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1、煤矿综合安全监控系统 立项报告一、 立项依据矿井监控系统是煤炭企业高产、高效、安全生产的重要保证。煤矿井下是一个特殊的工作环境，有瓦斯等易燃、易爆气体，有硫化氢等腐蚀性气体，有水温、温度等环境参数及设备的运行状态需要监测；还要对井下的非安本性设备进行控制。目前而言，从系统集成的角度来看，煤矿生产、管理的自动化与信息化水平相对不高，特别是煤矿安全生产监测监控系统尚没有行业标准、各厂家都是自行制定传输协议和接口标准，系统之间不能互通和兼容，存在“信息孤岛”现象。信息资源难于共享，监测系统、控制系统和管理系统不能实现联动。煤矿综合安全监控系统本着煤矿“装备现代化、系统自动化、管理信息化”要求，以煤矿
2、的安全生产为前提，通过实现“三化”，达到减员、高效的目的。通过集中监测监控，减少值班人员、提高生产调度效率，实现安全生产、设备监控、集中调度的一体化管理环境。通过视频、监、测、控的有机结合，实现统一调度、统一监控的完美整合。实现对矿井人员、安全、设备、计划、报表等进行高效管理，帮助领导进行辅助决策。1 国内外现状、水平和发展趋势监控子系统之间,监控系统与生产管理以及与生产调度系统之间存在数字鸿沟,即信息互不相通,导致无法将管理与生产监测信息紧密结合起来。从系统集成的角度来看,煤矿生产、管理的自动化与信息化水平相对较低,特别是煤矿安全生产监测监控系统尚没有行业标准,各厂家都是自行制定传输协议和接
3、口标准,各子系统之间不能互通和兼容,存在“信息孤岛”现象,信息资源难于共享,监测系统、控制系统和管理系统不能实现联动。2 项目研究开发目的和意义 煤矿综合安全监控系统是各矿在生产、安全及管理方面的一个实时监测监控系统，对于煤矿的生产运行状况、安全水平、预测预报具有重要的作用。为了加强对公司下辖各矿的安全生产进行管理，利用现有网络了解各矿的安全生产情况，将各矿的各种监测数据、各矿调度信息以及各矿的调度信息系统成在公司调度室，组建为一监控子网，使公司各个部门及领导可在网上浏览各自所需的信息。并将各矿的安全监测信息系统与管理信息系统有机结合，加强企业内部协作与通信，提高生产和管理效率，增强企业的市场
4、竞争力，使煤矿企业的信息化进程实质性的跨上一个新台阶。3 项目达到的技术水平及市场前景 发展安全高效煤矿，推进煤炭资源整合，是国务院“十二五”规划纲要对煤炭行业的要求。煤矿安全生产“十二五”规划,更是提出了，煤矿井下安全避险“六大系统”工程，煤矿瓦斯综合治理示范工程，煤层气地面开发利用示范工程，供电、井下运输、排水、提升等系统安全技术及防灭火工程，矿井水害治理工程，小煤矿安全改造工程这6个煤矿安全生产水平提升工程。综合安全监控系统研制成功后，将是目前矿山安全领域的先进产品，有着旷阔的市场前景二、 研究开发内容和目标1 项目主要内容及关键技术综合安全监控系统的组网如图所示： 如上图所示，本系统由
5、煤矿环境监测系统、生产设备检测系统、生产人员监测管理系统、煤矿现场管理安全排查系统组成，其中煤矿环境监测系统包含：瓦斯监控、顶板监测（离层、压力）、火灾监测（CH4、氧气、烃类、烯类、温度），水位监测。生产设备检测系统包含：胶带温度监测、电缆温度监测、设备振动监测。生产人员监测管理系统包含：人员定位系统等系统。煤矿现场管理安全排查系统包含：无线视频、无线电话、无线PDA。项目主要开发内容：1、 煤矿综合安全监控系统由灾害预警综合信息平台，专用监控平台、64台综合分站系统组成，综合分站系统由分站和隔爆兼本安电源电池箱组成2、 综合分站进一步包含分站主板3、 综合分站进一步包含电话调度子系统4、
6、综合分站进一步包含视频监控子系统5、 综合分站进一步包含工业现场总线子系统6、 综合分站进一步包含工业以太网子系统7、 综合分站进一步包含数据采集子系统8、 综合分站进一步包含WiFi通讯子系统9、 综合分站进一步包含人员定子系统10、 隔爆兼本安电源电池箱11、 隔爆兼本安电源电池箱进一步包含电源管理模块12、 隔爆兼本安电源电池箱进一步包含电源管理模块13、 隔爆兼本安电源电池箱进一步包含电池充电管理模块14、 隔爆兼本安电源电池箱进一步包含12V本安电源模块15、 隔爆兼本安电源电池箱进一步包含21V本安电源模块16、 专用监控平台进一步包含瓦斯监控平台17、 专用监控平台进一步包含顶板
7、检测平台18、 专用监控平台进一步包含火灾检测19、 专用监控平台进一步包含水位检测20、 专用监控平台进一步包含胶带、电缆温度检测21、 专用监控平台进一步包含设备震动检测22、 专用监控平台进一步包含人员定位系统平台23、 专用监控平台进一步包含无线通讯平台24、 灾害预警综合信息平台包含系统联动预案处理、事故抢修、应急指挥、预警预案研究和事件评估项目关键技术如下：1） 使用百兆以太网接口作为成帧器，实现64个分站与地面通讯控制器组成光纤自愈环网。环网保护倒换条件参照SDH的保护原理，故障恢复时间在50ms之内。2） 分站间的通讯，采用定时的以太网帧，使得传统的TDM业务同IP/以太网数据
8、的转换方便可靠，并使传统的TDM业务与IP/以太网业务可以在一个统一的平台上传输和交叉连接，实现监控数据、工业视频、调度电话综合传输3） 设计通用背板总线，实现语音、视频、数据采集和检测控制各子系统同的自由组合。4） 设计精准的授时系统，使授时精度达到1ms，系统的同步信号精度为15.6us，可实现检测数据大范围的同步采集5） 分站及传感器全面实现了智能化和红外遥控调校、设置。分站模拟量和开关量端口可任意互换，并支持多种信号制，有实时数据存储能力。6） 具有自检功能，可对分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊断，能报警和记录并自动切断故障支路。有完善的多级口令保护功能。7） 系统可监测瓦斯、风速
9、、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数，也可监测煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕斗计数、各种机电设备开停等生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数，以及胶带跑偏、胶带速度、轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行情况。8） 传输系统故障时，井下分站可继续独立工作，并可以保存12小时监测数据，等传输通道恢复后，再将历史数据上传9） 设计1路12V/1.5A和5路21V/0.6A的隔爆兼本安电池电源箱，以满足综合分站的用电要求10）2 技术创新点（国家有关部门、全国（世界）性行业协会等具备相应资质的机构若颁布相关技术参数或标准，应提供。）1、 综合实时通讯及多系统综合监控分站综合分站采用实时
10、通讯系统，可以综合实现生产安全监测、工业电视、调度电话接入、工业以太网、工业现场总线数据等多种信号的传输。系统由煤矿环境监测系统、生产设备检测系统、生产人员监测管理系统、煤矿现场管理安全排查系统组成，其中煤矿环境监测系统包含：瓦斯监控、顶板监测（离层、压力）、火灾监测（CH4、氧气、烃类、烯类、温度），水位监测。生产设备检测系统包含：胶带温度监测、电缆温度监测、设备振动监测。生产人员监测管理系统包含：人员定位系统等系统。煤矿现场管理安全排查系统包含：无线视频、无线电话、无线PDA。2、 分布式高速同步采集系统 分站间的数据传输通过定时发送以太网帧实现，百兆帧的每个bit的承载带宽与传统的TDM
11、业务每bit的承载带宽相同，都是512K，使得传统的TDM业务（话音、视频），同IP/以太网数据的转换方便可靠，并使传统的TDM业务与IP/以太网业务可以在一个统一的平台上传输和交叉连接。这种高效的实时协议，使得端到端的延时为15.6us,在此基础上的实时授时系统，其精度可以在100us以内。通过这个授时系统，可以使128分站的2048个数采通道“同时”采集数据，时间误差在100us以内3、 同步以太网背板总线使用百兆以太网时钟同步技术，实现主板MB与各业务板的时钟同步和数据传输。MB板与业务板通过100M以太网PHY连接，业务板提取线路收时钟（RXC）和接收有效信号（RXDV），将这两个信号
12、作为业务板的发送时钟（TXC）和发送有效信号（TXDV），这样业务板就与主板实现收发数据同步，原理如图所示4、 多通道实时报警由于分站间采用了多通道传输技术，系统除了传统的巡检方式外，还增加了配置下发数据通道，历史数据上传通道和告警数据上传通道，告警通道是分站与通讯服务之间建立的“点到点”链接，使得系统的告警时间大为缩短，在128个分站的最大配置情况下，异地断电的完成时间为600ms3 主要技术指标系统容量：系统可以支持128个分站，人员识别卡16384个。光传输规格：波长：1310nm/1550nm速率：100Mbit/s发光功率：-4-8dbm（1310nm）,05dbm（1550nm）接
13、收灵敏度：-28dbm提供物理层及业务层的保护功能，保护倒换时间600 ；FXS 1.8K环路电流：23mA收铃灵敏度：100mVA保护特性：YDN 0651997标准音频特性：3003400Hz音频阻抗：600模拟视频规格：信号制式： PAL/NTSC制可选；信号输出电平： 1Vp-p信号输出接口及阻抗：BNC接头，75阻抗视频通道： 压缩 H.264速度： 每秒1-30幅（可编程）带宽 4Mb/s可调本安参数规格：Ui:12.1V，Ii:910mA，Ci:0.2nF，Li:0mH。模拟量规格：电流型信号范围：1mA5mA。频率型信号范围：200Hz1000Hz，输入高电平时应不小于3V（输
14、出电流为2mA时），输入低电平时应不大于0.5V（输出电流为2mA时），其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms。开关量规格：无源接点信号：截止状态输入时，漏电阻应不小于100k；导通状态输入时，电压降应不大于0.5V（电流为2mA时）。截止状态表示停；导通状态表示开。直流电流信号：0mA、+5mA（+5mA表示开；0mA表示停）。直流电流信号：+5mA、0mA、-5mA（+5mA表示停；0mA表示断；-5mA表示开）。控制量规格电平型信号：输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时应不大于0.5V（输出电流为2mA时）。无源接点信号：截止状态输出时，漏电阻应不小于100k；导通状态输出时，电压降应不大于0.5V（电流为2mA时）。累计量规格：输入高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输入低电平时应不
