安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計

1、瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案1 概述傳統(tǒng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用總線傳輸?shù)姆绞?，系統(tǒng)容量受限，通訊平臺只能運(yùn)行特定 的系統(tǒng)，反映速度慢，不具備通訊冗余和自恢復(fù)功能；易受干擾，運(yùn)行不穩(wěn)定；兼容性 差；無法實(shí)現(xiàn)故障自我診斷，自成系統(tǒng)，數(shù)據(jù)孤立且重復(fù)布線，使用維護(hù)工作量大，不 能進(jìn)行綜合分析，預(yù)警，應(yīng)急聯(lián)動。根據(jù)各礦近年生產(chǎn)管理的實(shí)際需要， 還將在礦井原煤生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)裝備一些新的 系統(tǒng)。如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的通訊方式，勢必又將采用各自獨(dú)立安裝運(yùn)行方案，造成礦井 監(jiān)控設(shè)備布線越來越復(fù)雜、系統(tǒng)維護(hù)成本越來越大。針對傳統(tǒng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，此次方案設(shè)計選用基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)現(xiàn)場總線平臺的安全 監(jiān)控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)比較具有相當(dāng)

2、巨大的優(yōu)勢和在傳輸速度、質(zhì)量上的質(zhì)的飛躍。 并能方便實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的綜合集成。 以直觀形象的各種圖形方式顯示全礦井 的生產(chǎn)工藝流程、同時也將方便顯示其它諸如礦井瓦斯、礦井人員、礦井抽放、礦井設(shè) 備運(yùn)行狀況等分類信息。 這對提高生產(chǎn)調(diào)度管理效率， 指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。在子系統(tǒng)接入上協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用現(xiàn)在用途最位廣泛 TCP/IP 的通訊協(xié)議，子系統(tǒng)接入工 業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺后，不再需要數(shù)據(jù)接口和其他平臺上所需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（調(diào)制解調(diào)） 在信號傳輸方式上真正最大限度上發(fā)揮了工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺的優(yōu)勢， 就近接入環(huán)網(wǎng)交換 機(jī)，不再受數(shù)據(jù)接口和其他平臺上所需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（調(diào)制解調(diào)）的限制。2 設(shè)

3、計原則及依據(jù)本方案在設(shè)計過程中始終遵循系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性、先進(jìn)性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性及 開放性原則，以滿足高產(chǎn)、 高效的現(xiàn)代化礦井對監(jiān)測、 監(jiān)控等管理信息有效獲得的需要 設(shè)計依據(jù)為? 煤礦安全規(guī)程? 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件? 礦用信息傳輸接口 ? 礦用分站 ? 礦用信號轉(zhuǎn)換器 ? 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求? 煤礦用信號傳輸裝置 ? 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求 (AQ6201-2006) ? 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范 (AQ1029-2007) ? 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 ? 煤礦安全裝備基本要求 ? 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)范 ? 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范

4、? 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求? 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求 ? 煤礦通信、檢測、控制用電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件 ? 設(shè)備可靠性試驗(yàn) ? 電氣設(shè)備的抗干擾特性基本測量方法 ? 國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會辦公室 200621 號文件相關(guān)規(guī)定3 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺設(shè)計3.1 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計為滿足煤業(yè)發(fā)展需要，此方案設(shè)計為 100M 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺，采用單模阻燃傳輸 光纜和井下本安網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。此平臺專門為安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸要求所搭建的平臺， 滿足煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)專網(wǎng) 專用的要求。整個平臺分為信息層、控制層和設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)。其中信息層為礦地面已有的局域 網(wǎng)，控制層采用高

5、速工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，設(shè)備層采用現(xiàn)場總線，保證了現(xiàn)場子系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性。3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)及功能1) 整個綜合控制網(wǎng)采用工業(yè)級的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)井下高溫、高濕等惡劣環(huán)境的穩(wěn)定運(yùn) 行；2) 系統(tǒng)支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)工作模式，接節(jié)故障不影響整個系統(tǒng)性能，故障自恢復(fù) 時間短(300ms),通信更加可靠；3) 礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸平臺運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性好、線路機(jī)械強(qiáng)度 高礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸平臺通訊協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；4) 平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾和雷擊能力加強(qiáng)。為整個 網(wǎng)管系統(tǒng)可對所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，出現(xiàn)故障實(shí)時報警。5) 采用先進(jìn)的多主并發(fā)

6、通訊模式，系統(tǒng)檢測速度快，實(shí)時性強(qiáng)。6) 整個寬帶傳輸網(wǎng)徹底突破了低速總線下的技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)容量大大增加， 穩(wěn)定性提高；7) 平臺同時支持光纖多模、單模、超五類雙絞線傳輸介質(zhì)，結(jié)構(gòu)靈活；可方便與 局域網(wǎng)企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)信息共享；8) 井下交換機(jī)經(jīng)過防爆認(rèn)證，具有煤安標(biāo)志，同時增加UPS 電源保護(hù)，在市電停電后，可運(yùn)行兩個小時以上。3.3 主要技術(shù)指標(biāo)1) 通訊速率： 100M2) 系統(tǒng)反應(yīng)時間： 1s3) 通訊模式：多主并發(fā)4) 通訊方式：工業(yè)以太網(wǎng) +現(xiàn)場總線5) 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)： TCP/IP6) 通訊恢復(fù)：自愈 300ms7) 集成擴(kuò)展能力：強(qiáng)、方4 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要由監(jiān)控

7、中心監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控分站、各類傳感器及其他輔助設(shè)備組成。傳 輸平臺采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺 +現(xiàn)場總線。監(jiān)控中心監(jiān)控設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、打印機(jī)、不間斷電源、電源避 雷器等設(shè)備。中心站設(shè)備均采用當(dāng)時主流技術(shù)的通用產(chǎn)品，并滿足可靠性、可維護(hù)性、 開放性和可擴(kuò)展性等要求。系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式處理模式，能充分發(fā)揮各部分設(shè)備的性能優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)簡潔， 可操作性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的日常維護(hù)及管理。系統(tǒng)主干連接為樹型結(jié)構(gòu)，安裝擴(kuò)展簡單。 因此本方案設(shè)計為分層結(jié)構(gòu)，具體組成如下：1) 地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)設(shè)備及 監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、定義配置、實(shí)時數(shù)據(jù)采集、分析處理、統(tǒng)計存儲

8、、屏幕顯示、查詢打 印、實(shí)時控制、遠(yuǎn)程傳輸、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)終端完成系統(tǒng)監(jiān)測信息異 地實(shí)時共享，能夠以文本或圖形方式顯示安全生產(chǎn)信息，查詢各類報表數(shù)據(jù)。地面監(jiān)控 中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等設(shè)備之間的連接采用局域網(wǎng)方式；2) 傳輸平臺：工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸平臺。3) 系列化智能監(jiān)控分站。主要完成對所監(jiān)測的傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分 類顯示、報警、斷電控制、與地面監(jiān)控中心站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電等；4) 各類模擬量傳感器、開關(guān)量傳感器及斷電控制器等設(shè)備，是整個監(jiān)測系統(tǒng)最前 沿的終端設(shè)備，負(fù)責(zé)對各監(jiān)測點(diǎn)的物理數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報警、信號傳輸、對 監(jiān)控分站控制指令的執(zhí)行等。管理層

9、全礦井綜合自動化系統(tǒng)通爪女全匕即 EB眼務(wù)峑外公口功化込的皆JTrikiW度監(jiān)羥中心I.業(yè)電稅紈遇運(yùn)輸站水條控劄電IM監(jiān)控站踣山霑肪火增 安全船拎人員士位皮加集控站 出紋計fit監(jiān)控層100MJcl000M I業(yè)比纖冗余環(huán)網(wǎng)現(xiàn)場設(shè)備層枚妁城務(wù)器財部工業(yè)光纖f環(huán)網(wǎng)電網(wǎng)控M分站交換機(jī)ODBCBCiKliS監(jiān)控主機(jī)工業(yè)以太壞網(wǎng)各種傳感器圖：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖各種傳感器5主要技術(shù)特點(diǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟件，包括其系統(tǒng)主控軟件、網(wǎng)絡(luò)終端軟件、報表查詢處理軟件、作圖軟件、圖形工作站軟件等，都在隨著計算機(jī)技術(shù)和軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā) 展而不斷升級換代，現(xiàn)在的運(yùn)行環(huán)境為Windows2003/2008，是目前國內(nèi)煤礦安全監(jiān)

10、控系統(tǒng)最先進(jìn)的軟件之一。1）操作方便、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、可靠性好、支持C/S和B/S模式；支持異地遠(yuǎn)程訪問，圖形軟件可支持矢量圖方式；報表軟件采用專業(yè)的處理軟件，可支持 錯誤信息剔除、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、按用戶需求任意編排等功能。2）在軟件開發(fā) 過程中采用了 先進(jìn)的可視化面向?qū)ο蟪?序設(shè)計 技術(shù)、多線 程、動態(tài)鏈接庫及對象嵌入技術(shù)，使得系統(tǒng)的模塊化程度進(jìn)一步提高，系統(tǒng)具有更加靈活的集成方式，可適應(yīng)不同用戶對系統(tǒng)規(guī)模的要求，有很高的擴(kuò)展性和開放性。3) 由于系統(tǒng)運(yùn)行于 WIN2003/2008 多任務(wù)環(huán)境，并在數(shù)據(jù)通訊方面采用了 動態(tài)鏈接庫及多線程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真正的實(shí)時響應(yīng)及前后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)的無縫鏈 接。4)

11、地面中心站為開放式系統(tǒng)，軟硬件均可以擴(kuò)充，系統(tǒng)地面設(shè)備以全網(wǎng)絡(luò) 方式運(yùn)行，運(yùn)行協(xié)議為 TCP/IP 、NETBUL 、 SPX/IPX ，可與企業(yè)計算機(jī)局域網(wǎng)實(shí) 現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，方便地與生產(chǎn)監(jiān)控、工業(yè)電視和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在網(wǎng)上可運(yùn)行 任意臺網(wǎng)絡(luò)終端，同時支持終端通過服務(wù)代理的遠(yuǎn)程連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的遠(yuǎn)程 實(shí)時共享。5) 系統(tǒng)軟件能與企業(yè)構(gòu)筑的 INTERNET/INTRANET 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能很好融合， 真正實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)化共享(按用戶權(quán)限) 。6 主要功能1) 數(shù)據(jù)采集功能具有甲烷、風(fēng)速、風(fēng)壓、CO濃度、溫度等模擬量采集、顯示及報警功能。具有饋電狀態(tài)、風(fēng)機(jī)開停工況、風(fēng)筒狀態(tài)、風(fēng)門開關(guān)、煙霧

12、等開關(guān)量采集、顯 示及報警功能。 具有瓦斯抽放量監(jiān)測、顯示功能。 具有風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)采集及數(shù)據(jù)、工況曲線顯示及異常報警功能。2) 報警及控制功能 具有甲烷濃度超限及系統(tǒng)異常狀態(tài)聲光報警和自動斷電 /復(fù)電控制功能。 系統(tǒng)具有地面中心站手動遙控斷電 /復(fù)電功能， 并具有操作權(quán)限管理和操作記錄 功能。 系統(tǒng)具有異地斷電 /復(fù)電功能。 系統(tǒng)具有移動瓦斯泵閉鎖功能： 當(dāng)瓦斯泵排氣口下風(fēng)側(cè)甲烷濃度達(dá)到規(guī)定時，切斷瓦斯泵電源并閉鎖；當(dāng)瓦斯 泵排氣口下風(fēng)側(cè)甲烷濃度低于復(fù)電濃度時，自動解鎖。3) 存儲和查詢功能系統(tǒng)具有以地點(diǎn)、名稱為索引的存儲和查詢功能：4）顯示功能 系統(tǒng)具有列表顯示功能： 系統(tǒng)能在同一時間坐標(biāo)上

13、，同時顯示模擬量曲線和開關(guān)狀態(tài)圖等 系統(tǒng)具有模擬量實(shí)時曲線和歷史曲線顯示功能；能在同一坐標(biāo)上用不同顏色顯 示最大值、最小值、平均值等曲線 系統(tǒng)具有開關(guān)量狀態(tài)圖及柱狀圖顯示功能 系統(tǒng)具有模擬動畫顯示功能。顯示內(nèi)容包括：通風(fēng)系統(tǒng)模擬圖、相應(yīng)設(shè)備開停 狀態(tài)、相應(yīng)模擬量數(shù)值等。具有漫游、總圖加局部放大、分頁顯示等方式 系統(tǒng)具有系統(tǒng)設(shè)備布置圖顯示功能。顯示內(nèi)容包括：傳感器、分站、電源箱、 斷電控制器、傳輸接口、和電纜等設(shè)備的設(shè)備名稱、相對位置、運(yùn)行狀態(tài)等。5）打印功能 系統(tǒng)具有報表、曲線、柱狀圖、狀態(tài)圖、模擬圖、初始化參數(shù)等召喚打印功能。報表內(nèi)容包括：模擬量日（班）報表、模擬量報警日（班）報表、模擬量斷

14、電日（班）報 表、模擬量饋電異常日（班）報表、開關(guān)量報警及斷電日（班）報表、開關(guān)量饋電異常 日（班）報表、開關(guān)量狀態(tài)變動日（班）報表、監(jiān)控設(shè)備故障日（班）報表、模擬量統(tǒng) 計值歷史記錄查詢報表等。6）人機(jī)對話功能 系統(tǒng)具有便捷、人性化人機(jī)對話功能，便于系統(tǒng)生成、用戶管理、參數(shù)設(shè)置修改、功能調(diào)用、控制命令輸入等。7）自診斷功能 系統(tǒng)具有自診斷功能。當(dāng)系統(tǒng)中傳感器、分站、傳輸通道、電源、斷電控制器、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時、報警并記錄故障時刻和故障設(shè)備，以供查詢和打印。8）雙機(jī)切換功能系統(tǒng)具有雙機(jī)切換功能。系統(tǒng)主機(jī)為雙機(jī)備份， 當(dāng)工作主機(jī)發(fā)生故障時，備份主機(jī) 投入工作。9）數(shù)據(jù)備份功能 系統(tǒng)應(yīng)具有監(jiān)

15、測數(shù)據(jù)人工和自動定時備份功能。10）軟件其他功能Windows2000/XP/Web? 系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)終端、圖形工作站全面預(yù)裝操作系統(tǒng)和最新版的監(jiān)控軟件、圖形監(jiān)控軟件、報表處理軟件、人員管理 軟件及終端軟件。? 操作采用全漢字菜單及窗口提示，配有（智能）全拼、雙拼、五筆及區(qū)位 碼等多種漢字輸入方法，人機(jī)界面友好，全面遵循 Windows 窗口風(fēng)格， 鼠標(biāo)操作，通用性好，可操作性強(qiáng)。? 監(jiān)測圖頁靜態(tài)和動態(tài)編輯作圖對用戶開放， 支持多種圖形格式， 鼠標(biāo)和鍵 盤均可操作。在系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集的同時，系統(tǒng)可進(jìn)行記錄、顯示、 分析運(yùn)算、超限報警控制、查詢、編輯、動態(tài)定義、網(wǎng)絡(luò)通信、繪制圖形和曲線并

16、打印實(shí)時報表、超限報表和班、日、月報表等。? 屏幕顯示為頁面式， 圖形文本兼容， 每頁顯示的信息由用戶自行定義編制， 直至屏幕顯示滿為止， 顯示頁可隨意調(diào)出。 在監(jiān)測顯示畫面中， 可對數(shù)值、 轉(zhuǎn)動、位移、往返、倉位、流量、電量、人員位置信息等根據(jù)監(jiān)測量實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的模擬動畫顯示。? 系統(tǒng)中心站及網(wǎng)絡(luò)終端以局域網(wǎng)（NT ）方式聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行 , 使網(wǎng)上所有終端在使用權(quán)限范圍內(nèi)都能共享監(jiān)測信息和系統(tǒng)綜合分析信息、 查詢各類數(shù)據(jù) 報表，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議支持TCP/IP 、 NETBUI 等。? 可以在地面中心站連續(xù)集中監(jiān)測處理多種環(huán)境和工況參數(shù)， 模擬量和開關(guān) 量可實(shí)現(xiàn)任意互換。? 監(jiān)控軟件提供有控制軟件包，

17、 控制邏輯可由用戶設(shè)置編排。 具有井下任一 分站的測點(diǎn)超限而由另一臺分站控制斷電的異地交叉斷電功能。 同時還具 有傳感器就地、分站程控、中心站手控三級斷電能力，并且系列分站均具 有風(fēng)、電、瓦斯閉鎖功能。在緊急情況下，系統(tǒng)操作人員可在地面中心站 向井下分站直接發(fā)送控制命令，從而控制井下電器設(shè)備的斷電或聲光報 警。? 系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析處理，以數(shù)值、曲線、柱圖等多種形式 進(jìn)行屏幕查詢顯示和打印,并形成相應(yīng)的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)（ 每個模擬量測點(diǎn)的最大值、 最小值、 平均值 ;每個模擬量測點(diǎn) 24 小時內(nèi)的最大值、 最小值、 平均值及確切時間 ;每個模擬量測點(diǎn)超限或故障的時間及次數(shù)累計值; 每個

18、開關(guān)量測點(diǎn) 24 小時內(nèi)的開停及故障累計次數(shù)和累計時間）, 系統(tǒng)采用變 值變態(tài)分時存儲技術(shù)， 可存儲十年以上的歷史數(shù)據(jù)， 供有關(guān)人員隨時查閱 和打印。? 系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自檢診斷功能 , 能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)自身配置設(shè)備事故， 并在 屏幕上以文本或圖形方式直觀顯示， 同時發(fā)出語音自動報警， 并指出故障 位置和原因。還能在屏幕實(shí)時彈出信息窗，供維護(hù)人員查詢打印，并將其 記入運(yùn)行報告文件?？刹樵兎钦顟B(tài)的開始時間及持續(xù)時間。? 系統(tǒng)對各分站監(jiān)測點(diǎn)的瓦斯?jié)舛然蚱渌M量參數(shù)每天形成班、日報表， 并形成瓦斯?jié)舛燃捌渌M量參數(shù)的分析趨勢圖,可隨時查詢打??；開關(guān)量每天形成班、日報表。? 聯(lián)機(jī)定義或修改系統(tǒng)中的各種傳感器、 分站及控制器的類型、 安裝位置及 控制通道。對模擬量傳感器的上下限報警、斷電值可多級別定義。系統(tǒng)配 置靈活 ,允許用戶隨時接入或刪除分站、傳感器、斷電器。? 系統(tǒng)具有良好的開發(fā)性和擴(kuò)展性，集成方式靈活, 用戶可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展?？蓴U(kuò)展接入諸如瓦斯抽放、工業(yè)電視、電網(wǎng)監(jiān)測、人員信息等多 個子系統(tǒng) ,形成一套集安全監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度管理、 局礦辦公自動化網(wǎng)絡(luò)于一體 的計算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)綜合系統(tǒng)。有廣域網(wǎng)接口，易于形成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。? 系統(tǒng)表格采用 EXCEL 格式，可由用戶任意編排 ,或由礦方提供具體報表格 式，以滿足各監(jiān)測管理數(shù)據(jù)報表的形成輸出。? 系統(tǒng)組態(tài)方式靈活 ,