上下机车在地面集中控制调度，在地面主控室对井下大巷、车场的机车运输实现安全监控和自动调度，以保障矿井运输安全、提高指挥效率、增加经济效益和改善工作环境。
其系统可实现机车运行方向、速度等控制，自动搬道岔。另外，实现斜巷无极绳运输管理。系统具有可视化监测功能、调度功能、故障诊断功能、重演功能、在线检测功能、信息管理功能、远程浏览功能等。通过工业以太网络，把其监视信息传输至调度中心终端，实现车辆状态的实时显示。
八、设备点检系统 设备点检系统，能准确掌握设备的技术状况及劣化程度，对影响设备正常运行的关键部位进行管理制度化、操作技术规范化，实现安全管理和生产管理信息化，提高生产和管理效率。为提高顾桥煤矿设备的维护质量和可靠性，提升设备的管理水平、维修效益、降低维护成本，延长设备的使用寿命。根据集团公司要求，现建设设备点检系统，来实现设备的管理和维护。
我矿需安装点检系统的主要设备：主副井提升系统、主运系统、主通风机、压风机、主排水、供电系统等固定场所的在线监测和采煤机、掘进机等移动设备的离线监测系统。
根据我矿的生产现状和环境限制，对不同种类的设备采用不同的监视方式：
1、原则上在大型主要固定设备（含井下设备）安装设备在线监测系统，监测系统的振动、温度等参数。通过安装在电机轴承、电机壳体和滚动轴承上的振动和温度传感器，把信号传输至系统安装在附近数据分站，由分站把大量的节点数据采集并传输至工业以太网络中去，最后汇集到设备点检服务器进行曲线分析。
2、对系统较难敷设或移动设备（含井下设备），采用离线点检方式来完成状态监测。通过手持式点检仪，扫描读取设备编码，测量测点信息，按照已设定的路线进行设备的振动、温度等参数录入，通过设置在井下的离线数据接入点，把每班设备巡检信息及时输入点检系统，传输至地面点检服务器进行曲线分析和处理。
在中心机房设置设备点检系统服务器，通过在线和离线的方式，上传至点检服务器数据通过频谱分析检测设备的目前状态，形成报表。方便设备的计划维护和管理，保证更可靠的系统运行。调度中心设置点检系统监视操作平台，同时点检系统支持远程系统管理及查询。
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