隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速地發(fā)展，對能源的依賴程度不斷提高，對煤炭需求量也越來越大，這就使得如何保障煤礦的安全生產(chǎn)成為一個十分嚴(yán)峻的問題。目前，煤礦安全事故頻頻發(fā)生，其中重要原因之一是煤碳企業(yè)的安全生產(chǎn)“長效機(jī)制”還沒有真正建立起來，安全生產(chǎn)信息手段落后，礦井安全監(jiān)測監(jiān)控體系不健全，除了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)外，其它生產(chǎn)管理監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，比如采掘、運輸、提升、排水、通風(fēng)、壓力、注氮、人員管理、瓦斯抽放、電力調(diào)度、變電所、壓風(fēng)機(jī)、鍋爐、選煤廠、水處理、通訊調(diào)度等等都不能令人滿意。
對于安全生產(chǎn)的監(jiān)管來說，信息快速、實時的收集非常重要，但當(dāng)前一些煤炭企業(yè)，特別是較早期建設(shè)的礦井，信息化裝備相對落后，多數(shù)還是傳統(tǒng)的人工管理，有些煤礦甚至根本不具備計算機(jī)報送數(shù)據(jù)的能力。因此，在行業(yè)管理難度大、地域廣、人員少、任務(wù)重的情況下，除強制安裝對礦井瓦斯進(jìn)行連續(xù)檢測的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)外，采用信息化的手段，利用一種可靠的、穩(wěn)定的傳輸方式來對煤礦的安全生產(chǎn)監(jiān)控信息進(jìn)行實時監(jiān)控，強化監(jiān)控管理力度已迫在眉睫、勢在必行，同時也將提升行業(yè)管理水平和管理績效。
隨著我國煤炭行業(yè)體制改革的不斷深化、現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭管理信息化將為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。煤炭企業(yè)管理信息的形式標(biāo)準(zhǔn)化、傳遞規(guī)范化以及內(nèi)容系統(tǒng)化，安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控自動化，已成必然趨勢。
綜上所述，在總結(jié)安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)、信息化技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊傳感技術(shù)，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CPS2000礦井綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、地面和井下千兆級工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位及考勤系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，完成對礦井采掘工作面、主輔運輸系統(tǒng)、井下水泵、井下變電所、通風(fēng)機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房、瓦斯泵房、地面變電所等生產(chǎn)環(huán)節(jié)實施統(tǒng)一操作、集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)整個礦井的生產(chǎn)信息、管理信息的集成化管理，最終實現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效的數(shù)字化礦井。
設(shè)備控制層
設(shè)備控制層包括安全系統(tǒng)、綜采工作面自動化系統(tǒng)、主輔運輸系統(tǒng)、其它輔助系統(tǒng)、地面/井下綜合通訊系統(tǒng)等等，通過對現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、人員狀態(tài)、生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測和控制，為一體化生產(chǎn)集控平臺提供生產(chǎn)實時過程信息。
集中控制層
CPS2000是上海創(chuàng)力普昱自動化工程有限公司自主研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國內(nèi)領(lǐng)先的礦井綜合自動化軟件平臺?；谠撈脚_的生產(chǎn)集控系統(tǒng)可以對生產(chǎn)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、人員定位及考勤系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行一體化的集控指揮，對生產(chǎn)過程實現(xiàn)全方位的實時監(jiān)控，并實現(xiàn)應(yīng)急情況下的聯(lián)動指揮，構(gòu)建高效靈活的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。
信息管理層
管控一體MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)），針對礦級生產(chǎn)執(zhí)行管理需求，通過集成與礦井安全生產(chǎn)執(zhí)行過程相關(guān)的各類信息，實現(xiàn)對安全生產(chǎn)全過程的優(yōu)化管理。
通過采集礦井生產(chǎn)現(xiàn)場信息，及時反映生產(chǎn)現(xiàn)場的進(jìn)度、物料能源使用、安全、質(zhì)量、地質(zhì)等情況，能夠實時對現(xiàn)場事件做出響應(yīng)，有效地指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)過程，優(yōu)化生產(chǎn)執(zhí)行管理過程。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
CPS2000礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分為企業(yè)辦公管理網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度指揮控制中心網(wǎng)絡(luò)、1000M井下工業(yè)以太網(wǎng)、1000M地面工業(yè)以太網(wǎng)。其中調(diào)度指揮中心以太網(wǎng)、1000M井下工業(yè)以太網(wǎng)和1000M井上工業(yè)以太網(wǎng)部分稱作綜合自動化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)），企業(yè)辦公管理網(wǎng)絡(luò)及以上部分稱作外網(wǎng)。為了保證生產(chǎn)安全性，內(nèi)外網(wǎng)之間通過信息層核心交換機(jī)相連，采用防火墻進(jìn)行隔離，并通過礦級路由器和Internet以及集團(tuán)（局）計算機(jī)中心建立連接。
設(shè)備控制層：單機(jī)架構(gòu)或C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）架構(gòu)
【系統(tǒng)組成】每個子系統(tǒng)中由監(jiān)控上位機(jī)和控制器組成，監(jiān)控機(jī)用來采集控制器的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和控制。監(jiān)控軟件通常采用工業(yè)組態(tài)軟件，具備網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、PC各種功能接口，可組成單機(jī)版網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或C/S客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，對每個子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。
【技術(shù)實現(xiàn)】 可根據(jù)每個子系統(tǒng)不同的接口選擇相應(yīng)的技術(shù)實現(xiàn)方法。
集中控制層：C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）架構(gòu)
【系統(tǒng)組成】數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、SCADA服務(wù)器、數(shù)采服務(wù)器、視頻服務(wù)器、大屏幕控制器、工程師工作站、各專業(yè)操作站、各子系統(tǒng)上位機(jī)。
系統(tǒng)配置冗余的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兩臺，部署RACLE等商用數(shù)據(jù)庫以及CPS2000數(shù)據(jù)庫管理軟件，存儲集中監(jiān)控層采集的各個子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，作為SCADA服務(wù)器的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和信息管理層的數(shù)據(jù)中心。
根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的需要配置一臺或數(shù)臺冗余的SCADA服務(wù)器，部署CPS2000 SCADA應(yīng)用服務(wù)軟件，從數(shù)采服務(wù)器獲取設(shè)備控制層的實時數(shù)據(jù)，并做為各專業(yè)操作站的數(shù)據(jù)服務(wù)器，向各專業(yè)操作站提供所需的實時數(shù)據(jù)。
根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的需要配置一臺或數(shù)臺冗余的數(shù)采服務(wù)器，部署CPS2000通信服務(wù)軟件，從設(shè)備控制層高速讀取實時數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集安全可靠。
專業(yè)操作站若干臺，部署CPS2000客戶端軟件，通過網(wǎng)絡(luò)從SCADA服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，對各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和監(jiān)控。
工程師工作站一臺，部署CPS2000專業(yè)版客戶端軟件，作為服務(wù)器的獨立客戶端節(jié)點，具有畫面和數(shù)據(jù)組態(tài)功能，負(fù)責(zé)整個集中控制層各個節(jié)點的組態(tài)和診斷。
【技術(shù)實現(xiàn)】 數(shù)采服務(wù)器和設(shè)備控制層之間可采用PC技術(shù)和專用驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和信息的傳輸。
數(shù)采服務(wù)器和SCADA服務(wù)器之間采用局域網(wǎng)C/S架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強，數(shù)據(jù)傳輸速度快，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載小。
自動化子系統(tǒng)硬件通常有四種接入方式：上位機(jī)接入方式、PLC接入方式、子網(wǎng)絡(luò)接入方式、擴(kuò)展接入方式。
CPS2000系統(tǒng)具有強大的子系統(tǒng)軟件接入能力，具有豐富的規(guī)約驅(qū)動庫。
信息管理層：C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）、B/S（瀏覽器/服務(wù)器）混合架構(gòu)
【系統(tǒng)組成】管理應(yīng)用服務(wù)器一臺，對來自于集中控制層并存儲在歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位，多角度，多粒度的統(tǒng)計、分析。
WEB服務(wù)器一臺，部署CPS2000 WEB發(fā)布軟件，對管理應(yīng)用服務(wù)器及集中控制層的生產(chǎn)過程信息進(jìn)行WEB發(fā)布。其目的是借助信息技術(shù)來為企業(yè)各部門構(gòu)建一個協(xié)同工作平臺，以改變現(xiàn)行的人員協(xié)作方式，讓所有相關(guān)的人員和職能共處在統(tǒng)一的工作環(huán)境當(dāng)中，支持工作成員之間快速達(dá)成有效的溝通和協(xié)作。
【技術(shù)實現(xiàn)】管理應(yīng)用服務(wù)器與集中控制層的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可通過CPS2000專用的技術(shù)實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間無縫的數(shù)據(jù)通訊。
WEB服務(wù)器與管理應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間通過B/S架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊。
綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)配置建議
管控一體化
礦井管控一體化為煤礦生產(chǎn)單位提供管理平臺，實現(xiàn)面向生產(chǎn)現(xiàn)場掌握各種資源信息和工程狀況，實時了解計劃、執(zhí)行、考核的日常運營信息，為煤礦各項管理指標(biāo)的達(dá)成提供管理依據(jù)。
礦井管控一體化融合了集控系統(tǒng)提供的現(xiàn)場信息，驅(qū)動管理流程面向生產(chǎn)現(xiàn)場高效響應(yīng)。
企業(yè)信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部各種信息系統(tǒng)以及各應(yīng)用層級的信息進(jìn)行綜合采集和集中展示分析，為企業(yè)決策層領(lǐng)導(dǎo)提供統(tǒng)一的信息窗口；實現(xiàn)企業(yè)級各部門之間的協(xié)同工作；實現(xiàn)與外部的電子信息交互。
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序號
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名 稱
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軟件配置
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1
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數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
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ORACLE等商用數(shù)據(jù)庫、CPS2000數(shù)據(jù)庫管理軟件
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2
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SCADA服務(wù)器
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CPS2000 SCADA應(yīng)用服務(wù)軟件
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3
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數(shù)采服務(wù)器
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CPS2000通信服務(wù)軟件
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4
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各專業(yè)操作站
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CPS2000客戶端軟件
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5
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工程師工作站
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CPS2000專業(yè)版客戶端軟件
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6
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WEB服務(wù)器
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CPS2000 WEB發(fā)布軟件
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