煤矿安全监控系统设计方案

矿业有限公司安全监控系统设计方案编制：监控室2011年11月1日安全监控系统设计方案一、 方案设计1、 设计依据本方案在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、 先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足国家关于煤矿安全生产监控系统的要求和煤矿实际需要。设计依据为 :☆ 煤矿通风系统图☆ 安全监控系统招标文件☆ 《煤矿安全规程》2010年☆ 《煤矿监控系统总体设计规范》☆ 《煤矿监控系统中心站软件开发规范》☆ 《KJ73N型煤矿瓦斯抽放监控系统产品企业标准》☆ 《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）☆《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007☆《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006☆ 《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》2、 系统结构总线式组网结构，监控系统可以单独通过电缆组网或者通过电缆 +光缆方式组网实现监控数据的传输。1） 监控系统中心站监控主机采用双机热备配置，井下监控分站上传的监控数据同时写入监控主机、备机数据库。监控主备机之间通过网线连接进行“心跳”监测，当主监控机发生故障时，备监控机自动启动，切换时间小于 30秒。监测数据不丢失。2） 监控主机接入局域网，局域网上的终端可以通过 WEB浏览进入实时监控画面进行相关的查询、打印图表等操作。3） 主传输线路采用光传输，地面数据接口选择带光口传输接1口，与井下矿用数据传输光端机通过矿用阻燃光缆连接。4） 井下安全监控分站之间、监控分站与光端机之间采用矿用阻燃电缆通过总线方式连接。5） 各类监测传感器和断电执行器与分站之间采用矿用阻燃电缆连接。6） 系统传输制式为 485传输。系统结构1）第一层：地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据。主要有主控机、交换机、打印机、UPS电源、交流稳压电源、电源避雷器等设备。2）第二层：井下智能监控分站是监控系统主干设备。其中分站主要完成对所监测的传感器和识别器的数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等。3）第三层：各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。3、 设计思路1）系统结构本设计采用光纤入井，光纤接入传输接口进行数据传输，光纤不具导电能力，有效防雷。作为系统的传输网络，为实现高速、稳定、防雷等特点，我们选用光纤独立组网方式。井下设备使用数据传输光端机各分站的连接节点，将分站 RS4852信号转换为光网络信号进行上传。并可代替上位机对过连接分站进行巡检，减少上位机电脑的负荷，有效提高了巡检速率和传输的高效及稳定。传输介质采用光纤维，不具导电性，有效的实现了防雷功能，减少了信号避雷器等设备。地面设备接收井下数据传输光端机传送来的数据，将数据转换后传送给上位机进行分析处理、储存、显示、打印等。矿用数据传输光端机安装位置设置在主传输光缆进线井底。2）中心站设计要求：一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机设备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。系统必须具有双机切换功能。系统主机必须双机备份，并具有手动切换功能或自动切换功能。当工作主机发生故障时，备份主机投人工作。煤矿安全监控系统的主机及系统联网主机必须双机或多机备份，24h不间断运行。当工作主机发生故障时，备份主机应在5min内投入工作。系统必须具有备用电源。当电网停电后，保证对甲烷、风速、风压、一氧化碳、主要通风机、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。系统必须具有防雷功能。分别在传输接口、入井口、电源等采取防雷措施。方案：本设计中监控主机使用2台工控机来满足双机热备份，采用数据传输接口，具备双机故障自动切换功能，并完全满足切换时间小于30s。3? 本设计为保障监控中心断电正常运行，配备 2kVA/2hUPS电源系统，完全能保证两台监控主机运行 2小时以上。? 为保证井下监控系统的备用电源，设计使用 在线式电源箱为分站及传感器供电。该电源箱技术先进，采用新型铅晶无记忆效应电池，使用先进的智能充放电管理，能有效满足分站及传感器满负荷运行 4个小时以上。本设计中地面中心在电源部分采用电源避雷器，能有效防雷，保障系统中心站的安全运行。传输主干采用光缆传输，有效的防止雷击进入井下。设备配置：整个矿井安全监控系统主要由监控主机、UPS电源、打印机、机房电源、避雷器等部分组成。在地面监控中心设置2台监控主机（双机热备）、1台打印机、UPS电源。负责整个监控系统的实时数据处理、显示、存储功能。在地面监控中心设置2台数据通讯接口，地面的监控设备等也接入该接口。每个煤矿监控中心配置：监控主机2台打印机1台数据通讯接口1台UPS在线式备用电源1套电源避雷器1台中心站安装示意图4RJ45RJ45热备份市电UPS供电UPS3）传感器及断电执行器设计根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007》中第6.3.1的要求：长壁采煤工作面甲烷传感器必须按图 1设置。U型通风方式在上隅角设置甲烷传感器 T0或便携式瓦斯检测报警仪，工作面设置甲烷传感器T1,工作面回风巷设置甲烷传感器T2；若煤与瓦斯突出矿井的甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器 T3；低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面采用串联通风时,被串工作面的进风巷设置甲烷传感器 T4，如图 la所示。第7.2 风速传感器的设置 的要求：采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。风速5传感器应设置在巷道前后 10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，应发出声、光报警信号。解决方案：本方案设计中， U型回采工作面设计使用甲烷传感器布置， T0上隅角、T1工作面、T2回风巷。并在采区回风巷设计使用风速传感器。完全满足根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007》中的设计要求，能有效保障煤矿安全生产的监测监控需求。U型回采设计安装位置图： T0上隅角甲烷传感器、 T1工作面甲烷传感器、 T2回风巷甲烷传感器，F回风巷风速传感器。根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007》中第6.4.1 的要求：煤巷、半煤岩巷的有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面甲烷传感器必须按图设置，并实现瓦斯风电闭锁。在工作面混合风流处设置甲烷传感器T1，在工作面回风流中设置甲烷传感器 T2；采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器 T3。6掘进工作面甲烷传感器的设置第7.7.1的要求：主要通风机、局部通风机必须设置开停传感器。第7.7.3的要求：掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。解决方案：根据要求，我们在掘进巷设计使用T1、T2甲烷传感器，并在风筒末端设置风筒风量传感器，局扇风机设置设备开停传感器，完全满足标准要求。设备布置图： KT为开停传感器、 FL为风筒风量传感器、 T为甲烷传感器。根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 AQ1029-2007》中7第6.6的要求：设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器，如图所示。在回风流中的机电硐室甲烷传感器的设置第7.6.3的要求：机电硐室内应设置温度传感器，报警值为 34℃。解决方案：本设计中，对处于进风巷的机电硐室只设置温度传感器； 对处于回风巷的硐室设置温度传感器外曾设甲烷传感器。根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 AQ1029-2007》中第7.2 风速传感器的设置要求：总回风巷的测风站应设置风速传感器。第7.3 风压传感器的设置要求：主要通风机的风硐内应设置风压传感器。第7.7.1的要求：主要通风机、局部通风机必须设置开停传感器。第7.7.2的要求：矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门开关传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。采区容易自然、自然煤层的采煤工作面必须设置一个一氧化碳传感器；采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器；带式输送机滚筒下风侧10~15米处应设置一氧化碳和烟雾传感器；自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外应设置一氧化碳传感器；根据《煤矿安全监控系统通用技术要求 AQ6201-2006》中第4.5.28要求系统必须实现瓦斯超限报警断电