智慧煤礦工業(yè)園區(qū)-礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

12/14智慧煤炭工業(yè)園區(qū)礦井案例監(jiān)測監(jiān)控平臺規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計(jì)單位：建設(shè)單位：編制日期：目錄TOC\o"1-3"\h\u131231.1.系統(tǒng)概述 112121.1.1.工程范圍 1149951.1.2.設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1120911.2.礦井環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 240731.2.1.系統(tǒng)概述 2282561.2.2.設(shè)計(jì)依據(jù) 4235861.2.3.系統(tǒng)功能 459761.2.4.實(shí)施策略 5144551.3.束管監(jiān)測系統(tǒng) 9318151.3.1.系統(tǒng)概述 974231.3.2.系統(tǒng)組成 1044251.3.3.主要功能 1082611.3.4.技術(shù)參數(shù) 1387571.3.5.運(yùn)行環(huán)境 14系統(tǒng)概述工程范圍礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括：礦井環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)束管監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)執(zhí)行最新版國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！睹旱V安全規(guī)程》《礦井通風(fēng)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝備使用管理規(guī)定》《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范》《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ6201-2006）礦井環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)概述煤礦為低瓦斯礦井。為防止井下由于瓦斯、煤塵引發(fā)的爆炸，保證礦井和工作人員的安全，按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，設(shè)計(jì)在該礦設(shè)置一套礦井環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主干連接為樹型結(jié)構(gòu)，安裝擴(kuò)展簡單。具體組成如下：A．地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、定義配置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析處理、統(tǒng)計(jì)存儲、屏幕顯示、查詢打印、實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程傳輸、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)終端完成系統(tǒng)監(jiān)測信息異地實(shí)時(shí)共享，能夠以文本或圖形方式顯示安全生產(chǎn)信息，查詢各類報(bào)表數(shù)據(jù)，監(jiān)測信息可以在調(diào)度大屏上輪換顯示。地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等設(shè)備之間的連接采用局域網(wǎng)方式；地面監(jiān)控中心主要有主控機(jī)(備用機(jī))、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、報(bào)表打印機(jī)、UPS電源等設(shè)備；系統(tǒng)監(jiān)控地面中心站采用全網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，便于實(shí)時(shí)監(jiān)測信息、圖象信息及文件共享。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為Ethernet以太局域網(wǎng)，通信協(xié)議為TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。B．系列化智能監(jiān)控分站。主要完成對所監(jiān)測的傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分類顯示、報(bào)警、斷電控制、與地面監(jiān)控中心站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電等；C．各類模擬量傳感器、開關(guān)量傳感器及斷電控制器等設(shè)備，是整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)最前沿的終端設(shè)備，負(fù)責(zé)對各監(jiān)測點(diǎn)的物理數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報(bào)警、信號傳輸、對監(jiān)控分站控制指令的執(zhí)行等。整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)由井下傳感器、分站、傳輸電纜、地面主站、監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成。系統(tǒng)不僅能對煤礦生產(chǎn)過程中的安全要素進(jìn)行有效的監(jiān)測和控制，而且具有生產(chǎn)監(jiān)測控制能力，同時(shí)兼有一部分通訊功能。系統(tǒng)采用主-分站結(jié)構(gòu)，有較好的可靠性、實(shí)時(shí)性和方便性。設(shè)計(jì)依據(jù)在設(shè)計(jì)過程中遵循系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性、先進(jìn)性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性及開放性原則，以滿足高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代化礦井對監(jiān)測、監(jiān)控等管理信息有效獲得的需要。設(shè)計(jì)依據(jù)為：《煤礦安全規(guī)程》《礦井通風(fēng)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝備使用管理規(guī)定》《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范》《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ6201-2006）。系統(tǒng)功能安全監(jiān)控系統(tǒng)作為整個(gè)全礦井綜合信息系統(tǒng)的一部分，主要用來監(jiān)測井上、下的各測點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)(瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速等)。在一些重要的地點(diǎn)安裝傳感器后，一些環(huán)境參數(shù)可以直接在地面中心站及網(wǎng)絡(luò)工作站上反映出來，減少了井下有關(guān)的檢查和值班人員，幫助領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)度員及時(shí)掌握安全生產(chǎn)情況，發(fā)現(xiàn)安全隱患時(shí)及時(shí)通知有關(guān)人員處理，使值班人員能夠及時(shí)了解工作面的有安全環(huán)境參數(shù)的變化情況，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。因此整個(gè)系統(tǒng)在保障安全，提高生產(chǎn)效率等方面將發(fā)揮重要作用。實(shí)施策略設(shè)計(jì)在礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心設(shè)礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)中心站。在井下設(shè)22個(gè)監(jiān)控分站，地面設(shè)2個(gè)監(jiān)控分站，各種傳感器均接入各分站，分站與地面中心站的信號傳輸通過傳輸接口完成。（一）地面中心站中心站配置：2臺工控機(jī)P4/3.0/1G/160G/17LCD；一臺使用，一臺備用；1個(gè)網(wǎng)絡(luò)避雷器、1個(gè)動力電源避雷器；1套圖形及監(jiān)控系統(tǒng)軟件；（二）分站1、礦用井下智能分站功能：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與發(fā)送；根據(jù)設(shè)定的斷電控制參數(shù)和所設(shè)定的邏輯，進(jìn)行控制；根據(jù)接收的中心站指令進(jìn)行相應(yīng)的控制。性能指標(biāo)：容量：16路或8路模擬量或開關(guān)量輸入、8路控制輸出；顯示：6位1英寸數(shù)碼管顯示；斷電控制：8路(不需外接斷電器可直接完成斷電控制任務(wù))，容量：36V/5A或660V/1A；參數(shù)設(shè)置：采用遙控器設(shè)置分站參數(shù)和斷電值；輸入電源：36V/127V/220V/380V/660V任選其一；本安電源：18VDC或24VDC；輸入信號：200～1000Hz，1～5mA、1/5mA、觸點(diǎn)；與中心站通訊速率2400bit/s；分站至傳感器傳輸距離：≤2.5km；處理誤差：±0.5%；斷電容量：36V/5A、660V/0.3A；防爆型式：ExibI礦用本安型。2、礦用隔爆兼本安不間斷電源輸入輸出電壓交流輸入電壓36V、127V、220V、380V、660V（-25%，+15%）可選本安直流輸出電壓：18V/350mA12V/450mA；整機(jī)最大功率：小于50W；（三）傳感器1、傳感器信號制模擬量：（200-1000）Hz，1-5mA或4-20mA開關(guān)量：1mA(停)/5mA(開)或觸點(diǎn)2、斷電容量:36V/5A、660V/0.3A；3、主要監(jiān)測參數(shù)低沼（0~4）%或（0~10）%高低沼（0~40）%或（0~100）%一氧化碳（0~500）ppm風(fēng)速（0.3~15）m/s溫度（0~50）℃負(fù)壓（0~5）Kpa水位（0~5）m此外，可以連接電流、電壓、功率等模擬量類傳感器；還可監(jiān)測設(shè)備開停、風(fēng)門、饋電狀態(tài)、風(fēng)筒、煙霧、電網(wǎng)刀閘等開關(guān)量傳感器。電纜及附件：1)主通訊線為礦用屏蔽通訊電纜，型號：MHYVRP1×4×7/0.52。2)傳感器電纜：礦用信號電纜，型號：MHYVR-1*4*7/0.43。用于傳輸距離≤2500m的傳感器連接。瓦斯傳感器報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度、和斷電范圍甲烷傳感器設(shè)置地點(diǎn)報(bào)警濃度斷電濃度復(fù)電濃度斷電范圍采煤工作面≥1.0%W≥1.5%W＜1.0%W工作面及回風(fēng)巷非本安設(shè)備采煤機(jī)(采煤機(jī)配)≥1.0%W≥1.5%W＜1.0%W采煤機(jī)電源掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中≥1.0%W≥1.0%W＜1.0%W掘進(jìn)工作面非本安設(shè)備掘進(jìn)機(jī)(掘進(jìn)機(jī)配)≥1.0%W≥1.5%W＜1.0%W掘進(jìn)機(jī)電源總回、采區(qū)回風(fēng)巷≥0.75%W≥1.5%W＜0.75%W膠帶大巷機(jī)頭≥1.0%W≥1.5%W＜1.0%W非本安設(shè)備束管監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)概述考慮到煤層容易自燃，為確保礦井安全生產(chǎn)，本方案選用一套16路煤礦自燃火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)通過束管取樣分析礦井綜采工作面、綜采面回風(fēng)順槽、采空區(qū)、巷道中的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8等氣體含量，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)循環(huán)監(jiān)測，經(jīng)過對自然火災(zāi)標(biāo)志氣體的確定和分析，及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)發(fā)火點(diǎn)的溫度變化，為煤礦自然火災(zāi)和礦井瓦斯事故的防治工作提供科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)在地面設(shè)監(jiān)測、分析中心，并通過束管采集工作面的氣體，用抽氣泵抽至地面監(jiān)測室進(jìn)行分析。系統(tǒng)組成主要有粉塵過濾器、單管、束管、分路箱、氣體采樣控制柜（內(nèi)置抽氣泵）、監(jiān)控微機(jī)、束管專用色譜儀、打印輸出設(shè)備、網(wǎng)卡、系統(tǒng)軟件等組成。地面設(shè)置束管監(jiān)測中心，配置氣體采樣柜（內(nèi)置抽氣泵）、32路系統(tǒng)輸出控制器、束管專用色譜儀、工業(yè)用計(jì)算機(jī)。地面束管監(jiān)測中心采用16芯束管沿主斜井膠帶機(jī)巷下井，其中8路引至1121綜采工作面，8路引至1221綜采工作面。在每個(gè)綜采工作面的上隅角、下隅角、工作面中部、采空區(qū)、泵站、回風(fēng)順槽口100米處分別設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)（一個(gè)采樣點(diǎn)用一根單芯束管），共布置6個(gè)采樣點(diǎn)，備用2個(gè)點(diǎn)。主要功能1）束管負(fù)壓采樣、地面中心站色譜分析，無需任何電化學(xué)傳感器；2）束管輸氣流量自動顯示（專利技術(shù)），方便判定束管中氣體傳輸情況；3）自然火災(zāi)預(yù)報(bào)功能：通過對采樣氣體的分析，及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)測火源溫度變化情況；4）系統(tǒng)自動控制24小時(shí)在線監(jiān)測；5）輸出功能齊全：產(chǎn)生正常分析、束管分析、趨勢分析報(bào)表及趨勢圖等11種圖表；6）具有氣體含量超限自動報(bào)警功能；7）數(shù)據(jù)庫記錄個(gè)數(shù)無限制；8)具有聯(lián)網(wǎng)功能：實(shí)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)共享，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；軟件采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，客戶端零配置。9)色譜儀自編程功能，克服了雙柱箱和雙氫焰產(chǎn)生的信號干擾；10）安全診斷功能：自動診斷故障并排除。11）火災(zāi)瓦斯爆炸危險(xiǎn)程度的判別。12）分析控制軟件的主要功能：控制軟件全中文菜單及窗口提示，人機(jī)界面友好，可操作性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，軟件界面全鼠標(biāo)操作，簡單易用，符合煤礦特點(diǎn)。自動控制檢測方式：能將井下個(gè)監(jiān)測點(diǎn)氣體通過束管自動輸入色譜儀進(jìn)行監(jiān)測、顯示、儲存和打印檢測結(jié)果，上一個(gè)循環(huán)檢測結(jié)束下一個(gè)循環(huán)自動開始。監(jiān)測控制檢測方式：人工分析，手動控制色譜儀可進(jìn)行試驗(yàn)室分析，自動分析，束管自動循環(huán)監(jiān)測。檢測定量方法：程序分段控制能力、面積基準(zhǔn)、峰高基準(zhǔn)、一般外標(biāo)法、外標(biāo)歸一法。檢測基準(zhǔn)設(shè)定：檢測基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定有自動設(shè)置和手動設(shè)置兩種方式。各檢測點(diǎn)趨勢分析：檢測數(shù)據(jù)除能以日報(bào)表輸出外，還能將歷史數(shù)據(jù)以月報(bào)標(biāo)及趨勢曲線的形式輸出。自動報(bào)警功能：檢測氣體成分超限時(shí)工作站發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)報(bào)警提示行以醒目的顏色顯示報(bào)警信息數(shù)據(jù)。報(bào)表功能：既有正常檢測分析數(shù)據(jù)、譜圖報(bào)表及日報(bào)、月報(bào)，又有束管檢測分析數(shù)據(jù)、譜圖標(biāo)標(biāo)及日報(bào)、月報(bào)，還有氣體含量變化趨勢分析曲線報(bào)表等。軟件包括爆炸三角形軟件。安全和長壽命：有三根預(yù)柱裝置，有效防止三根分析柱被污染，使得H2S等有害有毒氣體不受干擾，不影響使用壽命和分析精確度，并能確保整套儀器長期不間斷工作。本系統(tǒng)嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定來制作安裝。技術(shù)參數(shù)1、控制束管監(jiān)測路數(shù)：12-30路（可擴(kuò)充）；2、束管傳輸流量自動顯示：12-30路（可擴(kuò)充）；3、運(yùn)行時(shí)間：24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測或人工設(shè)定；4、分析氣體成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8、O2、N2等。5、井下管路采樣距離≤30公里。6、色譜儀檢測限≤0.1PPM；7、系統(tǒng)精度≤1%。8、分析速度：4～8分鐘一次進(jìn)樣內(nèi)完成礦井瓦斯爆炸氣體常量H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6等和火災(zāi)氣體微量CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、