礦井綜合自動化系統(tǒng)建設及方案

1、礦井綜合自動化系統(tǒng)建設及方 案礦井綜合自動化系統(tǒng)建設及方案第一節(jié) 綜合自動化系統(tǒng)建設的要求一、系統(tǒng)一般要求金星礦井設計規(guī)劃30萬Ha,是采用兩立一斜混合開拓的新型礦 井。當前，隨著對煤礦安全生產的要求日益提高，積極采用高新技術和 先進適用技術，實現(xiàn)“煤礦裝備現(xiàn)代化、系統(tǒng)自動化、管理信息化”， 立足將本礦井建設成為安全高效的大型現(xiàn)代化礦井。二、系統(tǒng)的總體要求 通過優(yōu)化礦井的相關生產資源綜合管理調控能力，建立礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網絡的信息化系統(tǒng)集成，以實現(xiàn)全礦井各生 產環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產綜合調度指揮和業(yè)務運轉網絡化、 行政辦公無紙高效化。1、應用計算機技術、網絡技術、信息

2、技術、控制技術、智能技術 和煤礦生產工藝技術，實現(xiàn)企業(yè)的經營、生產決策、安全生產管理和設 備控制等信息的有機集成。2、應用計算機技術、網絡和自動化控制技術， 實現(xiàn)在礦調度指揮中 心監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù)，集中控制井上、井下機電設備，減少井下作業(yè)人 數(shù)，達到減人增效和提高礦井安全水平的目的。3、應用計算機技術、 網絡技術和自動化技術實現(xiàn)井下人員跟蹤、 位 置查詢、人數(shù)匯總、安全告警等井下人員信息。4、通過應用軟件，實現(xiàn)生產計劃、生產安全調度、生產過程控制 最優(yōu)化，并能實現(xiàn)對關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。5、利用先進的技術和合理的方案，使系統(tǒng)具有良好的性價比。三、系統(tǒng)網絡要求 監(jiān)控系統(tǒng)及自動化網絡主要實

3、現(xiàn)對整個煤礦安全生產的實時情況調 度監(jiān)視和查詢，對各個重要的設備進行監(jiān)視與控制，因此該網絡與煤礦 安全生產密切相關，也加深了系統(tǒng)對網絡安全性的要求。本系統(tǒng)中，監(jiān)測監(jiān)控網絡、管控網絡、自動化網絡從網絡架構上都 是相對獨立的網絡，相互間是物理隔離的，外網和內網之間的物理隔離 都通過部署隔離網閘的方式實現(xiàn)。同時在信息管理網絡上也允許一部分高層主管領導用戶對監(jiān)控及自 動化網絡中的資源及系統(tǒng)進行訪問。因此配置防火墻和網閘以實現(xiàn)與外 界的安全通訊。第二節(jié) 安全監(jiān)控指揮中心的建設一、機房的建設地板地板選用防靜電陶瓷架空活動地板，豪華、美觀、耐磨，地板安裝 高度為10-15mm，下面留出充分的布線空間。參見下

4、圖：地板與墻體交界處做封邊處理。機房入口處讓出開門空間調度室進口留出2米通道，鋪上除塵地毯，典雅豪華。地板鋪設安裝牢固，平整、無松動。墻面墻面、柱面進行防塵、防潮、防水、保溫處理，確保潔凈度高、不 產生粉塵、不產生龜裂、眩光，起到防水、防潮、防霉的效果，同時使 房屋內部平整、光滑，清潔美觀。墻面做必要的美觀裝飾設計，必須做防火阻燃處理。大屏幕顯示墻安裝到位（設備安裝緊固）后，對屏幕四周邊預留空 隙進行收口 （以不漏光為原則 ） ，并作必要的修飾， 顏色與周圍整體協(xié)調。吊頂采用鋼骨架結構，頂面為高耐火性能的泰山牌石膏板材。造型 美觀，顏色與整個空間的色調協(xié)調。燈光控制大屏幕顯示墻的背后應有不少于

5、 1-2 米的維修通道，設置可獨立控 制燈光。 燈光控制要求設置可以分組獨立控制開關，特別強調顯示拼接墻前面 4 米內的燈光要能單獨控制，平行于屏幕排列，要單獨可控開與關。燈光不能直接照射到屏幕上。盡量設計背朝大屏方向。整個大廳的 燈按平行于屏幕方向分組進行控制，不能選用較強光的光源。燈光的布置原則是：使工作區(qū)有足夠燈光強度，但對屏幕又不會產 生明顯的影響。數(shù)字顯示拼接墻需要對周圍太陽光線進行控制，采用加厚型全遮光 布做窗簾，用于遮光并隔熱。二、調度室、機房平面布置圖調度中心、機房設在三層，調度室面積121m2 ,維修間面積17.9m2 , 機房面積18m2,放置設備（墻架、調度臺、大屏控制柜

6、、服務器機柜、 網絡機柜、調度通信機柜等），以下為安裝擺放位置相對示意圖：整個裝修要求格調清新、色調偏冷，以簡捷明快為好。裝修材料 必須選用耐火阻燃優(yōu)質材料并做表面耐火處理。保證機房的溫度、濕 度、潔凈度、照度、防靜電、防火、防雷電等，能充分滿足計算機設 備的安全可靠地運行，延長計算機系統(tǒng)使用壽命的要求，同時又要給系統(tǒng)管理員創(chuàng)造一個舒適、典雅的環(huán)境。金星煤業(yè)調度樓一樓UPS電池組房間布置圖110TW K塡80時電話做卒餞仔110W41L檢餞*餞認fI IPStntn電5tn:8 DLP礦井監(jiān) 控信息顯示系統(tǒng)，2組24臺32液晶顯示器和1套LED （發(fā)光二極管） 顯示系統(tǒng)組成，使調度人員對全礦井

7、監(jiān)控及自動化系統(tǒng)運行情況進行實 時、靈活、清晰的多畫面、多信息集中監(jiān)視。DLP大屏幕投影拼接系統(tǒng)，集信息搜集、傳遞、處理、切換、控制、顯示、決策于一體，采用國際先進的DLP高清晰度數(shù)碼顯示技術、投影墻無縫拼接技術、多屏圖像處理技術和控制技術，構成具有高亮 度、高清晰度、高智能化控制、功能先進、操作方法先進的大屏幕顯示 系統(tǒng)。通過這套大屏幕投影拼接系統(tǒng)，可以實時觀看與監(jiān)控系統(tǒng)有關的各種信息，包括GIS電子地圖、實時工業(yè)視頻監(jiān)控信號、各種管理信息系 統(tǒng)數(shù)據(jù)、各種歷史數(shù)據(jù)圖像以及計算機、電視、實物投影儀、DVD等信號源的信息和計算機網絡信息等多種信息，可隨時對各種現(xiàn)場信號和各 類計算機圖文信號進行多

8、畫面顯示和分析，及時做出判斷和處理，發(fā)布 調度指令，實現(xiàn)實時監(jiān)控和集中調度的目的。DLP大屏幕投影拼接系統(tǒng)設備包括DLP背投機投影拼接墻、多拼圖 形控制系統(tǒng)、大屏幕應用系統(tǒng)管理軟件和信號控制與切換系統(tǒng)設備等。 LED（發(fā)光二極管）顯示系統(tǒng)由LED顯示屏、控制主機、及軟件等組成， 便于礦井名稱、井下人數(shù)、時鐘、氣象及礦井重要信息的顯示。第三節(jié) 全礦井綜合自動化系統(tǒng)的建設綜合自動化系統(tǒng)包括：2臺IBM數(shù)據(jù)服務器，2臺IBM采集服務器、 1臺IBMweb服務器、1臺IBM應用服務器、1臺IBM流媒體服務器、視 頻存儲柜、磁盤陣列、以及防火墻、隔離網閘、網絡打印機及 UPS電 源、軟件等。綜合自動化系

9、統(tǒng)的布線、敷設通過服務器和工作站全部接入1000M環(huán)網交換機，將地面和井下的各類信號統(tǒng)一傳輸?shù)桨踩{度指揮 中心。在環(huán)網的關鍵地點，設置交換機，能夠將附近的 PLC等自動化設 備接入進來。通過多臺交換機，在地面和井下形成一個環(huán)網，環(huán)網故障 恢復時間應小于200ms提高系統(tǒng)可靠性。井上下環(huán)網通過光纖連接，在井下，有安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及人員定位系統(tǒng)等幾部分，根據(jù)煤礦安全規(guī)程，每部分分別組建自己的工業(yè)以太網系統(tǒng)，分別通過各自的交換機將監(jiān)測、監(jiān)控信息傳 到井上監(jiān)控中心。在井上，有獨立的自動化系統(tǒng)組成環(huán)網，還有管理控 制網絡系統(tǒng)、信息管理網絡系統(tǒng)，各部分系統(tǒng)通過防火墻和網閘實現(xiàn)信 息安全共

10、享。一、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)1、系統(tǒng)組成本礦井選擇KJ95N安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，由地面中心站，現(xiàn)場分站、 安全生產參數(shù)傳感器、斷電儀、報警器以及信息傳輸介質、網絡通訊接 口等組成。對礦井生產環(huán)境中影響安全生產的參數(shù)和設備進行自動檢測 和閉鎖控制，并在地面中心站計算機上進行集中顯示、報警、記錄和自 動報表等，并進行危險分析與預測，以提高礦井生產的安全性和自動化 水平。KJ95N安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是一個綜合性的監(jiān)控系統(tǒng)，它可以將安 全與生產監(jiān)測信息等各種信息綜合在一起，實現(xiàn)了信息的綜合利用，同 時系統(tǒng)還可以方便匯接其他監(jiān)測系統(tǒng)（KJ69,提升裝置，瓦斯抽放系統(tǒng) 等），實現(xiàn)了信息共享和局部環(huán)節(jié)的自動化控制。整個

11、系統(tǒng)是典型三級 網絡架構，是一種先進的集散型微處理機系統(tǒng)。先進可靠的軟件，總線 型的分站和傳感器使系統(tǒng)保持領先的技術水平，局部傳感器及其連接線 的故障不會影響系統(tǒng)的正常工作，從而確保整個系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)具 有技術先進、結構合理、運行可靠、故障分散、維修方便等優(yōu)點。2、系統(tǒng)現(xiàn)狀中心站設在調度樓三樓監(jiān)控中心，主機一備一用，操作臺上 8 臺計 算機和打機全部用超六類網線進入 DLK24口交換機，交換機的11 口與赫 斯曼核心交換機1 口相連，經過核心交換機用 24B礦用阻燃光纜傳入井 下防爆環(huán)網交換機，下接備用電源、分站和傳感器。主井變電所安裝備 用電源和分站一臺，主井東大巷上山迎頭裝甲烷傳感器一

12、臺、回風裝甲 烷傳感器一臺，西大巷裝甲烷傳感器一臺、回風裝甲烷傳感器一臺，總 回風裝甲烷、一氧化碳、溫度、風速傳感器各一臺，主副井共裝傳感器 8臺。斜風井用兩根 MHYVP1*4*7*0.5通訊電纜從調度室到223機電硐室 接備用電源一臺、分站一臺， 223東大巷裝甲烷傳感器兩臺，西大巷下 山迎頭和回風各裝甲烷傳感器一臺，總回風裝甲烷、一氧化碳、溫度、 風速傳感器各一臺，共計 8臺，風門開關、風機開停等等都有足夠的備 用量。礦井安全監(jiān)控信息可通過傳輸網絡上傳至磴槽投資公司和登封市煤炭局監(jiān)控中心，實行24小時值班3、監(jiān)控主機研華工控機，酷睿2CPU2.4G/2C內存/250G硬盤/聲卡/雙 10

13、0M網卡/DVD光驅/鍵盤、鼠標/22英寸液晶4、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)一期工程設備清單序號產品名稱型號、技術特征數(shù) 量單 位備注1安全監(jiān)控主機研華工控機酷睿2 CPU 2.4G/2G內存/250G硬盤/聲卡/雙100 M網卡/DVD光驅/鍵盤、鼠標/19液 晶2臺研華2監(jiān)控系統(tǒng)軟件KJ95N1套天地（常州）3操作系統(tǒng)軟件windows 2008中小型企業(yè)版2套4錄音電話40小時錄音1臺先鋒5地面聲光報警器CXB11臺天地（常 州）6通用監(jiān)控分站KJF16B+KDW6a4臺天地（常 州）7高低濃度甲烷傳感器KGJ2314臺天地（常 州）8一氧化碳傳感器KGA54臺天地（常 州）9風筒傳感器KG5

14、0096臺天地（常 州）10風速傳感器KFW152臺天地（常 州）11負壓傳感器KGY3A1臺天地（常 州）12溫度傳感器KG3007A4臺天地（常 州）13語音報警風門KXT22+KGE222組天地（常 州）14開停傳感器KGT1510臺天地（常 州）15饋電斷電儀KDG15A7臺天地（常 州）16電源電纜MY 3*4+1*40.5Km天津17主通訊電纜MHYVP-1*4*7/0.521Km揚州天能18傳感器電纜MHYV-1*4*7/0.522Km揚州天能19本安兩通接線盒JHH-250個寧波龍億20本安三通接線盒JHH-330個寧波龍億系統(tǒng)具有監(jiān)控信息存儲功能，并可顯示各類監(jiān)測數(shù)據(jù)、曲線、

15、實 時動態(tài)模擬圖形，制作、打印靈活多變的報表。二、人員定位系統(tǒng)選用KJ69J人員定位系統(tǒng)，它的主機配置和監(jiān)測監(jiān)控的一樣，該系 統(tǒng)主要由地面中心站、數(shù)據(jù)傳輸通道、阻燃光纖、本安型接收器、無線編碼發(fā)射器、本安電源等設備組成。在副井入井處、副井底、主井底、主井變電所、東大巷、西大巷、 斜風井口、斜風井底、斜風井 223中段、223西下山迎頭及下山中段等 處分別配置人員定位系統(tǒng)接收器，下井人員隨身攜帶無線編碼發(fā)射 器，發(fā)射器通過發(fā)射射頻信號將預置的身份號碼數(shù)據(jù)發(fā)送給接收器， 將信息傳輸?shù)椒终炯暗孛嬷鳈C。監(jiān)測主機連續(xù)不斷地輪流與各個井下 監(jiān)測站進行通信，每個監(jiān)測站接收到主機的詢問后，立即將該監(jiān)測站 收到

16、的人員安全信息傳給主機。地面監(jiān)測主機將收到的信息進行處理 和存盤，形成多種可查詢，打印的文件及圖標顯示，供管理人員查 詢，完成系統(tǒng)對人員安全的監(jiān)測功能。系統(tǒng)具有監(jiān)控信息存儲、地圖跟蹤、人數(shù)匯總、位置查詢、軌跡演 示、安全告警及報表打印等功能，人員信息已通過傳輸網絡上傳至公司 和煤炭局監(jiān)控中心。三、調度通訊系統(tǒng)我礦從金嶺引進了一趟通訊光纜，光纜把有線、電話和網絡信號傳 送了過來，形成了由光纖傳輸?shù)耐ㄐ啪W絡。當前用的通訊系統(tǒng)是網通公 司的設備JPX170F-2400L,井下共安裝電話40余部，平地安裝電話100 余部，通訊系統(tǒng)的合理分配也是我今后工作中的一個重點。今年新安裝的通訊系統(tǒng)是 KTJ4H

17、型數(shù)字程控交換機，目前用戶板 為 4 塊，容量是 64門，隨著發(fā)展的需要可以增加板子， 每塊板子可以輸 出16門電話號。調度交換機的數(shù)字中繼通過 2M數(shù)據(jù)線與行政交換機的 數(shù)字中繼連接，并通過SDH數(shù)字信道接入礦區(qū)調度通信系統(tǒng)， 可以直撥 外線，轉撥內線。它采用數(shù)字交換網、計算機兩級分散控制方式，總線 采用422結構，使用高級C語言編程，具有技術先進、造型美觀、體積 小、靈活性強、可靠性高、功能完善、維護方便等優(yōu)點。新系統(tǒng)有 120 位調度鍵盤，能錄音、放音、擴音、組呼、群呼、強 插、強拆等功能，現(xiàn)在主副井下安裝了 6 部電話，還沒有很好的和我礦 原有的通訊系統(tǒng)融合在一起，這個系統(tǒng)需要進一步的

18、加強運用。目前從 調度室機房到井下通訊機柜有兩根鎧裝 80門礦用通訊電纜，在設備容量 和線路容量上都有一定的空間，能滿足以后的接入。四、視頻監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)配置多路輸入 8108硬盤錄像機、視頻矩陣切換器和分配器， 可將現(xiàn)場傳來的每路視頻信號各分為兩路，一路送電視墻顯示，另一路 送硬盤錄像機進行 MPEG堿H.264數(shù)字壓縮編碼錄像。可設置多個不同 地點進行實時、定時控制和錄像，并可同時回放 8 路錄像文件。通過監(jiān) 控系統(tǒng)以太網可實現(xiàn)遠程實時監(jiān)視和控制，滿足單路、多路錄像文件的 檢索查詢及傳輸。監(jiān)控系統(tǒng)有兩套服務器，一套是模擬，一套是數(shù)字高清，模擬監(jiān)控 系統(tǒng)經過硬盤錄像機把主井口、副井口、煤場、磅

19、房、監(jiān)控室、主涵 洞、井下變電所、主井東大巷這 8 個地方的視頻上傳到了煤炭局和磴槽 投資公司， 11月份又接到煤炭局關于煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)的補充通知，又 增加了駐礦監(jiān)督官辦公室和井下主要轉載點的視頻傳輸。當前平地能顯 示的攝像頭有 14臺，井下有 6臺，以后可能還會再增加一部分，我們要 加強對視頻監(jiān)控的管理力度，做好“探頭看門，鼠標檢查”的具體工作。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)我們采用的是國內先進的數(shù)字技術，設備端口全部是 1000/100兆高速接入，攝像機是網絡高清數(shù)字型、在礦上只要有網絡的 地方都能看到全礦井各個地方的視頻現(xiàn)場。五、主通風機在線監(jiān)控系統(tǒng)本礦井回風斜井通風系統(tǒng)采用 2 臺礦用軸流風機，設計一

20、套風機在 線監(jiān)測系統(tǒng)，主要用來監(jiān)測主通風機風壓、風量、效率、風機軸承軸 溫、風機振動、電流、電壓、功率、風機開停、反風情況、排風口瓦斯 濃度、瓦斯涌出量等主要風機參數(shù)。在風機出風口安裝傳感器、變送器 后，風機參數(shù)可以直接在地面中心站及管理網絡工作站上反映出來，減 少了有關的檢查和值班人員，幫助領導和調度員及時掌握風機運行情 況。對于存在的隱患能夠迅速做出處理決策，避免可能發(fā)生的事故。通過本系統(tǒng)可以實現(xiàn)礦井通風機風壓、風量及其它安全參數(shù)的實時 在線監(jiān)測，并能定期核定計算礦井實際需求風量，為確保風機正常運 行、保證煤礦安全生產、減員增效提供了新的技術手段。六、壓風機房監(jiān)控系統(tǒng)：該系統(tǒng)選用1套PLC控制裝置完成對各臺壓風機的參數(shù)檢測和控 制。設備開停、油壓、電量參數(shù)、軸溫、儲氣罐壓力、勵磁電壓、功率 因數(shù)等壓風機的運行參數(shù)進行監(jiān)控。為技術人員及時維護和設備運行分 析提供關鍵平臺。七、鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng) 在系統(tǒng)實現(xiàn)自動化監(jiān)控后，接入綜合自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)調度監(jiān) 控功能。系統(tǒng)將采用PLC控制，鍋爐房設備采用集中控制，通過數(shù)據(jù)交 換，綜合自動化軟件平臺可實現(xiàn)以下功能：綜合自動化應提供鍋爐房監(jiān)控用標