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煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)改造方案-全文預覽

2025-06-04 06:12 上一頁面

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【正文】 法,實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)配置信息、歷史數(shù)據(jù)的高效、安全加密和存儲,保證監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全;(6) 具有短信通知功能,可在緊急情況下,根據(jù)信息嚴重程度,自動通知不同專業(yè)、不同級別領導,實現(xiàn)分級、快速響應;(7) 具有大容量數(shù)據(jù)存儲功能,采用大容量數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)密采數(shù)據(jù)存儲;(8) 具有GIS圖形、矢量圖形展示功能;(9) 具有電源管理功能,可實現(xiàn)智能電源的遠程實時在線監(jiān)測,以及遠程手動、自動充放電管理;(10) 具有自定義報表功能,可根據(jù)實際情況靈活自定義報表,并進行查詢打??;(11) 具有煤與瓦斯突出預報警功能、瓦斯涌出量預測功能;(12) 具有在用監(jiān)控系統(tǒng)達標檢測功能,通過構建礦井模型,自動檢測礦井傳感器漏裝,報警、斷電、復電門限設置錯誤等隱患,并進行報警;(13) 具有Web發(fā)布功能,實現(xiàn)具有瀏覽器的實時及歷史的數(shù)據(jù)、報警、曲線查看功能;(14) 具有移動信息發(fā)布功能,可在安卓系統(tǒng)下實時查看監(jiān)控系統(tǒng)報警、斷電、故障、實時數(shù)據(jù)等信息;(15) 具有OPC、文本文件等聯(lián)網上傳接口,可實現(xiàn)與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對接數(shù)據(jù);(16) 具有瓦斯抽放功能,可查詢瓦斯抽放管道實時數(shù)據(jù),可查詢抽放管路日報、月報、年報;(17) 具有多系統(tǒng)融合功能,在礦方按照接入系統(tǒng)提供人員定位、IP廣播、視頻監(jiān)測、提升監(jiān)控、皮帶集控、水泵監(jiān)測、電力監(jiān)測等系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)情況下,可實現(xiàn)多系統(tǒng)接入及聯(lián)動; KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)特點(1) 分布式控制:系統(tǒng)采用分布式智能控制策略,實現(xiàn)主機故障情況下的本地、異地斷電,保證井下安全;(2) 更快的響應速度:系統(tǒng)采用基于事件主動上傳的通信機制,同時將事件進行分級、分類,優(yōu)先上傳斷電、報警等事件,提高傳輸效率和系統(tǒng)響應速度,減少異地斷電和手動控制時間;(3) 設備智能識別:系統(tǒng)可對傳感器、電源、執(zhí)行器等設備進行智能識別,即實現(xiàn)設備的即插即用,可智能識別設備型號、類型、量程等信息,通過簡單配置即可實現(xiàn)設備的快速安裝及正常工作;(4) 設備級數(shù)據(jù)融合:采用綜合分站,可實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、人員定位、礦壓監(jiān)測、瓦斯抽放等系統(tǒng)傳感器、執(zhí)行器、接收器設備的共纜通信,實現(xiàn)井下設備級數(shù)據(jù)及信息融合,節(jié)省系統(tǒng)建設成本,減輕系統(tǒng)維護;(5) 地面信息融合:實現(xiàn)電力監(jiān)測、無線通信、應急廣播、礦井提升等系統(tǒng)的地面信息融合,并將各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過圖形顯示系統(tǒng)實現(xiàn)“一礦一圖”信息顯示,即在一張圖上實現(xiàn)不同業(yè)務系統(tǒng)的綜合顯示,從而方便煤礦用戶更直觀、便捷的了解井下情況,并實現(xiàn)井下聯(lián)動報警、應急救援與指揮等;(6) 分體式傳感器設計:傳感器采用先進的“二次儀表+變送器”設計理念和模塊化設計方法,實現(xiàn)二次儀表重復利用及變送器智能識別,從而提高設備利用率,降低傳感器更換、維護成本,實現(xiàn)傳感器快速更換,減少系統(tǒng)維護工作量;(7) 分級報警:實現(xiàn)系統(tǒng)軟件和傳感器兩級分級報警,報警門限可設置;(8) 數(shù)字化傳輸:系統(tǒng)模擬量傳感器、斷電器及開關量傳感器(除風門)的數(shù)字化傳輸,提高系統(tǒng)抗干擾能力;(9) 更高的抗電磁干擾能力:系統(tǒng)通過:3級靜電抗擾度試驗(評價A),2級電磁輻射抗擾度試驗(評價A),3級脈沖群抗擾度試驗(評價A),3級浪涌(沖擊)抗擾度試驗(評價A),高于監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術指標要求,提高系統(tǒng)可靠性,保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作;(10) 自診斷、自評估:系統(tǒng)具有自診斷、自評估功能,自動檢測并提示系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的分站、電源、傳感器、系統(tǒng)軟件等異常信息及處理方法,通知系統(tǒng)維護人員及時處理,保證系統(tǒng)正常運行;(11) 更高的防護及安全等級:傳感器防護等級提高到IP65,設備防爆形式提高到ia;(12) 傳感器在線標校:系統(tǒng)可實現(xiàn)井下現(xiàn)場在線標校,就地設置、取消傳感器標校狀態(tài),提高標校效率,縮短監(jiān)控時段盲區(qū),提高井下標校作業(yè)安全性,減少誤報警;(13) 智能電源在線管理:實現(xiàn)電源工作狀態(tài)、工作參數(shù)的遠程智能檢測,可遠程、定期維護放電,提高電池使用壽命;(14) 更高的數(shù)據(jù)安全性:為提高監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全,系統(tǒng)對歷史數(shù)據(jù)進行高效、可靠的加密存儲,以防止違規(guī)刪除、篡改監(jiān)控系統(tǒng)報警、斷電等重要數(shù)據(jù);(15) 煤與瓦斯突出報警:系統(tǒng)具有煤與瓦斯突出預報警功能,通過數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)非接觸式連續(xù)實時煤與瓦斯突出危險性的診斷與預測;能實時顯示對掘進工作面應力變化、煤層瓦斯含量變化、煤的物理力學性質變化并預測預警;具有瓦斯涌出量預測功能。系統(tǒng)本安交換機、監(jiān)控分站具有數(shù)據(jù)路由功能,監(jiān)控分站在無系統(tǒng)主機參與下可實現(xiàn)相互間的互聯(lián)互通,當有瓦斯超限時,監(jiān)控分站可直接通知被控分站進行斷電,從而實現(xiàn)井下分布式控制,在監(jiān)控系統(tǒng)主備機故障情況下,監(jiān)控系統(tǒng)仍可實現(xiàn)井下斷電,保證煤礦井下安全。傳感器為系統(tǒng)檢測環(huán)境及工況狀態(tài)裝置,可檢測單個或多個環(huán)境及工況參數(shù),通過RS485接口將數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控分站,傳感器具有分級報警功能,超過報警門限時可發(fā)出不同級別聲光報警。 KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成及工作原理KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成框圖如上圖所示,系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網+現(xiàn)場總線架構,系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)主備機、多系統(tǒng)融合服務器、交換機、監(jiān)控分站、傳感器、執(zhí)行器、電源等組成。 《計算機信息系統(tǒng)集成企業(yè)資質認證》216。 《爆炸性環(huán)境 第4部分:由本質安全型“i”保護的設備》GB 216。 《綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》GB503122007216。 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》GB502152005216。 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB503432012216。 《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)線路避雷器》MT/T10322007216。 《煤礦用信息傳輸裝置》MT/T8992000216。 《煤礦用電化學式一氧化碳傳感器》AQ62052006216。 國家安全監(jiān)管總局辦公廳關于印發(fā)《煤礦安全生產在線監(jiān)測聯(lián)網備查系統(tǒng)通用技術要求和數(shù)據(jù)采集標準(試行)》的通知 安監(jiān)總廳規(guī)劃(2016)138號216。 《煤礦安全規(guī)程》現(xiàn)行2016版216。(3) 針對性原則 此次監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的內容較多,在滿足國家升級改造方案及相關標準要求的前提下,不同的系統(tǒng)提出了高于國家標準的性能指標,完成了多于國家標準的功能,高的指標、豐富的功能,是針對不同的需求而設計的,煤礦現(xiàn)場的升級改造需要針對自身的需求,有選擇性的升級附加功能及指標。總之,目前保安煤礦在用安全監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》要求,需進行升級改造。c) 圖形展示功能較為簡單不可導入CAD監(jiān)控系統(tǒng)設備布置圖,進行等比例井下巷道圖形顯示。(7) 系統(tǒng)軟件功能不完善a) 不能進行自診斷、自評估,不能進行偽數(shù)據(jù)標注及異常數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)不具備自診斷、自評估功能,無法自動檢測并提示系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題。e) 設備外殼防護等級低目前大部分傳感器外殼防護等級仍為IP54,無法滿足采掘工作面等惡劣環(huán)境使用要求。c) 傳輸線路易受干擾傳感器與分站之間采用200~1000 Hz模擬信號單向無校驗傳輸方式,抗干擾能力弱,易受傳輸線路干擾,且無法分辨。目前采用的傳感技術落后,甲烷、一氧化碳等環(huán)境參數(shù)傳感器仍采用催化、電化學技術,導致壽命短、工作穩(wěn)定性差,且存在零點漂移。(4) 無加密存儲功能。(2)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)保安煤礦于2006年安裝并使用天地(常州)自動化股份有限公司的KJ95N安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)設備主要布置于總回風、順槽、地面、變電所、設備列車、高抽巷、采區(qū)變電所、皮帶巷、鍋爐房、瓦斯抽放泵站及避難硐室等區(qū)域。 經過各大系統(tǒng)建設,保安煤礦已建設完成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),具體情況如下:(1)環(huán)網情況:保安煤礦于2011年建成監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)專用工業(yè)以太環(huán)網,目前已經運行6年。工業(yè)廠區(qū)占地面積為13公頃。位于郊區(qū)舊街鄉(xiāng)境內,是陽泉市百項重點工程之一。系統(tǒng)具有容量大、速度快、更穩(wěn)定、更可靠、更安全、融合深、改造成本低、安裝維護使用方便等鮮明特點,在關鍵技術及功能、性能指標上處于行業(yè)領先地位。(11) 提升系統(tǒng)性能指標1) 系統(tǒng)巡檢周期不超過20s;2) 異地斷電時間不超過40s;3) 備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h,更換電池要求由僅能維持1h時必須更換,提高到僅能維持2h時必須更換;4) 具有雙機熱備自動切換功能;5) %;6) 分站的最大遠程本安供電距離(在設計工況條件下)實行分級管理,分別為2km、3km、6km。(8) 增加自診斷、自評估功能實現(xiàn)系統(tǒng)定期的自診斷、自評估,能夠預先發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在安裝使用中存在的問題。分站至主干網之間宜采用工業(yè)以太網,也可采用RS48CAN、LonWorks、Profibus。鼓勵新安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。完善就地斷電功能,提高斷電的可靠性,并加強饋電狀態(tài)監(jiān)測。(5) 完善報警、斷電等控制功能系統(tǒng)實現(xiàn)分級報警,根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮?、瓦斯超限持續(xù)時間、瓦斯超限范圍等,設置不同的報警級別,實施分級響應。突出礦井的采煤工作面進、回風巷,煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面回風流中,采區(qū)回風巷,總回風巷瓦斯傳感器推薦使用激光、紅外等全量程傳感器。(2) 增強抗電磁干擾能力安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設備采用抗干擾(EMC)技術設計,通過以下試驗:地面設備3級靜電抗擾度試驗,評價等級為A;2級電磁輻射抗擾度試驗,評價等級為A;2級脈沖群抗擾度試驗,評價等級為A;交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌(沖擊)抗擾度試驗,評價等級為B。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案所要求的升級改造主要內容包括:(1) 傳輸數(shù)字化在分站至中心站數(shù)字化傳輸?shù)幕A上,將傳感器(模擬量)至分站升級為數(shù)字傳輸,實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化,促進智能傳感器發(fā)展。(3) 推廣應用先進傳感技術及裝備推廣使用架構簡單系統(tǒng)以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器,鼓勵使用多參數(shù)傳感器。(4) 提升傳感器的防護等級將采掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o等級由IP54提升到IP65。具體邏輯關系可由煤礦企業(yè)根據(jù)實際情況進行設置。多系統(tǒng)的融合可以采用地面方式,也可以采用井下方式。(7) 格式規(guī)范化 系統(tǒng)主干網應采用工業(yè)以太網。系統(tǒng)改造后支持聯(lián)網并按要求數(shù)據(jù)格式上傳。(10) 應急聯(lián)動在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下,可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應急聯(lián)動。根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》的要求,我單位新一代KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的各類設備及監(jiān)控軟件均由天地(常州)自動化股份有限公司研制、生產。保安煤業(yè)有限公司是山西煤炭運銷集團陽泉郊區(qū)公司投資興建的現(xiàn)代化礦井。批準生產能力為90萬噸/年,礦井服務年限為84年。到2012年二期工程達到生產能力150萬噸,到2015年三期工程將實現(xiàn)生產能力210萬噸。地面1臺,分布在調度機房。目前保安煤礦使用KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)累計運行10年,系統(tǒng)總體使用穩(wěn)定,能夠滿足煤礦的安全需要,但與《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案》要求相比尚存在如下不足:傳感器能夠適用于采掘工作面應用場所,防護等級已達IP65要求,但取證時未按IP65等級要求進行檢驗;(1) 系統(tǒng)具有預警、報警功能,但未達到升級改造方案所要求的多級要求;(2) 系統(tǒng)可接入瓦斯抽放、礦井壓力監(jiān)測、采空區(qū)監(jiān)測等系統(tǒng),但多網、多系統(tǒng)融合程度低,未實現(xiàn)井下多系統(tǒng)設備共纜通信,即井下設備級數(shù)據(jù)融合;(3) 部分性能指標不滿足升級改造要求:1) 異地斷電時間為2倍巡檢周期,在煤與瓦斯突出等極端情況下不能快速斷電,無法滿足煤礦安全生產要求;2) 備用電源能維持斷電后正常供電時間2h,不滿足4h的指標要求;3) 模擬量傳輸處理誤差不超過1%,%的指標要求。井下狹小空間,存在復雜的強電場、磁場干擾源,導致部分傳感器出現(xiàn)誤報甚至不能工作。隨著工作面推進距離的增大,現(xiàn)場需要甲烷傳感器到分站的本質安全供電距離已經超過6 km,距離遠、線路上的壓降及干擾增大,造成傳感器無法正常啟動,且存在頻繁復位等現(xiàn)象。d) 系統(tǒng)建設成本高傳感器與分站之間采用200~1000 Hz模擬信號,由于信號不能復用,所以每個傳感器必須通過一條獨立的電纜與分站進行信號傳輸,由于傳感器的數(shù)量多,因此系統(tǒng)建設所需要的電纜數(shù)量大,增加了系統(tǒng)的建設成本。b) 電源產品的備用電源能維持斷電后正常供電時間需要增加到4h。b) 數(shù)據(jù)安全性較低數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)為明文存儲,無法有效防止違規(guī)刪除、篡改監(jiān)控系統(tǒng)報警、斷電等重要數(shù)據(jù)。b) 在緊急、危險情況下,不能與應急廣播、人員定位、電力監(jiān)測等系統(tǒng)進行應急聯(lián)動;c) 系統(tǒng)沒有實現(xiàn)井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監(jiān)測監(jiān)控與GIS技術的有機融合。(2) 先進性原則系統(tǒng)構成采用簡單、成熟,具有國內外先進水平,并符合國際發(fā)展趨勢的技術、軟件產品和設備,并且系統(tǒng)應遵守國內、國際上的規(guī)范、標準,以保證系統(tǒng)具有較長的生命力和擴展能力。 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造依據(jù)216。 《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》AQ10292007216。 《瓦斯抽放用熱導式高濃度甲烷傳感器》AQ62042006216。 《煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術要求》MT/T10082006216。 《礦用信息傳輸接口》MT/T10072006216。 《建筑物防雷設計規(guī)范》GB500572010216。 《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》GB85662007216。 《綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB503112007216。 《爆炸性環(huán)境 第1部分:設備 通用要求》GB 216。 《全國工業(yè)產品生產許可》216。升級改造后,系統(tǒng)容量大、速度快、更穩(wěn)定、更可靠、融合深、改造成本低,安裝、維護、使用方便,適應于各類煤礦安裝使用。為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性,監(jiān)控分站具有斷線續(xù)傳功能,當監(jiān)測到系統(tǒng)主備機通信中斷時對所監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲,
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