生产指挥中心综合自动化系统设计方案

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1、 目录1综合自动化系统31.1项目概述31.1.1总体目标31.1.2工程内容31.2系统总体设计41.2.1设计依据、原则41.2.2系统总体结构61.2.3工业以太网平台121.2.4平台系统特点121.3综合自动化集成软件平台141.3.1概述141.3.2软件平台的架构141.3.3软件平台特点151.3.4软件平台主要功能171.4KJ90-1工业电视系统331.4.1概述331.4.2系统设计依据和原则341.4.3系统组成361.4.4系统技术特点371.4.5系统具有的功能381.4.6主要设备技术指标401.4.7KJ90-1视频综合管理系统411.5KJ90NB安全监控系统

2、451.5.1概述451.5.2设计依据461.5.3系统结构461.5.4系统主要特点481.5.5系统主要功能501.5.6系统主要技术参数531.6通讯、定位二合一系统541.6.1概述541.6.2设计依据551.6.3系统结构551.6.4系统技术优势561.6.5主要功能特点571.6.6系统主要技术指标5821 综合自动化系统1.1 项目概述1.1.1 总体目标综合自动化系统将实现矿井综合信息网络化、工程控制自动化、安全管理集约化为总体目标，工程完成后要达到国内一流的矿井自动化水平。矿井综合自动化系统网络平台，主要是建立高速的数据工业以太网网络，解决所有子系统传输物理通道和接入协

3、议通信；对所要求各子系统进行数据采集、处理、存储、发布，完成一个信息集中管控/网络发布平台，建立一套适合煤矿的安全生产信息管理系统，在公司系统网络中通过Web权限认证可以看到煤矿生产实时信息。总之：系统建成后，能把各个子系统有机整合在一起，能使各矿井上下各生产环节的工况信息和环境信息在统一平台下进行有效集成，实现各子系统的数据的深入挖掘、分析处理以及关联业务数据的综合评估，实现各生产环节的实时控制，从而达到“管控一体化”和减员增效的目标。1.1.2 工程内容根据对建设综合自动化系统平台的需求，通过规划建设内容如下：1. 建设100M工业以太网平台，构建地面和井下工业以太环网;2. 对矿井工业电

4、视系统进行建设,并接入自动化系统平台；3. 对矿井无线通讯系统进行建设,并接入；4. 对矿井人员定位系统进行建设,并接入；5. 对矿井安全监控系统进行建设,并接入；1.2 系统总体设计1.2.1 设计依据、原则1.2.1.1 设计依据煤矿安全规程；煤炭工业矿井设计规范；煤矿安全装备基本要求；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本质安全型电路和电气设备要求；爆炸性环境用防爆电气设备通用要求；煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件；设备可靠性试验；电气设备的抗干扰特性基本测量方法；矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定；矿用一般型电气设备要求；

5、煤炭调度自动化装备技术规范；监测监控质量标准化实施标准；工业电视系统工程设计规范；电子计算机机房设计规范中华人民共和国消防法；建筑设计防火规范；建筑内部装修设计防火规范；煤炭工业矿井设计规范；建筑工程消防监督审核管理规定；智能调度室装备规范；建筑物防雷设计规范；建筑物电子信息系统防雷技术规范；1.2.1.2 设计原则考虑到综合信息系统建设的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，项目的设计原则为：“先进性、成熟性、实用性、安全性、实时性、易操作性、完整性、可查询性、互联性和可扩展性、经济性”。为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使

6、系统正常、高效地运转，整体方案设计遵循以下设计原则： 先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展。 实用性由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高。因此，在设计上应保证网络的处理能力和带宽。 可靠性高效稳定的系统，能提供全年365 天，一天24 小时的不停顿运作。对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环

7、境，以确保系统稳定。实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。因此，在选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。 安全性网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密措施，来保证网络的性能。安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。 易操作性先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。 实时性设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。 完整性提供与各种外界系统的通信功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统

8、的运作上。 可查询性提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息及制作所需的报表。 互联性和可扩展性把各子系统有机结合起来，满足信息层结构中各层之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充项目的需求，以避免将来重复的投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。 经济性在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的、完善的网络系统。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。

9、1.2.2 系统总体结构矿井综合自动化系统采用工业以太网+现场总线结构。系统总体结构分为管理层、控制层和设备层三层结构，如图1：工业以太环网综合自动化传输平台网络拓扑。其中管理层为矿地面局域网系统；控制层以工业以太环网为数据传输平台，主要由整个监控中心设备及环网平台；设备层采用现场总线，保证了现场子系统的实时性和可靠性，主要由各自动化子系统设备组成。图1：工业以太环网综合自动化传输平台网络拓扑在管理层，通过矿局域网系统，在各台计算机上，可以在统一的界面下根据权限和等级查看全矿的所有信息，将本部门的信息向管理网公布，实现全矿安全生产的自动化管理。控制层是在工业以太环网上接入的操作站、工程师站上，

10、通过综合自动化软件平台向设备层的控制器发送控制指令，并实现对整个子系统设备的集中控制。如：主煤流运输、井下排水、瓦斯抽放等，或对所有设备和环境参数的监测。如：瓦斯监测系统、火灾束管监测预报系统、辅助运输信号等。设备层主要包括：设备操作台、PLC控制箱、传感器、执行器、开关柜、智能变配电装置、行程开关等现场设备。是具体控制动作的执行者。软件系统包含综合自动化及自动化管理平台软件、SCADA/HMI组态软件、安全管理软件、WEB访问软件、数据上传联网软件等。以完成整个系统的自动集中控制、安全管理及预警、综合分析执行等功能。1.2.2.1 系统安全网络安全建设是一个系统工程，KJ90型矿井综合自动化

11、系统安全体系建设应按照“统一规划、统筹安排、统一标准、相互配套”的原则进行，采用先进的“平台化”建设思想，避免重复投入、重复建设，充分考虑整体和局部的利益，坚持近期目标与远期目标相结合。在进行网络系统安全方案设计、规划时，应遵循以下原则：需求、风险、代价平衡的原则，综合性、整体性原则、一致性原则，易操作性原则，适应性、灵活性原则，多重保护原则，可评价性原则。1.2.2.2 物理层安全解决方案保证计算机信息系统各种设备的物理安全是保障整个网络系统安全的前提。物理安全是保护计算机网络设备、设施以及其它媒体免遭地震、水灾、火灾等环境事故以及人为操作失误或错误及各种计算机犯罪行为导致的破坏过程。它主要

12、包括三个方面：环境安全、设备安全、链路安全。在整个系统方案中主要考虑链路安全上体现在以下几个方面：在整个工业以太环网中完全采用物理环网，当光纤某一个地方发生断路后，整个系统不受干扰，并且在中心核心交换机和井下环网与地面环网之间采用了双冗余设计；即使某一台环网交换机损坏后也只能小范围受到影响。KJ90型矿井综合自动化系统所有主要设备完全采用双机备份，如：核心交换机、数据库服务器等实现双机备份。KJ90型矿井综合自动化系统在控制网与管理信息网之间，增加防火墙进行隔离, 并实施相应的安全策略控制。另外，根据对外提供信息查询等服务的要求，为了控制对关键服务器的授权访问控制，建议把对外公开服务器集合起来

13、划分为一个专门的服务器子网，设置防火墙策略来保护对它们的访问。网络边界安全一般是采用防火墙等成熟产品和技术实现网络的访问控制，采用安全检测手段防范非法用户的主动入侵。如图2：防火墙设置示意图。图2：防火墙设置示意图1.2.2.3 网络层安全解决方案在整个网络层安全中考虑防火墙、网闸等设备，为保证数据传输的机密性和完整性，KJ90型矿井综合自动化系统在各子系统数据采集时，采用自编码格式进行加密和解密。1.2.2.4 系统层安全解决方案系统层安全主要包括三个部分：操作系统安全技术、数据库安全技术、文件系统安全技术。具体体现在： 操作系统安全技术操作系统安全不再仅仅是用户组网才会思考的问题，如今的网

14、络情况纷繁复杂，网络安全更要考虑的详尽周到。在系统建设中，操作系统采取如下措施确保系统安全：禁用不必要的服务和端口，保证系统不受黑客和病毒的破坏；系统文件设置为只读文件，防止系统崩溃的发生，采用RAID 5 ，对发生崩溃时及时的恢复；利用双机热备，确保系统稳定运行；操作系统设置具有较高的安全措施，限制用户的权限；建立良好的本地安全策略，确保计算机的安全日志上记录安全事件。 文件系统安全：控制文件的物理位置和逻辑组织，按文件的类划分文件的存储区域。由操作系统控制的合法用户对文件系统的访问，要根据用户的身份及文件的逻辑组织进行控制。限制用户在相应文件逻辑区域内对文件的操作权限，防止非法建立修改、删

15、除文件，严格设置用户对文件的读、写权限。对主要文件的存储和传输应进行加密，防止信息泄露，防止盗用访问口令。 数据库安全数据库系统的访问控制分別在系统级和应用级实施，系统级应控制数据库的备份和加密，应用级应控制数据库系统的输入和输出。应维护数据库系统的数据完整性，具有较好的数据安全机制，在系统故障时能启动事件保护和恢复相应数据。数据库安全主要是使用时策略：使用安全的密码策略；使用安全的帐号策略；加强数据日志记录；使用协议加密；定期备份策略；1.2.2.5 应用层安全解决方案KJ90型矿井综合自动化系统网络的业务和服务，我们采用身份认证技术、防病毒技术、以及对各种应用服务的安全性增强配置服务来保障

16、网络系统在应用层的安全。 应用软件安全设计KJ90型矿井综合自动化系统架构采用C/S和B/S相结合模式，工程师站作为主控端，采用C/S模式。客户端采用B/S模式。系统为两种模式的用户分配不同级别的权限，并设有多级口令保护，只有授权人员才能登录操作、浏览，支持至少3级管理员划分。软件运行可靠性高。误操作时有声音、对话框提示。1.2.2.6 安全管理方面建议网络安全保障不仅要靠技术来实现，还要依赖于人对安全的重视程度、对技术熟悉程度、对安全设备的控制程度。好的技术一定要有好的管理手段配合，而管理更需要技术作为支撑，这是解决网络安全问题的重要保证。因此在安全网络管理方面建议： 人员配备要求调度集控中

17、心配备至少一名系统管理员，要求大专以上计算机专业毕业，三到五名网络安全员，要求对计算机较了解，在网管人员不在情况下，能较好维护网络运行。把网络的安全实时监控和网络安全扫描工作纳入系统管理员和网络安全员的日常工作中，定时定期对网络进行安全评估。建立严格的安全管理制度、不断提高网络管理员的素质，对于确保网络安全、可靠运行是十分重要的。 安全体系建设规范KJ90型矿井综合自动化系统建设整网安全需要一套统一的安全体系建设规范，此规范应结合用户工业以太环网控制网和管理信息网的实际情况制定，然后在全网统一实施。 安全管理制度建设面对网络安全的脆弱性，除在网络设计上增加安全服务功能，完善系统的安全保密措施外

18、，还必须花大力气加强网络的安全管理。 安全管理手段安全技术管理体系是实施安全管理制度的技术手段，是安全管理智能化、程序化、自动化的技术保障。安全技术管理对OSI的各层进行综合技术管理。总之：构筑KJ90型矿井综合自动化系统网络安全防护体系，有效地保护企业信息系统的安全，是一个与病毒、黑客、不良管理斗争的过程。网络的安全不能单靠技术手段一劳永逸地解决，没有一种技术可以绝对保证网络安全，人的因素也很重要。因此，我们说，一个完整的网络安全解决方案应该是：高新的安全技术手段、周密的安全策略、良好的内部管理相结合。1.2.3 工业以太网平台本方案设计的网络拓扑是在调度中心布置两台CQCC6200地面环网

19、交换机，每台提供3个光口，用于驳接环网；提供6个电口，用于驳接服务器、接入交换机、大屏控制计算机、调度中心操作站、工程师站等。整个环网平台在井下中央变电所、1#采区变电所、2#采区变电所、3#采区变电所、4#采区变电所布置5台环网交换机，提供3个光口，用于驳接环网；提供6个百兆光口, 4路485总线转以太网接口用于驳接其他分支环网设备和子系统。在地面通风机房设置1台环网交换机，提供3个光口，用于驳接环网；提供6个电口，用于驳接地面监测监控系统。这种布局网络结构清晰，网络层次分明，数据采集服务器直接连到核心交换机上，链路路径最直接，采集数据快捷。WEB服务器对企业网的用户提供访问，其他的设备都在

20、防火墙的内部区域，被防火墙保护起来，整体网络结构非常安全。全网建成后的性能可以保证达到以下水平：全网交换机连接均可基于单、多模光纤或铜介质，可按需要任意选择；光纤网络中的任何位置发生一个断点事故均可在瞬间内完成链路通信的恢复；全网基于统一、简洁的网络管理。1.2.4 平台系统特点整个自动化综合控制网采用工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行；系统支持光纤冗余环网工作模式，接节故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短，通信更加可靠；所有交换机采用高性能的模块化交换机，避免网络中部分节点故障，同时满足以后的扩容和升级；矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台运行稳定、可靠性好、线路机械强

21、度高矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台通讯协议采用标准的TCP/IP网络协议；平台传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力加强。为数据、视频、语音三网合一提供了足够的带宽；整个网管系统可对所有的综合自动化网的网络设备进行实时监控，出现故障实时报警。在矿信息网与监控网中采用防火墙连接，实现监控网的安全隔离。采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强。核心交换机提供OPC协议，支持监控软件的集成；整个宽带传输网彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，系统节点容量大大增加，稳定性提高；由于以Internet/Intranet/Infranet为整体构架，具有开放的传输接入平台，系统集

22、成能力显著提高，今后矿井各种自动化监测监控系统均可方便就近接入，易于扩展，无须重复布线，节约投资；平台同时支持光纤多模、单模、超五类双绞线传输介质，结构灵活；可方便与局域网企业综合管理信息系统连接，实现信息共享；井下交换机经过防爆认证，具有“MA”，同时增加UPS电源保护，在市电停电后，可运行四个小时以上。支持多种网络拓扑结构和多重冗余方式，如（单）环网冗余、单环双节点冗余、双总线冗余、双环网冗余和环间冗余。环网核心交换机具有路由功能的卡轨式模块交换机。核心交换机有相对独立的模块插槽，每个模块插槽能够配置一块引擎模块，引擎模块上的子卡插槽，可以配置不同种类的网络接口卡。环网交换机支持多光口、电

23、口混合连接，支持Web管理，支持SNTP网络时间协议，准确记录故障时间。交换机管理软件要求能统一配置、管理、监视所有交换机，可监视所有具有SNMP(简单网络管理协议)功能的设备；支持通讯故障自诊断、定位、报警；在更改设备配置时只要在网管工作站对相关设备进行合适配置，通过网管工作站对网络设备进行日常管理、流量统计、故障分析等。交换机支持流量控制功能，防止广播风暴；支持端口的优先级划分和VLAN划分；支持端口和MAC地址的绑定，提高系统安全性。601.3 综合自动化集成软件平台1.3.1 概述矿井综合自动化系统建设是一个涉及多领域、多环节、多维度、多部门、多学科交叉的系统工程。从煤矿生产流程控制角

24、度出发，需要一套稳定、可靠、实时性强、易操作的自动控制系统；从煤矿安全角度出发需要能够提前发现隐患，及时预警，实时异常通告，动态安全管理。因此，KJ90型矿井综合自动化系统就是一个集煤矿生产自动控制，安全管理预警和综合分析决策为一体的整体解决方案。整个软件支撑平台有GE Fanuc iFIX、西门子的WIN CC、美国Wonderware公司的ArchestrA和国产的组态王等组态软件。KJ90型矿井综合自动化系统软件在所开发的统一框架下平台将综合自动化、安全预管理及预警和综合分析执行三大模块进行了无缝连接。真正实现了煤矿安全生产的“管控一体化”。对于煤矿综合自动化系统要求，功能强大且成熟稳定

25、的组态软件的可靠性、稳定性、实时性、易操作性获得各行各业普遍认可，而其对具体安全管理预警以及对各种类型数据的整合、挖掘、分析、评估等综合分析执行性能要求，由于涉及业务交叉多变，信息处理复杂、数据流耦合度大等就显得力不从心，在这方面的功能采用定制开发方式比较适合。为此本方案利用先进的组件化技术，在统一的框架平台下以WINCC大型组态软件结合自主开发的安全管理及预警、综合动态分析执行模块，作为整个综合自动化与自动化管理系统的软件平台。1.3.2 软件平台的架构整个系统采用了C/S与B/S相结合架构设计。平台框架及综合分析执行模块、安全管理及预警模块采用基于.NET平台开发。使用了微软最新的智能客户

26、端（Smart Client）技术，实现无接触部署、离线应用、自动更新、个性化用户界面，最大程度上解决了B/S与C/S结构在使用习惯与性能的差异。结合Click Once技术有效解决了C/S结构在部署上所带来的不方便。保证了任何授权用户，不受时间、空间在网络互通情况下访问属于他的数据资源。综合自动化模块则采用世界知名品牌厂家生产的大型组态软件进行二次开发。矿井综合自动化系统软件体系结构图如图4：矿井综合自动化系统体系结构图。图4：矿井综合自动化系统体系结构图平台核心支撑：主要由德国西门子wincc引擎、Gis图形引擎、业务引擎和分析预警引擎构成。1.3.3 软件平台特点 协调统一的体系结构采用

27、通讯中间件，解决了集成中面临的语义异构、语法异构、结构异构、系统异构的问题。在.Net平台下基于组件开发方式，开发人员可以方便使用、修改、扩充、定制框架中的组件，框架平台可以通过配置组件动态加载核心模块。 友好的平台软件界面系统的人机界面 采用最流行的界面组态技术，将所有的人机界面，应用数据和分析数据完整地集成在平台框架体系结构中。基于面向对象的图形，表格等为用户提供功能强大友好的操作界面。使用人员只需阅读相关的使用说明书或经过简单的培训就可操作。 安全性、可靠性、稳定性高整个解决方案采用基于角色的权限管理设计，按照人员、角色、权限、拥有资源来实现安全小粒度划分，满足在应用层的高度安全需要。该

28、解决方案提供了先进、成熟的支撑平台软件，确保关键应用能稳定运行。经过众多行业长时间检验的Wincc通讯控制引擎可保证通讯控制稳定可靠。数据采集服务器采用冗余方式配置，所有冗余服务器对系统内客户端有效，无需冗余组件，自动切换，报警事件自动同步。通讯控制系统无故障率高达99.99%。 独有的联动控制预警 在该解决方案中，将各个系统集成在统一的一个平台下，各子系统之间可以自动实现联动控制与预警。指挥人员可以实时监控各个重要场所与环节的状态与现场状况，一旦有异常发生，能以声光信号提示，视频锁定异常点监控，在GIS平台上可以明确标定异常点影响范围，人员分布及就近逃生路线，环境参数。方便调度管理人员及时、

29、可靠掌握现场情况。根据异常类型自动产生初步处置方案，可对该方案进行模拟分析。重庆研究院多年致力于瓦斯监控及治理，在防突预测，瓦斯预警，波峰预测，瓦斯爆炸等方面积累了众多研究成果与行业经验。通过数学建模、神经网络解算、智能分析将这些成果数字化，将安全动态预警变为了现实。 强大的冗余特性平台强大的冗余服务器双机热备和LAN冗余结构，在主服务器产生故障或数据连接失败的情况下可自动从故障服务器切换到备用服务器，接管主服务器的所有功能，并保持与各节点的正常通讯。 便捷二次开发定制整个系统拥有直观的图形工具，一般用户都可以快速上手，简单快捷地为他们的生产过程创建高性能的过程窗口。无论是简单的单机人机界面，

30、还是复杂的多节点、多现场的数据采集和控制系统，软件都可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要。运用我们提供的报表服务功能、图形引擎、数据访问中间件、在线组态、日志审核功能、权限审计等功能，可以方便的开发出新的高安全跨系统的应用。可以通过模块配置实现现有系统无缝接入。 良好的人机接口系统支持在线组态功能，提供动态、实时、准确现场数据。运用了Ajax技术改善了用户使用体验。提供多种数据表现形式如实时图表、文本表格、语音报警等。 易于扩展和集成平台使用通讯中间件，拥有众多标准的驱动库，支持PLC过程级直接通讯。采用了COM/DCOM组件、ActiveX控件、OPC、VBA、ODBC和ADO，.Ne

31、t Remoting,Web Service等技术以确保现有和后期扩建系统能便捷接入。 标准的开放协议接口采用标准、开放的接口协议，各系统互联基于工业以太环网，采用标准、开放的协议如：OPC、NetDDE、MPEG4、SOAP等协议。 简单灵活的部署解决方案对于c/s结构程序部署我们使用微软ClickOnce解决方案，客户端可以自行更新；开发人员可以指定更新行为；网络管理员也可以控制更新策略，最终用户或管理员还可以对更新进行回滚，使应用程序恢复到早期的版本。而对于B/S结构程序，客户端部署属于零配置。1.3.4 软件平台主要功能1.3.4.1 综合自动化功能 实时数据采集与存储系统能采集存储生

32、产过程的重要数据，以实现设备的数据管理和分析。提供毫秒级的数据采集检索速度。采用高效的数据压缩算法可以大大节约存储空间。 平台集中自动化控制在平台软件上通过管理权限，可对相应控制系统发送控制命令，远程集中控制煤矿生产设备，在具备条件的情况下可完全实现无人值守。图5：自动化控制 实时监控功能系统的每幅画面能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态，这些数据和状态能每秒更新一次。显示的颜色或图形将随过程状态而变化。棒状图和趋势图将能显示在任意一个画面的任何一个部位上。生产装置的图片、工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在终端显示出来，每个画面都包括字母数字字符和图形符号，通常采用可变化的颜色、图形、

33、闪烁表示过程变量的不同状态，所有过程变量的数值和状态每秒动态刷新。操作员在此画面对有关过程变量实施操作和调整。功能键和软开关的设置可在画面上任意位置，数量不限，并可通过光标就对任何一个过程进行操作。可显示所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。图6：实时监控1图 7：实时监控2图 8：实时监控3 全局概要显示从全局的角度浏览矿井运输、提升、通风、人员分布、供电情况情况的总体展示。便于总调度人员使用。图 9：全概图 分区显示能工作面内的相关设备信息如水泵运行状态、煤流状态、瓦斯情况按工作面进行分区域显示，便于队组管理人员使用。图 10：区域显示 事件记

34、录系统对所有涉及系统配置操作，对子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都自动进行完整的记录，包括：操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。为系统的事故追查及重演提供重要的信息。 趋势显示趋势显示可以调用历史数据，追忆历史设备运行情况，分析问题原因。可在趋势图上切点观察任一时点的值。图11：图 12： 报警显示系统自动按时间或者时间段统计查询报警个数，并按类别、等级等条件查询打印。对于需要报警的变量给出报警提示，以颜色闪烁或提示框等方式直观的表现，并有专门的报警窗口可以查看历史报警；所有报警都能存储下来，并可由操作员选择打印；对所有系统报警可以定制短信报警，需要给哪些责任人发送信息并提示报

35、警信息，给出可能出现问题的原因。图 13： 具备在线组态设计功能：系统具备画面设计、动画连接、程序编写等功能，还应具备对变量的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能。1.3.4.2 安全生产管理及预警功能 应急预案管理功能参照国家重大危险源辨识标准动态管理各种危险源（如炸药、锅炉、掘进头）的位置、数量采用事故树分析法，危险指数法对危险源从物质危险性、工业危险性、事故范围、预计人员财产损失进行动态评级。建立专家数据库便于同类事故处理办法查阅，根据实际情况和专家经验设置预案。高效应对灾变事故。在事故发生时，可以在GIS平台上直观反映当前危险源影响范围，受灾财产与人员估算。通过应急预警管理功能

36、还可以进行事故模拟演练。图 14：应急预警方案 设备检修管理功能通过GIS平台建立设备管理系统，可以在GIS图上直观反映出设备的空间位置，及运行状况、固有参数、定期检修情况、配件更换情况、设备的校准情况等属性信息。可以按日或按班生成设备检修调校表。可以与库存管理系统结合生成配件计划单。图 15：设备管理 布线规划设计功能图 16：井下布线规划传统的系统布线是按需重复布线，没有优化设计。随着矿山自动化建设不断深入，现场设备越来越多，各种设备线路日益复杂，给管理维护代理极大不变。而采用布线规划功能，可以动态管理各种设备通讯线、电力线、设备连接配线。便于线路规划设计和维护。 动态防突管理动态防突系统

37、利用计算机技术实现了对突出危险工作面“四位一体”综合防突技术的自动化管理、分析与预警，提高了防突管理的规范化、有效性和及时性，其主要包括如下功能局部瓦斯地质图及防突措施表现功能，报表功能，资料分析功能，报警及预警功能，钻孔智能设计功能。图17：防突管理 瓦斯涌出分析与预警系统瓦斯涌出分析与预警系统主要是对瓦斯监测数据的历史值及实时值进行分析处理，研究矿井或采掘工作面的瓦斯涌出特征。根据瓦斯涌出特征实时判断采掘工作面的突出危险性、瓦斯爆炸危险性和瓦斯灾变动态演变。包括瓦斯监测数据实时值的动态分析、动态预测指标Fv（瓦斯浓度变化频率）、V30（炮后30分钟吨煤瓦斯涌出量），Kv（瓦斯涌出变异系数）

38、等的自动计算，突出危险临界值的动态计算等功能，瓦斯涌出指标实时预警，瓦斯灾害动态波及范围、避灾路线、灾害发展趋势及范围等的智能解算。图 18：瓦斯涌出分析图 19：瓦斯预警系统 火灾预警系统图 20：火灾分析火灾预警系统是针对煤矿采煤工作面回采过程中防治采空区自燃的需要而开发的专业应用系统。共有三个功能模块：火灾预警模块、预警日常管理模块和系统维护模块。1.3.4.3 综合分析执行功能 数据综合分析功能能够对各子系统数据的有序流动进行管理，与各子系统以标准的软件接口和信息协议交换数据。系统能够对各子系统进行综合分析、分类处理。形成信息数据中心。图 21：数据综合分析 生产效能评估功能定期提示影

39、响煤矿生产的因素和时间，为管理人员提供参考依据。分析矿井生产过程中能耗与产量的关联信息，指导管理人员对生产各环节进行优化控制，节约能耗，提高产量。图 22：生产效能评估 系统的联动控制功能联动系统关联变量设置画面：图23：系统联动控制综合自动化与管理系统平台的建立，不仅能实现全矿所有数据的集中，更重要的是有机的整合了所有的系统的数据，通过联动控制功能模块可以实现各个子系统之间信息共享及联动，从而使原来各个独立的系统现在变成了一个整体无缝连接的大型系统。1.3.4.4 平台配置管理功能 访问权限管理模块功能对使用系统的有关人员，将使用统一标准的应用系统授权管理，如系统的参数配置、组态、功能模块调

40、阅、发送指令等使用权限进行集中授权管理。这样来有效防止非法操作，并能对非法操作进行跟踪记录，确保系统运行安全。图 24：用户登录图 25：用户权限设置基于角色权限管理系统将系统权限采用细小粒度分隔，拥有很强的安全行和可靠行。通过及时的日志审查，安全审核确保系统安全运行。 丰富的子系统扩展接口平台软件要和各种监控设备进行通信，获取其它业务管理系统的数据，用以满足综合自动化的要求，这就要求平台软件应能适应现场的多种设备选择，本平台软件有针对性地开发了支持市场上主流设备的通讯接口和数据交换接口，例如：现场设备通讯的RS232协议，RS485协议，TCP/IP协议、OPC2.0协议、DDENE协议、F

41、TP协议、ODBC等等。使系统能在应用级别上可以使用更广泛的功能接口，方便子系统接入。 系统具备软件的定制及动态加载功能使用维护人员可以使用、修改、扩充、定制框架中的构件，以满足其具体化应用需求。最大的好处是使用维护人员不必每次都从草稿开始设计应用系统，而可以直接重用框架中的这些构件。平台软件使用系统框架构件作为基础，内部的每一个子系统都作为一个构件，可以单独维护，避免了牵一发而动全身的情况；而且系统框架的动态加载技术使整个平台软件便于升级和扩展。图 26：数据加载图 27：图 28：数据备份1.4 KJ90-1工业电视系统1.4.1 概述随着矿井生产自动化程度的不断提高和生产工艺的改进，为达

42、到高产高效、安全生产的目的，须对煤矿安全生产重要环节、场所的视频监控，可以将各个监控点的图像采集后传输到中心监控室并实时显示在监视器上。通过本系统，地面监控人员能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，及时发现各监控点的违章作业情况，防患以未然，为煤矿的安全生产保驾护航。1.4.2 系统设计依据和原则1.4.2.1 设计依据安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）；民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）；工业电视系统工程设计规范（GBJll5-87）；工业企业通信设计规范（GBJ42-81）；计算机软件开发规范（GB8566-88）；安全生产信息系统建设技术指导书（一），国家煤矿

43、安全监察局煤矿安全规程；安全生产法；煤炭工业设计规范；煤矿安全装备基本要求；1.4.2.2 设计原则 基本原则充分考虑的各种具体要求：要求“数字存储、数字发布、数字浏览”，保持国内先进。本系统拟在生产部分的工业电视系统中将井下及地面的各个监测点，如井下各部胶带机头、机尾、转载点、行人车场、无人值守变电所、地面工业区的要害部位、生产场地等进行图像监视，再通过传输线（光纤、网线）统一接入就近交换机，由网络信号的方式传输到调度中心进行统一的处理、存储、应用，在调度台的拼接大屏幕上显示各个重要的监测点的图像，从而进行有针对性的显示与控制，为生产调度指挥提供方便。系统具有调度的可靠性和工作连续性，最大限

44、度地减少各方面的维护工作；系统可扩展性及兼容性很强，使用方便；系统能有效地与各子系统在同一平台有机运行，做到视频信号与子系统控制信号联动。 具体原则 先进性、安全性在线路设计和设备定位配置上采用隐蔽保密方式。采用分布计算/集群管理的结构方式。破坏者破坏一部分设备，其他设备照常工作。系统具有完善的系统安全性管理及权限管理的设计，保证视频图像资源可靠、安全的传输和共享；通过对操作员的身份鉴别、分级别授权等手段实现该级别的安全性。为信息现代化建设提供一个优秀的支撑平台。 可靠性、稳定性系统的稳定性是指系统具有长期连续运行的能力，要求，特别是应用软件能够经受长时间运行的考验。本系统主要设备选型采用高性

45、能、高可靠性产品，选用的系统、设备均经过用户广泛使用验证。所有产品均具有正式的出厂合格证明和国际权威机构的质量认证。整个应用系统的设计、实施过程中严格按照IS09001国际标准执行，以此来保证系统的安全、可靠、稳定性原则。 完整性、扩展性本方案的设计充分考虑了系统功能的全面性及完整性，不存在音视频流交换的瓶颈，网络服务器控制点数不受限制，使得网络服务器造价较低，系统规模扩容能力强。系统的建设同时考虑到今后网络结构的改变和系统功能的升级。 实用性、经济性本方案所作的系统配置和设备选型都在国内的大型监控系统工程中有过成功的应用实例。又针对煤矿行业特殊性作了特殊的设计，具有在带宽比较窄的情况下能传输

46、实时、清晰的图像；高度可靠的传输保证；保密性强、完善的系统安全性管理及权限管理的设计；操作、维护简单性、扩容升级好等特点。如果单纯追求技术的先进性，可能是片面的，因为在同一层面比较，最先进的技术其价格可能也是最高的，因此在系统造价与技术先进性之间应该有一个权衡。我们可以在保持系统主体技术先进性的同时，通过应用系统自主开发和资源配置等手段，努力追求性能/价格比的最优。经济性原则就是在考虑系统技术先进性的同时，又充分考虑系统的总体拥有成本(TCO)，使系统建设在一个比较高的技术水准之上，又降低用户的初期建设造价和后期维护成本。 操作、维护简单性系统的功能应该完善、全面、强大，但同时必须强调保证操作

47、、使用、维护尽量简单，这就是操作、维护简单性原则。简单性原则对用户来说，即操作使用人员只需一些基本的知识，不需经过长时间、复杂的培训即可熟练进行系统操作，在系统出现问题时，经过简单的技术处理，即可快速恢复：（包括的修复替换和软件的升级，更新）。本系统的设计、实施中，操作、维护简单性原则是指：整个系统建立在流行的窗口操作系统之上，只要操作人员看的懂图形标志，懂得基本设备名称含义，即可用鼠标点按进行工作：监控软件为中文窗口界面，图标形象直观易懂；对整个系统提供完整的操作说明手册，并对用户的网管及相关人员进行严格的培训，以帮助用户快速掌握系统的使用、维护。1.4.3 系统组成KJ90-1型煤矿数字工

48、业电视监控系统传输采用先进的全数字方式，以光纤、阻燃网线作为传输介质，独立传输，将井下、井上的主要生产环节、重要设备及关键场合的实时图像传送到矿调度指挥中心和矿领导办公室。使调度指挥人员和矿领导能够直观、快捷地了解生产一线情况，掌握全井重要设备的实时工作情况，提高科学调度指挥和管理的现代化水平。该系统的组成主要由井上、井下部分、调度室主控部分组成。系统结构如KJ90-1工业电视监控系统结构图所示。KJ90-1工业电视监控系统结构图1.4.3.1 井下部分要求井下以监视各变电所、泵房、主要巷道、主运输皮带、猴车等要害场所为主。共计安装16套矿用本安网络摄像仪。要求具有超高分辨率（580TVL）、

49、高灵敏度、高信噪比（50dB）,在极低照度（0.001Lux）环境中可获得真实自然的图像，适合煤矿井下光照条件差、监视点多的使用要求。1.4.3.2 井上部分要求井上以监视地面变电所、压风机房、皮带、井口、办公大楼等要害场所为主。共计安装固定彩色摄像头10个，全方位摄像头4个。1.4.4 系统技术特点 光纤传输工业电视图像，距离远，抗干扰能力强； 采用MPEG-4或H.264视频、音频压缩标准，数据量小，存储时间长； 通过Ethernet/Internet网络平台，实现真正的数字网络视频监控； 数字网络视频服务器集图像实时显示、云台控制、存储、回放、字符叠加、矩阵切换、权限管理、网络通信为一体

50、，功能强大，操作方便； 接口兼容、界面友好、易于使用； 实现对动点摄像机的远程控制，包括P/T/Z功能； 采用B/S结构，在各联网计算机上均可实时浏览、查询、录像等功能； 录像方式灵活，可连续录像、动态录像、手动录像、报警录像； 以图像方式直观实时监控采掘面、皮带运输、主副井提升、选煤厂、工业广场等关键生产环节情况； 在计算机屏幕上可同时显示一个、四个、九个、十六、二十四、三十二个摄像机的图像，画面格式可选，并可对其进行图像冻结、放大、缩小等操作； 实现集团与矿之间联网，远程传输图形、图像、数据，在网络上共享各矿多媒体监控信息； 与煤矿安全生产监控系统实现无缝连接，在煤矿调度中心配置大屏幕电视

51、墙，形成集数据、图像和声音为一体的多媒体安全生产综合调度指挥系统； 监控系统有安全密码，没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、设置系统、删除文件等操作； 监控中心站和网络终端可同时显示不同的视频图像监控画面； 系统预留有报警接口，可以连接主动探测器或被动式紧急按钮，增加对突发事件的报警录像功能。1.4.5 系统具有的功能KJ90-1智能监控管理软件服务器端软件安装完全符合Windows风格，用户只要通过简单鼠标点击就可以完成全部安装，整个过程无需专业人员帮助和指导。一个熟悉Windows软件安装工程师只需要十几分钟，就可以使智能监控管理软件服务器端软件运行起来。 监控中心1/4/9/16多画

52、面监控图像默认分辨率2CIF监控画面任意放大全屏多画面监控P/T/Z控制多达64个预置位控制设定多个轮巡组对前端监控点进行轮巡监看按任意设定路径或者预置位巡航监控远程操作画面分割器切换远程控制雨刷和喷水瓶支持电子地图访问设置图像的帧率、分辨率、带宽图像快照按需发送图像实时显示图像占用带宽中文方式显示监控点位名称双向语音双向数据透传 录像中心手工录像触发录像定时录像按条件查询录像录像可转录成标准AVI文件录像实时回放回放时可以进行快进、快倒、慢进、慢倒、单帧步进等控制整图放大，局部放大自动循环录像对录制的数据进行锁定报警应分级别处理触发报警报警录像时间可设报警联动 监控点管理IP地址设置组播方式

53、配置电子地图设置 用户管理添加、删除用户和用户组设置用户和用户组系统权限设置监控点分组访问权限系统可分级别实现对实时监控权限控制 系统设置、系统日志、远程访问组播服务器地址设置录像服务器地址设置用户系统使用行为记录自动适应远程用户的访问带宽 Application Server流媒体服务远程拨入服务云台控制服务录像服务录像回放服务报警服务视频流带宽设置录像存储路径设置支持单播和组播1.4.6 主要设备技术指标1.4.6.1 井下KBA173本安摄像仪水平清晰度：570线；最小照度0.001LUX灰度等级：优于8级红外距离：20m输出信号：1.3nm波长的单模光纤光信号输出或网线传输光功率输出：

54、大于10uw/30uw;传输距离大于20KM1.4.6.2 地面全方位摄像仪图象传感器:1/4彩色CCD扫描系统:2:1隔行扫描像 素:795（H）596（V）（470000像素）信 噪 比:48dB线 数:480线摄像距离： 0.01（wide）；1.2(tele)视频输出:复合输出75；Y/C分离镜 头： 18倍光学变焦最低照度： 彩色0.3 Lux（常态） 黑白0.01 Lux（实时）1.4.6.3 地面彩色/黑白数字摄像机最低照度：彩色 0.3Lux，黑白：0.01 Lux清晰度： 彩色480TV线上， 快门： 1/1001/10000 秒信 噪 比： 优于50dB1.4.7 KJ90

55、-1视频综合管理系统KJ90-1视频综合管理系统采用最流行的分布式集中监控系统架构，适用于大规模集中监控联网应用。系统特点如下：树形架构：本系统主体采用自上而下的树形架构，与行政结构一致，方便应用部署；可扩展成网状结构：系统可对不同用户分配不同的资源及权限。针对某些用户，可以将其所拥有的系统资源配置成网状结构，让这些用户拥有访问非直接下级资源的权限，从而解决跨区域访问的难题；轻量级的目录服务器：用于系统资源的定义及用户权限分配，整个系统各组件的运行连接皆需由目录服务器统一调配。目录服务器可以使用多种数据库，实际上，本系统中，一个简单的免费数据库即可适用于具有海量资源的监控项目；高效的流媒体服务

56、器：可转发1000路以上的视音频信号；优化的存储中心：流媒体服务器与磁盘阵列相接，可同时录制1000路以上的视音频信号；视频综合管理系统服务器端录像回放 视频监控WEB客户端KJ90-1智能监控管理软件的强大功能包括：观看现场图像KJ90-1软件可以满足两种类型的用户观看实时视频图像。第一种，用户设有专门的监控中心，配有先进的大屏幕显示设备，有关人员会不停的观测现场图像，并十分注意监视画面中的突发事件和目标。第二种，有关人员只是偶然观看视频。观看视频图像最基本的一点，即需要有人呆在那儿监视它，并使用正确的操作。智能监控软件的真正优点是，可以在网络任一地点观看，也可同时在不同地点观看。为了确保系

57、统安全和更好的管理，可以用口令保护对视频图像的访问。监控软件将提供各种条件来实现对视频图像更为简便、更加有效的监视，从而获得更理想的效果。录制视频图像KJ90-1智能监控管理软件是网络视频系统最好的选择，它对所发生的一切能做出精确的、可靠的视频录像，扮演了最为重要的角色。该特点非常独特，你可以选择灵活的录像模式：手动的、预定的、触发的录像。手动录像，允许用户在任一时间内，对任何选定的摄像机进行视频图像录制。预定录像，使操作人员能够对任一指定摄像机的图像进行预定录制设置，对预定设置的内容没有任何限制，只要你想，简单选择设置，就可以得到你所要的全部细节。触发录像，该方式可以在外部报警传感器触发或内

58、置视频移动报警触发时，记录下更多的细节。回放视频录像KJ90-1软件可以迅速的、方便的找到某个特定的录像。你可以通过时间、日期、摄像头等条件进行筛选回放。你还可以放大回放的录像，显示那些极细微的图像细节。PTZ控制及预置位KJ90-1软件可以远程控制前端摄像机，完成Pan/Tilt/Zoom控制，你还可以设置多达64个预置位置，并对其进行命名。高分辨率图像和带宽设置KJ90-1软件能够让你捕捉到高质量的图像，分辨率可以达到电视行业标准，并保证最大30fps的帧率。这样的图像即使采用高清晰监视器观看，图像质量也几乎不受影响。更棒的是，你完全可以根据实际情况设置视频图像占用的网络带宽，来获得不同的

59、图像质量，而不会对你的网络性能或者其他应用造成影响。设备管理如果你的系统中只有几个监控点，设备管理不会遇到什么麻烦。但是，当你的监控系统有几十个，甚至几百个监控点时，你就会发现设备管理是一项巨大而又繁琐的工作。KJ90-1软件提供一个实用的设备自动发现工具，这样，你就可以轻松的管理系统中的全部设备，而不管你的监控系统有多么庞大。用户管理智能监控管理软件KJ90-1具备完善的用户管理机制，你不但可以为某个用户在系统中开设帐号，还可以限定不同用户的权限。这些权限包括对观看图像的限制，录像操作的限制，PTZ控制的限制等很多种，你甚至可以做到对视频图像分区观看的限制。即使是拥有相同权限的用户，其优先级

60、也是有区别的。这样，你只要事先设置好不同用户的权限，就可以放心的让用户使用系统，而不必考虑视频图像的安全性和保密性，不同用户观看图像时也不会发生冲突。电子地图KJ90-1软件提供一个直观电子地图使用方式。你可以在系统中加入监控点分布的真实地图或者模拟图形，编辑摄像机的实际位置。这样，你就可以迅速的在电子地图中找到你要监视的物理地点并观看其图像。组播技术当网络中有较多用户使用网络视频监控系统时，就会产生非常大的网络流量，对网络性能和其它应用造成很大冲击。在这种情况下，你可以利用KJ90-1软件的组播技术来非常有效的减少网络流量。1.5 KJ90NB安全监控系统1.5.1 概述随着国家对安全生产的

61、日益重视及根据威鑫煤业安全生产的实际情况，此方案选用具有自主知识产权、符合AQ6201-2006新标准要求的KJ90NB矿井安全监控系统进行方案设计。煤炭科学研究总院重庆研究院有很强的产品研制开发能力，特别是在矿井安全监测仪器仪表、各类传感器、断电控制器、计算机软件及监控系统等方面有雄厚的技术实力。所有这些产品的技术含量、产品质量、系列化、产品种类、售后服务保障及产品技术支持在国内都属一流，许多其它型号的煤矿监控系统都选配我们的产品为其配套，有很大的市场占有率。随着监测技术的不断发展，重庆研究院还在不断的研制开发新产品或已有产品的升级换代，特别是国家计委投资2500万建设的“国家煤矿安全技术工

62、程研究中心”（建设一条仪表生产线、一条机械装备生产线、三个安全实验室）为我们提供了更好的后续发展能力。KJ90NB型矿井综合安全监控系统自配套能力强，监控系统的各类设备及监控软件均由煤炭科学研究总院重庆研究院一家研制、生产。产品性价比高，售后服务有保障，能很好的控制监控系统总体质量和性能，控制产品的生产加工周期，对日后产品的升级换代提供可靠保障。KJ90NB型煤矿安全监控系统自成功研制并推向市场以来，经过不断的完善和发展，目前已发展到第五代产品。该系统以其技术先进性和实用性深受煤矿用户的欢迎，在煤炭行业得到了很好的推广应用，并在其它非煤炭行业如环保、化工、公路及铁路隧道等民用方面得到应用。该系统具有很强的行业代表性，国内监控系统的技术的领跑者。到目前为止，已在国内多个省区，系统国内市场占有率在37%以上，用户普遍反应良好，取得了较好的经济效益和社会效益。1.5.2 设计依据1)煤矿