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1、第九章 矿山监控及管理系统优化,第一节 矿井生产过程的监测与控制,生产过程的监测与控制就是利用现代计算机技术、现代通信技术和工程检测技术对矿井环境参数和生产过程信息进行采集，并传输到地面中心站进行数据处理、加工、显示和打印，超限报警和故障停机，并根据程序安排对生产机械以及生产过程实现自动控制。 目前，适合大中型矿山使用的有代表性的生产过程监测与控制系统，一般由四个部分组成：传感器及执行器；井下分站；传输系统；地面中心站。,矿井环境参数与生产设备工况参数是通过各种类型的传感器进行检测的，将它们转换为电信号数据送到分站进行预处理。 执行器是接受分站输出的控制信号，完成某种控制功能的执行装置。 井下
2、各分站担负着数据采集和执行自动控制任务；分站的核心是工业控制型微机，可由用户进行编程，以便对它所管辖范围的电机设备或生产过程实施自动控制。 井下分站采集的数据和信息要向地面中心站传送，地面中心站有时要向井下机电设备下达控制指令，担负这种双向信息传输任务的是传输系统。,地面中心站核心设备是微型计算机。,一、生产过程重要数据的采集与传输系统,1、传感器类型及用途,矿用传感器用以检测煤矿环境参数与生产过程参数，将各种物理量转换为电信号。矿用传感器的输出信号是模拟量、开关量、累计脉冲量等多种。 矿用传感器的指标包括：精度、灵敏度、分辨率、平均寿命、防爆类型。,2、数据采集,井下分站的主要任务之一是采集
3、它所连接传感器送来的模拟量和开关量信息，将它们输入到分站的CPU进行处理。,模拟量采集系统,模拟量采集系统的结构和电路组成，随所选择的A/D转换器类型而不同。,积分型 逐次逼近型 电压频率型 平行转换型,开关量采集系统,开关量采集系统由输入接口电路，输入缓冲器等组成。,采集系统的技术性能和指标,智能化程度 分站计算机类型 分站容量 防爆型式 传感器最大传输距离 对传感器的供电方式,3、传输系统,传输系统由发送设备、接受设备及信道组成。传输系统将地面中心站、井下各分站、传感器及现场控制设备等联系在一起，使井上、井下现场的环境、工况参数上传到地面中心工作站，中心站发出的指令下传到现场设备。这些参数
4、和指令以信号的形式在信道中传输。根据信号类型的不同，传输系统可分为模拟传输系统和数字传输系统。 传输系统的技术性能和指标 以下几个方面的性能数据，可作为衡量传输系统优劣的技术指标。 信道复用方式 调制方式 传输介质 传输距离 传输速率 可靠性措施,二、生产状况的监测与显示系统,1、地面中心站（或主站）的组成及功能 地面中心站是煤矿生产过程检测与控制系统的地面数据处理中心。它通常设置在煤矿生产调度室中，是由计算机及外围设备组成，包括：微机、控制台终端、打印机、模拟盘显示系统、彩色等。图形显示系统、通信接口和调制解调器、不间断电源UPS等。,中心站的功能如下： 定时与各分站通信，实时采集生产过程工
5、况信息和环境安全信息。 对所采集的信息数据进行处理，形成图形显示器的显示刷新数据，在显示器上显示各种信息。 检测到生产过程故障或安全参数超限时，发出报警信号，保存事故有关数据和自动打印故障统计报表。 具有适当的存储容量，能存储一定数量的实时数据和历史数据。 对生产过程数据进行处理，优选判断，向生产过程发出控制命令。 编制有关生产情况统计报表并能打印输出。 对监控系统本身的运行状况和故障状态进行自诊断并通过终端显示检测结果。 通过控制台终端对监控系统进行管理，如进行系统配置、编制和修改画面、调用画面和进行信息数据转储等操作。,2、现有矿山生产过程监测与控制系统简介,KJ12和KJ22系统 KJ4
6、系统 TF200系统 KJ7系统 A-1系统 SENTURION系统,3、矿山生产过程监控与控制系统规划设计,矿山生产过程监测与控制系统的规划分以下几步： 确定监测的范围和功能 统计被监测量 选定监控系统的型号、确定中心站的设备 确定分站的位置和数量 绘制系统组成框图 统计所需电缆的接线盒的数量 资金预算,4、矿山生产过程监测与控制系统发展方向,第二节 矿山卡车调度系统,一、矿山卡车自动化调度系统的发展 调度方式主要针对机动运输工具（如铁道列车、卡车等）而言，基本的调度方式不外两种：一是固定配车，即在作业班内，某台运输设备基本固定为某采区或某台采掘设备服务；二是机动配车，运输设备卸载后返回哪个
7、采区（或哪台采掘设备）是不固定的，而是根据作业系统的动态变化而灵活调配。长久以来，卡车运输的矿山一般都沿用定铲配车制。这样做，组织管理比较简单，也有利于采掘环节与运输环节协同努力提高系统效率。但实践证明，这种配车方式往往造成忙闲不均现象，有时挖掘机前卡车排成长队，有时则挖掘机长时欠车；当挖掘机或卡车临时发生故障时，对系统作业亦产生不利影响。,随着通讯设备及计算机技术的迅速发展，20世纪年代出现了一些卡车自动调度的露天矿山，80年代卡车自动化调度系统有了更快的发展，至90年代中期，全世界已有60余座矿山采用了自动化卡车调度系统。 多数矿山在采用自动化卡车调度系统后，系统效率可提高7%-13%，有
8、的矿提高23%之多。这样大幅度提高系统设备效率及采剥产量，意味着大量节约生产费用，获得更多盈利，从而可迅速回收调度系统投资。实践证明，少则数月，多则1-2a即可完全回收系统投资。 实际上，只要建立调度系统后能提高系统产量3%-5%，即为经济合理。 自动化调度系统的效果只有在系统中采运设备总数较多时才能充分显露出来。根据经验，系统中有4台以上挖掘机及多个卸载点时，可明显提高效率，并很容易回收投资。,五、矿井运输调度系统简介 以上着重讨论了露天矿自动化卡车调度系统，其中有些基本原理与方法对于矿井运输调度也是适用的。由于矿井环境条件的限制，形成自动化的运输设备调度系统较之露天矿更为复杂困难，这方面的
9、技术发展近年才引入矿井。 初步实践可看出如下特点： 由于矿井运输系统设备运行空间的限制，运输设备运行路线的选择余地较小，往往实行定点配车。因此，虽然优化调度的目标仍力图使系统产量最大化及设备停顿最小化，但所获调度效果往往不明显。 由于矿井环境对无线电设备的限制，在调度硬件系统方面，宜采用有线通讯系统。而在调度中心配备、移动设备通讯装置、沿途固定通讯装置等方面，与露天矿卡车调度系统基本相似。 矿井运输调度系统的功能，更多地着眼于运输系统的监测与管理，通过实时的图表显示，控制系统的安全有效运行。,高河能源无轨胶轮车运输系统交通监控,3t以下设备、材料装入小型无轨胶轮车由副立井下井，出罐笼直接运至各
10、使用地点；人员由副立井下到井底后换乘人员运输车至工作地点；重型设备、材料及长管材由平板车经副立井罐笼运至井底车场，在井底换装站换装后由内燃无轨胶轮车运至各使用地点。,无轨胶轮车运输系统交通监控系统设备,1）YE0.3/24矿用柴油机车保护监控仪 柴油机车保护监控仪是按照MT/T989-2006 矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件开发的针对防爆胶轮车的监控保护装置。监控仪的组成部件为：显示器、主机、温度元件、油压元件、速度元件、瓦斯元件、水位元件等；监测胶轮车的水温、表温、排温、油温、油压、水位、转速、车速、里程、开行时间和沿途瓦斯等参数。当发生监测量超标或传感元件故障时，显示器进行声光报警，
11、并显示相应的报警内容。监测量达到停车条件，如瓦斯浓度大于1.0%时，主机通过内部继电器，启动停车机构迫使车辆熄火，防止安全事故的发生。可以配置高于MT/T989-2006要求的停车条件。 设备具有RFID射频通道，可纳入胶轮车运输监控系统，将车辆运行参数传至地面实现实时监控。,2）数据分站 （1）KJF8002型车辆调度控制分站 KJF8002分站巡检车辆位置识别分站KJF209收集的车辆信息，按照车辆的型号、位置、方向、数量等因素进行逻辑分析，控制信号牌KXH16X16的信号状态，可以实现自动控制。 此外，KJF8002接收地面主机命令，控制信号牌KXH16X16的信号状态，可以实现手动控制
12、。 KJF8002能够向CAN总线发布所获取的车辆信息和逻辑处理结果，并从总线获取其它分站的信息作为逻辑处理依据。 （2）KJF209矿用本安型车辆位置识别分站 巷道沿线布置的KJF209，车辆经过时车体安装的车辆标识卡或机车保护监控仪可以与其进行双向无线通信，完成车辆位置、方向、运行状态等信息的交换。设备还可以与KJF8002分站通信，上传机车信息。,3）KGE58型矿用车辆用标识卡 下井车辆未安装YE0.3/24矿用柴油机车保护监控仪时，选择安装车辆标识卡，并录入监控主机。车辆经过位置识别分站时与其进行信息交换，完成车辆编号、行车方向的识别，车辆位置的测定，电池供电状态上传的功能。 4）文
13、字、语音信息发布装置及信号牌 （1）KXH16X16型矿用本安型信号牌 信号牌采用红绿双色，1616点阵，可显示信号和简易图形。布置于需要控制的单向区间入口，通过RS485总线连接到KJF8002分站，接收分站的控制指令，显示红、绿、黄等不同颜色、形状的符号，指示该区间是否允许车辆进入。 （2）KXH32X128型矿用本安型信号牌 设备采用矿用本安型设计，单红色，32128点阵，可根据RS485总 线输入信号显示文字或图形信息，可接入KJF8002型车辆调度控制分站，显示区域内车辆信息、指示行车路线。 （3）KXT22型矿用通信信号装置 该设备采用矿用本安型设计，能根据输入命令输出相应预案的语
14、音信号，可接入KXH32X128型信号牌，进行信号联动，向行人播报警示信息。,5）电源箱、数据接口箱 （1）KDW65隔爆兼本安型多路电源 设备采用隔爆兼本安型设计，输入电路为交流127/220/380/660V，输出为直流15V/1000mA一路、直流15V/900mA两路，总线输出RS485、1200 bps，传输距离大于2 公里，备用电源转换时间0 S，额定容量24 V/12 AH，额定负载时工作时间不低于3 小时。 （2）KTG2A矿用本安型光湍机 设备采用矿用本安型设计，供电电源为DC15V、650mA，2路100M以太网光纤传输，1路10/100M以太网电接口，2路可选的CAN、R
15、S485总线接口。 6）胶轮车运输监控系统软件 软件具有以下功能：动画演示车辆行驶；井下设备远程管理；历史数据记录、查询、报表打印；行车信号手动控制；车辆行驶路线记录；闯红灯记录告警；电池电量记录告警；机车参数超限记录告警；设备故障记录告警；下井次数统计。,系统信号闭锁设计,运输调度方法,第三节 矿山管理信息系统,一、矿山管理信息系统的总体结构 管理信息系统的定义 管理信息系统一词最早出现在1970年，由W.T.K给其下了一个定义“：以口头或书面的形式，在合适的时间向经理、职员以及外界人员提供过去的、现在的、预测未来的有关企业内部及其环境的信息，以帮助他们进行决策。”很明显，这个定义是出自管理
16、而不是出自计算机。 1985年，管理信息系统的创始人，G.B.D才给出管理信息系统的一个较完整的定义：“它是一个利用计算机硬件和软件，手工作业，分析、计划、控制和决策模型，以及数据库的用户一机器系统。它能提供信息支持企业或组织的运行、管理和决策功能。”,中国管理信息系统一词出现于70年代末80年代初，根据中国的特点，许多从事管理信息系统研究最早的学者给管理信息系统也下了一个定义，登载于中国企业管理百科全书上。该定义说，管理信息系统是“一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、加工、维护和使用的系统。管理信息系统能实测企业的各种运行情况；利用过去的数据预测未来；从企业全局出发辅助企业进行决策；利用信息控制企业的行为；帮助企业实现其规划目标。”,企业资源计划（ERP）,ERP是Enterprise Resource Planning（企业资源计划）的简称，是上个世纪90年代美国一家IT公司根据当时计算机信息、IT技术发展及企业对供应链管理的需求，预测在今后信息时代企业管理信息系统的发
