• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

通信协议接口标准化在智能煤矿的应用研究

2023-12-10
智能化矿山数据融合共享规范专栏

编者按:2023年6月26日,国家矿山安全监察局对外发布了《智能化矿山数据融合共享规范》(以下简称《规范》),意在建立统一的智能化矿山数据编码,规范数据通信接口和协议,加快智能化矿山建设。该《规范》包括基础共性、数据编码、数据采集、数据治理、数据安全和数据应用等6大专题、40项规范内容,将有效解决矿山、装备和通信企业面临的数据编码不统一、通信接口不兼容、传输协议不开放、系统集成难度大、智能化建设成本高等突出问题,打通“数据孤岛”,破除“信息烟囱”,推动智能化矿山各类数据互联互通、集中集成,为实现过程可视可控、安全可防可测、要素可调可配的高水平智能化矿山建设奠定基础。为更好地宣传《规范》内容,推进煤矿智能化建设,我刊从2023年第10期开始设置“智能化矿山数据融合共享规范”专栏。第11期诚邀国能神东煤炭集团有限公司和华电煤业集团有限公司分享数据治理实践案例。


通信协议接口标准化在智能煤矿的应用研究

引用格式

王波,丁震,王军.通信协议接口标准化在智能煤矿的研究与应用[J].中国煤炭,2023,49(11):10-17.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2023.11.002

WANG Bo,DING Zhen,WANG Jun.Application research on communication protocol interface standardization in intelligent coal mine[J].China Coal,2023,49(11):10-17.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2023.11.002

论文概要

为了实现对煤矿生产、安全、管理数据的全面获取,进一步对数据进行分析和管理,对煤矿现场生产中遇到的难点和痛点应用场景充分挖掘,需要通过综合利用数据来解决,而煤矿智能化中高效、准确的数据采集与传输是核心技术支撑。通过梳理智能化矿山建设的应用场景及痛点,分析了通信协议接口技术在智能化煤矿建设中的应用方向,剖析了实时数据获取和高效利用中存在的难点,结合《智能化矿山数据融合共享规范》给出了通信协议接口使用方案。同时,结合国能神东煤炭集团有限责任公司通信协议接口技术应用的案例,进一步说明了通信协议接口技术的重要性、实用性,为智能化煤矿建设关键技术的应用提供借鉴。

作者简介


王波(1984-),男,陕西神木人,硕士,高级工程师,自2007年进入国能神东煤炭工作以来,先后从事机电设备维修、机电设备电气技术标书和信息化设备技术标书编制与管理、综采工作面自动化开采、智能化煤矿建设及其区域集中控制、神东生产数据仓库和生产管控平台建设、井下设备的移动设备控制研发、掘进设备电控系统自主研发、多项(国标、行标、企标)标准编制、管理、评审等工作,长期从事煤矿自动化、信息化、智慧矿山建设及两化融合相关工作。

牵头编制了《煤矿综采工作面机电设备EtherNet/IP通信接口和协议》系列标准共11项,2018年发布为神东公司企业标准;2021年发布为国家能源集团企业标准,开始在集团推广;2023年发布为能源行业标准,标准号为NB/T 11118.1-2023,解决了矿山机电设备之间的互操作、数据共享、自由接入难题,获得了中国能源化学地质工会全国委员会技术创新成果一等奖。2012年参与由神东煤炭承担的国家863计划“数字矿山关键技术研究与示范”项目,完成神东亿吨矿区数字化集中管控技术研究与示范,实现了神东“五矿六井”的智能集中监测控制,并获得国家能源集团科技进步一等奖及内蒙古自治区科技进步二等奖。2017年参与了国家科技部下达的“大采高工作面智能开采安全技术集成与示范”科研课题(课题编号:2017YFC0804310),在神东上湾煤矿实施了8.8米智能超大采高综采成套装备研发与示范工程项目,实现了超大采高综采工作面的矿压监测预警、可视化系统、无线网络平台、供电系统安全可靠性、工作面轨道机器人的研究与应用。


主要内容
首先,笔者介绍了在矿山工业通讯控制领域中通信通信协议接口应用存在的问题,以及通信协议接口标准化在建设智能化矿山中的重要意义。当前煤矿设备标准协议“七国八制”多达几十种,各个设备厂家之间大量的私有协议,且互不相同,数据缺乏统一的标准和格式,难以实现数据的集中采集、交互和价值挖掘。亟需通过通信协议接口的标准化实现高效、准确的现场数据采集、传输和共享应用,继而开发全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统。
第二,从底层传感器数据采集到上层数据应用平台全面分析了通信协议接口在煤矿领域的应用场景,说明了通信协议接口智能化矿山建设中应用的广泛性。主要阐述了6大应用场景:1.煤矿侧数据中心与集团侧云数据中心业务交互场景;2.生产集中控制系统/安全集中监测系统与煤矿侧数据中心业务交互场景;3.现场生产设备与监测监控平台的远程业务交互场景;4.现场安全感知系统与监测监控平台的远程业务交互场景;5.现场设备间业务交互场景;6.工业现场总线及异构系统接入场景。
第三,介绍了《智能化矿山数据融合共享规范》及其中《通信接口与协议规范》部分的架构及主体规范、服务规范、管理规范三部分的关键内容。主体规范明确了智能化矿山数据采集、传输、协同共享过程中的接口方式和通信协议,规定了感知层协议转换和应用层数据共享的接口和协议;服务规范为智能化矿山数据采集、传输及上层应用的通信接口与协议配置提供支撑。规定了发现服务集、安全服务集、连接服务集、配置服务集、文件传输服务集和告警服务集等,实现了通过通信协议接口实现数据传输服务的分组管理;管理规范为数据采集过程的安全、透明、可靠传输提供保障。同时,通过智能化矿山通信接口与协议的网络模型,规范了感知层、传输层和应用层中通信协议与接口的使用要求。
最后,笔者通过通信协议接口在神东煤炭公司的实际研究和应用,进一步说明通信协议接口在煤矿领域的可用性和重要性。首先,介绍了连采机电控系统开发中,PLC控制器与执行机构通信控制研究,阐述了机电设备内部通信中各类协议的应用方法;其次,通过介绍《煤矿综采工作面机电设备EtherNet/IP通信接口和协议》行业标准的研发、推广和关键技术,实现了不同厂家的同一类设备数据点表的相同,减轻了数据采集人员工作量,为实现远程控制、故障判断、大数据分析、数字矿山奠定了坚实的基础。

主要图表

图1 煤矿企业通信协议接口应用场景

图2 采煤机内部通信协议接口应用情况

图4 智能化矿山通信接口与协议的网络模型

图6 连续采煤机PLC控制器与执行机构通信连接示意

  责任编辑:宫在芹
今日专家
亮点论文

“智能化矿山数据融合共享规范”专栏编者按:2023年6月26日,国家矿山安全监察局对外发布了《智能化矿山数据融合共享规范》(以下简称《规范》),意在建立统一的智能化矿...

今日企业
  • 尤洛卡精准信息工程股份有限公司是国内煤矿顶板灾害防治设备的龙...

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联