矿山综合自动化

矿山综合自动化第一页，共三十六页，2022年，8月28日一、KBD-CAS子系统包括1、矿山固网通讯系统2、工业电视监视系统3、井下人员定位系统4、矿山无线通讯系统5、调度室大屏显示系统6、矿山自动化系统7、安全监控系统8、束管监视系统第二页，共三十六页，2022年，8月28日二、KBD-CAS各子系统功能特点简介矿山固网通讯系统第三页，共三十六页，2022年，8月28日系统特点：（1）采用华为C&C08数字程控交换机及调度机作为工作平台。（2）采用1+1热备，大大增强了系统工作的可靠性。（3）整机综合性能达到同类产品国际领先性能。（4）为用户提供免费的软件升级服务，以保证系统的长期先进性。（5）组网便利，能提供各种通话服务。（6）设备符合国家或行业的各项标准要求，井下部分设备通过了MA认证。第四页，共三十六页，2022年，8月28日工业电视监视系统系统特点：（1）工程设计科学、设备质量可靠、系统投资合理。（2）系统扩展便捷，易于升级，操作简单，维护方便。（3）信号介质采用单模光纤，广阔的带宽使视频信号传输使视频信号的实时性更强。（4）视频信号全程录像，为事件处理提供视频依据。（5）WEB功能使图像在局域网内任何电脑上任意查看。（6）设备符合国家或行业的各项标准要求，井下部分设备通过了MA认证。第五页，共三十六页，2022年，8月28日井下人员定位系统系统特点：（1）具备考勤功能。（2）具备定位及轨迹跟踪功能。（3）具备灾后救援功能。（4）具备特殊人员管理、超时超员管理、车辆及设备管

理及各类报警功能。（5）具备网络化与信息共享功能（6）具备双机热备及电源备用功能。（7）设备符合国家或行业的各项标准要求，井下部分设备均

通过了MA认证。第六页，共三十六页，2022年，8月28日矿山无线通讯系统系统特点：（1）采用KT-30作为系统工作的平台（2）系统具备自检功能。（3）系统内手机与手机通话的功能。（4）手机与市话、长话的通话功能。（5）账号权限管理功能。（6）话务统计功能。（7）设备符合国家或行业的各项标

准要求，井下部分设备通过了MA认证。第七页，共三十六页，2022年，8月28日调度室大屏显示系统

系统特点：（1）可以支持多路实时视频信

号显示。（2）支持PC机的RGB信号显示。（3）支持网络信号的显示。（4）视频信号、RGB信号、网

络信号的混合显示。（5）支持365*24小时连续运行。（6）屏幕对温湿度的适应能力

极强，且不反光、不易划

伤、可水洗。（7）采用多屏拼接图形处理器技术，可使各种网络工作站信息通过网络

在大屏幕上任意开窗显示，并可同时支持多个网络连接和多路视频

图像的拼接显示。第八页，共三十六页，2022年，8月28日矿山自动化系统

系统特点：（1）井下和井上各一套千兆单模

光纤环网。（2）两套环网之间采用冗余配置

的核心交换机连通。（3）PLC及其它器件采用国际知

名品牌的工业级先进产品。（4）矿山综合自动化系统的其它

设备（如安全监控系统、束管

监控系统、人员定位系统、无

线通讯系统、视频监控系统、办公室局域网等），都可以在该系统中进行集成。（5）整个系统采用UPS供电系统。（6）设备符合国家或行业的各项标准要求，井下部分设备通过了MA认证。第九页，共三十六页，2022年，8月28日安全监视系统系统特点：（1）系统具有与公司联网功能，将

监控数据传送至公司信息系统。（2）甲烷、温度、风速、负压、一

氧化碳等重要测点的实时监测

值存盘记录应保存7d以上。（3）在电网停电后，备用电源应在

充满电的情况下能保证系统连续

监控时间不小于2h。（4）监控分站应具有声光报警功能。（5）安全监控系统具有很强的自检诊断功能，能及时发现系统自身配置设备事故并显示及报警。（6）安全监控系统软件设有多级口令保护，只有授权人员才能登录取操作，有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。（7）设备符合国家或行业的各项标准要求，井下部分设备通过了MA认证。第十页，共三十六页，2022年，8月28日束管监视系统第十一页，共三十六页，2022年，8月28日系统特点：（1）建立煤矿的火灾预警专家知识库；（2）采集煤矿的瓦斯、CO、风速、负压等相关数据；（3）建立超媒体实时显示系统，显示并结合专家经验对采集到的数据进行综合判定，实现火灾预警。（4）提高猜测效率及水平；建立了瓦斯、自燃火灾事故预防的专家知识库和专家系统，实现对瓦斯、自燃火灾的早期预告及事故的指导处理，对矿井通风系统的安全监测与隐患分析将起到非常积极的作用。（5）将整个系统监测的工况参数传输到调度中心，在操作员站实现对火灾束管系统的监测；（6）在调度中心操作员站显示实时工况图，在服务器存储采集的信息，构建历史数据库；（7）在调度中心实现束管监测系统信息的WEB发布。第十二页，共三十六页，2022年，8月28日三、KBD-CAS的核心优势在传统的矿山控制中，由于设备供应商的不同，各设备供应商将PLC应用在各个单机设备以实现自动控制及人机界面管理，目前国内大多数矿业公司采用这种方式进行生产。但这种模式集成程度很低，矿区的各台设备无法集中在一个控制程序中，各个系统自称体系，无法统一监测、统一调度，信息不能互通，形成了“信息孤岛”现象。系统的维修、维护困难，整体的可靠性差，不仅严重地影响了生产力水平的提高，而且很难从系统工程的角度整体来对矿山进行统一的自动化管理，难以有效地整合各种资源及发挥自动化集成的最大效益和实现人性化控制。通过我们的KBD-CAS系统，通过强大的网络系统将各个数据进行收集整合，在统一的操作员平台上进行集中显示处理，在通过WEB系统在区域网及电信网上发布，从而使各种信息能够有机地汇接，使各方面相关的人士通过各种渠道对煤矿的生产做到最全面、最及时地掌控。第十三页，共三十六页，2022年，8月28日四、KBD-CAS的近两年业绩1内蒙古鄂尔多斯哈德沟煤矿自动化300万吨/年2陕西店塔镇石窑店煤矿500万吨/年3山东缁矿集团杨家村煤矿300万吨/年4内蒙古伊金霍洛旗乌兰煤炭集团温家塔煤矿300万吨/年5内蒙古汇能集团保平湾煤矿150万吨/年6内蒙古汇能集团布尔洞煤矿150万吨/年7内蒙古鄂尔多斯恒泰集团碾盘梁煤矿500万吨/年8内蒙古华电集团小纪汗煤矿120万吨/年9山西平朔中煤西沙河煤矿300万吨/年10山西平朔中煤担水沟煤矿300万吨/年第十四页，共三十六页，2022年，8月28日五、KBD-CAS系统典型案例

山西朔州中煤西沙河煤矿，现生产能力为900kt/a，经升级改造后，生产能力将达到3000kt/a，该矿设计资源储量为76112kt，可采储量为42512kt,矿井服务年限为13年。与煤矿产能提升的同时，西沙河煤矿进行了煤矿综合自动化系统的升级改造。我公司作为综合自动化系统改造的总承包方，提供系统改造的设计、供货、安装、调试及售后服务工作。该项目包含以下内容：1、程控及调度交换系统（煤矿固网通讯系统）2、工业电视监控系统3、井下人员定位系统4、小灵通通讯系统（煤矿无线通讯系统）5、调度室大屏显示系统6、自动化监控系统7、安全监控系统8、束管监控系统第十五页，共三十六页，2022年，8月28日（1）程控及调度交换系统设计方案本系统配置程控调度系统是256门数字程控调度机，按照客户的要求选用华为公司C＆C08-B调度机，主控部分采用1+1热备（主机板、网板、信号音板、一次电源、二次电源，都以热备份方式工作），用户板每板32路，采用七号信令，数字中继6*2M，录音采用纯数字录音系统，配置1台键盘调度台，维护终端1套（含维护功能）、打印机1台，同时配置1000回线配线架。

性能指标：交换机的可靠性指标应符合YD344—90中的9.5条的要求，系统的平均无故障运转

周期MTBF大于10年。C&C08机系统中断指标为20年中断0.769小时。硬件故障次数≤0.15次/100门/月。电磁干扰及防护，符合GB/T18268-2000标准。井下设备符合国家规定的各项煤矿安全要求

并通过MA认证。第十六页，共三十六页，2022年，8月28日（2）工业电视监控系统设计方案本系统为用户提供一套完整、独立的工业图像监控电视系统，具有很强的信号抗干扰能力和传输质量，适应恶劣的工作环境，系统具有可靠性、可维护性及可扩展性，并有较好的兼容性和升级功能。整个工业电视监控系统由现场前端监控设备、信号传输、指挥控制中心等部分组成，其前端监控设备配置39套摄像机，井下19套，地面20套，全部采用新颖的数字处理（DSP）CCD摄像机，特别是所有彩色摄像部分都采用了最新技术装备的自动对焦摄像机，优异的高分辨、低噪声、全电视图像（1VP-P）通过仔细配备的不同传输技术，送至中控室的嵌入式微处理设备进行压缩。第十七页，共三十六页，2022年，8月28日

前端设备：

地表上所有彩色变倍要求的监察点采用韩国Honeywell彩色一

体化摄像机，型号为GC-755PX。矿井下采用黑白超低照度摄像机，产品为日本WATEC公司的DSP黑白摄像机，型号为WAT-902H。地表上所有彩色无变倍要求的监察点采用PELCO超高速一体

化球型室外摄像机，型号为SD53CBW-PG-E1-X。

信号传输：信号传输采用单模光缆，用光缆作干线传输系统容量大、能双向传输、系统指标好、安全可靠性高，能适应长距离的大系统干线使用。第十八页，共三十六页，2022年，8月28日指挥调度中心：矿调度指挥中心设在办公楼，是全系统的神经中枢，主要功能：图像显示和系统控制功能：主要由监控主机、矩阵主机、显示部分、控制键盘等组成，具有图像显示和系统控制功能，具备灵活的视频信号切换功能。

监控信息记录功能：主要由数字硬盘录像设备组成，使已经形成的监控信息保留一定的时间，作为事后查考和事件处理的依据。性能指标：（1）硬盘录像机保存数据不少于30天。（2）视频矩阵切换器为32路输入/24路输出，并具备扩展功能。（3）视频分配器为16路输入/48路输出。（4）摄像机分辨率在480线以上，光圈F1.2时彩色最低照度为0.35LUX/黑白0.1LUX，具有背光补偿功能（5）井下设备符合国家颁布的各项标准，并通过MA认证。第十九页，共三十六页，2022年，8月28日（3）井下人员定位系统设计方案我们为用户设计的井下人员定位系统，包括井上中心控制计算机系统、井下人员定位分站、矿用人员定位射频卡、射频接收器、系统传输通道等部分。人员定位系统采用天一众合的KJ133矿用人员定位安全管理系统，该产品除实现考勤管理及区域定位之外，更可实现信号长距离连续覆盖、精确定位及双向无线寻呼。

数据通讯接口矿用本安型读卡分站KGE39A标识卡第二十页，共三十六页，2022年，8月28日矿用人员定位安全管理系统采用了射频识别领域的高端技术及先进的计算机通讯技术，具有优越的性能，并且具有以下特点：全矿井、全覆盖全员实时定位定位精度高无线移动瓦斯监测单台分站覆盖范围大双向无线寻呼使用安全高速运动目标识别及抗冲突能力强置灵活方便的光纤/电缆混合网络井下人员信息实时传送到控制中心，同时通过网络传送到矿领导、各部

门办公室，也可以继续上传到矿务局以及其它各级监管部门，实现信息

共享。井下设备符合国家颁布的各项标准，并通过MA认证。第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日性能指标：人员定位精度±10米。网络传输距离不小于10KM，采用光纤介质时不小于100KM传输速率：4800bps传输误码率：小于10-8；每台数据通讯接口可以连接32台读卡分站，每个读卡分站可同时识别300个以上的射频卡第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日（4）无线通讯（小灵通）系统设计方案根据项目的实际需求，系统由井下移动通信系统包括无线中心控制器、基站、本安手机、后备电源、网管设备等单元组成。整个系统分地面及井下两个区域。根据用户实际需要，我们设计井下

防爆基站的数量为28个、地面室外基站

的数量为5个，并配备150部本安手机。

基站采用西安大唐电信有限公司的KTW102，手机选用KTW105A矿用本安

型手机。系统由基站控制器、基站、

（手机）终端、网管等单元组成。该无线

系统通过中心控制器采用)数字中继或二

线环路中继与交换机或调度机组网。第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日

功能特点：语音通话：话机可对未接来电，已接来电和已拨电话进行记录并可记录通话时间短信息功能：阅读、编辑、存储、删除和发送短消息声音设置：使用不同的声音设置，如铃声音量、响铃方式、铃声类型个性设置：本机号码、保密设置、呼叫转移、应答模式工具箱：选择使用计算器，查看万年历，备忘录输入法：简体拼音、简体笔划、智能英文、字母和数字电话本：存储联系人电话等接通方式：KTW105A手机设置为任意键接听双网双待机功能：手机处于公众PHS网络与专网PHS网络共同覆盖的环境下，手机中插装有公众PHS网络的电话卡（本手机在公网模式下可以做到机卡分离）的时候，可以实现双网双待的功能。即可以作为公网用户接听电话，也可以作为专网用户接听电话。第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日（5）调度室大屏显示系统设计方案依据与用户的结合交流，在煤矿调度中心建设一套DLP大屏幕投影系统，采用2×5组合形式共10套的60英寸的投影单元，将国际最卓越的显示技术及设备、显示墙拼接技术、多屏图像处理技术、多路信号切换技术、网络技术等的应用集合为一体，使整套系统成为一个拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法最先进的大屏幕投影显示墙系统，为煤矿提供一个网络集中监控平台、信息资源共享平台、分析决策平台、指挥调度平台。通过本投影显示墙系统，可以直观地显示各种业务系统的信息，大大提高指挥调度决策（尤其在紧急情况处置时）的效率、造就出高效现代的数字化矿山工程。此外配置一套室内型双基色LED字幕显示屏，安装在大屏幕系统的上部，用以显示最新的生产及调度信息等。第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日产品特点：采用了先进的精细无缝拼接技术。特殊的数字色域补偿电路，色彩更均匀。高对比度显示。防画面闪烁技术。特有的数字色彩、亮度平衡电路。性能指标：光源寿命：100000小时以上物理分辨率：1400*1050亮度：1200cd/m2对比度：2000:1亮度均匀性：大于95%拼接缝隙：小于1mm扫描频率：水平15-120Hz,垂直24-120Hz第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日

（6）自动化监控系统设计方案

依据西沙河的具体情况，自动化监控系统分为以下的子系统：皮带集中监视控制系统，完成包括主井皮带、上仓皮带、两条筒仓皮带和暗斜井皮带进行集中监视和控制。水泵房无人值守控制系统，对水泵房的设备进行集中监视和控制，所有监控对象应能实现在本地、远程（调度室）这两种启动和停止方式，对所有监控对象的工作状态如：运行状态、故障状态、电机电压、电流、水位、水压等状态信号进行监视。主扇风机监视系统，对主扇风机的工作状态如：运行状态、故障状态、电机电压、电流、频率、振动等状态信号进行监视。副井绞车监视系统，对副井绞车的工作状态如：运行状态、故障状态、电机电压、电流、频率、速度、绞车位置等状态信号进行监视。空压机的监视系统，对空压机的工作状态如：运行状态、故障状态、电机电压、电流、风压等状态信号进行监视。井下中央变电所监视系统，井下中央变电所内的高低压馈线柜、进线柜的工作状态如：断路器的分合状态、故障状态、电压、电流等状态信号进行监视。二采区变电所监视系统，对二采区变电所内的高低压馈线柜、进线柜的工作状态如：断路器的分合状态、故障状态、电压、电流等状态信号进行监视。综采工作面监视系统，对液压支架的工作状态如：位置、压力等，采煤机的工作状态如：工作位置、电压、电流等，乳化液泵站、三机的相关状态信号进行监视。顺槽皮带煤量监视系统，对顺槽出煤量进行远传显示。上仓皮带煤量监视系统，对上仓煤量进行远传显示。上位监控系统，将所有自动化的监控信号在调度室进行显示，并能够将所有监控画面送至大屏幕，为此在调度室设置2台操作员站，在机房设置有冗余服务器和磁盘阵列，以及工程师站1台。第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日自动化系统的所有产品采用德国SIEMENS公司的工业产品，其中PLC采用S7-400及S7-300系统，网络采用SCALANCEX308LD组成井上井下单模千兆光纤环网，上位软件采用WINCC7.0,并支持WEB浏览功能。在自动化网络中，将安全监控系统、束管监控系统、人员定位系统、无线小灵通通讯系统、视频监控系统等信号接入综合自动化交换机，以实现信息共享，并能在同一终端进行访问。另外，通过WEB服务器上运行的WinCCWebNavigator软件，可以让挂在综合自动化交换机上的办公室终端上随时访问生产过程画面，取得生产过程信息。系统与外界的网络采用硬件防火墙配置，以保证系统工作的安全稳定。第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日（7）安全监控系统设计方案我们为西沙河煤矿配套的安全监控系统，采用了目前最先进的计算机监控技术、网络技术以及电子应用技术。其适用于对煤矿矿井中的瓦斯、CO、CO2、O2、风速、温度等环境参数及地面、井下的各种设备的开停、馈电等状态进行实时的监控和监测、记录，并通过计算机网络将各种监测信息传送到矿、局信息中心。可以大大提高煤矿的安全监测水平，能有效提高煤矿的预防灾害的能力。第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日系统特点：软件功能齐全、操作简便抗干扰能力强，通讯距离长，可靠性高。配置灵活，经济实用。具有异地断电、远程手动控制、远程断电、故障闭锁/解锁、断电和馈电状态

监测、风电瓦斯闭锁、短信报警等功能。各种井下设备参数的设置均采用红外遥控技术。系统采用最先进的浏览器/服务器模式实现监控信息共享，访问终端无须安装

软件。技术参数：容

量：监控分站不小于64个,可扩展为128个。传输速率：1200、2400bit/s量化误差：＜0.5％系统误码率：≤10-8巡检周期：＜20S与分站的通讯距离不小于20KM井下分站和传感器的连接距离不小于3KM第三十页，共三十六页，2022年，8月28日（8）束管监控系统设计方案

本系统采用徐州江煤科技的KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统,该系统广泛适用于大、中、小各类煤矿自然火灾预报和防治工作。对井下任意地点的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环监测，经过对自然火灾标志气体的确定和分析，及时预测预报发火点的温度变化，为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。系统组成主要有粉尘过滤器、单管、束管、分路箱、抽气泵、气体采样控制柜、监控微机、束管专用色谱仪、打印输出设备、网卡、系统软件等组成。第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日主要功能：束管负压采样、色谱分析，无需任何电化学传感器；自然火灾预报功能：通过对气体的分析，及时准确的预测火源温度变化情况；系统自动控制24小时在线监测；输出功能齐全：产生正常分析、束管分析、趋势分析报表及趋势图等11种图表；具有气体含量超限自动报警功能；数据库记录个数≤108，对历史数据进行分析比较；具有联网功能：实现分析数据共享，为领导决策提供依据，并可实现与矿井安全监控系统联网。色谱仪自编程功能。火灾瓦斯爆炸危险程度的判别。井下管路最大采样距离30公里。主要技术参数：控制束管监测路束：12-30路（可扩充）；运行时间：24小时连续监测或人工设定；分析气体成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等。检测范围：O2：0～25%，N2：70～98%，CO、C2H4、C2H6、C2H2：0～50%，CO2、CH4：0～80%色谱仪检测限≤1PPM；系统误差≤1.5%；第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日六、矿山综合自动化的现状分析与未来展望我国煤矿自动化的现状：

（1）监控网络

目前在我国矿山使用的高速监控网络主要有工业以太网、专用工业控制Controlnet网、GEPON网络和MCTP系统。我国矿山自动化系统采用冗余工业以太网作为主干传输平台，已得到广泛认同，不少矿井已装备使用。专用工业控制Controlnet网由于其开放性较差，只有少部分矿井装备使用，并有被逐步淘汰的趋势。

（2）只有局部生产环节自动化1．矿山安全监测监控系统。目前我国使用矿山监控系统还停留在集散式监控水平上，仍以主从式窄带低速通信体系结构、时分制通信为主流技术，主要有RS485，FSK和DPSK等几种通信方式，系统反应速度慢、稳定性不好、抗电磁干扰能力差。

第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日2．矿井电力监控系统。现有矿山供电系统，虽然微机保护和监控系统也得到了应用，但主要是针对地面供电系统，井下微机保护和监控装置应用还不多，大部分是在配电柜或防爆开关中设置漏电保护、过载保护、短路保护、欠压保护、断相保护等保护功能，采区内配电设备的联网功能较弱。由于井下供电网络结构复杂，采区变电所和工作面配电点供电服务对象主要为采矿、掘进、运输以及排水等主要生产环节，供电负荷种类繁多、区域分布广、负荷工作场所地质条件复杂，影响供电系统运行的不确定因素也较多，事故发生率高，故障排查、停送