1.1 綜合自動化的必要性
為提高煤礦生產能力和安全生產管理水平，多數煤礦已安裝或即將建設多種自動化系統，如：提升自動化系統、排水自動化系統、主運自動化系統、通風自
動化系統、供電自動化系統、選煤自動化系統、工業電視系統和安全監測系統等。
這些監測、監控系統大多是在不同階段建設，處於相互獨立的狀態，造成了很多問題，比如：
1、通訊線路重複投資、重複建設；
2、整體可靠性差，不利於煤礦安全生產。
3、各種系統自成體系，需要專門、獨立的值班和維護人員；
4、各種系統自成一體，信息不能互通，不能發揮自動化系統的綜合效益；
5、系統維護量大，維修、維護困難；
因此，為了從系統工程的角度整體上對礦山進行統一的自動化管理，防止「信息孤島」現象，有效整合各種資源和發揮自動化集成的最大效益，需要建立統一的煤礦綜合自動化系統。
通過建設煤礦綜合自動化系統，使煤礦井下的安全信息、設備的工況信息和控制信息在一個統一的平台上傳輸，避免重複投資和建設，提高傳輸平台的可靠性和傳輸能力。而且，通過綜合自動化軟體平台，可以將現有的以及將來要上的自動化系統整合到一個統一的綜合自動化監測監控系統中，進行集中的調度管理，有效地提高了礦井生產安全調度水平，實現對煤礦機電設備和安全監測信息的遠程集中監測與控制。
1.2 系統目標
1. 往下能監測各子系統內設備的運行狀態以及所需的生產和安全參數，能對礦井內各控制子系統發布控制命令；往上能夠上連集團公司區域網，實現礦井與公司之間的生產與管理信息及時交換，從而實現安全生產過程式控制制網路化、企業綜合管理現代化。
2. 建立一個生產調度中心，在地面調度中心能夠對各自動化系統機電設備進行集中監控，井下各系統可實現無人值守，僅需巡檢工進行定期巡視和維護，實現全礦的管控一體化。
3. 建立一個快捷、標準的傳輸平台，提供安全、先進、可靠的傳輸能力，滿足生產和管理的要求。
4. 隨著礦井建設能夠整體規劃分步實施，並能隨著技術的發展方便升級。
1.3 系統功能
1. 把各個自動化系統組成監控網，管控中心接收和處理各自動化系統的實時數據，並且將實時、歷史及綜合分析后的信息提供給信息系統中的客戶，接受客戶對各子系統的操作請求，從而實現全礦井的管控一體化。
2. 在物理上和邏輯上都要考慮到網路通道的冗餘，確保網路通路的安全和無單點故障。當系統某一子系統的通訊或元器件出現故障時，不能影響其他子系統的的通訊和整個網路的傳輸性能。
3. 硬體設備選型須符合有關國家標準和行業標準，並通過國家技術監督局認定的檢測機構的型式檢驗。用於爆炸環境的設備，還必須通過國家技術監督局認定的檢測機構的防爆檢驗，並取得"防爆合格證"。下井設備還應取得國家煤礦安全局的"煤礦安全標誌"。
4. 對於井下部分的系統和網路部件要充分考慮滿足防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求，必須經過煤安認證。地面系統要考慮防雷和抗電磁干擾等。
5. 系統在調度中心能及時、準確地採集各個子系統的生產工況、生產和安全參數，並以畫面和圖表的形式表現出來，同時可以根據生產和調度的要求起、停現場的設備。
6. 當設備故障或模擬量超限時，監控子系統與自動化平台同步顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值，通過多種形式進行報警，並將故障信息和報警信息存入資料庫，供以後統計分析。
7. 在伺服器中建立綜合歷史資料庫，定時將監測數據寫入資料庫，為今後的統計分析提供參考。
8. 人機界面友好，操作簡單，維護方便。
9. 充分考慮系統的先進性、實用性和標準性，做到擴展容易，升級方便，並能與異構子網進行互連。
10. 系統要求可靠性高、穩定性強，能夠滿足煤礦生產的環境要求。
11. 充分考慮系統和數據的安全性，系統應具有較強的身份認證機制、完善全面的日誌、數據備份和病毒防護功能。
1.4 實時千兆工業乙太網
1. 通過1000兆工業乙太網交換機，能夠將地面井下的數據信號、圖像信號、音頻信號統一傳輸到調度中心，實現三網合一。
2. 通過在地面井下關鍵地點，設置工業乙太網交換機，能夠就近將附近的PLC等自動化設備接入到交換機上。
3. 通過多台工業乙太網交換機，在地面井下形成一個工業乙太網的環網，提供標準的TCP/IP傳輸服務，以替代以前的傳輸通道。
4. 要求網路延時小，傳輸性能穩定可靠，環網的故障恢復時間<300ms。
5. 考慮到要接入大量數字視頻攝像頭，網上數據流量較大，為實時控制數據在千兆環網上提供專用傳輸通道，在傳輸時與TCP/IP數據相比具有優先性。
6. 採用工業級設備，保證系統的可靠性。
7. 網路平台無單點故障，系統故障時可自動切換，保障可靠傳輸。
1.5 自動化系統接入
硬體接入：支持PLC接入方式、子網路接入方式、上位機接入方式、擴展接入方式。
軟體接入：支持驅動接入方式、OPC接入方式。
1.6 監測監控系統
1. 系統容量：系統輸入/輸出點位能夠滿足可採集64K個監控點；巡檢周期符合行業規定。
2. 高可用性和冗餘功能：組態軟體採用Client/Server架構，在調度中心設立兩台互為冗餘伺服器，數據集中存儲在兩台伺服器上，兩台伺服器間自動實現數據的同步，並互為熱備，當某台伺服器故障時，另一台自動接替，以防止數據丟失或控制失控。
3、具有友好的操控界面，豐富的全漢字的圖形組態，可實現複雜漂亮的圖形畫面，並支持動化技術、圖形縮放技術、多級窗口技術，各種數據、曲線、各種儀錶盤等的實時顯示，並能方便地進行多畫面切換；當設備故障或模擬量超限時，監控子系統與自動化平台同步顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值，並將故障信息和報警信息存入資料庫，供以後統計分析。
4. 顯示功能：系統在調度中心能實時、準確地採集各個子系統的數據，並以畫面和圖表的形式表現出來，在任何一個操作站上，操作人員根據授權可以監視各子自動化系統的設備運行情況，同時可以根據生產和調度的要求控制現場的設備。
5. 列印功能：能實時或按時間段列印各子系統相關設備的運行參數和運行狀態，如開停狀態、故障類型、故障發生時間等。
6. 實時數據管理界面的功能：生成實時資料庫，實時資料庫在線監測、實時資料庫的在線修改。系統具有編輯態、置數態和運行態三個狀態，在編輯態下可修改系統的一些靜態和統計數據，在置數態下可對一些動態數據進行修改，在運行態下只能對實時數據進行監視。
7. 報表曲線功能：系統提供自由製作報表的工具、報表編譯器，它是圖文合一的報表組態工具，有豐富的編輯手段，可生成各種圖文並茂的圖形報表。報表包括日報、周報、旬報、月報、季報、年報。曲線畫面形象地顯示了作為時間函數順序數據，可顯示歷史、當前和將來的變化趨勢，即歷史趨勢曲線。實時曲線畫面只反映畫面顯示時刻一定時間間隔的實時數據的變化趨勢，歷史趨勢曲線畫面則反映給定某個時間段的實時數據變化趨勢。通過報表、曲線將礦井的各個主要參數連續的記錄，以曲線的方式記錄並保存，以便以後的查詢，調用管理。
8. 歷史事件記錄功能：按時間順序，將各個歷史動作的順序、時間記錄下來，供事後分析用。
9. 事故追憶功能：在某感測器輸出超過預警門限時，把系統中的主要參數記錄下來，供事後分析用。時間段長度可由系統維護人員在系統資料庫中修改，事故前追憶點數和事故后延續點數也可在參數中修改。
10. 控制功能：控制軟體實現的控制具有遠程啟動、停止、複位和測試功能，並具有可進行地面遠程編程、故障(保護)屏蔽及控制方式轉換等功能。
11. 故障自診斷功能：應具有強大的系統自診斷功能與故障報警功能，可準確判斷故障類型、位置並能進行圖像和語音提示以及列印輸出，易於管理與維護；
12. 系統維護和可擴展性：在工程師站上可以進行組態編程，同時兼做網管工作站，當系統監控需求變化時可以很方便的自行調整。同時，應為將來新上的自動化系統留下介面，可以方便地組態和集成。
1.7 主要性能參數
1.7.1 工業乙太網
通訊速率10M/100M/1000Mbps 自適應傳輸
故障恢復時間：<300ms
冗餘24V 供電，無需風扇
0 to 60°C 環境溫度
工作時相對濕度< 95%
平均無故障時間MTBF超過10年
防護等級IP20
1.7.2 監測監控系統
將畫面從空屏幕改變為具有標準對象的畫面(100個對象)所花時間為1秒
將畫面從空屏幕改變為具有2480個I/O域的畫面(8個內部變數) 所花時間為2秒
將畫面從空屏幕改變為具有1000個I/O域的畫面(1000個內部變數) 所花時間為1秒
將畫面從空屏幕改變為10 MB大小的畫面(點陣圖) 所花時間為1秒
將畫面從空屏幕改變為消息窗口所花時間為2秒
將畫面從空屏幕改變為有4列的表格，每個具有120個數值（高速變數記錄）所花時間為1秒
在中央歸檔伺服器上每秒鐘可歸檔10000個高速變數歷史記錄
1.8 經濟效益
1、 節省傳輸線路鋪設和維護費用；
2、 提高對設備的故障分析和判斷能力，減少停機事故；
3、 加強對輔助運輸的調度與管理，提高運輸能力；
4、 減少人工操作失誤，增強操作系統得可靠性，延長設備使用壽命；
5、 搭建傳輸平台、數據平台和監控平台，一次投資，長期受益；
6、 在地面集中監測監控，井下減員增效，減少井下人員傷亡的可能性；
7、 集中監測、監控，實現無人值守、定期巡檢，有效降低生產成本；
8、 提高整體集成水平，發揮自動化系統的綜合效益；
9、 實現煤礦管控一體化，提高煤礦的安全生產調度水平。
