智慧煤矿工业园区-矿井安全监测监控系统

7-17-1智慧煤炭工业矿井案例监测监控平台规划建设方案设计单位：建设单位：编制日期：目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"系统概述 1工程范围 1\o"CurrentDocument"设计依据及技术标准 1\o"CurrentDocument"矿井环境安全监测监控系统 2\o"CurrentDocument"系统概述 2\o"CurrentDocument"设计依据 4\o"CurrentDocument"系统功能 4\o"CurrentDocument"实施策略 5\o"CurrentDocument"束管监测系统 9系统概述 9\o"CurrentDocument"系统组成 10\o"CurrentDocument"主要功能 10\o"CurrentDocument"技术参数 13\o"CurrentDocument"运行环境 147-7-#7-17-1系统概述工程范围矿井安全监测监控系统包括：令矿井环境安全监测监控系统令束管监测系统设计依据及技术标准矿井安全监测监控系统的设计和制造应执行最新版国家标准和行业标准。令《煤矿安全规程》令《矿井通风安全质量标准化标准》令《矿井通风安全监测装备使用管理规定》令《煤矿监控系统总体设计规范》令《煤矿监控系统中心站软件开发规范》令《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》令《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》令《煤矿安全质量标准化标准》令《煤矿安全监控系统通用技术要求》(AQ6201-2006)矿井环境安全监测监控系统系统概述煤矿为低瓦斯矿井。为防止井下由于瓦斯、煤尘引发的爆炸，保证矿井和工作人员的安全，按照《煤矿安全规程》规定，设计在该矿设置一套矿井环境安全监测监控系统。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。具体组成如下：A.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，监测信息可以在调度大屏上轮换显示。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；地面监控中心主要有主控机(备用机)、网络交换机、报表打印机、UPS电源等设备；系统监控地面中心站采用全网络化结构，便于实时监测信息、图象信息及文件共享。网络构成为Ethernet以大局域网，通信协议为TCP/IP、NETBULSPX/IPX等。B.系列化智能监控分站。主要完成对所监测的传感器数据采集、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；C.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。宣全监控系统加施术意图整个监测系统由井下传感器、分站、传输电缆、地面主站、监控系统软件组成。系统不仅能对煤矿生产过程中的安全要素进行有效的监测和控制，而且具有生产监测控制能力，同时兼有一部分通讯功能。系统采用主-分站结构，有较好的可靠性、实时性和方便性。设计依据在设计过程中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，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。设计依据为：《煤矿安全规程》《矿井通风安全质量标准化标准》《矿井通风安全监测装备使用管理规定》《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》《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》《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》《煤矿安全质量标准化标准》《煤矿安全监控系统通用技术要求》(AQ6201-2006)。系统功能安全监控系统作为整个全矿井综合信息系统的一部分，主要用来监测井上、下的各测点的环境参数（瓦斯、一氧化碳、风速等）。在一些重要的地点安装传感器后，一些环境参数可以直接在地面中心站及网络工作站上反映出来，减少了井下有关的检查和值班人员，帮助领导和调度员及时掌握安全生产情况，发现安全隐患时及时通知有关人员处理，使值班人员能够及时了解工作面的有安全环境参数的变化情况，对于存在的隐患能够迅速做出处理决策，避免可能发生的事故。因此整个系统在保障安全，提高生产效率等方面将发挥重要作用。实施策略设计在矿井生产调度指挥中心设矿井安全生产监测系统中心站。在井下设22个监控分站，地面设2个监控分站，各种传感器均接入各分站，分站与地面中心站的信号传输通过传输接口完成。（一）地面中心站中心站配置：2台工控机P4/3.0/1G/160G/17LCD；一台使用，一台备用；1个网络避雷器、1个动力电源避雷器；1套图形及监控系统软件；（二）分站1、矿用井下智能分站功能：实时数据采集与发送；根据设定的断电控制参数和所设定的逻辑，进行控制；根据接收的中心站指令进行相应的控制。性能指标：容量：16路或8路模拟量或开关量输入、8路控制输出；显示：6位1英寸数码管显示；断电控制：8路（不需外接断电器可直接完成断电控制任务），容量：36V/5A或660V/1A；参数设置：采用遥控器设置分站参数和断电值；输入电源：36V/127V/220V/380V/660V任选其一；本安电源：18VDC或24VDC；输入信号：200〜1000Hz,1〜5mA、1/5mA、触点；与中心站通讯速率2400bit/s；分站至传感器传输距离：W2.5km；处理误差：±0.5%；断电容量：36V/5A、660V/0.3A；防爆型式：ExibI矿用本安型。2、矿用隔爆兼本安不间断电源输入输出电压交流输入电压36V、127V、220V、380V、660V（-25%，+15%）可选本安直流输出电压：18V/350mA 12V/450mA；整机最大功率：小于50W；（三）传感器1、传感器信号制模拟量：（200-1000）Hz，1-5mA或4-20mA开关量：1mA（停）/5mA（开）或触点2、断电容量:36V/5A、660V/0.3A；3、主要监测参数低沼（0~4）%或（0~10）%高低沼（0~40）%或（0~100）%一氧化碳（0~500）ppm风速（0.3~15）m/s温度（0~50）℃负压（0~5）Kpa水位（0~5）m此外，可以连接电流、电压、功率等模拟量类传感器；还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等开关量传感器。电缆及附件：1）主通讯线为矿用屏蔽通讯电缆，型号：MHYVRP1X4X7/0.52。2）传感器电缆：矿用信号电缆，型号：MHYVR-1*4*7/0.43。用于传输距离W2500m的传感器连接。瓦斯传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度、和断电范围

甲烷传感器设置地点报警浓度断电浓度复电浓度断电范围采煤工作面三1.0%W三1.5%W<1.0%W工作面及回风巷非本安设备采煤机（采煤机配）三1.0%W三1.5%W<1.0%W采煤机电源掘进工作面回风流中三1.0%W三1.0%W<1.0%W掘进工作面非本安设备掘进机（掘进机配）三1.0%W三1.5%W<1.0%W掘进机电源总回、采区回风巷三0.75%W三1.5%W<0.75%W胶带大巷机头三1.0%W三1.5%W<1.0%W非本安设备束管监测系统系统概述考虑到煤层容易自燃，为确保矿井安全生产，本方案选用一套16路煤矿自燃火灾束管监测系统。系统通过束管取样分析矿井综采工作面、综采面回风顺槽、采空区、巷道中的02、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8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。系统在地面设监测、分析中心，并通过束管采集工作面的气体，用抽气泵抽至地面监测室进行分析。系统组成主要有粉尘过滤器、单管、束管、分路箱、气体采样控制柜（内置抽气泵）、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。地面设置束管监测中心，配置气体采样柜（内置抽气泵）、32路系统输出控制器、束管专用色谱仪、工业用计算机。地面束管监测中心采用16芯束管沿主斜井胶带机巷下井，其中8路引至1121综采工作面，8路引至1221综采工作面。在每个综采工作面的上隅角、下隅角、工作面中部、采空区、泵站、回风顺槽口100米处分别设置一个采样点（一个采样点用一根单芯束管），共布置6个采样点，备用2个点。主要功能1）束管负压采样、地面中心站色谱分析，无需任何电化学传感器；2）束管输气流量自动显示（专利技术），方便判定束管中气体传输情况；3）自然火灾预报功能：通过对采样气体的分析，及时准确的预测火源温度变化情况；4）系统自动控制24小时在线监测；5）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；6）具有气体含量超限自动报警功能；7）数据库记录个数无限制；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；软件采用B/S结构设计，客户端零配置。色谱仪自编程功能，克服了双柱箱和双氢焰产生的信号干扰；断功能：自动诊断故障并排除。斯爆炸危险程度的判别。制软件的主要功能：控制软件全中文菜单及窗口提示，人机界面友好，可操作性强，实用性强，软件界面全鼠标操作，简单易用，符合煤矿特点。令自动控制检测方式：能将井下个监测点气体通过束管自动输入色谱仪进行监测、显示、储存和打印检测结果，上一个循环检测结束下一个循环自动开始。令监测控制检测方式：人工分析，手动控制色谱仪可进行试验室分析，自动分析，束管自动循环监测。令检测定量方法：程序分段控制能力、面积基准、峰高基准、一般外标法、外标归一法。令检测基准设定：检测基准参数设定有自动设置和手动设置两种方式。令各检测点趋势分析：检测数据除能以日报表输出外，还能将历史数据以月报标及趋势曲线的形式输出。令自动报警功能：检测气体成分超限时工作站发出报警声，同时报警提示行以醒目的颜色显示报警信息数据。令报表功能：既有正常检测分析数据、谱图报表及日报、月报，又有束管检测分析数据、谱图标标及日报、月报，还有气体含量变化趋势分析曲线报表等。令软件包括爆炸三角形软件。令安全和长寿命：有三根预柱装置，有效防止三根分析柱被污染，使得H2s等有害有毒气体不受干扰，不影响使用寿命和分析精确度，并能确保整套仪器长期不间断工作。令本系统严格按《煤矿安全规程》有关规定来制作安装。技术参数1、控制束管监测路数：12-30路（可扩充）；2、束管传输流量自动显示：12-30路（可扩充）；3、运行时间：24小时连续监测或人工设定；4、分析气体成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8、02、N2等。5、井下管路采样距离330公里。6、色谱仪检测限式.1PPM;7、系统精度31%。8、分析速度：4〜8分钟一次进样内完成矿井瓦斯爆炸气体常量H2、02、N2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6等和火灾气体微量CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8、C4H1