【正文】 礦山 安全 集成 監(jiān)控 系統(tǒng) 技術(shù)方案 編制： 審核： 日期： ***** 1 前 言 本集成系統(tǒng)結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際引進(jìn)消化北美先進(jìn)技術(shù)，率先在 國(guó)內(nèi) 推出了具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 礦山 安全集成監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一套適用于 貴金屬、有色金屬、稀有金屬 、稀土 和煤礦等礦山 地面和井下的具有可動(dòng)態(tài)定位、可集成現(xiàn)有多種系統(tǒng)、并適應(yīng)未來(lái)新建的各單個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的集成監(jiān)控平臺(tái)，也是一套在確保安全可靠與提高應(yīng)用水平的前提下，節(jié)省總體建設(shè)和運(yùn)行成本的實(shí)用系統(tǒng)。 本集成系統(tǒng)是 礦山 安全監(jiān)管各方面全方位的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有及未來(lái) 礦山 各孤立運(yùn)行系統(tǒng)監(jiān)控信息的集成傳輸和綜合應(yīng)用。集成系統(tǒng)中既包含單個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，還包括了單個(gè)系統(tǒng)所不具備的、只有集成系統(tǒng)才有的性能與功能；使得各系統(tǒng)間能共享資源和互操作，彌補(bǔ)單個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生信息孤島的致命缺陷 。 本集成系統(tǒng)采用“一線通”寬帶傳輸，具有不需要另加其它任何傳輸主干線就可方便擴(kuò)展、集成、傳輸?shù)孛婧途缕渌磥?lái)應(yīng)用系統(tǒng)信息的獨(dú)特功能。利用本系統(tǒng)就能夠集中傳輸井下除電力之外的各種安全檢測(cè)設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備采集的各種數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)⒐芾頉Q策層的調(diào)度控制信 號(hào)直接傳輸?shù)讲杉c施用層的控制設(shè)備，使各種安全監(jiān)控信息綜合利用，同步提高系統(tǒng)的監(jiān)控、監(jiān)管和監(jiān)督的性能和功能，確保生產(chǎn)安全成為可能。 本集成 系統(tǒng)集 人員定位考勤、巡檢考核、監(jiān)督 報(bào)警和移動(dòng)搜救四個(gè)子系統(tǒng) 于一體。除有效解決了彎道和岔道的定位外，其高精度定位分站可以在 80～ 250 米（包括岔道、 U型彎道）識(shí)別范圍內(nèi)精確定位（ 1～ 250 米可調(diào)），完全可以滿足≯ 180 米的采掘工作面人員的 實(shí)時(shí)精確定位；監(jiān)督 報(bào)警子系統(tǒng)是一套對(duì)識(shí)別卡非法進(jìn)入、 非法離開、 損壞和非法摘?。蛇x）進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警的先進(jìn)系統(tǒng)；移動(dòng)搜救子系統(tǒng)則是一套全新的 可移動(dòng)實(shí)時(shí)搜尋井下失蹤人員位置和探測(cè)生命特征（可選）的先進(jìn)系統(tǒng)。 本集成系統(tǒng)之全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用領(lǐng)先的全數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)，借助“一線通”寬帶傳輸，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了不需要重復(fù)敷設(shè)大量光纜，就能達(dá)到傳輸井下視頻信號(hào)的目的。它除了可實(shí)現(xiàn)地面的集中監(jiān)控管理外，還可方便各級(jí) 礦山 安監(jiān)管理人員，利用 礦 2 山 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（如，局域網(wǎng)， VPN）中的任何微機(jī)，實(shí)時(shí)觀看和控制視頻鏡頭的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控功能，使 VCD～ DVD 級(jí)質(zhì)量畫面的井下彩色 /黑白視頻資源，在辦公室、在家中、在外地賓館均可以在線實(shí)時(shí)享用。 本集成系統(tǒng)之礦車移動(dòng)定 位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。既可與人員定位系統(tǒng)集成外，也可單獨(dú)建設(shè)，其高精確礦車定位信息可供現(xiàn)有“信集閉”（ 礦井機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)） 共享，也可將系統(tǒng)建成為自成體系的 礦井機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng) ，它將大幅提高其定位精度，真正杜絕撞車事故的發(fā)生！ 本集成系統(tǒng)采用 GIS 技術(shù)，以井下坑道電子地圖為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各種安全設(shè)施和設(shè)備的實(shí)時(shí)定位監(jiān)測(cè)監(jiān)控與維護(hù)，人員的定位考勤和應(yīng)急搜救，各種礦圖的資源共享和應(yīng)用集成。 本集成系統(tǒng)之三維 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)，以三維全方位視角方式展現(xiàn)井下坑道立體圖及其對(duì)應(yīng)的地面電子地圖為基礎(chǔ)， 包括礦山三維 GIS 顯示查詢系統(tǒng)、 保留礦柱井上下三維對(duì)照制圖系統(tǒng)、一通三防三維測(cè)算制圖系統(tǒng)、三維采掘設(shè)計(jì)圖自動(dòng)更新等子系統(tǒng)， 可大大提高礦山安全生產(chǎn)設(shè)計(jì)、制圖和管理水平。 本集成系統(tǒng)之雙向通訊（小靈通）系統(tǒng)， 自成體系，可免電信話費(fèi)實(shí)現(xiàn)井下和地面的雙向語(yǔ)音通訊，還可選與電信公網(wǎng)的固話、手機(jī)和小靈通的通話功能（接聽免費(fèi)）。 此外，利用本子系統(tǒng)具備的人員定位和報(bào)警功能，可彌補(bǔ)非重點(diǎn)區(qū)域因未布設(shè)高精度人員定位系統(tǒng)而不能對(duì)人員定位和報(bào)警的不足。 本集成系統(tǒng)之 視頻會(huì)商系統(tǒng)和智能會(huì)商系統(tǒng)（可選）。前者是基于視頻會(huì)議技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各 礦山 、各礦區(qū)和各級(jí)部門的 領(lǐng)導(dǎo)和專家“面對(duì)面”的聯(lián)網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控和指揮的功能；后者是建立在數(shù)據(jù)庫(kù)、礦圖庫(kù)、應(yīng)急預(yù)案庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)、歷史庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（可選）和全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持下的應(yīng)急方案風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估輔助決策支持系統(tǒng)，除包含前者功能外，還能仿真各決策方案執(zhí)行后果的風(fēng)險(xiǎn)與代價(jià)，輔助決策者從中優(yōu)選代價(jià)低效果好的滿意方案。 3 本集成系統(tǒng)之應(yīng)急指揮系統(tǒng)，包含無(wú)線報(bào)警監(jiān)督、視頻監(jiān)督和應(yīng)急指揮三個(gè)子系統(tǒng)。其中，無(wú)線報(bào)警監(jiān)督子系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)督察各級(jí)安監(jiān)人員對(duì)報(bào)警信息的處理情況，逐級(jí)向上級(jí)安監(jiān)人員發(fā)送處警監(jiān)察信息，可有效避免人為因素延誤處理報(bào)警事件釀 成的災(zāi)難。 此外，還可選配包含三個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)急指揮車，便于野外現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮。 本集成系統(tǒng)可對(duì) 礦山 原有的安全監(jiān)管及其它相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)整合利用和集成，也可隨時(shí)添加未來(lái)新建的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度，地下水位，以及主次要風(fēng)機(jī)、局扇、皮帶、空壓機(jī)和水泵的開停，主要風(fēng)門開關(guān)，工作面電氣設(shè)備饋電狀態(tài)（電流、電壓、溫度、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、開停狀態(tài)、油溫、油壓、水溫、水壓）等物理量和變電所電機(jī)設(shè)備多達(dá) 32 項(xiàng)關(guān)系到安全生產(chǎn)各要素物理量進(jìn)行綜合監(jiān)控和集成應(yīng)用。 本集成系統(tǒng)著力于安全監(jiān)管和其它信息 管理系統(tǒng)的升級(jí)換代與未來(lái)發(fā)展，留有足夠的接口與升級(jí)換代空間。 本集成系統(tǒng)總體建設(shè)成本、營(yíng)運(yùn)成本和維護(hù)成本，系統(tǒng)的功能、性能均優(yōu)于各孤立監(jiān)控系統(tǒng)之和，能夠達(dá)到成本倍降、功能倍增的效果。 4 在 礦山 分階段實(shí)施與預(yù)期效果 ? 第一階段：建立以“一線通”寬帶光纖以太網(wǎng)為主干傳輸?shù)囊惑w化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和以安全集成監(jiān)控系統(tǒng)為標(biāo)志的應(yīng)用平臺(tái)（樣板平臺(tái)） 1. 建設(shè)井下“一線通”工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) 礦山 井下除電力或電力載波外的所有采集數(shù)據(jù)和地面控制信號(hào)的集中傳輸，這樣將大大節(jié)省單個(gè)系統(tǒng)均需要布設(shè)主干傳輸線路的總體成本； 2. 井下全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng) （功能優(yōu)于目前的工業(yè)電視系統(tǒng)）和地面全數(shù)字安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可隨時(shí)無(wú)縫接入 DLP 大屏幕顯示系統(tǒng)，在未建 DLP 顯示大屏情況下，實(shí)現(xiàn)桌面微機(jī)工作站級(jí)的全數(shù)字、高清晰、多畫面自由切換的視頻監(jiān)控，其遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與錄像分辯率均可達(dá) CIF~D1 級(jí)（ PAL 制 704 576， 1~25 楨 /s ； NTSC制 704 480， 1~30 楨 /s，占用帶寬 800Kbps~2Mbps 連續(xù)可調(diào)）； 3. 井下人員定位、考勤、報(bào)警和移動(dòng)搜救系統(tǒng)，它們可 共享“一線 通”傳輸系統(tǒng)和定位分站，節(jié)省各自單獨(dú)建設(shè)主干傳輸線纜的費(fèi)用。 該系統(tǒng)可達(dá)到的優(yōu)越性能 和功能是：遠(yuǎn)距離（ 100~250 米）識(shí)別，高精度（ 5~10 米）定位，非法進(jìn)入、非法摘取與求救報(bào)警（可選）， U 型彎道和岔道適用（可選）、移動(dòng)搜救和生命探測(cè)（可選）； 4. 安全集成監(jiān)控系統(tǒng)之 二維 電子地圖子系統(tǒng)； 5. 應(yīng)急指揮系統(tǒng)中的無(wú)線報(bào)警監(jiān)督子系統(tǒng)，移動(dòng)應(yīng)急指揮車（可選）； 6. 礦石 產(chǎn)量（皮帶稱）遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)； 7. 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)（包括集成、或者需要修復(fù)或者未建的安全監(jiān)測(cè)報(bào)警監(jiān)控等系統(tǒng)）； 8. 三維 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)中的礦山三維 GIS 顯示查詢系統(tǒng)和保留礦柱井上下三維對(duì)照制圖系統(tǒng)； 9. 信息中心系統(tǒng)之硬件、軟件等基礎(chǔ)設(shè)施部分； 10. 安全生產(chǎn) 信息管理系統(tǒng)之安全信息管理系統(tǒng)、通風(fēng)管理信息系統(tǒng)； 11. 其它急需建設(shè)的信息系統(tǒng)（非安全集成監(jiān)控系 統(tǒng)子系統(tǒng)部分）。 第一階段實(shí)施后的效果： 建成了井下工業(yè)級(jí)的“一線通” 寬帶光纖以太網(wǎng)，與地面辦公局域網(wǎng)構(gòu)成了一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；初步完成信息中心系統(tǒng)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；在 GIS 基礎(chǔ)上集成傳輸和應(yīng)用了兩個(gè)以上安全監(jiān)控類系統(tǒng)（例如：瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)等等）；在國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng) 礦山 移動(dòng)搜救系統(tǒng)和無(wú)線報(bào)警監(jiān)督子系統(tǒng)。 5 ? 第二階段：補(bǔ)充完善安全集成監(jiān)控系統(tǒng)，初步建立 礦山 綜合自動(dòng)化集成平臺(tái) 和各業(yè)務(wù)管理辦公系統(tǒng) 1. 安全集成系統(tǒng)之瓦斯巡檢系統(tǒng) ； 安全設(shè)備監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、水情水害監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 等（可放在第一階段建）； 2. 頂板壓力變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)（可放在第一階段建）； 3. 三維 GIS 應(yīng)用系統(tǒng) 中的一通三防三維測(cè)算制圖系統(tǒng)和 三維采掘設(shè)計(jì)圖自動(dòng)更新系統(tǒng)； 4. 安全集成系統(tǒng)之大屏幕顯示系統(tǒng)（可放在第一階段建），包括調(diào)度室監(jiān)控中心 DLP大屏幕顯示系統(tǒng)、 LED 電子公告牌顯示系統(tǒng)、地面安防 DLP 大屏顯示系統(tǒng)； 5. 生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)之小靈通通信調(diào)度系統(tǒng) （可放在第一階段建） 、生產(chǎn)調(diào)度管理信息系統(tǒng)； 6. 應(yīng)急預(yù)案生成系統(tǒng)、搶險(xiǎn)救災(zāi)系統(tǒng)、會(huì)商指揮 系統(tǒng)； 7. 礦山 生產(chǎn)綜合自動(dòng)化平臺(tái)，優(yōu)選 SCADA 系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn) 以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) （注： 如果 礦 山現(xiàn)階段以人工開采為主，則 礦山 綜合自動(dòng)化平臺(tái)只應(yīng)包含條件成熟的系統(tǒng)）； 8. 其它業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)； 9. 開始數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)。 第二階段實(shí)施后的效果： 將建成的井下“一線通”環(huán)形光纖寬帶以太網(wǎng)與地面局域網(wǎng)連成一體，構(gòu)成了一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，建成實(shí)現(xiàn)全礦的信息集中處理和信息共享的中心 信息中心。 ? 第三階段：完善 礦山 綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)，建立健全的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和 礦山 管理信息集成平臺(tái) 1. 補(bǔ)充完善 礦山 生產(chǎn) 綜合自動(dòng)化平臺(tái)； 2. 完善數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)； 3. 集成各業(yè)務(wù)辦公管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。 系統(tǒng) 最終建成后的效果： 三個(gè)階段的工作做完后，可達(dá)到井下各種信息的集中采集、傳輸和處理，資源共享，和與地面各種信息系統(tǒng)的有限集成與應(yīng)用的目的。 6 目 錄 前 言 ........................................................................................................................................... 1 在礦山分階 段實(shí)施與預(yù)期效果 ............................................................................................................ 4 1 系統(tǒng)概述 ........................................................................................................................................ 8 2 系統(tǒng)需求與設(shè)計(jì)原則 .................................................................................................................... 10 現(xiàn)有問(wèn)題 ........................................................................................................................... 10 系統(tǒng)需求 .............................................................................................................