本实用新型属于自动控制技术领域，特别涉及一种煤场设备一体化控制系统。
背景技术：
随着环保要求的提高及居民对良好生活环境的需要，各煤场封闭工作都相继开展。煤场封闭不仅可以降低煤尘及煤场雨水对环境的污染，改善煤场周边环境，还可增加煤场存煤量(侧面挡煤墙可以提高堆煤高度)，改善煤场机械运行条件，降低设备维护量。同时，对煤场的安全性、可控性要求逐步提高。
一般煤场配置有安全监测系统，工业闭路电视监视系统，煤场喷淋系统及消防系统(自动消防炮与火灾报警系统)。①安全监测系统含红外扫描热像仪和无线温度传感器：a.使用红外扫描热像仪监测煤堆表面温度，生成煤场温度图像，用以判断场内煤堆发生自燃倾向的位置；b.无线温度传感器监测靠近煤场挡煤墙侧壁区域的煤炭温度变化，用以判断煤堆发生自然倾向的深度。②工业闭路电视监视系统采用网络高速球摄像机，用于整个煤场的视频监视，适用于大范围高清画质监控的无光和光线较弱的场所。③煤场喷淋系统可有效对堆场进行防尘、固尘。④消防系统主要包括火灾报警系统和消防炮灭火系统。火灾报警系统通过感烟探测器探测到火灾，在主机屏上发出声光报警信号。当室内煤场内火灾探测系统自动报警，经工业电视监视系统或图像监控报警系统或人工确认火情后由值班人员在控制中心通过图像监控报警系统使用消防炮，控制主机对火灾区域的消防炮进行操纵，实施灭火功能。
目前的现状是：煤场内各设备系统制造商相对独立，分别配置独立的控制系统，有的通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统实现，有的通过DCS(Distributed Control Systems，分散控制系统)实现，有的通过DSP-FPGA实现等等。由此，造成控制室内设备众多，运行人员任务繁重，且后期维修工作复杂。
就主流PLC和DCS系统相比较而言：①PLC控制系统是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，侧重于逻辑控制，适用于模拟量少于100个点。而DCS一种“分散式控制系统”，更侧重于过程控制，多用于模拟量大于100个点以上。②PLC更像是一种控制“装置”，只实现本单元所具备的功能，而DCS分散式控制系统可以实现任何装置的功能与协调，且具有更好地拓展性与开放性。
目前煤场各设备间存在的问题：对整个煤场而言，各类设备数量不多，单一设备控制适宜选用PLC控制，但由于设备种类较多，因而一个煤场会存在多个PLC控制系统，各系统的独立控制造成各类设备动作错综复杂，导致现场工作量大，人为因素的影响大，存在一定的安全隐患，且后续维护费用高。此外，根据煤场的建设、生产、运营中的管理需求，各设备的自动化程度不断提高，相互间的控制方式也不断多样化，设备的一体化控制显得更为重要。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可以将煤场各个独立设备之间统一控制的一体化系统，形成数据统一处理平台，进而实现直接控制与运行监督控制的统一。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种煤场设备一体化控制系统，其改进之处在于，所述控制系统包括操作端、控制中心和执行端，其中，
所述操作端设于控制室内，用于对所述执行端发布命令；
所述控制中心为DCS系统且设于煤棚电子设备间内，用于接收/处理/传递来自所述操作端和所述执行端的信息；
所述执行端包括设于所述煤场内部的煤场安全监测器、工业闭路电视、喷淋装置和消防装置；所述执行端用于采集所述煤场内数据信息，并将采集到的信息经过所述控制中心传递给所述操作端；所述操作端根据接收到的信息发出命令后经所述控制中心传递至所述执行端，所述执行端根据所述命令进行动作。
进一步地，在上述的控制系统中，所述操作端包括：操作员站和工程师站，
所述操作员站包括主机和显示器，用于完成人机界面功能，并按照预先设置的程序输入操作指令；
所述工程师站用于对DCS系统进行应用组态，实现控制回路的算法设定。
进一步地，在上述的控制系统中，所述控制中心包括：现场控制站，用于控制煤场设备一体化控制系统的性能和可靠性指标；
所述控制中心还包括现场测量单元、执行单元的输入设备和输出设备，所述执行单元的输入设备用于接收来自所述执行端的数据信息，所述执行单元的输出设备用于向所述执行端传输数据信息；
所述控制中心用于过程数据采集、直接数字控制、设备监测和系统测试与诊断。
进一步地，在上述的控制系统中，所述现场控制站可以为一个或多个，每一个现场控制站与多个执行端设备连接。
进一步地，在上述的控制系统中，所述煤场安全监测器用于监测煤场内的温度、可燃气体浓度信息，并将监测到的信息通过变送器传递给所述控制中心，再由所述控制中心传递给所述操作端；
所述工业闭路电视用于向所述操作端反馈所述煤场内的画面信息；
所述喷淋装置用于接收并执行所述操作端发布的命令，以实现向所述煤场内喷洒液体；
所述消防装置用于接收并执行所述操作端发布的命令，以实现向所述煤场内喷洒灭火材料。
进一步地，在上述的控制系统中，所述操作端与所述控制中心之间通过系统网络连接。
进一步地，在上述的控制系统中，所述控制中心设有设备预留接口，用于与所述执行端新接入的设备连接。
与现有技术相比较本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型提供的一种煤场设备一体化控制系统通过在各个设备之间设置DCS系统，不但能够实现煤场生产运行的智能化，使煤场向更加清洁、高效、灵活、安全的智能化煤场发展；还能够去除常规分散、各自独立的煤场喷淋、消防、监视系统，建立煤场一体化的控制系统，形成数据统一处理平台，在此平台上通过部署开放应用控制器(一种可后期拓展的应用控制器)，实现对煤场各设备的直接控制与运行监督控制的统一，且该控制系统设有预留接口，若后期煤场有其它新的设备增加时，亦可直接连接至此控制系统的预留接口，控制系统能够同时实现对新增设备进行统一管控，具有良好的开放性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种煤场设备一体化控制系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-操作端1；2-控制中心2；3-执行端3；4-系统网络4；5-变送器5；6-执行器6；11-操作员站11；12-工程师站12；21-现场控制站21；22-I/O口22；31-安全监测器；32-工业闭路电视32；33-喷淋装置33；34-消防装置34。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了提高煤场生产运行的智能化水平，使煤场向更加清洁、高效、灵活、安全的智能化煤场发展，本实用新型去除常规分散、各自独立控制的煤场喷淋、消防、监视系统，建立了煤场一体化控制系统，形成数据统一处理平台。在该数据处理平台上通过部署开放应用控制器(一种可后期拓展的应用控制器)即DCS系统，实现直接控制与运行监督控制的统一。本实用新型提供的煤场一体化控制系统还设有预留接口，后期煤场的新增设备通过增加I/O口22(输入/输出)卡件即可在原主控制器上实现对其的控制，方便运行人员对煤场内所有设备进行统一管控。
如图1所示，为本实用新型提供的一种煤场设备一体化控制系统的结构示意图。该一体化控制系统主要包括操作端1、控制中心2以及执行端3。其中，操作端1对执行端3起到发号施令的作用，即操作端1发出指令经控制中心2传送后到达执行端3，执行端3根据操作端1的指令动作。而执行端3还具有数据采集功能，并可将采集到的数据信息通过控制中心2反馈至操作端1，操作端1运行人员根据接收到的反馈数据信息继续发出新的指令。上述的操作端1发布指令的同时也接收数据信息，上述的执行端3接收指令实施动作的同时也采集数据信息。
操作端1与控制中心2之间还设有系统网络4，系统网络4是连接控制中心2的各个现场控制站21的桥梁，根据需要可通过系统网络4与各站连接，并配置执行操作端1特定功能的计算机。执行端3与控制中心2之间通过现场变送器5/执行器6来传递数据信息。现场变送器5/执行器6采用模拟式仪表的变送单元和执行单元实现现场检测和控制执行任务，将现场的实际控制信号转换成模拟量的电信号，送给现场控制站21。
具体地，操作端1包括：操作员站11，其包括主机和显示器，主要用于完成人机界面的功能，按照预先设置的程序输入操作指令。操作端1还包括工程师站12，工程师站12用于对DCS系统进行应用组态，实现控制回路的算法设定，例如对控制系统进行组态、编程、修改等工作。
与工程师站12相比，操作员站11主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图形工作站或个人计算机，而工程师站12(PC机或电脑)主要作用是对DCS进行组态。组态即配置、设定，用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需编写计算机程序，组态一般是系统运行之前进行，组态完成之后系统就具备了运行能力，当系统在线运行时，工程师站12可对DCS系统本身的运行状态进行监视，可及时发现系统异常并进行处置。工程师站12亦可进行在线组态。小型系统可将工程师站12的功能合并到操作员站11，不再单独设置工程师站12。这里需要注意的是：工程师站12完成组态之后，具体的算法实现是在现场控制站21完成的。
上述的控制中心2包括：现场控制站21。现场控制站21作为一体化控制系统的核心，系统的主要控制功能由它来完成。一体化控制系统的性能以及可靠性，例如一体化控制系统的准确度、精度和故障率等重要指标也都要依靠现场控制站21保证。现场控制站21一般采用专门的工业级计算机系统，还包括了主控制器、现场测量单元、执行单元的I/O口22(输入/输出)设备，执行单元的I/O口22即为过程量I/O口22或现场I/O口22。其中，过程量指现场控制站21内部，主CPU和内存等用于数据的处理、计算和存储的部分；现场I/O口22即现场部分的。控制中心2的主要任务包括过程数据采集、直接数字控制、设备监测和系统测试与诊断。其中，数据采集由控制中心2的数据接收模块完成，数据接收模块采集完数据后进行直接数字控制(一般由CPU等数字处理芯片实现)，设备监测即监测各设备的状态，系统测试与诊断主要是指对组态、系统更新的测试和诊断。
执行端3包括：安全监测装置31、工业闭路电视32(即360度全方位覆盖摄像头)、喷淋装置33和消防装置34。执行端3的各装置均可接收由操作端1发出后经控制中心2传递过来的命令，并依此命令进行相应动作。执行端3的各装置均具有数据采集功能，并可将采集到的数据信息通过现场变送器5/执行器6传递至控制中心2，并由控制中心2处理后反馈至操作端1，操作端1运行人员根据接收到的反馈数据信息继续发出新的指令。即安全监测装置31、工业闭路电视32(即360度全方位覆盖摄像头)、喷淋装置33和消防装置34，各自收集到的信号均可通过传感器和现场变送器5/执行器6转化成数据信号传送到现场控制站21，现场控制站21接收变送器5的数据信号，通过数据库、算法库进行运算，然后将结果输送到执行端3的各装置上，执行端3根据指令进行动作，同时将整体数据上传到现场控制站21，再由现场控制站21统一上传至操作员站11和工程师站12。即执行端3各设备各自收集到的信号均可通过现场变送器5转化成数据信号传送到现场控制站21，现场控制站21接收变送器5的数据信号，通过数据库、算法库进行运算后将信息传递给操作端1，由操作端1与预设信息进行比对并判断是否发出指令，然后将判断结果通过系统网络4输送回现场控制站21，再由现场控制站21的执行器6输送到执行端3的各装置上，执行端3根据指令进行动作。
具体地，安全监测装置31可以用于监测煤堆表面温度和挡煤墙堆温度。安全监测装置31包括：红外扫描热像仪和无线温度探测器/杆。煤堆表面测温采用红外扫描热像仪进行监测；挡煤墙堆温度使用无线温度探测器/杆实现。通过红外扫描热像仪监测到的煤堆表面温度信息通过现场变送器5转变为可被控制器识别的信号传输给现场控制站21，现场控制站21再将生成的煤堆温度图像传送至操作员站11和工程师站12，供运行人员监测。运行人员可通过点击图像上的任一位置，从而获取该位置处更为详细的温度信息。
运行人员可以通过比对监测到的煤场温度值与预先设定的安全温度值来确定煤场是否安全。上述比对过程可以是控制系统自动比对，也可以是运行人员手动实现。工业闭路电视32包括摄像头，主要用于监测煤场内情况，并通过现场变送器5和现场控制站21将图像实时传输至操作员和工程师站12。运行人员可通过操作员站11或工程师站12对具体某一摄像头进行调焦，转向等控制，从而更清晰的观测煤场内部环境。上述的摄像头选用一体化网络高速球摄像头，并配有防爆保护罩、光纤、存储硬盘、电源等附件。
喷淋装置33主要包括洒水喷枪、电磁阀(用于实现电气自动控制)、手动闸阀(实现手动控制)、过滤器(过滤水中杂质，防止堵塞喷枪)、自动泄水阀、控制系统、电源模块等附件。喷淋装置33主要用于监测煤场内的粉尘浓度信息，现场变送器5将监测到的粉尘浓度信息转化成数字信号传递给现场控制站21，现场控制站21通过数据处理将信号传送至操作员站11和工程师站12，同时自动控制喷淋装置33的启停。当粉尘浓度信息低于最大设定值时，喷淋装置33不动作，电磁阀和手动闸阀均处于关闭状态，洒水喷枪不洒水，处于停止状态。反之，当粉尘浓度信息高于最大设定值时，喷淋装置33动作，电磁阀/手动闸阀处于开启状态，洒水喷枪处于开启状态并向煤场相应位置洒水。进一步地，在操作员站11或工程师站12也可手动发出喷淋装置33的启停指令，且手动控制的优先权高于自动控制方式。以便出现问题时工作人员能够及时制止。
消防装置34主要包括感烟探测器、消防炮、电源以及声光报警器。消防炮设于煤场内部，当煤场内部发生火灾时，感烟探测器可将监测到的烟雾信号转换成数字信号传送至现场控制站21，现场控制站21经过处理将数据传输至操作员站11和工程师站12，并发出声光报警信号的同时自动控制消防炮开启，从而达到灭火的目的。消防装置34可以采用自动控制也可以采用手动控制的操作方式，操作员或工程师站12均可手动下发指令，且手动控制的优先权高于自动控制方式。以便出现问题时工作人员能够及时制止。
实际应用中上述的煤场设备一体化控制系统，其控制方法如下：
步骤一：操作端1的工程师站12对DCS系统进行应用组态，可以对DCS系统进行组态(程序组态及画面组态)上传下载修改以及对现场控制站21进行配置。在一些实施例中，亦可将其功能合并至操作员站11，从而取消工程师站12。
步骤二：根据需要，可通过系统网络4与各现场控制站21连接，并配置操作端1特定功能的计算机。
步骤三：执行端3各个设备进行信息监测，并将监测到的信息通过现场变送器5将信息转换成模拟量的电信号，送给现场控制站21。
步骤四：现场控制站21对传输过来的信号进行数据(依据设定的组态)处理后，将其通过数据输出接口和系统网络4传递至操作端1。
步骤五：操作端1将接收到的信号以图像、文字、视频等形式呈现于显示器上，运行人员对信息进行分析，然后操作端1发出控制指令。
步骤六：现场控制站21接收操作端1发布的指令，并对指令进行分析处理后，通过执行器6将指令传输给执行端3。
步骤七：执行端3接收指令后执行相应动作。
进一步地，在一些实施例中，亦可将步骤一中工程师站12功能合并至操作员站11，从而取消工程师站12。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。