第十二章智能化系统(1-12)

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1、第十二章 智能化系统第一节 总体框构本矿井整合改造项目投产后，生产实力达到0.12Mt/a，矿井信息化建设依托成熟的计算机技术，利用以太网及串行总线技术传输网络，与设备层的子系统建立I/O通讯，实现计算机远程监控。集中监控设备设于矿井办公楼调度室内。将地面和井下设计为一个统一的综合自动化网络系统，系统能够实现在地面限制指挥中心对地面和井下机电设备实现集中限制的功能；同时可将各种信息进行综合应用，如生产平安状况综合分析、成本分析、平安监控信息共享与分析、故障检测与分析等等。其次节 平安、生产监控及自动化系统一、矿井平安监测监控系统本矿井为低瓦斯矿井，一级简单自燃煤层，针对本矿井井下环境实际危害，

2、配套平安监测系统以监测瓦斯、一氧化碳为主。矿井选用一套KJ76N型矿用平安监测监控系统，本系统由地面中心站，通讯接口卡、监测分站及传感器组成。通过矿用通讯电缆联网。1、地面中心站地面中心站采纳双回路供电，双回路电源干脆引自地面变电所380V侧。中心站选用两台P4型计算机做为监控主机，监控主机及打印终端设在调度室内，选用KJ76N型配套通讯采集卡一套，通过PUYVR1-410.52/7通讯电缆与井下各监控分站连接，对井下平安状况进行实时监控及连续监测记录、地面设4台监视终端、通过分频器与监测系统连接，可在不同位置监测到井下平安状况。2、井上、下平安监测装置设置依据矿井实际状况，设计确定井上、下共

3、选用KJF76N-F型监测监控分站14台，分别设置在地面主通风机房、井下中心变电所及水泵房、永久避难硐室、救生舱硐室、运输大巷及运输顺槽胶带机头、各掘进工作面入口、采煤工作面入口、总回风巷、风井等处。传感器布置如下：井下中心变电所：瓦斯传感器1个、一氧化碳传感器1个、温度传感器1个、水位传感器2个、设备开停传感器3个。大巷皮带机机头、煤仓：瓦斯传感器1个、一氧化碳传感器1个、烟雾传感器1个、煤位传感器1个。201运输（回风）顺槽：瓦斯传感器3个、一氧化碳传感器2个、温度传感器1个、风速传感器1个、设备开停传感器1个、馈电传感器1个、断电限制器1个、粉尘传感器1个。1#救生舱硐室：氧气传感器一个

4、、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个。永久避难硐室外：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个。永久避难硐室过度舱：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个、湿度传感器一个。永久避难硐室内：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个。永久避难硐室过度舱：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个、湿度传感器一个。永久避难硐室外：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传

5、感器一个。2#救生舱硐室：氧气传感器一个、二氧化碳传感器一个、瓦斯传感器一个、一氧化碳传感器、温度传感器一个。202综掘工作面：瓦斯传感器2个、一氧化碳传感器1个、粉尘传感器1个、风筒压力传感器1个、断电限制器1个、设备开停传感器2个、馈电传感器1个、风门开关传感器2个。203综掘工作面：瓦斯传感器2个、一氧化碳传感器1个、粉尘传感器1个、风筒压力传感器1个、断电限制器1个、设备开停传感器2个、馈电传感器1个。总回风巷：瓦斯传感器2个、一氧化碳传感器1个、风速传感器1个、负压传感器1个、温度传感器1个。风 井：瓦斯传感器1个、一氧化碳传感器1个、风速传感器1个、负压传感器1个、温度传感器1个、

6、设备开停传感器4个。甲烷传感器应垂直悬挂，距顶不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。在回采工作面上隅角、工作面和回风顺槽处各设一个甲烷传感器，工作面甲烷传感器安装位置距工作面小于10m，回风顺槽安装位置在回风顺槽距回风巷10m处。一氧化碳传感器应垂直悬挂，距顶不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。温度传感器应悬挂在巷道的上方，距顶不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。风速传感器应设置在前后10m无分支风流，无拐弯，无障碍，断面无改变，能精确测风断面的地方。二、矿井生产监控和自动化系统该矿井自动化监控系统将变电所综合自动化系统、胶带输送机集控系统、主排水泵监控系统、

7、通风机在线监控系统、压风远程监测系统、矿压监测系统、井下人员定位系统、火灾束管监测系统均纳入矿井综合自动化系统，各个系统都有不同的数据格式、通信协议，反映不同的内容，因此，必需进行功能扩展，加以综合处理，建立一个统一的生产自动化监控集成网络，使调度室、矿领导等用户通过各自的微机就能调看各个监测监控系统的不同的实时动态画面，全面了解整个矿井自动化系统的全貌。1、网络体系结构矿井生产自动化监控网络采纳ABB公司的三层网络体系结构构建，即信息层、限制层、设备层。信息层采纳工业以太网，限制层和设备层采纳现场总线。设备层：主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成

8、现场限制及设备之间的连锁限制。主站为PLC或工业PC机或其他限制器，负责总线通信管理及全部从站的通信。总线上全部设备生产工艺限制程序存储在主站中，并由主站执行，用于现场设备的信息采集与限制。限制层：限制层网络采纳ControlNet网络结构，ControlNet网络通过网关与调度室工业以太网交换机连接，并通过此交换机接入矿井以太网。井下中心变电所、地面通风机房、主井胶带机等地方各设置一套ControlLogix限制模块单元，各监控子系统通过ControlNet、远程I/O、ModBus RTU RS485、ProfieldBus等网络结构就近连接到ControlNet限制模块单元上，Contr

9、olLogix限制模块单元通过ControlNet网络总线由调度室网关与调度室工业以太网连接，将各子系统监控数据传输到调度室。主斜井胶带机ControlLogix限制模块单元留有原煤仓及洗煤厂限制子系统接口。信息层：信息层网络采纳工业以太网，调度室交换机通过调度室网关与ControlNet网络联网，构成监测监控、信息管理的应用平台。从井下ControlNet网络过来的信息经过调度室网关和监测工作站进行通讯。调度室设置服务器及监控主机，负责各子系统远程监测、监控以及各自系统的数据采集、存贮和管理。2、矿井生产自动化监控网络集成软件平台搭建采纳RSView32作为本系统的系统集成软件平台，RSVi

10、ew32软件是运行于微软公司WIN98、WINNT环境下的数据采集、监控和信息管理的一个工业监控软件包，该软件采纳OLE、ODBC和VBA技术将软件和微软的技术有机的结合在一起。RSView32软件改进了传统的MMI功能，供应了面对目标的动态图形开放式数据库结构，DBF历史文件数据存储，并增加了趋势报警，派生标签和事务检测功能，RSView32软件广泛应用于各种工业计算机限制系统，操作人员可对全厂进行监视限制，快速牢靠的数据采集、数据操作，并对上位计算机进行通讯，利用RSView32的任务窗口功能可同时显示多幅监测画面。利用基于客户终端/服务器模式的RSView32ACTIVE显示软件，其他工

11、作站通过阅读器干脆阅读各监控系统数据。通过RSView32软件使分散的各部分监控系统实现集成。（1）矿井平安监测子系统依据煤矿平安监控系统及检测仪器运用管理规范（AQ1029-2007）确定系统的构成、功能及布设原则，本矿井采纳KJ76N型矿井平安生产监测系统，主要对煤巷内的瓦斯、一氧化碳、氮气、温度、风速、风压、风门开关等参数进行实时监测，对风电闭锁开关、主要设备的开停、水仓水位等工况进行监控，遇险情时，能刚好发出警报、切断危急区电源并将信息快速传至地面中心站。平安生产监测系统还在矿长室、总工程师室、通风区办公室等处设终端机，便于矿井主要领导刚好了解矿井平安生产信息，以期达到对灾难事故早期预

12、料和预防，科学合理组织和管理生产的目的。平安监测系统作为矿井信息管理系统的一个子系统，与矿井计算机管理系统联网。（2）矿井变电所自动化系统矿井变电所自动化系统主要由矿井地面变电所和井下主变电所等几部分组成。变电所自动化系统设计应用计算机网络通信和限制技术，可实现对10kV及以上一次设备的爱护、监视、测量、限制、报警、开关状态记录、远方信息交换等主要功能。（3）井下水泵监控子系统井下主排水水泵监控系统采纳矿井水泵自动限制系统，限制设备安装在井下主排水泵房内。该设备可手动、自动启动或停止水泵的运行，开停闸门以及限制闸阀的开度进行流量限制。井下水泵自动监控系统与矿井平安监测系统联网。（4）胶带输送机

13、监控子系统采纳胶带输送机监控子系统由地面监控主站和井下分站组成。其核心设备是矿用本安型PLC可编程限制器、配以隔爆兼本安型电源继电器箱、各种传感器爱护装置，通信信号装置以及驱动装置相应的限制设备。监控子系统的设备采纳集中和就地两种限制方式。集中限制时，由集中限制室发出限制指令，各设备间按依次且有联锁进行起动和停止。限制原则是：正常时有两种起动方式，一种是当输送机全部空载时按顺料流方向起动，另一种是当输送机重载或部分重载时按逆料流方向起动；正常停止按顺料流方向停止。故障时来料方向的设备马上同时停止，送料方向的设备按依次停止。就地限制时，各设备间不带联锁，主要用于调试与检修。就地限制与集中限制间设

14、有电气闭锁。监控子系统主要监测以下信息：母线电压、限制电压、主电机电流、10kV进线开关状态、胶带输送机打滑、跑偏、闭锁、纵向撕裂、转载点物料堵塞、拉绳状态等。地面监控主站工控机可对运输系统流程、胶带输送机状态等进行多画面显示；并通过打印机定时打出产量统计、故障记录等报表。（5）通风机在线监控系统实时监测风机风压（静压、全压）、风速风量、轴承温度、定子温度、电网电流、电压、功率、电机与风机效率、风峒大气参数（温度、湿度、大气压力）等风机运行各种参数。监测风门位置、风机开停状态、反风信号和电机编号等风机运行多种状态信息。限制风门开/关、风机启/停。自动闭锁限制，保证系统平安。具有现场限制、远程限

15、制、手动限制等多种限制方式。（6）压风远程监测系统矿井压风系统的主要任务是供应足够量的压缩空气，来带动风镐、风钻及其它风动机具。因为风钻等风动机具的冲击力强，适用于钻削坚硬的岩石，所以为矿山采掘工作普遍运用。而且，在有瓦斯和煤尘爆炸危急的矿井里，运用这种动力机具远比电动机具更平安。为了保障煤矿生产的正常进行，对矿井压风系统进行自动监测具有特别重要的现实意义。矿井压风远程监测系统能够对压风系统的各管路状态进行自动监测，并对这些数据处理，推断出事故的缘由及故障点，以便进行快速修理。（7）矿压监测系统矿山压力是影响矿井井下平安生产的重要因素，矿山压力监测与顶板管理是整个矿山信息化系统中的一个重要组成

16、部分，对矿井的平安、生产有重要的意义。为了削减或避开矿井顶板垮塌和综采工作面冒顶事故对人员和设备造成损害，本次设计考虑采纳矿压监测系统对井下矿山压力和巷道顶板离层状况进行检测，做到动态监测，提前预料，及早处理。矿山压力的监测分为掘进过程中压力监测，回采工作面支架压力监测、顺槽离层监测和大跨度巷道连接部离层监测等部分。（8）井下人员定位系统为了提高矿井信息化水平，设置一套KJ128A型矿井人员系统，本系统利用非接触射频识别技术实现人员、车辆的位置传感，而传感器、信号机与上位监控机之间的数据传送链路则采纳了高牢靠的CAN现场总线技术。系统的监控上位机通过局域网再与全矿的一体化监控系统主机相连，即可

17、使该系统成为融入全矿一体化信息系统的一个具有相对独立职能的子系统。KJ128A型矿井人员定位系统供应了丰富的数据、图形、信息，让用户快速了解井下人员的当前位置状况、行走路径，依据煤矿的实际状况供应考勤的功能，当矿井出现险情和灾难时，依据人员分布状况供应最佳的逃命路途，同时给救援人员供应相应的救援措施，提高应急救援工作的效率；有力保障矿井平安，成倍提高煤矿的生产效率。本矿矿井人员定位系统地面至井下传输电缆采纳MHYV-147/0.52型矿用阻燃通信电缆一回，沿主斜井井筒敷设。井下主要巷道设置现场总线，在矿井各个人员出入井口、重点区域出入口、限制区域等地点设置分站，并能满意监测携卡人员出入井、出入

18、重点区域、出入限制区域的要求；巷道分支设置分站，并能满意监测携卡人员出入方向的要求。煤矿紧急避险设施入口和出口分别设置分站，并能满意对出、入紧急避险设施的人员进行实时监测的要求。（9）火灾束管监测系统本矿煤层属于自然煤层，现有井下火灾束管检测系统一套。束管监测室设于工业广场内，井下设七个检测点，分别为综采工作面上隅角、综采工作面回风巷、总回风巷、各皮带机头、机电硐室。取样束管沿主斜井敷设至各监测探头。地面设置分析仪1台，分站1台，分析专用电脑1台，井下设取样探头7个。以上各子系统均通过网络与矿井计算机管理信息中心站计算机管理系统联网。三、矿井工业电视监视系统为实时了解主、副井口，井下中心变电所

19、、水泵房、带式输送机机头等重要生产环节和部门的运行状况，提高生产监控实力，本矿设工业电视监视系统。1、系统设置工业电视监视限制设备安放在矿生产调度室。显示设备由1台CRT背投一体机大屏幕监视器屏幕和16台SCM-21N型 21吋监视器共同组成一面屏幕墙。限制设备包括：MX96E 16画面处理器；WS60-645V矩阵切换/限制器；MS-M16硬盘录像机；WS6003M-4字符发生器；EM-508D视频安排器等。为调度员配置WS8102-4、WS8102-2型主、分限制盘。可实现对全矿各个监控点画面进行多点画面分割显示、单屏定时巡回切换显示。可通过硬盘录像机检索所存图像资料，进行画面回放。前端采

20、纳CC-T905彩色低照度摄像机，包括井上井下共30台。其井下摄像机、光端机、解码器及云台等监控设备均加平安防爆外罩；井上这些设备配防水防尘外罩。2、传输线路工业电视监视系统传输线路中，生产调度室到井上监控点和主、副井口线路采纳SYV-75-7型视频电缆和RVVP41.0和RVV22.5型缆线。入井采纳GYXT33 型9/125m 4芯和6芯单模光缆引至井下各点的光端机（防爆）；再由此经SYV-75-9型视频同轴电缆连接至各点摄像机（防爆）。按各监控点的摄像机数量，分别选用了VNX2路、4路、8路光端机。第三节 计算机管理信息系统为了提高煤矿企业的经营管理水平，实现矿井管理的科学化、现代化，本

21、设计在该矿井建立一套先进、运用的计算机管理系统（MIS）。本设计计算机网络采纳千兆位快速以太网结构，选择基于Windows 2000的SQL SWRVER2000企业版作为数据库管理系统。为保证网络的平安和外界与矿井的通讯实力，配置一台硬件防火墙，以阻挡来自外部的恶意攻击。同时在服务器上装载一套网络监控软件和一套网络版防病毒软件，以保障整个网络的平安性。通过路由器和1台DDN同步调制解调器可实现Internet接入。矿井计算机网络是以Internet技术为基础的Internet企业网，这个管理信息系统采纳先进的体系结构打下了基础。依据矿井实际业务性质和新技术发展的须要，本系统主要采纳阅读器/服

22、务器（B/S）的体系结构。依据生产管理的须要，可配置、研发一台生产、安排、设备、材料、经营、销售、可研、财务以及人事、后勤等部门的应用软件。本设计矿井信息管理系统主要包括一下九个子系统：（1）生产调度管理子系统（2）运销管理子系统（3）物资供应管理子系统（4）机电设备管理子系统（5）办公自动化子系统（6）人事工资管理子系统（7）平安管理子系统（8）煤质管理子系统（9）技术管理子系统该矿井办公局域网通过TCP/IP协议，经路由器可与矿井综合自动化网络实现联网，从而构成平安、牢靠、易扩展的矿井宽带信息传输网络。设计在矿井办公楼、任务交代室联合建筑配置信息综合布线系统。第四节 通 信矿井行政通讯依托

23、当地市话网。调度通讯选用SOC8000型调度总机一台，设在调度室内，分机分别设在矿长办公室，总工办公室，调度室，其他生产管理部门及各生产车间。井下设22台分机，分别设在井下中心变电所、水泵房、井底车场、主要机电硐室、各采掘工作面、永久避灾硐室内外、救生舱硐室、水平最高点等。地面通讯电缆敷设采纳埋地暗敷设方式。下井电缆两回、分别沿主、副井井筒敷设。电缆选用MHYV-5020.8通讯电缆，分别沿主井、副井井筒敷设，下井电缆出口处装设平安隔离栅。井下分机选用KTH3型本安型电话机。对进入避灾硐室和救生舱前20米的通讯线路采纳底板埋管敷设方式，埋管深度200mm。在井下井底车场、调度室、井下中心变电所、中心水泵房等主要机电硐室和采掘工作面及采区、水平最高点安设电话；井下紧急避难设施、主要水泵房、井下中心变电所、采掘工作面等人员集中地点设有直通矿调度室的电话；距掘进工作面3050m范围内,安设电话；距采煤工作面两端1020m范围内，分别安设电话；采掘工作面的巷道长度大于1000m时，在巷道中部安设电话。