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安全生产总系统

技术方案

2011年6月

目 录

第一章 总体方案 „„„„„„„„„„„„„„„„1

1、设计目的 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

2、系统建设目标 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

3、系统结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

4、系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

第二章监控调度中心设备配备及用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„3

1、大屏幕显示系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.3

2、调度台„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3、视频系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

4、计算机及系统软件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.3

第三章矿井各系统信息化的建立„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

1、. 各系统信息化的建立 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

2、无线调度通信系统繁 „„„„„„„„„„„„„„„„„4

第四章 煤矿监控调度指挥中心系统软件 „„„„„„„„„„„„„„.4 标准化监控调度室材料计划„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

第一章 总体设计方案

1、设计目的：

煤矿安全生产调度指挥系统安装在浴池室灯房楼内，充分考虑调度室各房间的格局和环境，充分利用现有调度室的空间，提供一套适用于煤矿完善的安全生产调度信息显示平台，

2、系统建设目标：

1) 实现统一管理，建立统一的视频指挥调度系统，实现具有单向远程视频监控及音、视频双向交互视频指挥调度平台。实现四级联网、煤矿可视化指挥调度和日常管理指示的下达和下级情况的汇报。

2) 实现系统数字化接入，视频指挥调度系统应具有视频监控系统接入能力，实现对监控点可视和可控，实现对重要目标、重要场所、危险地段进行动态监视，随时了解现场情况。

3、系统结构

煤矿综合视频指挥调度系统从结构上应与煤矿生产管理体系相吻合，这样才能真正发挥视频指挥调度系统的作用。煤矿的生产管理组织结构可分为：公司生产调度中心、煤矿安全生产调度中心、矿井工作面、周界安全四级结构，所以煤矿综合视频指挥调度系统也要按照以上结构来部署。

4、系统功能

1) 生产调度指挥功能

借助于煤矿综合视频指挥调度系统独具的多种级别和权限模式设置，上级管理者通过指挥调度终端可以向下级发布指挥和调度命令，上下级各个部门、各级领导与下属之间可以实时地进行音、视频信息的双向交流，可实现点对点指挥、点对多点指挥、多组指挥、插入指挥等多和指挥调度方式。

2）视频会议功能，公司管理层可根据需要适时召开视频会议，实现交班会、生产会、总结会等各种会议，进行多点多方双向音视频交流互动。

3) 生产过程视频监控功能

指挥中心可对新井采区、老井采区、矿区安全周界等进行视频监视。可实现现场画面灵活切换、对远端摄像机云台进行遥控，方便地组合显示多路视频画面等。煤矿指挥中心对本单位辖区进行视频监视。可实现现场画面灵活切换、对远端摄像云台遥控，方便地组合显示多路视频画面等功能。

4) 安全报警联动功能，在煤矿绞车房，风机房，监控室，矿井工作面、围墙周界可以接入环境采集传感设备，如红外、湿度、烟感、静电感应等，当采集到环境数据不正常时，可发出报警，联动该地域的监控图像立即显示在指定的监视设备上。

第二章 监控调度指挥中心设备配置及用途

1、一套大屏显示系统，用于显示煤矿生产环境监测、生产工艺流程控制、安全监测组态、图表及工业电视、矿区有线电视等多种图像格式。大屏幕显示包括1套4*4共9块DID 液晶显示屏，若24台25（29）”CRT 监视器和LED 电子条屏组成。实现煤矿原煤产量、开掘进尺、外运量、原煤库存量及采掘队组当月逐日、全年逐月完成情况，采煤队、重点工程、采区接续、生产准备情况等内容的大屏幕显示。

2、无线通信调度系统：实现一键到位，强插、强拆、强接、监听、选呼、群呼、转接、来电显示、叫醒服务、报警、接警、排队、语音系统等功能。同进实现矿调度总台对高管人员、采掘工作面、要害场所的直通电话。

3、视频系统：实现联网系统与我矿之间视频会议，同时在采煤队运输机头、井底车场、主副井口等主要场所安装工业电视监视器，并将信号传输送往矿调度室显示。

4、计算机及系统软件：实现计算机日常业务、报表、材料的处理，可在网上实现生产、安全、经营等信息实时传输。

5、井下主运输皮带无人值守系统：根据自动控制的要求，应实现皮带系统的自适应控制，根据皮带负荷情况，动态调节皮带的运行，达到节能减排。

胶带机控制分站采用PLC ，控制分站完成整个系统的数据采

集、设备控制、信息传输及网络通讯。具有集控、就地、检修等工作方式。PLC 有通讯接口模块，可接入井下1000M 工业以太网，并提供完整的控制变量表，控制系统能够在线诊断，并且其控制程序可在地面主机在线下载。

安全保护系统具有胶带机打滑、堆煤、满仓、煤位、超温洒水、烟雾、温度、沿线急停、跑偏、断带、撕裂和语音系统等多种保护和装置。

● 智能跑偏/拉线保护：对胶带机运行当中的跑偏故障进行保护和沿线出现紧急情况时进行紧急停车。由于选用的智能跑偏/拉线开关，在操纵台上可以监视到智能跑偏/拉线开关的动作位置，以便及时发现故障地点，进行处理，恢复生产。

● 堆煤保护：监测上煤点是否堵塞，出现故障能控制胶带机紧急停车。

● 烟雾保护：监测驱动部因机械摩擦产生的烟雾，并能提供信号控制胶带机紧急停车。

● 超温洒水保护：对驱动部发生火灾进行停车，洒水保护。 ● 打滑保护：胶带机上安装测速传感器，连续监测胶带机的速度，并提供打滑保护信号。

● 煤位监测：通过监测传感器可以连续监测煤仓的煤位信号。 ● 温度保护：通过设置在电机上的温度传感器可以连续监测电机温度，并提供温度超限报警。

● 断带保护：通过断带保护传感器监测胶带是否断裂，并能提供信号控制胶带机紧急停车。

● 撕裂保护：通过纵撕保护传感器监测胶带是否纵向撕裂，并能提供信号控制胶带机紧急停车。

● 胶带机语音电话系统：在胶带机沿线单独设有一路电话系统进行通话联络。

6、井下排水安全系统：采用PLC 控制技术，结合先进的传感器检测技术，并改造泵房传统的手动操作设备为电动，使得泵房达到无人值守智能控制的要求。通过建立排水控制模型，综合水仓水位、涌水速度、排水能力、管路效率、供电峰谷段时间划分、电网日负荷变化曲线等情况，能合理调度水泵起停运行，即可省运行费用，也能减小电网的承受能力和对其他设备的影响。

系统具备就地手动/远方手动/自动等运行方式，控制方便、灵活。自动控制（远动、程控）功能：根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数自动开启、停止水泵的运转，对运行中的各种参数进行实时监控。手动控制功能：根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式，此方式下操作人员可在分站上人工手动控制。单机自动控制：地面监控主机将工作方式切转到单机自动时，可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备，此时各分站仍处于自动状态，当保护信号动作时仍报警停机。自动、手动、单机操作模式之间能实现不停机切换。就地手动控制可直接在开关柜上人工手动控制。此方式主要用于设备检修

时。

（1）具有计量/时间/运行统计。系统具有计量/时间/运行统计的功能。

（2）能控制各泵轮流工作，使每台磨损程度均等，同时根据流量和功率分析水泵的效率，实现高效率泵优先运行的机制，达到节能目的，同时为水泵的维护保养提供科学依据。

（3）能检测水泵及其电机的工作参数。如：水泵流量、出口压力、轴温、电机定子温度及轴温、电机电流和功率等。

（4）能实现防水闸门的自动化控制。

（5）具有故障报警、自动保护等功能。

（6）能通过接口向上传送数据，对全矿井涌水量进行监测，根据全矿井供电负荷调整要求，按预定的工作程序进行定期排水，实现矿井排水优化控制。并根据水仓水位情况自动控制排水泵的开停，达到节能的效果。

（7）具有组网功能。通过PLC 提供的以太网接口接入全矿综合自动化系统工业以太网。实现水泵开停、水仓水位等工矿参数全矿井共享；水泵主电机开停实现远控。

（8）能实现水泵房的联合控制，使得排水系统运行效率最高、安全系数最高。并具备灾害运行模式，具备透水、冒顶等灾害的自动处理预案，最大限度降低灾害损失。

（9）能达到水泵房达到无人（或少人）值守，定期巡视的要求。

（10）能实现与高压柜综保装置的通讯，控制系统与综保通讯，并可对遥信和遥测量进行处理，但与水泵相关的供电回路的分合控制仍以硬件接线为主。

（11）能实现模拟量检测和开关量检测。

模拟量检测主要完成对监控需要的模拟量的采集和处理，并送入PLC 。主要包括以下几类传感器：

● 水仓水位传感变送器；

● 流量传感器；

● 压力传感变送器；

● 负压传感变送器；

● 温度巡检仪及传感器；

● 电机及水泵振动传感器。

开关量检测主要是将液压闸阀、电动球阀、高压柜等的工作状态与启闭位置等开关量信号接入PLC ，监测系统当前运行状态。自动控制系统通过高、低压柜接触器辅助触点监测接触器触点状态。

系统采集与检测的数据：模拟量为电机电流、电机温度、水泵轴温、闸阀开度、出水口压力、水仓水位、主排水管流量、真空度；数字量有：电动闸阀的开关限位、电磁阀状态、电机运行返回、电机故障点、电动阀的工作状态与开关限位、射流泵工作状态。

数据采集主要由PLC 实现，PLC 通过超声波水位计连续检测

汲水小井水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入或退出水泵。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，温度超限报警。PLC 采集各种系统中各个设备状态的开关量信号进行处理，控制每个水泵系统的启停。

7、供电无人值守系统：对现有矿井供电监控系统进行智能化改造，增设微机综保单元，通过矿井1000M 工业以太网实现供电无人职守。具体功能如下：

● 系统设就地手动控制、现场集中控制和远程遥控三种控制方式，在三种中的任一处操作时，其他各种的相应操作均被闭锁；

● 完成状态及参数（电压、电流、功率（有功、无功）、功率因数、电度等）的分散采集与集中分析，区分各种故障类型，如过流、速断、小电流接地与跳闸回路断线等；

● 常规保护功能：过流、过载、短路、漏电等；

● 实时数据处理；电压、电流的运行曲线；

● 事件顺序记录和事故追忆；报警；显示；报表；

● 人机联系及系统自诊断与自恢复等。

8、通风机房无人值守系统：结合示范煤矿通风机房的具体情况，增设PLC 以及相应传感器实现通风机房无人职守，具体功能如下：

● 利用高精度的差压、负压传感器，依靠PLC 高速的数据处理

能力，实现风量的准确计算；

● 具备就地手动/远方手动/自动等运行方式，控制方便、灵活； ● 实现风机的无人值守控制及运行参数（风量、负压、电流、电压、振动、温度等）的远程在线监测；

● 实现风机运行的分级控制，解决风机系统远程控制与就地控制的冲突问题；

● 现风机运行过程中的风门开启、关闭与风机运行的逻辑闭锁功能，防止各种误操作的发生；

● 采用高可靠性的上位机组态软件和抗干扰性强的工控机系统及不间断电源系统，实现风机的远程故障诊断功能；

● 实现风机运行中的数据记录、故障报警及报表打印功能； ● 采用变频控制应可实现风机的节能运行；

● 实现通风机的“一键式启动”、“故障风机自动化切换”、“自动反风”、“瓦斯联动风量自动调整”等功能； ● 显示报警功能：故障报警显示。

9、压风机监控系统：增设主控系统实现对现有压风机监控系统的信息传输，通过矿井1000M 工业以太网实现压风机房无人职守。压风机系统所监控的内容有：

● 压风机排气压力、管线压力、喷油压力、油过滤器压力。 ● 压风机排气温度、分离器罐排气温度、喷油温度。 ● 空气滤清器压差报警。

● 压风机相关设备的运行状态、运行时间、事故状态信息。 ● 压风机电机电流、电压、功率因数。

10提升机监控系统：结合示范煤矿提升机控制系统的具体情况，在提升机房增设主控器以及相应传感器，通过矿井1000M 工业以太网实现提升机远程监控。

针对装卸载系统，分别增设装载站PLC 系统和卸载站PLC 系统以及相应传感器，实现对装卸载系统的远程监控。

系统示意图如下所示：

可以通过总体网络在调度室监测主、副井实时数据，在工作站上进行工况的显示。系统具有语音、图像以及报警功能，可以访问历史数据库查阅系统工作情况等。通过上位机可以完成对主付井、储装运系统的远程监控。

第三章 矿井系统信息化的建立

1、 煤矿管理、综合调度系统将煤矿子系统进行集中监控。煤矿 各子系统包括： 煤矿井下生产综合控制系统（开采、掘进、运输）、运输系统包括井下开采常用的皮带输送机、煤矿井下运输电机车系统、矿用提升系统等、 煤矿井下安全监控系统（瓦斯、环境）、 井下通风控制系统、 井下供电控制系统、 煤矿人员、设备定位系统、 井下通讯、视频、紧急呼叫系统。

2、煤矿无线调度通信系统（矿用井下小灵通）实现所有有线、无线用户的调度功能，井下手机与手机之间，井下手机与调度电话之间，井下手机与地面手机之间，井下手机与地面固定电话间均可实现双向通话，还能根据生产需要对无线用户及所带的固定用户混合组网、统一编号。

第四章 煤矿监控调度指挥中心系统软件

系统采用数据库技术、网络技术和工业控制自动化技术等先进手段将分布于广域范围的多个矿井现场的安全检测信息和束管检测数据进行集中采集和监视。通过监控数据网络，统一存储于工业数据库中。并及时为集团公司调度室、各专业部门提供各自所需的实时监测信息。这些实时监测可通过组态图形和表格方

式进行图文并茂的展示。系统监测信息采用WEB 发布供用户通过浏览器访问。同时将实时数据库存储至历史数据库中供通防数据分析和其它专家系统调用。

功能：实现实时报警、实时数据列表显示、实时组态图显示、系统设置、 权限管理、短信报警系统。

监控调度中心材料计划：

一、为了做好安全指导接收转发工作，对上级下达的安全生产指示、通知、文件，做好接收、转发、传达工作，现需购置：

1、电话传真机一台。

2、A 3激光彩色打印机一台。

二、安全监控，制定调度室各类电子信息安全管理需购置

1、购买大屏显示牌板，用于显示原煤产量，开掘进尺，安全情况等内容。

2、调度电话总机一套，用于与上一级调度总机。具有汇接、转接、录音、放音、扩音、群呼、组呼、强插、强拆等功能。

三、视频系统

1、需购置视频会议系统一套。

（1）电子屏（1平米），电脑一台、DVD 一台、音箱一套。

（2）电子屏和投影仪各一套。

2、工业电视系统，共分4个主系统。

（1）地面工业系统

需对主、副井绞车房、站桥皮带、风机值班室、风机、空压机、煤仓、配电室、35KV 站、10KV 站等各机房到调度中心预安装。

（2）井下生产系统

需对主斜井皮带及各主巷运输皮带、井底煤仓、生产队组顺

槽皮带等主要生产系统，预计安装防煤摄像头20个、32寸显示器5台、4路视频刻录机5台、机柜1个、云台控制台1部。

（3）辅助电力视频系统

对井下轨道运输各绞车点、井下配电室、采区配电室、主水泵房等井下主要硐室安装工业视频监控，预计安装防煤摄像头10个、4路刻录机2台、机柜一个、云台控制台1部。

（4）大屏幕显示系统

为了显示生产过程动态监控信息及各种图表，需购置不小于4平方大屏拼接显示系统。

四、专用备用电源需购置

10KVA 在线专用ups 电源，保证8小时供电。