监控及计算机管理.docx
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监控及计算机管理
监控及计算机管理
一、安全、生产监控
该矿井年生产能力1.5Mt,属低瓦斯矿井,4-2号煤层具有煤尘爆炸危险性,自燃发火等级4号煤层为Ⅱ级,属自燃煤层。
为保障矿井安全、高效生产,保证设备的正常运行,提高调度管理水平和经济效益,本矿井原先采用KJ101型矿井安全生产监测系统已经被淘汰,现更新为KJ101N型矿井安全生产监测系统。
该系统全面满足AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》,KJ101N属两级分布式结构,由监控主机及其外设、传输接口、井上分站、传感器和信号电缆等组成,系统可对瓦斯、风速、负压、烟雾、温度、煤位、水位、流量、电压、电流等井下参数及局部通风机的开停、主要风门的开闭状况进行连续监测,对掘进工作面实现风电瓦斯闭锁,对井下紧急避险系统的氧气、瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、湿度、温度进行连续监测,此外还对固定设备,采掘设备、供电系统等的开停工况、馈电开关状况及其它相关参数进行连续监测。
系统的控制分为两级,第一级为就地控制,如分站根据事先设定好的断电瓦斯报警限值,实现超限就地控制,也可根据规范要求组成风电瓦斯闭锁并独立工作;第二级为通过键盘或鼠标通过地面主机实现远距离控制,在需要对井下设备进行远距离控制时,主机半控制命令与分站巡检信号一起传给分站,再由分站输出传给运动设备。
监控主机对接收到的实时信息进行处理和存盘,并将各种生产过程模拟量、测量参数表及各种参数的实时和历史曲线进行显示或打印相关报表。
安全生产监控传感器的设置与管理应符合AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规范》要求。
1、系统监测范围
(1)环境安全监测
对回采工作面及回风巷的瓦斯、一氧化碳、温度,掘进工作面瓦斯、风筒、局扇开停及馈电状态等进行连续监测,当瓦斯浓度超限时,报警、切断相应范围内设备电源;
对主通风机风硐内风速、负压、回采工作面及总回风大巷的风速进行连续监测;对带式输送机驱动滚筒下风侧的一氧化碳和烟雾;井下变电所和胶带机头硐室温度;回风巷主要风门开关,中央水泵房水位,煤仓煤位及瓦斯;
对井下紧急避险系统的氧气、瓦斯、一氧化碳、温度、湿度进行监测后检测。
(2)其它参数监测
对地面主通风机、局部通风机、采煤机等主要机电设备的运行状况进行连续监测;
对主要风门开闭状态进行连续监测;
在井下各配电点配置馈电状态传感器,对馈电设备的通、断状态进行监测;
2、设备配置
(1)地面中心站
本设计利用原有一套KJ101N型安全生产监控系统,地面中心站设在矿生产调度中心(联合建筑楼)。
选用性能稳定、可靠的监控主机两台,互为热备用,数据库服务器2台。
图形工作站1台(可选配4屏或2屏多屏模式)、81M/HNKYDZ-KJJ104型光纤交换机数据通讯接口2台、打印机1台、2kVA在线不间断电源1台、避雷器1套、10/100M自适应网络集线器1台、中心站软件一套等。
中心站应使用录音电话。
本系统对全矿井下生产环境及井上、下主要生产环节运行状况进行连续监测和监控,实现数据的采集处理,打印各种监测数据、报表、曲线和图形,动态显示井上、下主要生产环节的运行状态和环境状况,以便对各类灾害实现早期预测、预防和控制。
(2)分站及传感器
选用KJ101N-F16分站设备,具有8/8个输入端口,8/5个控制输出(模拟量和开关量可任意互换),实现对各类传感器的数据采集、实时处理、存储、显示、控制以及与地面监控中心的数据通信。
具有红外遥控初始化设置功能。
可独立使用实现瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装置的全部功能。
根据本矿生产及设施情况,在矿井地面35kV变电站、通风机房、地面封闭储煤场、井下中央变电所、采区回风巷测风站、工作面、进风顺槽口、掘进头、避难系统等处共设15台通用分站,分站所带各类传感器包括:
瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、湿度、温度、风速、负压、开停、馈电、风筒、水位、煤位、风门、烟雾等共计158个。
矿井达产时,井下共布置1个综采工作面、2个综掘工作面,各采掘工作面均按规定装备了相应的传感器,并留有相应的备用量。
矿井各类传感器装备量详见下表。
工作面、掘进头分站应具有风电瓦斯闭锁功能,详见安全生产监控系统图。
传感器装备数量表表11-6-1
传感器名称
分站名称(布置地点)
低浓度瓦斯
CH4
馈电
KD
断电仪
DD
温度
T
一氧化碳
CO
风速
V
风筒
FT
设备开停
KT
风门
FM
煤位
MW
水位
SW
烟雾
Y
压力
h
电流
I
电压
U
二氧化碳
CO2
氧气
O2
湿度
SD
矿井35kV变电站分站
2
2
1
1
主通风机房分站
1
1
1
2
4
1
1
1
地面封闭储煤场分站
2
2
中央水泵房分站
1
1
3
2
1
大巷南部水泵房分站
1
3
2
中央变电所分站
1
1
1
1
1
井底避难硐室分站
2
1
2
2
2
1
大巷配电点分站
4
4
1
2
2
1
1
运输顺槽综掘工作面分站
3
5
1
1
5
4
1
辅助运输顺槽综掘工作面分站
3
5
1
1
5
4
1
回风巷测风站分站
1
1
1
1
综采工作面辅助运输顺槽分站
5
5
综采工作面运输顺槽分站
5
1
1
4
1
4
2
辅助运输顺槽救生仓分站
2
1
2
2
2
1
运输顺槽救生仓分站
2
1
2
2
2
1
备用
21
12
21
9
15
2
2
23
18
0
4
5
1
4
4
6
6
5
总计
42
24
42
18
30
4
4
46
36
0
8
10
2
8
8
12
12
10
二、自然火灾束管监测系统
本矿煤层属自然煤层,根据《矿井通风安全装备标准》,一、二级煤层自然矿井和采用氮气防灭火、开采有自然倾向的煤层的矿井必须配置矿井火灾预报束管监测系统。
针对目前地面固定式送束管监测系统具有管路长,采样测定滞后时间长,管路积水和粉尘进入管路阻塞后难以处理,人为或其它原因破坏管路的可能性大,管路维护量大;地面设备多,需专人管理,管理技术要求较高;全套设备费用较高等缺点,本矿井属官监测系统选用一套在井下设置分战,该系统每套井下分站可实现对井下8个监测地点取气进行分析和实时监测,分站配置可根据井下监测点数量增减。
通过束管监测系统实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线分析,其监测结果再以实时监测报告、分析日报等方式提供数据的同时,亦可自动存入存入数据库中,便于以后对某种气体含量的变化趋势分析,从而实现对矿井自然火灾的早期预报。
三、胶带机集中监控系统
矿井需要监控的胶带机包括斜井胶带机、大巷胶带机、顺槽胶带机。
每条胶带机均配有就地胶带机电控装置,该装置可实现与对相关联设备的连锁控制,具有相应完备的各种保护和报警预告功能。
地面皮带控制中心设带式输送机运输系统上位机,控制中心可随时掌握主煤流运输情况或根据需要对带式输送机进行控制。
四、矿压监测系统
为了减少或避免矿井顶板垮塌和回采面冒顶事故对人员和设备造成损害,掌握巷道围岩及回采工作面矿压分布规律,设计安装一套井下顶板压力监测系统,做到动态监测,提前预测,及早处理。
五、瓦斯无线预警系统
该矿现安装有瓦斯无线预警系统
1)型号:
煤矿安全生产监测监控无线预警报警2.0V系统
2)系统组成:
煤矿安全生产监测监控无线预警报警系统简称“煤矿安全生产监控无线报警系统”;它由煤矿生产信息采集系统、信息数据传输系统、信息数据移动接收终端三个部分构成:
生产信息采集系统利用自主研发的高性能的LT---KJ20嵌入式远程控制系统设备和自主研发的核心软件、传输协议(LT---KJ20嵌入式远程控制系统设备是一个具有低成本、高性能接口的多协议控制器,它可以将基于各种环境的现场设备连接到指定网络,运行该系统的远程服务中心,能够在任意地方来配置、监视和控制指定设备;)将煤矿井下瓦斯传感器、一氧化碳传感器、设备开停等所有安全生产监测监控设备读取的信息进行采集和分析,并将采集和分析后的与标准信息数据进行比较并分类处理。
信息数据传输系统将LT---KJ20嵌入式远程控制系统所采集处理后的信息数据通过卫星通讯、数字微波或GSM/CDMA发送到指定的信息接收终端。
信息数据移动接收终端将各种有线和无线网络传输的信息数据进行接收,并转化为文字、图形、动画等显示界面,实现查询和报警。
数据接收终端目前可选笔记本电脑、掌上PDA、移动电话(手机).
3)功能:
不需更换和增加煤矿井下现有监控设备、利用LT---KJ20嵌入式远程控制系统设备将分布于矿井的生产监控信息{如瓦斯浓度、有害气体浓度、通风系统、设备开停、分站工作情况、井下人员动态(选配)产量计量(选配)等信息}通过卫星、数字微波或专用GSM/CDMA网络远程传输到移动电话(手机)设备上,实现远程无线连接。
管理人员(使用者)在世界任何一个GSM/CDMA网络覆盖的区域就能通过移动电话(手机)、手提电脑、PDA等移动通讯设备对矿井的设备运行情况及生产情况进行24小时随时查询。
当出现矿井瓦斯超标或风机停转等设备故障时自动将各种危险信息及故障信息发送到移动设备上实现24小时实时报警,以便管理人员(使用者)在第一时间做出指令。
为煤矿安全生产建立一个更为科学、安全、实用的第二道防线,将安全生产隐患降到最低。
系统核心设备选用LT---KJ20嵌入式远程控制系统,其飞机“黑匣子”形式的工业模块化设计,安全性高、不易出现故障、可进行远程故障诊断、远程维护及远程升级。
系统联网和数据传输采用专用协议,安全性高,可靠性更强。
完全避免了传染病毒、黑客侵入、死机等现象;确保了矿井监控设备的正常运行,真正达到煤矿安全监控的真实、高效、可靠。
可实现市、县各级多个煤矿、多个移动设备联网、并能设立查阅权限、报警权限等分级管理功能;可对历史数据进行记录、显示、存档及打印。
六、产量监测系统
经核实,该矿设有BH-WTA型产量监控系统,该系统采用国际先进的动态称重技术,在矿井出煤口处安装称重及视频监控系统,自动监测煤炭产销量,达到监控产量,以产控销、以销控税(费),关注税源(费)的目的。
该系统由称重计量子系统、摄像监控子系统、计算机管理子系统、网络通讯报警子系统等子系统组成。
其中称重计量子系统为皮带称。
利用其通讯网络和计算机系统,具有良好的兼容性,可以扩展瓦斯监控等其它子系统,也可以去掉其中某个子系统,还可以只用产量计量。
七、矿井人员考勤定位系统
长期以来,煤矿井下瓦斯爆炸、顶板冒落、透水等事故时有发生,直接危及到井下工人的生命安全,为使地面及时、有效、准确掌握进出井人数及井下活动范围,为日常工作、事故抢救提供准确、可靠的人员信息,矿井有必要安装矿井人员考勤定位系统。
本设计利用矿原有一套KJ133C人员定位系统,该系统采用无限射频识别技术(FRID),通过双频点实现可靠的全双工通信,每个信息采集器和人员识别卡采用全新的嵌入式微处理器和嵌入式软件进行设计,具有读卡距离远、可任意调整系统的识别范围、识别无“盲区”、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多张人员识别卡、便于网络连接等性能优点。
该系统可充分利用矿井已有煤矿监控系统平台资源联网运行,有效节约投资。
八、矿井安全监视系统
经核实,该矿现安装有一套KBA121B矿用工业电视系统,工业电视系统包括井下7路,地面9路,实行24小时全天侯录像。
对地面及井下重要生产岗位实时图像监测。
系统主要由大屏幕显示系统、视频服务器、视频矩阵切换器、视频光接收机、传输光缆、摄像仪等设备组成,系统具有优先级分控功能,便于领导调度指挥,同时系统还具有分区控制功能,不同部门只对自身范围内的工业电视进行控制,互不影响。
地面摄像机选用矿用一般型彩色摄像机,配三可变镜头或定焦自动光圈镜头,需要的地方配置电动云台;井下选用矿用本安型黑白光纤摄像机,配固定光圈、低照度镜头,控制设备及显示终端放置在任务交待楼内的调度中心。
九、矿井综合自动化
为满足矿井对信息的需求,设计将矿井主要生产系统与机电设备集中控制,并利用先进的自动化技术,网络技术使生产实时数据与管理信息得以综合利用,实现全矿井综合自动化。
设计范围:
建设现代化的生产调度中心,构建统一的多媒体、多通道工业控制专网,将矿井安全生产监控系统、产量监测系统、井下作业人员管理系统、矿井安全监视系统、主通风机、主运输系统、井上、下供电系统、供、排水系统等各个子系统集成到综合自动化控制网络平台中,实现集中监控、统一调度,并与矿信息管理系统实现无缝联接。
十、计算机管理系统
在矿井行政办公楼信息中心内设计算机管理信息系统,该系统对信息进行采集、传输、处理、储存和输出。
以满足管理对信息服务的要求。
提高工作效率和管理水平;对财务、劳资、人事、调度、生产、物资管理、运销、地质、安全、基建、设备等各项业务实行现代化管理。
用计算机完成制定计划、统计数据、提供报表等功能;建立数据库,提供信息的综合查询和生产经营各项指标的分析功能。
为领导层提供预测、规划和决策支持;与监测、监控等实时控制系统相连,形成覆盖全矿的综合信息网络。
目前本矿井已有计算机33台和打印机6台,但并没有形成计算机管理系统,所以增加HP服务器4台、CISCO48口三层数据交换机1台、CISCO8口二层数据交换机7台,CISCO防火墙、HP激光打印机8台、计算机20台等,形成全矿的计算机管理系统
软件子系统的划分及功能:
参考矿井现行管理系统的实际情况,考虑管理职能的要求,把联系紧密,管理方法相近,数据处理方法及程序设计方法相似的内容放在一个子系统,由此可构成以下十三个子系统:
(1)生产管理子系统:
包含生产作业执行统计管理等相应模块。
(2)安全管理子系统:
包含保密管理及人身设备安全管理等相应模块。
(3)计划管理子系统:
包含年、季、月或日生产作业计划的编制管理等相应模块。
(4)技术挡案管理子系统:
包含主要生产状况记录、查询、技术资料检索管理等相应模块。
(5)物资供应管理子系统:
包含生产用物资材料的存取管理、物资分配、合同管理等相应模块。
(6)运销管理子系统:
包含外销煤的经营管理等相应模块。
(7)财务管理子系统:
包含各种资金、利润、折旧管理等相应模块。
(8)机电设备管理子系统:
包含机电设备维修管理等相应模块。
(9)基建管理子系统:
包括新建、改扩建项目管理及作业计划按排等相应模块。
(10)人事劳资管理子系统:
包括定员、人事、工资管理及查询等相应模块。
(11)综合信息决策系统:
包含经济技术重要指标的记录、存储、查询等相应模块。
(12)煤质化验子系统:
包含煤质参数统计管理等相应模块。
(13)地测管理子系统:
包含地质测量资料信息管理及查询等相应模块。
十一、综合布线系统
在办公楼、单身公寓、任务交待楼等建筑内设置综合布线系统,缆线采用六类双绞线。
第七节通讯
一、设计依据
为满足整合后矿井内部行政、生产调度的需要。
按照《煤矿安全规程》第478条之规定,为确保矿井安全生产,保证通信联系畅通,结合本矿井现通信状况,选用一套数字程控行政、调度交换机。
二、通信系统与通信设备
1、行政及调度通信系统,设备选型
本矿井采用行政、调度合一制式,原设计选用交换机为DHJ-2000H型96门数字程控电话交换机,不满足晋煤办信发[2010]1743号文要求,本次设计新选HJD-256型数字程控调度交换机一台,容量256门;完成矿井内部行政、生产调度之功能。
调度主机设在矿办公楼生产调度中心。
地面选用自动电话机。
井下通讯设固定电话,局部设直通电话,设计选用本安型自动电话机。
工作面设扩音电话。
2、中继方式,中继线路数量
程控调度机采用数字中继方式,敷设一条12芯单模光缆线路接入朔州市平鲁网通公司,实现对外通信。
12芯光纤的用途分配为:
4纤用于同步传输系统(SDH)传输和宽带网传输,4纤用于矿井有线电视网,4纤备用。
3、传输设备确定
对外通讯采用GYXTW6芯单模光纤;对内:
地面通信网线采用MHYV-0.8矿用型通信电缆,选用KT31井下无线通信系统,井上下有线通讯安全隔离选用KTA16A型煤矿生产调度电话用安全耦合器、电话通讯选用KTH-16矿用本质安全型电话机、主传输干线选用MHYA32-50×2×0.8型煤矿用通信电缆。
4、非话业务
(1)工业电视系统
矿井设一套工业电视监视系统。
对井下采煤工作面、带式输送机机头和机尾、各区段上下部车场、煤仓、井底车场、井下中央变电所、主副井井口等地点进行图象监视。
该系统作为矿井一体化信息管理的一个子系统。
工业电视监视系统矩阵切换控制主机选用美国Infinova公司V2015NX-48-16/SK(含键盘控制器),48路视频输入、16路视频输出,46寸液晶3×5拼接大屏幕显示系统、V3010/12A1000G硬盘录像机2台、光接收机柜1台、控制台等,以上设备设于生产综合调度室内。
在主、副斜井井口、井下采煤工作面、带式输送机机头机尾、井下变电所及水泵房等主要生产环节处设井下防爆摄像机共22台。
在地面主变电所、矿井办公楼、通风机房、场区大门、材料库、加油站等主要生产环节处设一体化彩色摄像机15台。
生产调度室调度员可对井口及井下重要生产岗位状况进行图像监视,并可通过录像设备对存储资料进行检索回放同时通过矩阵切换控制主机以太网口与矿一体化信息系统连网。
工业电视监视系统信号传输方式采用同轴电缆和光纤传输。
(2)有线电视系统
在矿区现已有线电视系统,有线电视网信号由当地有线电视站提供。
有线电视系统采用分支-分配方式,传输采用光缆和SYV-75-5射频同轴电缆,地埋敷设。
在办公楼、单身宿舍等建筑物设置前端箱,前端箱内设置光接收器、光发射器、放大器、分支器等设备,前端箱内放大器采用分段调节放大器,放大器输出电平不低于90dB,用户终端插座信号电平为为68~73dB。
在办公楼、单身宿舍等建筑物的休息室、值班室的房间等处设置用户终端插座。
三、信道
1、信道类型确定。
有线信道:
对外通讯采用GYXTW6芯单模光纤;对内:
地面通信网线采用MHYV-0.8矿用型通信电缆,主传输干线选用MHYA32-50×2×0.8型 煤矿用通信电缆。
无线信道:
采用微波通讯。
2、线路的路径选择、敷设和架设方式,主要技术要求及工程量。
(1)地面行政、调度场地通信
①、地面行政通信
在矿井工业场地办公楼、单身宿舍、食堂等处分别设行政电话机,共设48部。
②、地面调度通信
在矿井各变电站(所)、井口房、筛分楼、机修间、坑木加工房、器材库、锅炉房、通风机房、井下水处理站等处分别设调度电话机,共计17部。
③、场外通信
矿井与上级变电站之间的电力调度采用光纤通信双通道模式,与架空输电线路同杆架设ADSS-16芯光缆线路,并设置相应的光端和通讯设备,构成与地调、县调的主通道、备用通道;装设专用市话一部作为本站通讯的第二通道。
(2)地面移动通信
地面移运通信利用当地电信移动通信网为地面生产管理、消防救护、运输、基建等调度人员配备手机,实现与上级部门间的移运通信,并为消防、救护部门配备无线对讲系统,实现应急通信。
(3)地面通信网
地面通信网线采用穿钢管埋地敷设方式,局部采用沿建筑物外墙敷设,电缆为MHYV-0.8矿用型通信电缆。
(4)矿山救护无线通信
为保证调度室调度员与矿山救护人员及救护车辆之间的实时通信联络选用一套独立的无线通信系统,型号为MOTOROLA-GR1225,中转台设于调度室,车载台3部功率25W,便携式手机10部。
另外,矿生产综合调度室与矿山救护对设有直通电话。
(5)井下通信系统
①、生产调度通信
井下主传输干线选用MHYA32-50×2×0.8(1300m+1300m)型矿用阻燃型通信电缆两根,经副斜井和主斜井分别引至井下电话交接箱,当一根电缆故障,另一根可保证井下调度通信畅通无阻,确保矿井安全生产。
电缆经交接箱分线后,在回采工作面、掘进工作面、中央变电所设置分线盒,在主变电所、水泵房、消防材料库、井底煤仓、回采工作面、顺槽掘进工作面、回采运输顺槽口、顺槽掘进皮带转载点设本安电话机,主变电所、水泵房、消防材料库、井底煤仓处的电话直接引自交接箱,剩余电话引自就近的分线盒。
电话设置地点详见矿井通信系统附图。
②、无线通信系统:
选用1套KT31井下无线通信系统,在井筒、运输大巷及采掘工作面顺槽等处敷设通信电缆并按规定距离安装基站,给有关人员配备防爆手机,实现井下移动通信。
无线通信系统通过相应接口与矿井程控交换机相连,实现全矿井上下通信联网。
③、井下安全语音广播系统
由于煤矿井下条件恶劣,巷道布置错综复杂,作业地点分散,人员流动性强,当井下发生突发事件时,井下应急救援广播引导系统能够尽快及时地通知到井下人员撤离危险区域,引导人员有序撤离,科学避险,可最大限度地减少灾害影响,减少人员、财产损失,同时在正常情况下,利用本系统,在井下各地播放背景音乐,新闻,宣传报道等,为井下工人提供音乐与安全知识教育,从而提高煤矿安全生产意识,丰富职工的文化生活。
本设计选用一套KTK113煤矿智能网络音频系统,该系统具有:
个性化定时播放、网络广播、领导网上讲话(直播)、语音实时采播(直播)、背景音乐、远程控制监控功能、定时广播管理、任意分区自动直播/广播、同一时间不同区域不同内容的直播/广播、点与点,多点对讲功能 、报警功能等。
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