平煤股份二矿 本质安全型智能放炮监控系统设计方案1.概述平煤二矿位于平顶山矿区中部，程平中路44号院，地理坐标：东经113°16′30″至113°19′30″，北纬33°45′00″至33°46′00″二矿南距平顶山市火车站约4公里，由该站往东至孟庙火车站约70公里与京广线相接，向西至宝丰火车站约28公里与焦枝线相接煤矿专用铁路通过矿内与国铁接轨矿区公路公路网与河南省主要公路连接，交通十分便利建矿以来二矿在集团公司领导的精心关怀下二矿人一步一个脚印，一步一个辉煌正在大跨步的向前高速发展1.1. 总体设计思想为了贯彻国家四部委的文件，落实省局和集团公司的有关会议精神，为了加强下井人员的安全管理，建设“ 本质安全型矿井、数字化矿山”，矿领导决定建立本质安全型放炮监控系统煤矿领导非常重视安全生产，近一两年来在质量标准化、安全监测监控、安全管理、安全教育等方面投入了大量资金，使安全生产环境发生了根本性的变化，安全生产呈现出逐渐步入持续稳定轨道的大好形势在安全管理上“以人为本”，突出以人为中心的地位和管理手段，是“安全第一”的思想在新形式下的具体延伸和体现。
以人为本”一方面,要求所有的安全管理，都必须以保障人的安全，改善人的安全条件为目标；另一方面，就是要加强对人的规范和管理，提高职工的自觉性和创造性，减少直至消灭人为隐患煤矿领导尤其重视放炮管理的安全性根据平煤二煤矿目前的放炮管理状况，为了达到放炮管理的“本质安全”，杜绝放炮过程出现的人员误入放炮不安全区域、哑炮、不三人连锁和放炮全过程中的不安全因素的监控，为了实现“本质安全管理”，对整个放炮过程的实施闭锁管理1.2. 概况1.2.1. 项目名称平煤股份二矿智能远程爆破系统V1.0）1.2.2. 项目承建单位本项目由河南业基实业有限公司、北京龙德时代科技发展有限公司承建，协作单位包括清华大学、北京科技大学1.3. 项目内容1.3.1设计原则智能远程爆破系统的设计贯穿了“本质安全”理念，就是“不安全就不能放炮，不安全就放不响”的理念实现放炮管理由“措施管理”到“本质安全管理”的飞跃 放炮过程中的不安全因素的实时监控，重点是对瞎炮、哑炮的杜绝；放炮不安全区域人员的误入、三人连锁、安全距离控制通过 “十个不能，一个监控”来实现现场的实时监控，具体如下：十个不能：（1） 放炮安全距离不够，就不能放炮；（2） 不进行三人连锁，就不能放炮；（3） 网络电阻超限可能有瞎炮，就不能放炮；（4） 瓦斯超限，就不能放炮；（5） 煤尘超限，就不能放炮；（6） 风量不足，就不能放炮；（7） 喷雾设施没有打开，就不能放炮；（8） 有人在危险区域，就不能放炮；（9） 没有停电，就不能放炮；（10） 其他安全隐患，就不能放炮。
一个监控： 矿山各级领导能够通过网络对放炮全过程进行实时监控 1.3.2建设原则1． 与现场紧密结合，充分利用目前矿已经安装井下光纤、安全监控系统的设施，做到费用最省，效益最好 2． 前瞻性和实用性：系统体现世界前沿的本质安全型矿井的理念和技术，为矿山企业提供的放炮监控系统，不仅考虑到行业的普遍性和业界顶尖技术与实践结果，而且符合煤炭企业的实际情况3． 先进性：提供国内最好、最先进的产品2. 总体需求分析2.1放炮事故的危害分析放炮引起的矿山事故造成的死亡人数，占整个煤矿事故死亡人数的30%左右右，每年因此死亡2000人左右，放炮引起的重特大事故占到了重特大事故的60%-80%多，而且，放炮事故占的事故比重还在不断上升其根本原因在于，技术落后，以及因为技术落后导致的管理落后、标准落后等系统基本功能对放炮过程中的“不安全因素”的实时监控，重点是对瞎炮、哑炮的杜绝；放炮不安全区域人员的误入控制；三人连锁控制；安全距离控制2.1. 功能实现办法通过 “十个不能，一个监控”来实现现场的实时监控，具体实现如下：十个不能：（1） 放炮安全距离不够，就不能放炮；（从而确保放炮的安全距离）（2） 不进行三人连锁，就不能放炮；（确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责）（3） 网络电阻超限，就不能放炮；（杜绝瞎炮、哑炮的产生）（通过，母线电阻测量和网络电阻测量，在测量值不合格时，自动对放炮监控终端（FD200LS）的充电系统进行闭锁。
当网络电阻超过标准值时，放炮监控终端（FD200LS）自动闭锁，不能充电放炮；当电阻值小于标准值，但是一直在波动，说明接线不牢固，不能放炮；网络电阻虽然没有超限，但是，阻值不断增加，说明母线或者脚线落水，容易出现瞎炮，放炮监控终端（FD200LS）将自动闭锁，不能充电放炮4） 瓦斯超限，就不能放炮；（5） 煤尘超限，就不能放炮；（6） 风量不足，就不能放炮；（7） 喷雾设施没有打开，就不能放炮；（8） 有人在危险区域，就不能放炮；（9） 没有停电，就不能放炮；（10） 存在其他安全隐患，就不能放炮一个监控：矿山各级领导能够通过网络对放炮全过程进行实时监控2.2. 系统组成前期先按二矿井下2个放炮地点来设计、井下有工业传输光纤所以平煤二煤矿的本安放炮监控系统的主要组成如下： 1、主系统：监控主机2台（含备用1台），放炮监控数据传输装置3台，终端管理机1台，系统软件1套（含网络管理软件），放炮终端管理软件1套等组成2、 井下设备：由6台放炮区域控制器，安全距离定位器3台、放炮监控器9台，放炮监控终端9台，放炮监控卡300张、三人连锁卡30个、报警装置3台、及本安电源6台、无线瓦斯传感器9台，虹膜识识别仪2台通讯电缆等组成。
具体配置表详见附表设备的布置具体情况如下图：第 2 页 共 39 页系统结构如下示意图 2.3. 操作方法与步骤及原理步骤1 设备上电首先用磁性钥匙打开磁性开关，给控制电路供电；此时液晶屏会显示开机主界面语音警示仪提示“ 放炮终端上电 ”步骤2 网络电阻测量将爆破网络的两端分别连接到专用测量端子上，如果电阻值超出允许范围，将提示爆破网络连接有问题，应该马上检查，一切合格后再重新进行操作；如果电阻值在允许范围内，液晶提示进行充能操作语音警示仪提示“ 请进行网络电阻测量”步骤3 爆破区域检测爆破监控终端开机后会自动检测爆破区域，如果在区域内，则可以进行后续操作；如果不在区域内，则不能进行后续操作语音警示仪提示“ 请进行爆破安全距离监测 ”步骤4 人员信息验证爆破安全区域检测通过后，根据液晶提示，通过对专职人员的虹膜和三人连锁卡进行三人连锁验证，验证通过后，方可进行下一步骤 语音警示仪提示“ 请进行三人连锁监测 ”步骤5 等待上位机指令人员信息验证通过后，根据液晶提示，进入等待上位机指令界面，此时监控主机会根据各种数据判断危险区域是否有人，瓦斯是否超限等环境参数，符合爆破条件将进入下一步。
语音警示仪提示“ 请进行危险区域人员监测、环境参数监测 ”步骤6 充电和爆破用专用钥匙将爆破开关位置拨到“充电”位置，进行充电当充电指示灯亮起时，说明充电完成，可以爆破，此时，将爆破钥匙拨到“爆破”位置即可完成一次爆破操作语音警示仪提示“ 一切正常，允许放炮 ”步骤7 爆破工作操作完成，请将防尘帽带好语音警示仪提示“ 爆破完成，请将防尘帽带好 ”2.4. 基本功能实现的原理与途径1. 放炮安全距离不够，就不能放炮通过放炮监控终端（FD200LS）和安全距离定位器综合作用实现的，使用时按照煤矿安全规程设定好安全距离的，在放炮安全位置处设定一台安全距离定位器，放炮监控终端（FD200LS）只有收到设定的定位器发出的信号时，才能启动进入工作状态，否则，不工作2. 不进行三人（多人）连锁，就不能放炮确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责 通过虹膜识技术和三人连锁卡射频技术实现，如三人联锁中其中一人离开放炮监控周边一定距离，系统将自动闭锁，不能放炮此虹膜技术能够准备无误的采集传输人员信息，靠近设备，并按照设备的语音提示观看一下镜头，就完成识别过程，下传给放炮监控终端机，实现三人联锁放炮。
3. 网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能放炮瞎炮处理是放炮过程的一个很大安全隐患，瞎炮处理非常容易造成人员伤亡事故智能放炮监控系统，可以提前预测是否可能产生瞎炮，以便于提前采取措施，预防瞎炮的产生，实现本质安全坚决杜绝因双绞线接线不牢、不标准而引起的落炮，从而有效的杜绝瞎炮、哑炮这种不合格状态有三种情况： 一是，数值超标，就不能放炮； 二是，数值虽然不超标，但是一直在波动，就不能放炮； 三是，数值虽然不超标，但是一直在升高，就不能放炮 4. 瓦斯超限，就不能放炮瓦斯检测值从两个方面获得： 一个是现场悬挂的无线瓦斯传感器获得，无线瓦斯传感器由放炮员随身携带，也可以悬挂在现场可能有瓦斯超限的地方，该传感器采用无线传输的方式将瓦斯数据传输到系统中； 另一个就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据5. 煤尘超限，就不能放炮当煤尘超限时，系统自动闭锁不能放炮煤尘数据来源可以通过两种途径实现，一个是在放炮监控终端（FD200LS）上直接接入煤尘传感器，直接由传感器控制起爆系统另一个是，本系统直接获取矿提供的粉尘监控系统设定位置的煤尘数据6. 喷雾设施没有打开，就不能放炮放炮之前必须喷雾降尘，严防煤尘爆炸。
放炮规程规定，放炮前必须首先打开喷雾设施降尘本系统可以将喷雾设施是否打开作为控制放炮的条件信号接入的途径有两种，一是直接接入已有安全监控系统的防尘喷雾的开关信号（当然，信号必须能够数字化）根据开关信号判断是否可以放炮，也可以将喷雾设施的开关量直接接入放炮监控终端，直接开关由传感器控制起爆系统7. 有人在放炮危险区域，就不能放炮就是放炮时，首先监测放炮区域（警戒区域）是否有人，有人系统就自动闭锁，不能放炮是否有人的信息的判断方法：通过安装在放炮警戒区域内的放炮监视器来完成控制，有人员在危险区域，就终止作业，不能放炮8. 工作地点可能有电，就不能放炮 工作地点的电器设备失爆，是造成瓦斯爆炸的一个原因放炮时，切断工作地点的电源，就能避免这类事故通过接收工作地点的供电继电器的是否供电的信号，系统可以实现供电时，发爆器闭锁，不能放炮9. 工作地点风量不足，就不能放炮10. 存在其他安全隐患时，就不能放炮通过接收和分析安全监控系统的数据，设定其他控制条件，例如风速、风向、一氧化碳、硫化氢等，对放炮作业进行控制2.5. 技术参数1. 系统容量：单套系统接口最大可接入放炮区域控制器128台2. 系统可以监控的安全因素为10种以上，可根据需要增加或者减少监控因素。
3. 系统连接方式：系统连接方式为CAN/IP,采用信号线缆或者光纤通讯系统误码率：≤10～84. 放炮监控终端与系统之间的最大无线通讯距离3-10 m5. 供电：井下设备采用本安电源供电，远程供电距离不小于2 km6. 系统存储性能：有关记录在地面中心站保存半年以上7. 软件画面响应时间：调出整幅画面85%的响应时间≤2 s，其余画面≤5 s8. 地面系统与井下控制器离线控制功能：即当地面主机与井下控制器中断通讯时，井下控制器具有离线管理功能，以确保井。