MCGS在煤矿安全监控系统集成中的应用

 

牛强 中国矿业大学计算机学院
华钢 胡延军 中国矿业大学信电学院

摘 要: 主要介绍了MCGS组态软件,并详细给出了其在煤炭行业以及所属企业安全监控系统中的设计与应用开发情况。

基于MCGS的煤矿分布式安全综合监测监控系统集成
1、煤矿安全监控系统的现状
       随着煤炭行业信息化和网络化的发展,在我国大多数煤矿企业生产的实际过程当中基本都采用了各种各样的安全监测监控系统,并在实际应用当中发挥了重要的作用。但由于国内生产的各种安全监测监控系统多为封闭系统,互不兼容,其中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂家自己制定的,严格保密,互不兼容,缺乏统一的通信及信息交换标准,如使用现场总线系统、串口RS-232/485通信以及其它的系统如电力监测多使用ATM网,工业电视系统使用HFC方式,网络结构和通信模式多样,极不规范。而且这些系统都分散在各个相关职能部门,形成了多个信息孤岛,使各级安全、生产、指挥决策部门无法全面及时地掌握现场的安全和生产实际情况,造成决策指挥不灵,制约了这些系统综合能力的发挥,严重影响了煤炭企业安全生产管理水平的提高,阻碍煤炭企业信息化进程,所以迫切需要把这些系统集成起来,建立起全局性集多种信息的综合性、计算机的交互性、通信的分布性和监控的实时性等技术于一体的煤矿分布式安全综合监测监控系统。


2、建立煤矿分布式安全综合监测监控系统的需求
        在建设煤矿分布式安全综合监测监控系统过程中最基本的关键问题是建立一个分布式实时通信平台,集成各个监测监控系统的各种通信数据,并在局域网中传输,同时还要保证各种数据的实时性、准确性。在设计综合各种监测监控系统的统一分布式实时通信平台时,必须考虑结合煤矿现行的各种状况重点考虑以下几点:
      1) 应是一个面向过程控制系统的数据集成平台,能够有效地集成各种监测监控系统和不同现场总线上的设备的数据,在整个系统中提供统一的数据管理平台。其中保证数据的实时性和可靠性是非常重要的两点,只有保持数据的实时性,分布式综合监测监控系统才能从现场中采集各种信号,“不失时机”地获得随机地突发信号,及时响应这些信号,这是整个系统性能地一个重要指标。可靠性是指系统无故障运行地能力和数据地完整性,同时也包括系统对自身文件和用户文件地存取合法性地控制。
      2) 提供良好的可维护性。其主要是指系统进行维护工作时地方便快捷程度。综合监测监控系统的故障可能会影响安全生产过程的正常操作,有时会大面积地影响生产过程地进行,因此,方便地维护系统的正常运行,在最短时间内排除它的故障成为整个监控系统的一个重要需求。
      3)提供友好的人机交互。在综合监控系统中,人机交互的方式应该比较丰富。特别是在复杂、大型、综合、连续的安全生产过程中,操作人员要在短时间内接受多个信息,进行分析判断,完成有关的操作,因此要求系统提供多种而不是单一的人机交互方式。并且由于多媒体技术和信息技术的进步,视频图象方式和WWW网络方式成为交互方式当中的有效代表。
      4)提供对实时数据的数据处理和历史数据管理功能,能够与SQL Server等通用数据库实现无缝连接,实现实时数据库到关系数据库的整合。这样不仅可以浏览实时数据,还可以通过对历史数据和在其上建立的专家信息系统的分析,为企业的决策提供保障。
      5)提供灵活的接口,为用户提供良好的二次开发功能和与其他管理信息系统进行信息融合提供桥梁。
3、建立煤矿分布式安全综合监测监控系统的体系结构
      建立完整的煤矿分布式安全综合监测监控系统,就是利用计算机高速度、大容量和智能化的特点,通过高速的网络把一个个独立的监测监控系统组织管理成为一个综合、完整、高效的自动化整体。所以在实践过程中,利用高速的局域网,通过系统接入网关将各专用的测控网络与各矿计算机网络连接为一体实现两网信息的沟通,系统接入网关由专用的嵌入式系统组成,不会因接入而影响测控系统的安全运行。再利用工控组态软件MCGS本身优良的特性,提供强大的实时数据库管理和WWW实时浏览功能,为煤矿建立安全生产监控集成系统的过程中采用其作为分布式实时通信的平台(如图1),并在具体应用过程中取得了非常良好的效果。
 

 


图1 安全生产信息集成系统总体框架结构

 


4、煤矿分布式安全综合监测监控系统的功能
        通过MCGS信息集成平台和高速网络建立的煤矿分布式安全综合监测监控系统,针对煤矿系统的特点,集动画显示、流程控制、数据采集、网络数据传输、工程报表、数据与历史曲线和实时曲线显示等诸多强大功能于一身,并能保存历史数据为系统分析使用。可以具体完成如下功能:
      1) 监控生产,实现全生产过程实时管理。煤矿企业生产中装备多、井下地下分布复杂,基于MCGS的煤矿安全监测监控系统的建立为各级管理部门提供的远程实时生产过程信息,有效地帮助调度人员及时调整安全设备,保证生产地平稳运行(如图2)。
 


图2 煤矿井下测点平面分布图


      2)提供灵活的实时曲线和历史曲线显示功能。通过比较当前地和历史趋势数据,特别是结合装备安全运行的多参数模型,可以及早报告故障隐患,并且通过对事故前后实时记录的历史数据分析,可以精确定位事故发生的原因,以避免事故的再次发生(如图3)。
 


图3 煤矿瓦斯变化实时曲线


      3) 加强操作考核,提高收益与产品质量。通过分析实时数据库系统记录的装备运行状态和产品质量分析数据,及时调整操作参数,确保装置操作的平稳性,从而有效地提高产品的收益和质量。
      4) 应用和集成平台。通过对MCGS系统中生产过程中实时数据的历史积累,是从中发现过程运行规律的数据基础,而这些规律的集合则可构成先进控制和流程模拟的数学模型,为建立整体煤矿的安全调度综合系统提供了依据,也为安全决策提供帮助。

小结
        本系统根据先进的理论思想,采用工控组态软件MCGS,同时配以可靠的硬件集成系统,很好地完成了煤矿安全监控系统工程,并在安徽淮北矿务局的具体使用过程中取得了良好的效果,加强了各矿和矿务局对瓦斯等安全信息的监测监控,提高了生产效能和管理决策水平。



参考文献
1.辽河油田200万轻烃计量系统研制报告.昆仑通态计算机技术研究所,1999
2.MCGS工控组态软件手册.昆仑通态计算机技术研究所,1999
3.新一代工控组态软件MCGS及应用.刘俊 柳春图 《新技术新工艺》2000年 第6期

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