DB14T 2817—2023综采工作面数据共享规范.docx

ICS 73.02014CCS D 97山西省地方标准DB14/T 28172023综采工作面数据共享规范Data sharing specification for intelligent hoisting system of mine2023 - 10 - 08 发布2024 - 01 - 07 实施山西省市场监督管理局发 布DB14/T 28172023目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 数据共享关系25 物理接口和通信协议26 信息模型架构与建模规则37 综采工作面信息模型78 采煤机信息模型109 液压支架信息模型1910 刮板输送机信息模型3211 破碎机信息模型3812 转载机信息模型3813 带式输送机信息模型3814 供液系统信息模型4015 供电系统信息模型48I前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由山西省能源局提出、组织实施和监督检查。本文件由山西省市场监督管理局对标准的组织实施情况进行监督检查。 本文件由山西省能源标准化技术委员会归口。本文件起草单位：华阳新材料科技集团有限公司、和利时卡优倍科技有限公司、山西省能源发展中 心、中煤科工开采研究院有限公司、华为技术有限公司。本文件主要起草人：王永革、余北建、李建光、毛晓文、邵国荣、张志忠、路永生、朱毅明、宋俊 生、毛新华、李胜军、刘庆富、李明忠、张朝晖、郭泽华、赵帅、刘亚兵、高全军、肖圣龙、王鹏、张 卓、幸雨东、于涛、高彦平、潘文龙、韦瑜、李杰、刘佳、崔英、张伟、陈立春、高国强、王万鑫、孙 冰洋、刘海良、王立庆、董书江、张鹏华、赵鹏飞、王亚楠、侯晓勇、靳心。II综采工作面数据共享规范1 范围本文件规定了基于信息模型的煤矿综采工作面数据共享的数据共享关系、物理接口和通信协议、信息模型架构与建模规则及综采工作面、采煤机、液压支架、刮板输送机、破碎机、转载机、带式输送机、 供液系统、供电系统信息模型。本文件适用于山西省内煤矿综采工作面数据共享的设计和实现。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 3100 国际单位制及其应用GB/T 33863(所有部分)OPC统一架构GB/T 34679 智慧矿山信息系统通用技术规范DB14T 1725.1 数字煤矿数据字典 第1部分：煤矿基本信息、监测监控数据、安全管理数据IEEE 754 浮点数算术标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。综采工作面集控系统 centralized control system for mechanized mining face综采工作面集中控制系统的简称，是指对采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、带式 输送机、供液系统、供电系统等多个综采工作面设备及系统进行集成，即实现对综采工作面设备的统一 管理和集中控制的设备系统。信息模型 information model对综采工作面的设备信息资源进行定义、描述和关联的组织方式和框架。属性 attribute属性是设备性质、状态和特征的数据，包括但不限于运行状态、供电电流。方法 method方法是设备的操作方式或自身功能，包括但不限于设备启停、信息交互。事件 event1GB/T 40209 制造装备集成信息模型通用建模规则事件是设备产生的某些重要信息的记录，包括但不限于设备开机事件、设备急停事件。报警 alarm报警是需要确认的状态条件相关的事件类型。包括但不限于设备高温报警，需要确认并跟踪温度， 在温度正常后消除报警。4 数据共享关系综采工作面的主要设备及系统，包括采煤机、液压支架、刮板输送机、破碎机、转载机、带式输送 机、供液系统、供电系统，数据共享平台采集综采工作面各设备数据，组织成信息模型，以信息模图 1 数据共享关系图5 物理接口和通信协议综采工作面各设备或者集控系统可提供无线通信协议包括：WiFi、4G、5G、RFID、UWB、BT、ZigBee等。综采工作面各设备或者集控系统也可提供有线接口和通信协议，见表1。2型方式向应用提供综采工作面数据共享服务。综采工作面设备控制系统、集控系统、数据共享平台和应 用之间的关系见图1。表 1 设备控制系统和集控系统的物理接口和通信协议序号控制系统物理接口通信协议1采煤机控制系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTUCan 总线CanOpen2液压支架控制系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTUCan 总线CanOpen3刮板输送机、转载机、破碎机控制系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTU4带式输送机控制系统以太网口(RJ-45)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTU5供液控制系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTU6供电系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、EtherCAT 、Modbus-TCPRS485 接口Modbus RTU7集中控制系统以太网口(RJ-45)、以太网口(FC)EIP、OPC UA6 信息模型架构与建模规则信息模型架构信息模型包括属性、方法、事件、报警和引用，引用指向另一个信息模型，见图2。信息模型的属性、方法、事件、报警和引用是可选的，但至少应包含其中一个。信息模型建模支持嵌套规则，信息模型可以包含子信息模型，子信息模型可以继续包含子信息模型。信息模型支持扩展，支持属性、方法、 事件、报警和引用的扩展。图 2 信息模型架构3 基础数据类型信息模型使用的基础数据类型，见表2。表 2 基础数据类型名称类型描述取值范围BOOL布尔类型真或假，0 为假，1 为真。INT16 位有符号整型-215215-1DINT32 位有符号整型-231231-1UINT16 位无符号整型0215-1UDINT32 位无符号双整型0231-1REAL浮点型取值范围由 IEEE 754 中的基本单精度浮点数格式定义。TIME持续时间与 UDINT 型变量相同，以毫秒为单位。DATE日期从 D#1972-01-01 到 D#2151-06-06。TIME_OF_DAY时刻由连续的 4 个字节表示，每个字节标识时、分、秒、毫秒；从00:00:00.000 到 23:59:59.999，精度为 1 毫秒。DATE_AND_TIME日期和时刻由连续的 7 个字节表示，每个字节标识年、月、日、时、分、秒、毫秒；从 1972-01-01-00:00:00.000 到 2151-06-23:59:59.999。STRING字符串0 至 255 个字符。BYTE字节8 位，每位对应 1 或 0。ARRAY_OF_BYTE字节数组4 个字节组成的字节数组。WORD字16 位，每位对应 1 或 0。ARRAY_OF_WORD字数组8 个字组成的字数组。DWORD双字32 位，每位对应 1 或 0。LWORD四字64 位，每位对应 1 或 0。属性6.3.1 属性类型属性包括静态属性和动态属性两类，其描述如下：a) 静态属性：是指设备基本不变的一些固有性质和特征的数据，包括但不限于设备的名称、生产厂商、状态、版本信息等。b) 动态属性：指设备的运行状态和过程数据，包括但不限于设备工作状态、设备配置参数等。6.3.2 属性规则属性的定义方式应符合属性规则，见表3。4表 3 属性规则序号属性条目说明1中文名称属性名称，含义宜具有唯一性。2英文名称属性英文名称，在该信息模型内应具有唯一性。3描述描述属性的含义和特征，属性的单位及精度，单位应符合 GB/T31 00-19 93 的规定，例如 %，0.1，cm，kg。4读写权限访问权限，可为“读”、或“读/写”。5数据类型描述属性的数据类型，定义见表 2。6数据值由数据类型决定，在实例化时有具体的数据，信息模型定义时不描述该条目，默认有。7建模规则“必选”表示在建模应包含该属性，“可选”表示在建模时该属性可包含，也可以不存在。6.3.3 动态属性动态属性包含状态属性、配置属性。a) 状态属性：描述设备工作状态的属性，包括但不限于采煤机启动/停止；b) 配置属性：设备设定值或配置参数，包括但不限于采煤机牵引速度；6.3.4 静态属性系统信息模型的静态属性，见表4、表5、表6。a) 基础属性：设备的基础定义数据，用于设备的辨识和管理，见表4；b) 网络属性；设备网络配置的相关数据，见表4；c) 位置属性：与设备地理位置相关的数据，见表5。表 4 基础属性5设备的静态属性包含基础属性、网络属性、位置属性。采煤机信息模型、液压支架信息模型、刮板 输送机信息模型、破碎机信息模型、转载机信息模型、带式输送机信息模型、供液系统信息模型、供电序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1设备名称DeviceName-读STRING必选2制造商名称ManufacturerName-读STRING必选3制造日期DateOManufacture-读STRING必选4设备类型DeviceType包括但不限于采煤机、液压支架读STRING必选5协议版本ProtocolVersion协议版本号读STRING必选6硬件版本HardwareVersion-读STRING必选7安标信息AmpInformation-读STRING必选8设备编号DeviceNo-读/写STRING必选9设备在用状态DeviceStatus0.在用；1：检修；2：大修读/写BYTE可选表 5 网络属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1IPV4地址IPV4Address-读/写ARRAY_OF_BYTE必选2IPV4网络掩码IPV4Netmask-读/写ARRAY_OF_BYTE必选3IPV4网关地址IPV4GatewayAddress-读/写ARRAY_OF_BYTE必选4IPV4 DNS服务器IPV4DNSServer-读/写ARRAY_OF_BYTE可选5IPV6地址IPV6Address-读/写ARRAY_OF_WORD可选6IPV6网络掩码IPV6Netmask-读/写ARRAY_OF_WORD可选7IPV6网关地址IPV6GatewayAddress-读/写ARRAY_OF_WORD可选8IPV6 DNS服务器IPV6DNSServer-读/写ARRAY_OF_WORD可选表 6 位置属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1工作面编号WorkSurfaceNo-读/写STRING必选2巷道编号RoadwayNo-读/写STRING必选3位置信息Position设备位置信息读/写STRING必选方法的定义方式应符合方法规则，见表7。表 7 方法规则事件事件包括子信息模型的所有事件。信息模型方法执行时，默认产生相应的事件，该类事件不做描述。 事件的定义方式应符合事件规则，见表8。表 8 事件规则6 方法序号方法条目说明1中文名称方法名称，含义宜具有唯一性。2英文名称方法英文名称，在该信息模型内应具有唯一性。3描述描述方法的含义和功能。4输入参数方法执行时需要输入的参数信息，包括类型、数据。5返回值方法执行后返回的输出结果信息，包含类型、数据。6建模规则“必选”表示在建模应包含该方法，“可选”表示在建模时该方法可包含 ，也可以不存在。序号事件条目说明1事件源名称产生事件的对象名称，含义宜具有唯一性。2事件源 ID事件源标识，在该信息模型内应具有唯一性。3发生时间事件发生的时间戳，在实例化时有具体的数据。信息模型定义时不描述该条目，默认有。4描述事件发生的重要信息描述。5建模规则“必选”表示在建模应包含该事件，“可选”表示在建模时该事件可包含 ，也可以不存在。 报警报警包括子信息模型的所有报警。信息模型是报警管理系统的主要报警来源，报警管理系统实现报 警产生、禁用状态、启用状态、确认状态、证实状态、报警恢复的跟踪管理，本文件不对此部分内容进 行描述。报警的定义方式应符合报警规则，见表9。表 9 报警规则序号报警条目说明1报警源名称产生报警的对象名称，含义宜具有唯一性。2报警源ID报警源标识，在该信息模型内应具有唯一性。3发生时间报警发生的时间戳，在实例化时有具体的数据。信息模型定义时不描述该条目，默认有。4描述报警发生的重要信息描述。5报警级别定义报警的重要性，宜包括一般、较重、严重和特别严重四个级别。6状态1(报警发生)、2(报警恢复)、3(报警确认)、4(报警证实)、5(报警禁止)、6（报警使能）7（报警复归）、8（报警超时消失）；在实例化时有具体的数据，信息模型定义时不描述该条目，默认有。7建模规则“必选”表示在建模应包含该报警，“可选”表示在建模时该报警可包含 ，也可以不存在。 信息模型的实现综采工作面信息模型可通过OPC UA实现，具体实现方法参见GB/T 33863。7 综采工作面信息模型信息模型架构综采工作面信息模型包括采煤机信息模型、液压支架信息模型、刮板输送机信息模型、破碎机信息 模型、转载机信息模型、带式输送机信息模型、供液系统信息模型、供电系统信息模型。每个信息模型 可由属性、方法、事件、报警和相应子模型组成, 见图3。图 3 综采工作面信息模型架构属性77.2.1 静态属性综采工作面信息模型静态属性，见表10。表 10 综采工作面信息模型静态属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1名称Name-读STRING必选2编号Number-读STRING必选3所属煤层CoalSeam-读STRING必选4所属采（盘）区MiningArea-读STRING必选5采煤方法CoalMiningMethods-读STRING必选6煤层厚度CoalSeamThickness-读STRING必选7回采高度MiningHeight-读STRING必选8切眼长度OpenOffCutLength-读STRING必选9围岩类型SurroundingRockType-读STRING必选10回采开始时间MiningStartTime-读DATE_AND_TIME必选11回采完成时间MiningCompletionTime-读DATE_AND_TIME可选综采工作面信息模型状态属性，见表11。表 11 综采工作面信息模型状态属性方法综采工作面信息模型方法，见表12。表 12 综采工作面信息模型方法87.2.2 动态属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1备妥Ready0：条件不具备；1：具备启动条件读BOOL必选2运输三机状态TransportThreeMachState0：停止；1：运行读BOOL必选3运输三机模式TransportThreeMachOpnMode0：检修模式;1：就地模式;2：远程模式读BYTE必选序号中文名称英文名称描述输入参数返回值建模规则1联动启动LinkageStart联动启动-BOOL型：0:失败;1:成功可选2联动停止LinkageStop联动停止-BOOL型：0:失败;1:成功可选表12 综采工作面信息模型方法（续）序号中文名称英文名称描述输入参数返回值建模规则3远程复位RemoteReset远程复位-BOOL型：0:失败;1:成功可选4刮板机与采煤机联动ScraperLinkage刮板机与采煤机联动-BOOL型：0:失败;1:成功可选5运输三机移架协同控制TransThreeMachCollaCtrl运输三机移架协同控制-BOOL型：0:失败;1:成功可选6采煤机与液压支架协同控制ShearerSupportC ollaCtrl采煤机与液压支架协同控制-BOOL型：0:失败;1:成功可选 报警综采工作面信息模型报警，见表13。信息模型与实例关系综采工作面信息模型与实例对应关系，见表14。表 14 综采工作面信息模型与实例对应关系9表 13 综采工作面信息模型报警序号报警源名称报警源ID描述报警级别建模规则1采煤机与支架防碰撞报警CollisionPreventAlm采煤机与支架防碰撞报警自定义必选2故障Fault故障自定义必选序号信息模型实例数建模规则子信息模型实例数建模规则1采煤机1必选截割2必选；同时包含截割电机子对象，1-2 个实例，必选2牵引2必选3破碎1可选4液压1必选5液压支架1必选普通架(单机)2必选6普通架(成组)2必选7过渡架(单机)1可选8过渡架(成组)1可选9超前架1可选10端头架(放顶煤)1可选11刮板输送机1-2必选电机1-4必选，与变频器电机一体机互斥12减速器1-4可选，与变频器电机一体机互斥表14 综采工作面信息模型与实例对应关系（续）序号信息模型实例数建模规则子信息模型实例数建模规则13变频器1-4可选，与变频器电机一体机互斥14变频器电机一体机1-4必选，与电机、减速器、变频器互斥15转载机1必选电机1-2必选，与变频器电机一体机互斥16减速器1-2可选，与变频器电机一体机互斥17变频器1-2可选，与变频器电机一体机互斥18变频器电机一体机1-2必选，与电机、减速器、变频器互斥19破碎机1可选电机1必选20减速器1可选21带式输送机1-2必选电机1-4必选，与变频器电机一体机互斥22减速器1-4可选，与变频器电机一体机互斥23变频器1-4可选，与变频器电机一体机互斥24变频器电机一体机1-4必选，与电机、减速器、变频器互斥25供液系统1必选乳化液泵1可选26乳化液箱1可选27喷雾泵1必选28水箱1必选29智能配液1可选30供电系统1必选移动变电站1必选31馈电开关1必选32低压交流真空电磁启动器1必选33多回路低压交流真空电磁启动器1必选34照明综保1必选8 采煤机信息模型属性8.1.1 状态属性采煤机信息模型状态属性，见表15。108.1.2 配置属性采煤机信息模型配置属性，见表16。表 16 采煤机信息模型配置属性方法11表 15 采煤机信息模型状态属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1备妥Ready0：条件不具备；1：具备启动条件读BOOL可选2刮板机闭锁ScraperLocking0：无闭锁；1：闭锁状态读BOOL必选3本地/远控模式LocalRemoteCRMode0：本地模式；1：远程模型读BOOL必选4手动/自动模式ManualAuto0：手动模式；1：自动模型读BOOL必选5采高值MiningHeightValue滚筒最上沿位置截割高度mm读INT必选6卧底值UndercoverValue滚筒最下沿位置截割高度mm读INT必选7牵引方向HlgDirection0：停止;1：左；2：右读UINT必选8实际速度RealSpeed0.01m/min读UINT必选9采煤机位置ShearerPosition煤机所在工作面的支架号读UINT可选10瓦斯浓度GasConcentration1读UINT必选11机身俯仰角FuselagePitchAnglePitch 角 0.1，数值 35，代表 3.5（有正负）读INT可选12机身倾角FuselageInclinationRoll 角 0.1读INT可选13供电电流SupplyCurrent0.1A读UINT可选14供电电压SupplyVoltage1V读UINT可选15喷雾冷却水压力SprCoolWaterPres0.1Mpa读UINT可选16喷雾冷却水流量SprCoolWaterFlowL/min读UINT可选17学习模式/记忆模式LearningMemory0：学习模式；1：记忆模型读BOOL可选序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1设定牵引速度SetHlgSpeed0.01m/min读/写UINT必选2设定牵引方向SetHlgDirec0：左方向；1：右方向读/写BOOL必选3设定限速SetSpeedLimit0.01m/min读/写UINT必选4瓦斯浓度报警值GasConcExceedsAlmV1读/写UINT必选5瓦斯浓度保护值GasConcExceedsProtV1读/写UINT可选6采高上限MinUpperLimitHt1mm读/写UINT可选7卧底下限UndercoverLimit1mm读/写UINT可选采煤机信息模型方法，见表17。表 17 采煤机信息模型方法序号中文名称英文名称描述输入参数返回值建模规则1急停EmergencyStop急停-BOOL型：0:失败;1:成功必选2复位Reset复位-BOOL型：0:失败;1:成功必选3记忆截割启动AutoStartOfMemCut记忆截割启动-BOOL型：0:失败;1:成功可选4记忆截割停止AutoStopOfMemCut记忆截割停止-BOOL型：0:失败;1:成功可选5顺序启动SequentialStart顺序启动-BOOL型：0:失败;1:成功可选6顺序停止SequenceStop顺序停止-BOOL型：0:失败;1:成功可选7牵启HlgStart牵启-BOOL型：0:失败;1:成功必选8牵停HlgStop牵停-BOOL型：0:失败;1:成功必选起始时间参数：9开机率OperationRate统计时间段内采煤机的开机率DATE_AND_TIME型；截止时间参数：UINT型：%可选DATE_AND_TIME型10左牵引LeftHlg采煤机左牵引-BOOL型：0:失败;1:成功可选11右牵引RightHlg采煤机右牵引-BOOL型：0:失败;1:成功可选12挡煤板升SpillplateLift挡煤板升起-BOOL型：0:失败;1:成功可选13挡煤板降SpillplateDown挡煤板下降-BOOL型：0:失败;1:成功可选起始时间参数：统计时间段内采DATE_AND_T14自动截割率AutoCuttingRate煤机的自动截割IME型；截止UINT型：%可选率时间参数：DATE_AND_TIME型报警采煤机信息模型报警，见表18。128.4.1.2 配置属性采煤机截割信息模型配置属性，见表20。表 20 采煤机截割信息模型配置属性8.4.2 方 法采煤机截割信息模型方法，见表21。表 21 采煤机截割信息模型方法8.4.3 报 警13表 18 采煤机信息模型报警序号报警源名称报警源ID描述报警级别建模规则1瓦斯浓度报警GasConcAlm瓦斯浓度报警自定义可选2瓦斯传感器故障GasSensorFlt瓦斯传感器故障自定义可选 采煤机截割信息模型8.4.1 属性8.4.1.1 状态属性采煤机截割信息模型状态属性，见表19。表 19 采煤机截割信息模型状态属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1状态Status0：停止；1：运行读BOOL可选2滚筒升CylinderLift0：停止；1：上升中读BOOL必选3滚筒降CylinderDown0：停止；1：下降中读BOOL必选4滚筒高度DrumHeight1mm读INT可选5摇臂油温RockArmTemp0.1读UINT可选序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1摇臂油温报警值RockArmTempAlmV0.1读/写UINT可选2摇臂油温保护值RockArmTempProtV0.1读/写UINT可选序号中文名称英文名称描述输入参数返回值建模规则1滚筒启动DrumStart滚筒启动-BOOL型：0:失败;1:成功必选2滚筒停止DrumStop滚筒停止-BOOL型：0:失败;1:成功必选3滚筒升DrumLift滚筒升-BOOL型：0:失败;1:成功必选4滚筒降DrumLower滚筒降-BOOL型：0:失败;1:成功必选配置属性截割电机信息模型配置属性，见表24。表 24 截割电机信息模型配置属性8.4.4.2 方 法截割电机信息模型方法，见表25。表 25 截割电机信息模型方法8.4.4.3 报 警截割电机信息模型报警，见表26。14采煤机截割信息模型报警，见表22。表 22 采煤机截割信息模型报警序号报警源名称报警源ID描述报警级别建模规则1摇臂油温超温报警RockArmOTempAlm摇臂超温报警自定义可选2摇臂油温超温故障RockArmOTempFlt摇臂超温故障自定义可选8.4.4 截割电机信息模型8.4.4.1 属性状态属性截割电机信息模型状态属性，见表23。表 23 截割电机信息模型状态属性序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1电机状态MotorStatus0：停止；1：运行读BOOL必选2电机电流MotorCurrent0.1A读UINT必选3电机定子绕组温度MotStatWindTemp0.1读UINT必选4电机轴承温度MotorBearTemp0.1读UINT可选序号中文名称英文名称描述读写权限数据类型建模规则1定子温度报警设置值StatTempAlmSetV0.1读/写UINT必选2定子温度保护设置值StatTempProtSetV0.1读/写UINT可选序号中文名称英文名称描述输入参数返回值建模规则1启动Start启动-BOOL型：0:失败;1:成功可选2停止Stop停止-BOOL型：0:失败;1:成功可选8.5.1.2 配置属性采煤机牵引信息模型配置属性，见表28。表 28 采煤机牵引信息模型状态属性15表 26 截割电机信息模型报警序号报警源名称报警源ID描述报警级别建模规则1电机定子绕组超温报警MotStatWindOTAlm电机定子绕组超温报警自定义必选2电机定子绕组超温故障MotStatWindOTFlt电机定子绕组超温故障自定义必选3电机短路MotShortCircuitFlt电机短路自定义必选4电机缺相MotPhaseLossFlt电