矿井物流系统（精选十篇）
矿井物流系统 篇1
矿井智能物流系统由上位机、PDA及FD5分站组成,主要实现对轨道机车、物资运输的管理功能。经过不断研究和推广,矿井智能物流系统结合基于物联网技术的智能仓储系统,改善了煤矿原有的生产物资管理和运输流程,其物资配送流程已经能够满足煤矿常规物资的正常配送要求[1,2],后期将在机电设备库、机电设备物资回收及加工件管理等物资运管方面进行逐步完善。
矿井智能物流系统在推广应用过程中,随着对煤矿物资运输管理流程认知度的加深,陆续出现了一些新问题,尤其是PDA与上位机通信方面,实时信息文件和报警文件越来越多。为了完善系统应用,需在现场测试PDA与上位机通信功能、平均下载响应时间以及现场的网络状态。
1 测试计划
采用带宽测试工具IxChariot_540和无线网络检测工具homedale对矿井智能物流系统的网络性能进行测试[3,4]。带宽测试工具用来测试PDA的上传带宽、下载带宽;无线网络检测工具用来确认或变更电脑的无线网络接入点(Access Point,AP),以确保测试时电脑的AP与PDA接入点为同一个。
性能测试包括网络连接测试、井上压力测试、井下压力测试。测试分2种情况:18台PDA在同一个基站下定时(每隔1 min)进行下载文件操作,测试网络性能及下载响应时间;3个基站下分别接入6台PDA定时(每隔1min)进行下载文件操作,测试网络性能及下载响应时间。
2 测试设计
根据测试需求设计测试用例,见表1。
表1 测试用例
为了实现每1min进行1次数据更新操作,触发上传、下载机制,需要每1min有上货或其他操作信息,以确保测试数据的完整性,因此编写测试脚本,模拟PDA现场使用情况,每1 min上货交接1次;上货交接完成后,PDA与上位机通信,循环操作。
3 运行测试
采用现场测试方式,测试环境与现场实际环境一致。现以用例2-2-3为例说明测试操作方法。3名测试人员分别持7台PDA和1台笔记本电脑,每人选取1个基站,用homedale工具确定7台PDA和笔记本电脑连接同一个AP。笔记本运行IxChariot_540工具与服务器相连,测试AP的网络带宽。1台PDA运行ping命令,其余6台PDA运行测试脚本,3名测试人员同时开始测试,每次测试30min,测试3次。
4 测试结果
测试过程中所有操作均未出现卡顿现象,上传、下载带宽为电脑连接AP与服务器之间测试的带宽结果;测试期间,上传、下载失败次数/总次数的最小值为0/500(2台PDA在井上每个基站来回移动,成功率为100%),最大值为9/500(用例2-2-2,井上18台PDA定时传送600 kB文件,成功率为98.2%),井下因无法使用电脑,未进行带宽测试。
用例2-2-3中,3个基站分别接入6台PDA进行压力测试,定时传送文件大小为600kB,上传、下载失败次数/总次数的平均值为1.67/500,成功率为99.997%。单个基站下接入18台PDA进行测试,定时传送文件大小为600kB,上传、下载失败次数/总次数的平均值为5.3/500,比18台PDA分散在3个基站下的数据结果差。
对同一个基站下分别接入18台、6台PDA时的测试情况进行对比,结果如图1所示。可看出用例2-2-2中18台PDA传输600kB数据比用例2-2-3中6台PDA传输600kB数据失败率高,且用例2-2-2中的ping命令失败率较用例2-2-3高。
图1 基站性能测试数据对比
从图1可看出,井下测试数据普遍比井上好,井下测试失败率低于井上测试数据,原因是井下巷道内障碍物较少。井下测试过程中,3个基站下分别接入6台PDA时ping命令不通次数/总次数的平均值为0.67/1 500,接近于0。
针对数据的下载响应时间,测试了多台PDA、单台PDA在测试时间段内的下载响应时间最大值、最小值、平均值。针对井上压力测试,同一个基站下接入18台PDA时,单台PDA的下载响应时间最大值超过5s。以用例2-2-1为例,测试单台PDA的下载响应时间如图2所示。可看出大部分平稳,个别时间点下载时间较长,但不影响整个系统使用。
m-(土产库)数据下载时间平均值;n-(土产库)数据下载时间最大值;o-(土产库)数据下载时间最小值;p-(物流库)数据下载时间平均值;q-(物流库)数据下载时间最大值;r-(物流库)数据下载时间最小值;s-(井口)数据下载时间平均值;t-(井口)数据下载时间最大值;u-(井口)数据下载时间最小值
图2 单台PDA的下载响应时间
5 结语
通过对矿井智能物流系统的现场网络进行性能测试,为现场布置安装AP以及网络带宽提供了依据,便于更好地进行网络优化。
摘要：针对矿井智能物流系统的PDA与上位机通信问题,介绍了一种系统网络性能测试方法,采用带宽测试工具IxChariot_540和无线网络检测工具homedale,现场测试PDA与上位机通信功能、平均下载响应时间以及现场网络状态,为现场布置安装AP以及网络带宽提供了依据。
关键词：矿井物流系统,网络性能测试,PDA
参考文献
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[2]贺亚茹.基于RFID技术的矿井物流管理系统数据库设计[J].工矿自动化,2014,40(4):90-92.
[3]CRISPIN L,GREGORY J.敏捷软件测试:测试人员与敏捷团队的实践指南[M].孙伟峰,崔康,译.北京:清华大学出版社,2010:188-216.
矿井通风系统汇报材料 篇2
今年以来，在两级公司正确领导下，我矿通风系统认真落实2011年两级公司及矿安全工作会议精神，以示范矿井达标建设为工作标准，保持工作“严、细、实”的态度，认真履行通防系统各级人员岗位职责，全面提升“一通三防”基础管理及现场管理水平，现将主要工作汇报如下：
一、矿井通风基本情况：
木瓜矿通风方式采用中央边界式。主斜井、副斜井、木瓜立井为进风井，张家珥回风立井为回风井。通风方法为机械抽出式。矿井配备两台同等能力、同等型号BDK65-8-NO26轴流式对旋主通风机，电机额定功率2×400KW，现主通风机风叶角度为-6о/-6о，排风量为6550m3/min，负压1650pa，矿井通风等积孔3.28m2。矿井总进风量6290m3/min：其中主斜井进风量2915m3/min，付斜井进风量2395m3/min，木瓜进风井980m3/min，矿井总回风量6560m3/min。矿井有效风量6013m3/min，有效风量率90.42%，矿井需要风量5467m3/min，最大通风流程6900m。
木瓜矿属低瓦斯矿井，2010年鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为
1.30m3/min,瓦斯相对涌出量为0.38m3/t。2008年鉴定现开采的10#煤层属易自燃煤层，有煤尘爆炸性，煤尘爆炸指数24.6%。附：瓦斯、煤尘爆炸性、煤的自燃性检测报告
矿井共有二个采区：一采区生产布局为一个综采面(10-105工作面)、一个回撤面（10-108回撤面）、一个准备面（10-106准备面）
两个掘进工作面（10-1031、10-1032）、四个峒室（中央变电所、一采区变电所、井下火药库、一采区水仓），其它用风巷道五个（主斜井行人联巷、主斜井清理平巷、10-1052联巷、9-107运输联巷、原木瓜回风巷）。二采区生产布局为三个峒室（张家耳水泵房、张家耳变电所、二采区变电所），其它用风巷道三个（二采区轨道巷末端、二采区非常仓库、二采区皮带巷末端）。矿井通风分区共计20个。
二、安全管理示范矿井达标情况
1、通风系统方面
矿井通风系统设计合理，风量充足，风流稳定，可靠，主风机安装使用符合要求，通风设施齐全完好，符合《规程》各项要求。今年8月份我矿请太原理工大学资深专家对矿井进行了通风阻力测定工作。局部通风管理到位，局扇安装、使用符合规定，实现风机双向切换功能，要求每天4点班各队组对局扇进行切换试验，并汇报通风调度及矿调度室，进行记录。存在问题：10-1031与10-1032两个掘进面共用一段回风巷，预计今年11月底两个巷道贯通，此问题解决。
2、瓦斯管理方面
1）我矿安装使用KJ-70N安全监测监控系统，瓦斯管理监控有效，我矿以木矿通字[2011]13号文件下发了《木瓜煤矿监控系统管理考核办法》及《通风安全监控系统联网运行管理制度》，监控设施安装使用，符合《“一通三防”十七项管理规定》，传感器调校严格按照要求执行。截至目前，我矿监控系统无瓦斯超限现象，上传中断共计4次，其中一季度3次，二季度1次，主要原因是系统主机软件运行问题以及大武网络公司问题均已按要求分析上报；异常报警9次，其中一季度9次，二季度0次，主要原因瓦斯异常报警4次，均为人为操
作因素造成；CO异常报警5次，主要原因为爆破、胶轮车尾气及变频器干扰造成。上传中断比去年同期30次有大幅下降，下一步我们的目标是彻底杜绝上传中断及异常报警事故，向瓦斯治理工作的四个零指标看齐。
2）井下瓦斯巡回检查线路分三条线路，符合《规程》要求，通风队瓦检员配备15人，符合要求，通风系统成立小分队，不定期对井下瓦检员上岗情况进行抽查，督促瓦检员严格落实岗位责任。
3、防尘、防灭火方面
1）地面设有一水源井，安装250QJ100-400型深井潜水泵一台，水泵额定流量100立方米/小时，扬程400米，管径φ159,在高山6KV开闭所门口施工有一个永久性水池，水池分为两部分，一为沉淀池，一为使用池，容量均为200 立方米。合计为400立方米。
2）根据《“一通三防”十七项管理规定》，本我矿对井下防尘洒水管路进行改造升级，主、副斜井、井底车场内管路均为6寸管路，采区巷道及各工作面洒水管路均为4寸管路，符合标准，管路出水阀门及闸阀安装均按照《“一通三防”十七项管理规定》标准安装。
3）我矿安装使用防灭火束管监控系统，配备值机人员3名，采用人机检测相结合的管理办法，坚持每5天一次对各采掘工作面回风流、上隅角、密闭等地点的预测预报工作，严密监视采空区各种参数的变化情况，定期对采空区及回采工作面上隅角的有害气体进行采样、分析，进行煤层自然发火预测预报，确保了监测数据的准确性，对co等有害气体的检测工作有序进行。井下消防设施均按照《规程》规定配备了沙箱（0.25m3）、灭火器2具、消防桶一个，消防斧一把，消防钩一个，消防铲一把，符合《规程》要求。
4、管理制度方面
今年以来，通风科不断制定完善了《“一通三防”制度汇编》、《井下爆破特殊管理规定及实施办法》、《木瓜煤矿民爆物品管理制度及岗位职责》、《木瓜煤矿防治井下火灾管理规定》、《防灭火监测管理制度》、《通风安全监测系统联网运行管理制度》、《木瓜煤矿矿井安全监控系统管理考核办法》、《局部通风管理制度》、《“一通三防”系统检查评分奖罚办法》、《井下胶轮车运行管理制度》等各项管理制度，并严格落实，严格把关。
5、“六大系统”方面
今年以来，通风科根据《霍州煤电集团关于煤矿井下安全避险六大系统验收工作的通知》及安监总煤装【2011】15号相关规定，对监测监控系统和供水施救系统不断进行检查完善，于7月底完成改造建设，现两个系统符合集团公司要求。
6、三年规划方面
根据霍煤电安字【2009】662号文，我矿通风系统严格按照要求深入开展安全质量标准化建设，着手源头、夯实基础，坚持事故“零”理念，抓好“一通三防”工作，根据生产实际，不断完善各项制度，深入现场，以“职能部门职能抓，关键人物关键抓”为管理理念，明确责任，落实人头，突出重点，狠抓关键环节，以标准为引线，以落实为基础，强化过程控制，促进安全质量标准化整体上台阶，上水平，向安全示范矿井达标建设看齐。
通风科
矿井供电系统优化探索 篇3
关键词：矿井供电；节能优化；供电系统；策略
随着科技的发展，矿井的开采能源的技术更进一步，而相对要使用到的设备所消耗能源的也就跟着提升了，这对于矿业的节能优化有说是为一个严峻的挑战，为了实现我们的可持续发展目标，节能减排，对此进行了矿业供电系统优化的探索。煤矿已是我国重点的消耗能源的行业之一了，电能的成本占煤矿生产2/3及以上，矿产业的节能问题已是煤矿行业要及时解决的重要问题，矿井节能优化的管理改造是势在必行的。
一、矿井供电系统的概述及研究的意义
电力电系统是实现电能的变换输送、生产分配、用电功能的各类设备设施能按照技术及经济的要求有机的结合组成一个完整系统。而供电系统是电力系统的组成部分之一，其关系到电力系统的后面两个重要的环节。我国在矿业的生产上高度的重视，企业矿业的作业环节复杂，其作业供电的电能消耗是巨大的，供电系统的安全可靠性直接影响到矿井生产的安全及矿工的人身安全。提高矿井供电系统的安全可靠性是当前矿业发展的阻力难题。
二、矿井供电系统优化策略
（一）对于矿井地面供电系统的优化
矿井地面的供电电力要能实现得了二级负荷双回路的供电，还有地面的装运系统、暖通空调、矸石运输系统等二级负荷，增加可靠性与灵活性，用电需注意区分如办公供电要与矿产的供电分开，减少不必要的影响，办公供电和生活的供电可用专门的线路与变压器来维持，减少停电断电的规律，同时延长供电设备及电器使用设备的使用寿命。
（二）供电系统的矿井井下电源优化
首先要采取双回路或其他的供电模式以减负变电所在供电负荷时的停电时间，同时增加电源设备的供电能力，这样有利于煤矿开采时的安全作业，让供电变得更灵活，供电的电源线路应要全线的避雷设备减少因雷击造成了的不必的损失，降低生产过程中所造成的电源供电不足的影响。其次，以免矿井的辅助运输设备与采掘供电交叉相互影响，要将开采和挖掘的供电分开，这样规范了采取变电所电源的供电，也减少了辅助运输设备在作业过程中的电源供电交替影响。高效的避免”井下停电影响一片”的混乱，所以要专门的配电开关、移动变电站和专门的变压器等互相独立互不影响。
（三）矿井供电的主变压器
矿井在作业的过程中要注意各供电电力变压器的三相负载要保持平衡，负载合理科学的分配，并应该选择高导磁质量保障冷轧晶粒取向硅钢片和新时代工业节能变压器，注意磁场方向要保持一致性，减少涡流的耗损。产业项目的地面要选择的变压器必须符合《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》和《电力变压器能效限定值及能效等级》的相关规定，并建议使用耗损低的变压器。
三、作业过程中供电电力的节能优化
（一）供电的电动机、电气等的节能优化
矿井供电应该都要选择使用高效率的电动机，而且较大型的要选择使用变频调速系统，使得在降低负载可以自动的调节，提升电动机的载轻效率达到节能优化的目的。在选择电气设备时，如软起动器时要针对与矿井开采挖掘、运输系统负荷比较大的设备均可采用。由于它是有起动时间的，所以要逐步去调节控硅导通角，及时控制电压的变化。投入运转的时候时可对电压进行连续性的调节，起动平稳到起动完毕，能达到矿井供电的节能优化的目标。
（二）矿井供电的用电功率因数弥补
矿井供电时选择使用无功功率的柔性自动去补偿，须将该系统功率因数弥补到0.95以上，也就是变压器和高电压用电设备的无功功率都是由高电压电容器来弥补，其他作为分配，采用固定式与自动的弥补相结合，运作小的使用固定式，运作变动较大的就采用自动。在矿井的井下推广采用的是矿用的隔爆型的动态无功弥补装置，是与井下供电系统的矿用的隔爆型变电站、干式变压器并联使用的，是集中式的一种补充，也可在作业过程的供电变压器使用2次的单独弥补。电网的功率因数补充，可降低供电变压器和输送线路的消耗，从而提高供电效率，并完善了矿井的供电环境及节能降耗的作用。
（三）矿井的供电设备系统需改造更替
针对矿业作业相关设备的探究，防爆型的智能真空开关的技术逐渐的创新发展，矿井的供电系统开关设备已实现了智能数字开关高压集控自动化，矿井的安全化装备达到了本质的水平，随着设备的不断更替创新，使得变电站的供电系统安全保护得以提升，设备进行了智能保护化、自动化改造，提高了矿井供电设备系统的整体性能。
四、结束语
随着科技的高速发展能源使用率逐渐的增加，使得了供电的电力能源的价格也在逐渐的提升，不但增加了矿业生产的供电成本，也带来了矿业的沉重经济负担。我国高度重视对于能源的使用节能减排的技术，对于矿业生产的企业来说，一定要加强对低耗节能优化的强制管理，矿业的改造挖掘精细管理的措施，加强改进，探索创新，积极的采用新型工艺来控制降低供电用电的成本，为建设美好的绿色节能优化的现代化高效高产的矿井而努力奋斗。
参考文献：
[1]吴钊.在互联网金融商业模式背景下的中小商业银行发展战略研究[D].西南财经大学，2014.
[2]杨春稳.矿井局部风机供电可靠性保障系统的研究[D].河北工业大学，2011.
矿井物流系统 篇4
矿井物流管理系统是指煤矿企业在生产过程中对于物流信息的一个管理系统, 是对物流信息的收集、整理、存储、加工和利用的一个过程, 是将物流信息从分散到集中, 从无序到有序, 从产生、处理到利用的过程, 其目的是对涉及物流信息活动的各种要素, 包括人员、技术、工具等进行管理, 实现资源的合理配置, 最终提高企业的生产效率[1]。在矿井物流管理系统开发中, 由于大量的数据需要存储和处理, 所以数据库的设计和实现非常重要。这些数据按采集方式可分为2类:一类是通过手工方式录入, 如物料种类信息、运输车辆信息、运输队组信息等;另一类需要及时采集得到, 如车辆运输过程的监控信息可以在物料运输过程中, 通过安装在物料的装卸点、岔路点及一些重要位置的射频读写器及配套的天线, 读取车辆固定位置上安装的RFID (RadioFrequency Identification, 射频识别) 标签卡上的ID信息和时间, 并自动记录在射频读写器内部, 通过网络传送到地面监控主机和管理机进行加工和处理。在数据处理中, 需要根据数据间的内在联系和系统功能需求, 从总体角度全面、合理规划和管理, 按照数据库设计的基本原则, 建立系统的数据库逻辑模型, 以便满足矿井物流管理系统的各种需求。
1 系统工作原理
基于RFID技术的矿井物流管理系统是由RFID射频标签卡、射频读写器、RFID中间件、网络服务器、终端、网络设备等构成的, 集信息采集、数据通信、监控与管理等功能于一体的网络系统。该系统由4个层次组成[2], 如图1所示。
(1) 物理层。由RFID标签卡、RFID读写器等组成, 主要功能是及时采集物料运输车辆所在位置、运载物料、时间和某观测点运输车辆数量等信息。
(2) 过渡层。由RFID中间件组成, 其主要功能:为后2个层次提供改善RFID在互联网上性能和功效的服务;负责与RFID硬件设备之间的通信, 对RFID读写器所提供的数据进行过滤和整理。
(3) 数据层。接收过渡层传递的数据, 通过服务器和数据库系统处理数据。数据库系统安装有SQL Server或Oracle等软件, 实现后台数据的存储和管理功能。
(4) 管理层。提供查询、统计、下达指令、显示、输出打印、安全监控等操作, 实现整个系统的最上层管理功能。其中硬件支撑部分的管理系统设施包括一些系统支持设备和辅助设备, 如打印机、监控设备、安全设施等。
2 系统功能需求分析
系统主要功能包括基本数据管理、物流业务管理、物流运输监控、数据统计[3]。
(1) 基本数据包括物料基本信息、运输车辆信息、队组信息、读写器信息等。其中物料基本信息包括物料种类、名称、重量、数量、单位等数据;运输车辆信息包括车辆ID、车型、载重等;队组信息包括队组编号、队组名称等;读写器信息包括读写器编号、名称、位置、可放车辆数量等数据。
(2) 物流业务包括任务清单, 每一项任务包含任务编号、时间、物料信息、物料运输队组信息、完成情况等数据。
(3) 物流运输监控信息包括运输车辆到达时间、车辆状况等。根据监控数据可及时了解任何时刻物料的运输状况, 包括某一段时间内已完成的运输任务、某监控位置的车辆积压情况、某运输车辆运送超时情况等, 以方便工作人员及时处理相关情况。
(4) 数据统计包括按时间、运输车辆、队组等不同类别统计各种物料运送总量, 可统计各种运输车辆信息及其故障数据, 也可根据所存储的大量数据分析运输车辆积压、超时及重要设备故障等报警信息, 并能够为运输车辆运行路线、行车安全的进一步分析提供有价值的参考数据。
3 数据库设计
数据库设计一般分为6个阶段, 即需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、物理结构设计阶段、实施阶段、运行和维护阶段[4]。针对上述基于RFID技术的矿井物流管理系统的功能需求, 本文主要论述系统数据库的概念结构设计、逻辑结构设计、运输车辆电子标签编码设计、关键数据处理设计和安全设计等问题。
3.1 概念结构设计
数据库概念结构设计阶段的主要任务是将需求分析阶段所得到的用户需求抽象为概念模型, 而描述概念模型的具体工具主要是E-R模型[5]。通过对系统需求分析, 得到如图2所示的采用E-R图描述的数据库概念结构设计结果, 其中EPC (Electronic Product Code) 为电子产品代码;矩形框表示实体集;菱形框表示实体集之间的联系;椭圆框或圆形框表示实体的属性。
3.2 逻辑结构设计
数据库逻辑结构设计的主要任务就是把数据库概念结构设计阶段产生的数据库概念模式转换为与所选用的DBMS (Database Management System, 数据库管理系统) 产品所支持的数据模型相符合的数据库逻辑模式。目前, 大多数数据库应用系统都支持关系数据模型的RDBMS (Relational DatabaseManagement System, 关系型数据库管理系统) [4]。本文介绍由上述E-R模型向关系数据模型转换的结果。
根据E-R模型向关系数据模型转换的原则和方法, 本数据库逻辑结构由6个关系模式组成:
(1) 物料信息 (物料ID、种类、名称、单位、重量) , 其中物料ID为主键。
(2) 任务清单 (任务ID、物料ID、队组ID、时间、完成状态) , 其中任务ID为主键, 物料ID、队组ID为外键。
(3) 队组 (队组ID、队组名) , 其中队组ID为主键。
(4) 运输车辆信息 (车辆EPC、物料ID) , 其中车辆EPC为主键, 物料ID为外键。
(5) 读写器信息 (读写器ID、位置、容纳数量) , 其中读写器ID为主键。
(6) 监控信息 (车辆EPC、读写器ID、读写时间、状态) , 其中车辆EPC和读写器ID组合为主键。
3.3 运输车辆电子标签编码设计
运输车辆的固定位置上安装有RFID电子标签。电子标签的核心主要由存储芯片组成, 用于存储待识别物体的身份代码信息或技术参数等信息, 安装在待识别物体的恰当部位, 它通过射频信号自动识别目标对象, 并获取相关数据, 识别工作无需人工干预[6]。当运输车辆到达装载点后, 通过无线网络下载物料单信息, 根据物料单装货后, 通过与运输车辆信息绑定, 形成运输数据表里的一条记录。运输车辆经过安装在固定位置的RFID读写器时, RFID读写器自动采集该运输车辆的信息, 同时记录该车辆经过的时间, 上述信息通过RFID中间件处理后传送到上层系统, 以提供监控信息;车辆到达卸货点卸货后, RFID读写器读取车辆上的标签卡信息并记录到达时间, 这些信息存储在RFID读写器内部, 通过RFID中间件处理, 上传到管理系统服务器, 管理系统服务器接收到该信息后, 找到运输数据表里与该运输车辆匹配的任务清单记录, 并将任务清单上的“完成状态”置为“完成”, 从而标明一项物流运输任务的顺利完成。
运输车辆电子标签编码可参考车辆在出厂时由生产厂商对其进行的EPC编码[7]。针对本数据库, 可设计如下12位编码, 如图3所示。
3.4 关键数据处理设计
数据处理设计关键:① 建立视图, 以方便综合查询任一时间运输车辆信息、物料信息、队组信息和监控信息;② 建立存储过程, 以给定时间段为输入参数, 统计物料运输总量。
3.5 安全设计
数据库安全设计由登录身份验证模式选择、应用程序验证、创建SQL Server组、设置数据库访问、设置与分配用户权限、其他安全机制等部分组成, 具体设计方法可参阅参考文献[8], 本文不再赘述。
4 结语
论述了基于RFID技术的矿井物流管理系统后台数据库概念结构设计、逻辑结构设计、运输车辆电子标签编码设计、关键数据处理设计和安全设计等过程, 以此数据库设计结果再进行应用系统前台开发可实现矿井物流信息管理、运输车辆管理、安全监控及数据统计等功能。
该数据库设计能够将矿井物流管理系统当前应用需要的所有数据全部准确地存放在数据库中, 并能根据用户需求进行合理操作。实际应用表明, 该数据库具有良好的存储结构、数据共享性、数据完整性、数据一致性和安全保密性, 具有一定的可行性。
摘要：分析了基于RFID技术的矿井物流管理系统的工作原理, 确定了该系统的功能需求, 即基本数据管理、物流业务管理、物流运输监控、数据统计;详细介绍了系统中数据库概念结构、逻辑结构、关键数据处理、安全性及基于RFID技术的运输车辆电子标签编码的设计实现。实际应用表明, 该数据库具有良好的存储结构、数据共享性和一致性。
关键词：矿井物流管理,数据库,RFID技术,物流信息
参考文献
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矿井系统安全评价汇报材料 篇5
矿井系统安全评价汇报材料
（2016年10月19日）
5.“一通三防”专业情况。一是通风系统方面。矿井有独立完善的通风系统，通风方式为中央并列式，副井进风、主井辅助进风、回风井回风。地面主通风机房安装两台GAF23.7-11.8-1轴流式主通风机，一台工作，一台备用。矿井通风设施齐全完善，用风地点风量、风速符合规定，无不符合规程的串联、老塘、扩散通风。矿井主要通风机的反风设施完备，定期进行检查。掘进工作面全部使用对旋式局部通风机，风筒全部采用了抗静电阻燃风筒，并安装了风筒压力传感器和闭锁装置。所有掘进工作面实现了“双风机、双电源、自动换机、自动分风”，风电闭锁灵敏可靠，并且炮掘工作面迎头均使用了抗炮崩风筒，确保了迎头有效风量。矿井通风系统图、通风立体示意图和矿井通风网络图等各种图纸报表齐全，能够按规定及时上报。通风仪器仪表配备齐全，并定期进行维修、校正、鉴定。二是防治瓦斯方面。根据2014年瓦斯鉴定结果显示，矿井为低瓦斯矿井：瓦斯绝对涌出量2.39m/min，相对涌出量5.37m/t；二氧化碳绝对涌出量3.59m/min，相对涌出量8.06m/t。建立健全了瓦斯检查制度，严格执行瓦斯检查、矿长和总工程师瓦斯日报审查签字、瓦斯超限停产撤人制度。配备齐全了甲烷便携仪、甲烷氧气两用仪、一氧化碳检测仪、硫化氢检测仪、光学瓦斯鉴定器等各种仪器，由具有资质的检测机构定期鉴定。矿井配备瓦斯检查人员12人，负责矿井各地点的瓦斯检查，各地点有害气体浓度符合要求。启封密闭，排放瓦斯能够按照要求编制专门措施，由矿山救护队参加排放。三是综合防尘方面。矿井主要运输巷、上山与下山、采区运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道、煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、卸载点等地点都按规定敷设了防尘管路并安设支管和阀门，有完善的喷雾装置及净化水幕。严格按照规定要求，3
3设齐了隔爆设施，安设地点、数量、水量符合要求。配齐了测尘、防尘人员，严格按照粉尘冲刷制度，定期冲刷巷道。采煤工作面按规定进行了煤层注水，工作面进、回风顺槽均安设了风流净化水幕，采煤机正常使用水电闭锁装置，生产过程中正常使用内外喷雾，架间喷雾、转载点喷雾等防尘设施。四是防灭火方面。矿井按规定对3煤层进行了煤层自燃倾向性鉴定，建立了自然发火预测预报制度，定期进行分析预报。井上下均有消防材料库，并按有关规定配齐了应急救援物资。五是爆破物品管理方面。成立了爆破物品管理领导小组，由矿长任组长，相关领导和有关人员为成员。我矿所有电雷管选用8号镀铜壳煤矿需用毫秒电雷管，炸药选用煤矿许用乳化炸药，符合有关规定。矿井井下设有爆破物品库，容量为炸药1600公斤，电雷管13200发，配备了满足目前需要的爆破物品管理员、押运员及爆破员。编制了爆破物品管理、井下爆破等各类管理制度齐全并严格进行实施。
10.安全避险“六大系统”情况
目前矿井监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统健全完善，运行正常，符合要求。
（1）监测监控系统。矿井装备了KJ76N监测监控系统，按照标准设置了各种传感器，并实现了24小时在线监测，监控室主机实现了双电源控制。目前共配置KJ76N-F型矿用传输分站29台；GJW4/100-40型矿用甲烷传感器25台；GT1000-2000（B）型矿用一氧化碳传感器共14台； GWD100型温度传感器共12台； GP100压差传感器4台；GF15型矿用风速传感器共2台；GKT18型设备开停传感器共14台； GKT127-V型馈电传感器共8台；GFK15型风门传感器共8台；GFK15型风筒压力传感器7台；GRG5H型二氧化碳传感器3台；GYH25型氧气传感器4台。KJ76N监测监控系统各种功能及技术参数符合《煤矿安全规程》及AQ1029-2007标准要求。安装了 瓦斯智能巡检系统，配备12名专职瓦斯检查员，每班进行巡回检查，矿井无瓦斯积聚、超限现象发生。
（3）供水施救系统。供水施救系统有一路水源，来自于地面消防水池，水池容量650m，采取防冻和防护措施，该路水源通过副井井筒内供水管路与井下主要供水管路联网形成系统。满足“供水水源应引自地面消防水池或专用水池；永久性防尘水池容量不得小于200m，且贮水量不得小于井下连续2h的用水量，并设有备用水池，其容量不得小于永久性防尘水池的一半；地面水池需采取防冻和防护措施”的要求。通过井筒内DN150无缝钢管供给井下大巷主要供水管路。井下主要大巷供水管道内供水压力在2.6MPa以上；在副井口将地面饮水管路与井下供水管路相连接，并在副井口供水管路处留有4寸专用接口。满足“矿井供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水，并为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件。接入的矿井供水管路应有专用接口和供水阀门”的要求；采掘工作面均安设了供水自救终端装置，按规定绘制了供水施救系统图，明确了供水施救系统管理机构，配备了专业管理、技术、维修人员，建立健全了供水施救系统管理制度。
（6）紧急避险系统。我矿紧急避险系统设计方案由淄矿集团设计院设计。根据矿井采掘工作面布局，现建设有1个100人永久避难硐室（-980水平永久避难硐室），避难硐室按照设计要求进行安装，并经过了功能性测试。矿成立有井下紧急避险系统管理领导小组，建立健全了各项管理制度，配备有专职管理维护人员，定期对避难硐室各系统进行检查、巡视，确保紧急避险系统的正常使用。根据《山东省煤矿井下安全避险“六大系统”验收标准中紧急避险部分》标准，按时对永久避难硐室永久避难硐室内各个系统进行全方位的检查、试验，对检查出的问题进行重点整改，责任到人，缺失物品及时申报计划进行补充，现避难硐室综合防护性能达到国家标准要求。
三、安全系统评价自检情况
33（一）现场存在的动态问题： 1、35301工作面回采完成后，采空区内遗煤较多，且受地质影响，墙体及巷道围岩压裂漏风，氧气持续供给易发生煤炭自燃，对此我矿坚持每周对采空区内气体进行人工取样分析，根据气体分析结果采取注水、注氮等综合防火措施，抑制煤炭自燃。
3.煤巷掘进工作面锚杆眼内瓦斯浓度在10%以上，受地质构造及采动影响，煤层内赋存的大量瓦斯易涌出，引起瓦斯超限报警，对此我矿一是强化局部通风管理，保证迎头风量；二是严格执行瓦斯检查、班中汇报等管理制度；三是强化安全监控设备的管理，保证数据传输正常，断电功能齐全有效、灵敏可靠；四是坚持超前探测，每班对锚索或锚杆眼内的瓦斯浓度进行检测，确保安全生产。
（二）系统存在问题 1．
2．矿井防火系统还需要进一步完善，路线长，注浆管路安装工作量大，管路承压大，系统可靠性差，需安装开放式减压装置，以确保注浆系统的可靠，实现采空区的安全注浆。
（三）今后研究课题 1．
矿井装载系统油缸的改造 篇6
关键词：工作原理,油缸
1 引言
淮浙煤电公司顾北煤矿分公司是一座现代化大型矿井, 开采第一水平是-648米, 年设计产量为300万吨, 最高能达到700万吨, 该矿设有主、副、风三个井筒, 主井是主要出煤通道, 主井井筒直径为8.7米, 该矿于2008年投入生产。主井提煤采用的双车四个箕斗提煤, 每个箕斗每次提煤20T, 每次提升时间约130秒, 按照这样提升情况完全能够满足提升需要, 但是主井装载系统油缸经常出现问题, 严重制约着该矿的提升需要, 同时由于油缸的设计转角80°±1与实际情况不符, 我们实际测算的角度为77°±1, 原先设计的转动角度过大, 致使翻板到位时振动较大, 减小设备使用寿命。为此我们对装载系统的油缸进行改造。
2 原油缸工作原理及运行情况
该矿主井装载系统计量方式采用的是定容计量方式, 装煤时靠转角油缸转动来实现翻板的打开和关闭, 从而实现为箕斗装煤。
转角油缸型号为UBFKD80-80°-H, 摆动角度为80°±1, 设计工作最大油压为P=16mpa, 翻板回转半径为R=1470mm, 输出扭矩4409N.m, 油缸的内部为涡轮、涡杆结构型式。靠工作油压来实现涡轮、涡杆啮合, 从而实现翻板左右摆动, 翻板动作十分频繁, 由于翻板经常粘煤, 或者被矸石别住, 或者煤与矸石在翻板上沿堆积, 也经常出现翻板翻不动现象, 当把油压和流量调大时, 也会出现问题, 翻板翻动过快, 冲击力变大, 振动变大, 摔坏翻板和导煤溜槽, 翻板动作十分频繁。经常出现翻板翻不动现象, 为此我们把油压调整到最大油压16mpa, 仍然不能翻动翻板。同时受到大快矸石的撞击和极限工作油压冲击, 使计量装置产生震动, 油缸内密封件、带座轴承和翻板经常损坏, 且更换密封件、带座轴承和翻板时间较长, 自此试运转半年以来已累计更换转角油缸5个, 带座轴承6个, 翻板2个, 且每次更换时间较长。每次更换翻板为36小时, 更换转角油缸为3小时, 更换带座轴承的时间为5小时, 累计影响超过100小时。不仅严重制约该矿提煤任务的顺利完成。如果平均每天提煤按1万吨计算, 累计少提煤4万吨, 而且造成材料成本大量消耗, 累计消耗材料为10万余元。
3 改进后油缸工作原理及运行情况
为此我们多次在现场对转角油缸结构、工作原理进行仔细观察和分析, 并经过精心的测算, 决定对其改造。
第一种方案:
在不改变其原油缸装置结构的基础上, 在油缸回油的电控电磁阀上的控制线路上加装一个延时继电器, 通过延时继电器的延时来控制油缸回油口的回油速度, 使回油缓慢的降到0Mpa从而抵消一部分进油口进油压力对设备的冲击。由于箕斗从装煤结束到再次回到装载位置需要130秒, 翻板摆动需要时间为5秒, 所以我把延时时间设定在20秒能够满足提升需要。
第二种方案:
保证翻板正常摆动的情况下, 对原有的油缸进行改造。利用杠杆原理, 把转角油缸的圆周运动改为推拉式油缸的直线运动。
翻板装置有主、从动轴, 翻板的主、从轴长度均为333mm, 直径为95 mm, 外经为130mm, 因翻板的长度为L1=1470mm, 油缸伸长量L2=435mm, 实际转角α=78°, 轴套外径r=1 3 0 m m, 翻板转动幅度为f=1852mm, 求出摇臂最大长度为:1852/435=1470/x+65 X≈280mm, 这里摇臂的长度越长, 所需拉力越小, 但是由于油缸伸长量有限, 所以取摇臂最大值为280mm。
所以在轴套上焊上一个280mm的加长摆臂, 用型号HSGF-63/3J推拉式油缸推动摇臂摆动。摇臂的摆动来带动翻板的转动。
以上两种方案, 第一方案有可行性, 但延时时间不好调整且人为地增加了故障点, 对以后维修带来不便。第二种方案操作比较方便, 结构简单, 可操作性好, 可调性好。所以决定采用第二种方案。
浅谈煤矿矿井提升系统 篇7
矿井提升系统担负着提升全矿的煤、材料、设备及人员的重要工作,在矿井生产中占有特别重要的地位。其转运的安全性、可靠性、经济性不仅影响整个矿山的生产,还涉及人员的生命安全。所以,提升系统的设计要科学、合理,确保提升设备高效、安全、可靠地运行。
1 矿井提升系统的分类和组成
矿井提升系统主要由矿井提升机、电动机、电气控制系统、安全保护装置、提升信号系统、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮、井筒装备及装卸载附属设备等组成。按井筒倾角和提升容器,可分为立井提升系统和斜井提升系统[1]。
1.1 立井提升系统
立井提升系统可分为立井罐笼提升系统、立井箕斗系统、立井吊桶系统。以立井箕斗系统为例对其工作原理和工作过程进行简要说明,见图1。
煤炭通过矿车运到井底,卸入井底煤仓9内,通过装载设备装入位于井底的箕斗4;同时位于井口的另一箕斗通过卸载曲轨5使其卸载闸门打开,将煤炭卸入井口煤仓6中,上下两个箕斗分别与两根钢丝绳7连接,两根钢丝绳绕过井架3上的天轮2后,以相反方向缠于提升机的卷筒1上,当提升机运转时,钢丝绳一上一下往返提升箕斗和下放箕斗,完成提升煤炭任务。
1.2 斜井提升系统
斜井提升系统大致可分为斜井箕斗提升系统、斜井串车提升系统两类。以斜井串车提升系统为例对其工作原理和工作过程进行简要说明,见图2。
斜井串车提升用矿车作为提升容器,有单钩和双钩之分。按车场形式的不同,又分为甩车场和平车场。平车场一般用双钩串车提升。双钩串车平车场提升时,空串车下行,重串车沿井底车场重车线上提,出井后,自动或手动将钢丝绳的钩头由重串车摘下挂到空串车上,准备推车下放。空串车到井底车场进入空车线,摘挂钩后,为下一步循环做好准备。
单钩串车甩车场提升时,重串车上提,出井通过道岔后停车,扳道岔,重车下滑进入井上重车甩车道。摘挂钩后,提升机将空串车提过道岔,扳道岔,下放空串车到井底车场进入空车道。摘挂钩后,开始下一循环。
2 矿井提升机的设计
在矿井提升系统中,提升机是动力设备,是非常重要的组成部分。矿井提升机主要包括提升部分,润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等。
2.1 提升装置
提升装置主要包括滚筒、主轴、主轴轴承及调绳离合器(双滚筒特有)等。提升装置主要负责缠绕或者下放提升用的钢丝绳;在工作时,承受正常载荷,并将载荷经轴承传给基础;在发生突发状况和紧急事故时,承受非常载荷,保证设备和人员的安全;当更换提升水平时,调节钢丝绳的长度,以满足使用要求。
2.2 深度指示器
深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置,是必不可少的。深度指示器可向绞车司机随时指示提升容器在井筒的位置,通过实时监控,及时掌握提升机的工况;当容器接近井口停车位置时,会发出减速信号,保证提升容器的安全达到并提示工作人员提前做好提升容器的接收工作;当提升容器过卷时,打开装在深度指示器上的终端行程开关,切断保护回路,进行安全制动,防止过卷或过放事故的发生,保护设备和人员的安全;减速阶段还可通过限速装置进行限速保护等[2]。
2.3 制动系统
矿井提升机制动系统由制动器和液压站组成。制动系统的作用主要包括三个方面:a)正常工作状态下,在减速阶段对提升机速度进行控制;b)正常工作状态下,在提升终了或停车阶段,对提升机进行制动,使其停车;c)在提升机工作不正常或发生紧急事故时,迅速而及时地对提升机进行制动,使其停车。
2.4 电控系统
提升机电控系统由电动机正反转回路、转子电阻控制回路、手动可调闸回路、信号指示回路、故障开车回路、安全联锁保护回路等环节组成。电控设备用以对矿用提升绞车进行启动、加速、匀速、减速控制,且具有必要的电气保护和联锁装置。提升机控制系统通常有三种控制回路,以保证提升机和人员的安全,分别为:安全回路,电气停车回路和闭锁回路[1]。
电控系统按控制方式可分为普通电控系统和PLC变频电控系统,PLC变频电控除完成绞车手动、半自动运行过程的逻辑操作外,还可以通过高速计数器模块接收编码器发出的脉冲信号,精密计算并显示罐笼(或矿车)所处位置及速度,并据此提供可靠的软减速点及过速、软过卷保护[2]。
2.5 保险装置
a)防止过速装置:当提升速度超过最大速度15%时,必须要自动断电,并能使保险闸发生作用;
b)防止过卷装置:当提升容器超过正常终端停止位置0.5 m时,必须能自动断电,并能使保险闸发生制动作用;
c)松绳保护装置:缠绕式提升绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路,在钢丝绳松弛时能自动断电并报警;
d)限速装置:提升速度超过3 m/s的提升绞车必须装设限速装置,以保证提升容器(或平衡锤)到达终端位置时的速度不超过2 m/s;
e)深度指示器失效保护装置:当指示器失效时,能自动断电并使保险闸发生作用;
f)过负荷和欠电压保护装置:设置在配电开关上,在过负荷和欠电压时配电开关自动跳闸,切断电源,保险闸发生作用。
参考文献
[1]葛立臣.煤矿提升机的电力拖动与控制系统[J].科技与企业,2012(12):113.
矿井无线传输系统的设计 篇8
我国的煤炭工业多数依靠人工开采,开采环境特殊,安全隐患多。煤矿井下巷道长,有的长达数十千米,矿井生产工序多、作业地点分散,人员流动性大且工作环境复杂,不便于铺设线缆进行有线数据传输。如何能够实时地监测和采集节点的各种信息(如温度、湿度、噪音和有害气体浓度等),随时掌握井下每个人员的位置及环境情况,是煤矿企业急需解决的一个难题[1]。
随着传感器技术、计算机技术和无线通信技术的发展和融合,本文利用微控制器MSP430和射频芯片n RF2401给出了一种无线数据传输系统的设计方案。该设计具有成本低、功耗低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠等特点。而且随着矿井延深,无线传感器网络的节点可以很方便的增加,形成新的自组网络,通过无线通信节点将数据经多跳传送到基站。
1 系统结构和功能概述
在矿井无线传感器局域网中采用星形拓扑结构。系统总体由传感器群、无线射频模块、微控制器、PC主机等组成。传感器群由温度传感器、CO传感器、瓦斯传感器等组成,传感器群对井下的相关参量进行集中、自动和连续地监测,信号送到MSP430的I/O口,经过A/D转换并由单片机处理后的信号通过MSP430的SPI口输出到无线芯片n RF2401。单片机协调整个系统的正常工作,同时对射频芯片进行设置以确定其工作模式、工作频率、传输速率等参数,输出信号经过无线芯片的处理,送入无线发射部分发送至接收方。接收端由n RF2401实现信号的接收,经微控控器MSP430送到监测中心PC机,PC机对信号进行分析、处理。另外,若接收到数据有危险数据,则微控制器立即启动报警装置报警。图一为每个站内的系统组成框图。多个测控基站将采集的数据发送给主控基站。在通信过程中,为了防止数据包在传输时相互碰撞。这里采用TDMA的通信方法[2]。
2 系统硬件电路设计
系统硬件主要由n RF2401射频芯片和MSP430单片机组成。MSP430单片机是TI公司推出的功能强大的超低功耗16位混合信号处理器。该系列单片机以其极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式等特点被广泛应用于便携式仪表、智能传感器、实用检测仪器、电机控制等领域。为了最大限度地利用单片机端口和片内外设,并降低设计成本,本设计选用MSP430,该芯片可用电池工作,而且可以有很长的使用时间,器件在少于6μs的时间内可以从低功耗模式迅速唤醒[3]。
接收、发射部分采用n RF2401芯片。n RF2401是挪威Nor di c公司推出的单片射频收/发器。工作电压为1.9~3.6V,24引脚QFN封装(5mm×5 mm),采用全球开放的2.4GHz频段,与蓝牙不同的是,n RF2401没有复杂的通信协议,它完全对用户透明,同种产品之间可以自由通信。更重要的是,n RF2401比蓝牙产品更便宜。所以n RF2401是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。
在电路设计时,MSP430采用主模式,n RF2401采用从模式。收发模块的连接如图二所示。将MSP430的P1.2,P1.3,P1.4,P1.5配置成传统的I/O接口引脚,与n RF2401的CE,CS和PWR-UP,CLK连接,控制n RF2401的从工作方式。将MSP430配置成模拟的SPI口,与n RF2401 DATA连接,实现数据的传送和接收。
PCB设计对n RF2401的整体性能影响很大,在PCB设计时,必须考虑到各种电磁干扰,注意调整电阻、电容和电感的位置,特别要注意电容的位置。在设计中应遵循以下原则:首先一定要有一个可靠的地平面,电源地应该直接与射频部分的地相连;其次,与地平面的连接线越短越好。在每个没有接地的焊盘边都要放上过孔,绝不要让两个焊盘共用一个过孔,这样由于过孔自身的阻抗可能会造成两个焊盘之间的串接。射频电路中在尽可能靠近管脚处都要放去耦电容。恰当地选择电容大小会得到很好的效果。电源要采用星形布线,即不同部分(数字部分、模拟部分、射频部分)的电源线分别直接从总电源引出,并且分别去耦。这样可以有效地抑制电源噪声的干扰。
3 系统软件设计
n RF2401通过Shock Bur s t TM收发模式进行无线数据发送,收发可靠,其外形尺寸小,需要的外围元器件也少,Shock Bur s t TM收发模式下,使用片内的先入先出堆栈区,数据低速从微控制器送入,使用高速(1Mbps)发射,这样可以尽量节能,因此,使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行,这种做法有三大好处:尽量节能;低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射);数据在空中停留时间短,抗干扰性高。n RF2401的Shock Bur st TM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流[4]。
3.1 n RF2401数据发送原理
发射器刚上电时,完成的初始化主要包括:I/O端口初始化、无线芯片配置、打开定时器等。n RF2401的所有配置工作都是通过CS,CLK1和DATA三个引脚完成,其基本工作步骤为:
(1)当微控制器有数据要发送时,其把CE置高,使n RF2401工作;(2)把接收机的地址和要发送的数据按时序送入n RF2401;(3)微控制器把CE置低,激发n RF2401进行Shock Bur s t TM发射;(4)应用n RF2401的Shock Bur s t TM发射,Shock Bur st TM发射过程可分四个过程:(1)给射频前端供电;(2)射频数据打包(加字头、CRC校验码);(3)高速发射数据包;(4)发射完成,n RF2401进入空闲状态。
3.2 n RF2401数据接收原理
接收器上电初始化主要包括:I/O端口初始化、无线芯片配置、打开定时器和I/O中断使能。主机通过MOSI写入数据,从MI SO读出数据,因为硬件设计中,在SPI接口设计了两个10K电阻,所以在MI SO写入的数据不会影响从n RF2401输出的数据,接收数据时接口引脚CE、DR1、CLK1和DATA(接收通道1),其基本工作步骤为:
(1)配置本机地址和要接收的有效数据长度;(2)进入接收状态,把CE置高;(3)200μs后,n RF2401进入监视状态,等待数据包的到来;(4)当接收到正确的数据包(正确的地址和CRC校验码),n RF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去;(5)n RF2401通过把DR1(这个引脚一般引起微控制器中断)置高通知微控制器;(6)微控制器把数据从n RF2401移出;(7)把所有数据移完,n RF2401把DR1置低,此时,如果CE为高,则等待下一个数据包,如果CE为低,开始其它工作流程。
4 结束语
基于MSP430和n RF2401的无线数据传输系统功耗低、成本少、传输速率高,应用到煤矿井下人员定位和环境情况测控中,运行稳定可靠,效果良好。
参考文献
[1]李泉溪,孙君顶.基于无线传感器网络的煤矿报警系统节点的设计及实现[J].微计算机信息,2008,24(2):265-267.
[2]蒋正义,朱善安,韩东芳.基于MSP430和nRF401的无线自动抄表系统[J].电子技术应用,2004,(11):74-75.
[3]胡大可.MSP430系列单片机C语言编程设计与开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
矿井综合信息集成系统的设计 篇9
随着冀中能源股份有限公司企业规模不断发展壮大,集团公司将形成三级管理架构。如何实时地将矿井生产安全信息传递到集团公司,并有效地实施高效集中调度,使各级管理人员重视公司内部这种跨地域、跨行业管控水平的提高,已经成为公司高层以及各级管理人员的战略思考。公司的煤炭生产、销售、安全管理将如何跟进,如何吸收各生产矿井先进的、有效的生产安全管理经验,形成一种可推广、可复制的生产、销售、安全管理模式,尤其是以生产安全管理模式为核心的信息化平台,将成为公司提升管控水平、推广复制的有效手段之一。
目前,集团公司邢台本部6对矿井(东庞矿、显德汪矿、章村矿、葛泉矿、邢台矿、邢东矿)在管理方面相对独立、分散,不具备各单位之间信息的共享。为了便于集团公司对本部6对矿井的主要生产及安全参数进行集中监测管理,以便在公司达到统一调度指挥的目的,集团公司决定先对本部6对矿井进行综合信息集成,然后逐步推广到各分公司[1]。综合信息集成系统的设计主要涉及公司总部生产综合调度指挥管理软硬件平台的建设,集成现有安全监测联网系统,并对安全监测联网系统进行升级扩容,为邢台本部已经建立综合自动化平台的邢东煤矿、章村煤矿及将要建设矿井综合自动化的其它煤矿装备配套的软硬件平台,实现安全监测及各类生产监控系统的有机集成。
1 系统实现目标
(1) 实现对本部6对矿井生产过程所涉及的影响安全生产主要环节的安全监测、工业视频、设备工况、人员信息等系统的集成,实现远程实时监控[2]。
(2) 对公司的自动化、信息化系统的建设从集成平台、集成技术等方面建立公司级规范化信息平台,达到规划和指导公司自动化、信息化系统的建设的作用。
(3) 对集成后的各类数据统一处理、关联使用、挖掘利用,在业务部室层面实现提高效率与使用便捷(业务部室登录统一平台后,可快速查看与本部室相关的各类信息)功能,在调度室层面实现优化成果的展示,并可以定义多模式使用功能。
2 系统设计
2.1 公司目前现有网络情况
根据公司通信基础设施建设规划和信息化发展规划,2007年对公司本部网络主干传输线路和网络核心设备进行升级改造。
目前,在公司机关与南部矿区(邢台煤矿、葛泉矿、显德汪矿、章村矿)之间形成了一个闭合的1 000 M 光纤环网,在公司机关与邢东矿、东庞矿之间形成了链状1 000 M光纤网,另外通过通信中心的光传输设备提供的100 M电口,在公司与南部四矿和北部两矿之间形成了2个闭环,作为1 000 M光纤线路的备份。网络核心采用2台H3C的Quidway S7500系列三层路由交换机(图1中公司机关中的2台交换机为核心交换机),采用双机热备的架构进行组网。金牛天铁通过租用SDH数字线路(4 M)的方式实现与公司本部网络的互通[3],如图1所示。
2.2 综合自动化集成平台技术
目前,在自动化系统集成方面有2种方式:定制软件开发和采用组态软件开发。2种方式各有优缺点:
(1) 组态软件
优点:实现数据的无缝接入;在图形组态上可以只在自动化子系统上操作一次,而在集成平台上可
以通过远程客户端直接浏览,而无须进行二次组态;在人机界面上,提供丰富、专业的图形库供用户在制作工艺流程图时使用;软件实时性、开放性、互连性及操作性要优良。
缺点:由于组态软件策略不同,主要将重点放在客户端上,而在Web浏览功能上比较弱化,不支持显示自定义曲线及报表;运行效率低,无法满足实时监控要求,需要采用其它工具重新开发;缺乏一些深层次应用;在与业务管理系统进行数据交互时也需要通过脚本来实现,效率也很低[4]。
(2) 定制软件:
优点:数据接入灵活;可实现图形、数据在线组态功能;可建立统一的安全报警信息管理平台,将安全、生产、管理中需要报警的信息(如超限报警、异常报警、设备运行故障、隐患、违章作业等信息)进行集中管理,并做相应归类和分析;能与WebGIS进行无缝集成,实现数据、图形、资料、图像的统一管理。
缺点:不同自动化系统厂家不同,图形格式也不同,当自动化系统厂家不提供Web服务时,在集成平台上需要对图形进行重新组态。
综合比较2种方式的优缺点,该系统设计方案最终采用“定制+组态”方式,组态软件采用IFIX + iHistorian实时数据库进行生产过程数据的集成;定制开发软件采用TD-AUTO用于Web数据的发布,并实现各类安全、生产业务数据的整体集成和综合应用。
2.3 综合自动化集成方式
(1) 对于已建立集控/DCS的独立洗煤厂/非煤企业生产过程数据集成:
通过对自动化平台软件(系统支持OPC接口)进行改造,对矿各分系统I/O点数据进行集成,实现公司自动化软件的集成接入。具体方式:需要接入的矿井相关子系统,硬件提供以太网接口,软件提供OPC接口[5](或内部通信协议FTP方式),采集服务器采集相关厂家提供的I/O点表等参数信息并进行配置及分析利用,如图2所示。
(2) 对于未建立集控/DCS的独立洗煤厂/非煤企业生产过程数据集成:
对主井提升、压风机监控、主排水系统、胶带机运输监控系统等主要过程数据可暂通过标准数据规范临时将数据集成到矿服务器, 再通过标准OPC方式向公司自动化平台提供数据。当后期建设矿井自动化平台时选用与股份公司相同的组态软件来替换现有数据采集平台,实现平滑过渡,如图3所示。
本次综合信息集成设计建设后,实现了冀中能源股份有限公司生产调度指挥中心对本部6对矿井生产、安全参数信息的集中监测。
2.4 综合自动化集成系统功能
(1) 通过建设后公司多级集成的调度指挥系统图,可实时监测各矿厂生产系统中主要设备的运行状况,包括运行状态、是否带病运行。
(2) 数据分级查询。通过数据分类显示,可实时查看各单位各自动化子系统的实时数据,可根据实际需求对所需数据进行筛选。
(3) 实现对各矿厂安全、产量监控数据、生产系统设备运行动态等数据的实时查询、统计,并建立动态报表。
(4) 设备运行故障时,能够和工业电视系统发生联动,自动将对应工业电视画面弹出显示,并明确表示联动关系。
定期对影响煤矿生产的各类因素和影响时间进行分析评估,指导管理人员对经常影响生产的环节加强管理。
(5) 提供生产过程中主要运行参数的历史曲线分析功能,直接点击某模拟量测点查看趋势曲线,可以在一个坐标内显示多条曲线。
(6) 实现与地测GIS、生产调度管理、安全业务管理、监测联网的数据联动机制。
(7) 实现矿井应急预案管理与矿井生产区域安全评估分析。
3 结语
矿井综合信息集成系统利用计算机技术、通信技术、网络技术和数据库技术,对企业的生产经营活动的所有信息进行控制管理,实现了企业内外对信息的共享和有效利用,提高了企业的管理水平、安全预警能力和整体调度指挥能力;多个系统集成在同一架构平台上,实现了多业务集成融合。集团公司领导和相关业务部门能够以多种方式及时获取准确的安全生产信息,并迅速作出响应,有效保障企业生产安全,进而提高企业核心竞争力,具有一定的使用和推广价值。
参考文献
[1]崔柳,李真.论煤炭企业的信息化[J].煤矿开采,2005(4):41-43.
[2]孙继平.煤矿安全生产监控系统联网[J].工矿自动化,2009(10):4-7.
[3]谢东,章彩云.矿山企业网络系统的建设方案[J].中国矿业,2002(5):66-68.
[4]周奎,成立.基于监控组态软件的矿用监控系统体系结构研究[J].矿山机械,2006(7):107-108.
矿井轨道运输智能调度系统设计 篇10
轨道运输是矿山大巷的主要运输手段。中国现有煤矿轨道近万千米,普遍存在机车运输通过能力差的问题, 追尾、超速、掉轨等事故频发。矿山企业亟需建立基于无线通信和射频识别(矿山物联网)的完善、可靠的机车跟踪和道岔控制可视化调度系统,使调度人员实时了解井下车辆的精确位置及轨道状况,实现调度人员与司机、司机与司机之间的无线通话,科学合理地调度,从而保障运输安全,增加行车密度,及时应对灾变及事故,提高安全生产效率[1]。
现有的矿井轨道运输调度系统大多仍采用20世纪50年代从前苏联引入的信集闭 (信号、集中、闭锁)技术。这种系统存在的问题[2,3,4]:① 通过计轴器识别机车所在区段,无法确定机车的精确位置。② 轨道区段一旦被占用,后续机车只能等待前车驶离下一个计轴器后方可驶入,严重影响机车运行效率和线路使用效率。③ 井下环境条件差,粉尘湿度大、井下巷道积水、车轮与轨道接触电阻不稳定、电机车电火花干扰等严重影响计轴器的可靠性,加上计轴器安装在轨道轨腰,抗干扰能力差,寿命短。④ 信集闭系统没有车地信息交互,无法实现行车过程中司机与调度人员、司机与值班人员之间的语音通话;出现机车超速、车皮脱离等情况时,机车司机无法在第一时间得到相关提示信息而减速或停车;在机车运行过程中,司机无法知道自己机车周围的道岔状况、前方轨道状况等信息。本文提出一种矿井轨道运输智能调度系统设计方案,实现了机车的精确定位及道岔信号自动控制功能。
1 系统功能
(1) 可视化调度监测功能。
上位机软件界面以动态图标实时连续显示机车号、运行精确位置、当前速度、运行方向等信息。有机车闯红灯或超速行驶、前后车快速接近可能追尾时,上位机自动报警提醒调度人员及司机。系统具有机车历史活动轨迹保存及回放、闯红灯记录功能。
(2) 移动闭塞功能。
系统通过机车读取轨道沿线布放的电子里程碑,实现机车精确定位;采用无线中继平台实现车地双向信息互换,可实时计算在轨运行机车的速度、方向和位置;根据机车的速度和位置动态计算其运行时的安全间隔距离,并在上位机软件界面以警示颜色显示,实现移动闭塞,提高行车密度。而以往的轨道电路、计轴器等固定机车监测模式的闭塞区间是固定的,只有当前车驶离监测点后,后车方可驶入区间轨道。固定闭塞与移动闭塞的比较如图1所示。实现移动闭塞功能的关键是实现列车精确定位和大容量车地通信。
(3) 语音提示报警功能。
系统可语音提示追尾、超速、前方弯道、前方道岔等信息,在巷道的不同路段设置动态限速值,并在上位机软件界面发出声光报警,电机车驾驶室同步声光提示,使司机第一时间知道机车当前状态。
2 系统硬件组成
矿井轨道运输智能调度系统以无线中继通信平台为基础,包括机车跟踪子系统、道岔信号控制子系统等子系统。
2.1 无线中继通信平台
无线中继通信平台由地面的多信道无线基站、沿巷道安装的漏泄电缆和中继器等组成,如图2所示。漏泄电缆用于传送无线信号,中继器用于双向放大补偿漏泄电缆数百米的传输损耗。井下巷道及地面调度室附近的无线信号可连续、完全覆盖,没有盲区,实现了地面、井下的全方位“动中通”。
系统传输的无线信号包括语音调度信号和数据信号。语音调度采用无线对讲机实现,日常主要用于机车司机、调度人员之间的联络通话,一呼百应;遇到突发状况时可快速相互通报,调度人员可通过上位机软件界面操作菜单,调整轨道道岔,及时应对处置。数据信号包括实时机车定位数据和道岔信号数据等。只有无线传输才可以实现机车移动运行时的实时、大容量车地信息互换[5]。
2.2 机车跟踪子系统
机车跟踪子系统示意图及结构图如图3所示。机车跟踪子系统采用RFID技术实现机车定位:根据现场巷道情况及运行限速值,在矿山轨道沿线每隔50 m或几十厘米安装1个电子里程碑(RFID 标签),每个电子里程碑均有1个唯一的ID号。机车运行时,安装在驾驶室内的车载数据分站通过识别天线来读取其沿线路过的电子里程碑信息,并通过无线中继通信平台上传给上位机;上位机软件根据上传信息计算该机车的实时位置、速度及运行方向,实现移动闭塞功能。
2.3 道岔信号控制子系统
矿山轨道的道岔实现轨道的定位、反位切换功能,道岔信号同步显示道岔的接通位置。道岔信号控制子系统结合机车跟踪子系统,实现井下道岔信号动态智能监控及车载信号的声光显示。道岔控制有远程集中控制、现场遥控器控制和就地控制3种方式。远程集中控制是指调度人员根据机车任务,通过上位机软件向机车任务区段内的道岔数据分站发送控制指令,自动安排进路,控制道岔执行对应动作,保证井下运行机车一路畅通。
3 系统软件设计
矿井轨道运输智能调度系统上位机软件主要由数据采集与服务控制程序、监控主程序、数据库系统、动态显示服务程序组成,其架构如图4所示。软件开发平台为Visual Studio 2010,所采用的数据库为SQL Server 2008。
该软件可实时显示井下大巷各列车的位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占用情况,实现敌对进路的自动闭锁,不允许敌对信号同时开放,保障机车运行的安全性,减少扳道岔人员数量;能及时反映各设备和传感器的工作状态,记录机车运行过程数据,生成管理报表和列车循环运行图;实现了故障自动诊断、报警功能。另外,该软件还提供了电子地图功能,便于用户全面、形象地查看矿井轨道运输系统中各机车所在的位置和各道岔的位置状态,如图5所示。
4 结语
矿井轨道运输智能调度系统实现了可视化调度监测功能、移动闭锁功能、语音提示报警功能。目前该系统已在福建、安徽、山西等地的矿山企业中广泛应用,应用结果表明,该系统运行稳定,监控准确,操作简便,后期维护简单,故障率低,大大提高了井下机车的运输效率,达到了煤矿减员增效的目的。
参考文献
[1]国发(2010)23号国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知[L].
[2]周健,李雪平.矿山巷道铁路运输无线通信及定位系统[J].采矿技术,2004,4(3):46-47.
[3]张国军,陈红.矿井信集闭系统中车载式机车定位传感器[J].计算机系统应用,2012,21(4):88-91.
[4]李鑫,尚涛,周伟.基于功效和耦合的铁路与露天煤矿协调度评价[J].西南交通大学学报,2012,47(3):490-494.