煤矿行业信息化解决方案.docx

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煤矿行业信息化解决方案

煤矿行业信息化建设解决方案

第一章项目背景

4.2.煤矿行业概况

我国是世界上最早开发利用煤炭的国家，但煤炭产业真正的发展还起自新中国成立之后。

目前能源工业是我们国家经济发展的命脉所在，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。

中国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，尤其是重、特大伤亡事故屡见报端，据不完全统计，2003年中国煤炭产量占世界产量的35％，可事故伤亡人数却占80％。

近几年的煤矿接连发生各类事故，对我国煤炭工业生产中人们的生命财产安全产生了巨大的威胁，为了改变这种情况的局面，减少和避免各类事故的发生，保证国家财产和矿工的生命安全，管理和监测各个煤矿企业的安全生产，我国各大、中、小煤矿的陆续在装备各类矿井监测监控系统，系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。

4.3.项目需求分析

由于目前大部分煤矿的监控管理系统普遍采用的是有线局域网通讯方式及现场监控模式，大部分系统尚未达到全面的信息沟通与共享，只是仅仅解决了部门内部信息传递的问题，不能对全局进行监控与管理。

再加上大多数矿区的环境恶劣，采集点分散并随生产不断改变。

这一切对煤矿安全管理人员及主管领导在安全隐患管理时都显得力不从心，即无法获得煤矿安全生产的实时信息，也无法对突发事件进行快速响应和科学决策。

随着信息化和移动通信网络技术的飞速发展，移动信息化的安全生产监管系统已成为可能，煤矿主管领导及管理人员可以随时随地利用手持设备（如手机、掌上电脑等与煤矿的安全实时监控系统进行互联，实时查询当前各监控点的安全生产信息；随时记录安全隐患及下达隐患处理意见；快速查询行业法规及业务流程，并能实时接收矿务局（集团公司）下达的任务和通知信息，并能自动接收到监控中心发出的各种预警信息。

“煤矿安全生产无线监管”的引入，起到了“时时刻刻的预防，安安全全的生产”的效果，将成为保证煤矿企业安全生产和煤矿管理部门对各个煤矿企业安全生产监督的有力手段。

第2章系统总体目标设计

2.1.系统整体建设目标

以“通过向用户提供更及时全面的服务，全面提升IT系统信息应用的水平，满足煤矿行业的现实和长远需求为系统建设的总目标。

方案拟将矿区视频监控系统、矿井下人员定位系统、矿井下应急调度无线通信系统以及煤矿行无线监管系统四个系统进行集成，从而满足行业的需求。

整个方案在总体设计上充分考虑既要满足用户使用要求，注重实效，又要做到操作简单，维护方便；同时设备选型要以总体最佳配合为原则，运用系统工程思想，依据行业标准，借助专业技术和丰富的工作经验，将各种品牌、型号的设备有机的集成起来，充分发挥各种设备的功能，最终使该系统的使用效果达到总体最佳。

2.2.系统建设范围

→系统建设内容：

本方案建设一套煤矿行业管理调度总平台系统，并逐步在公司下属的各部门建设煤矿行业管理调度分平台系统，在矿区个重点区域设立视频监控点；在矿井内建设人员定位系统以及井下无线通通信系统，最后将三个系统信息进行耦合建立煤矿行无线监管系统。

→系统容量：

系统可以随着需求的增多进行平滑扩容。

第3章系统详细设计

3.1.系统设计原则

Ø可靠性——系统必须有高度的安全性和可靠性

Ø先进性——系统的设计和设备的配置必须在技术上先进和适应性较好

Ø经济性——在满足先进性和国家有关规范的要求前提下尽量节省投资

Ø开放性——在总体规划系统选型时，需考虑到各个子系统之间的集成特性和系统进入信息高速公路的可能性。

Ø可兼容性——整个系统的规划设计，可以采用不同厂商和不同类型的产品，并可以随着技术的不断进步，得到持续的充实和提高。

Ø模块化——系统采用模块化设计方式，满足在扩充及更换设备时的通用性及替代性。

Ø实际性——以实际应用效果为原则对设备进行选配，充分考虑各种设备配置的合理性和相互间功能配合的协调性，使这个系统长期稳定运转。

Ø扩展性好——方便整个系统的扩容。

3.2.系统整体设计构架

本着整体性、安全性和开放性原则的设计原则，将系统设计为总中心、分中心结构。

⏹总中心：

可建设政府主管部门，也可是煤矿企业的公司总部，负责对矿区的整体进行监督管理；

⏹分中心，分别建设在各直属部门，负责对其直属部门的监控、调度与管理；

如此设计的好处在于：

1.系统具备良好的可管理性：

每个分中心只负责监督管理自己下辖的环节，分工责任明确；总中心可以总体监督所有分中心的管理情况以及最终环节的情况，对运营管理起到决策辅助意义。

2.系统具备良好的可扩展性：

由于系统采用了金字塔型构架，可以根据运营规模的发展情况，在新建了部门后，可以立即将其分中心接入到总中心平台，由于在接入过程中对系统整体构架并无直接的改变，因此接入过程直接简单，接入后的系统也能保证持续稳定运行。

3.系统具备良好的可靠性与稳定性：

对整套系统进行统筹规划，采用统一的结构、统一的数据库、统一的网络系统，因此可以保证系统具备长久的可靠性与良好的长期稳定运行能力。

3.3.系统组成

本案所建设煤矿行业管理平台系统由以下四部分组成。

3.3.1.矿区视频监控系统

矿区视频监控系统，前期设置一个监控中心，可同时对多个矿口进行24小时监控。

每个矿口设置1个监控点，安装1个全天侯摄像机（配电动三可变镜头），每个摄像机通过移动提供的2M数字电路连接到矿产办监控中心。

矿产办的监控中心能对远端现场的云台摄像机发出控制指令进行远近、方向等全方位的监控。

现场采集的视频信号及时的通过移动2M数字线路传输到矿区视频监控中心大屏幕。

矿区视频监控系统的设计目的是实现一个智能化矿区视频监控系统。

智能矿区视频监控系统是适应矿区现代化办公、指挥、监控、调度环境的需要。

该系统采用世界一流的图像压缩技术。

H.264和数据传输技术，配备先进的监控设备和视频服务器以及移动合作伙伴自主开发的基于视频服务器的nDVR图像存储和管理软件系统，形成一个智能化、网络化、多功能的矿山探头监控系统。

3.3.1.1.系统网络组建拓扑图

3.3.1.2.矿区视频监控系统整体计划

本次设计，考虑到了系统地可扩展性，将来在各个矿口安装摄像机，接入容量完全没有问题。

每个矿口采用1个全天候变焦一体化摄像机，具有受控转动、变焦、自动聚焦等功能以便于监控矿口大以外的范围场景。

在此次矿区视频监控系统建设中，主要以光纤传输为主，对各个矿山矿口监控提供2M数字电路，为矿产办监控中心提供100M移动专线，可以满足同时260路图像传输。

以此来满足客户视频监控的效果。

3.3.1.3.矿区视频监控系统结构

本系统中心网络结构为100BASE-T以太网,远程监控站的网络结构为10/100BASE-T以太网,两者通过路由器及移动专线组成广域网（WAN）。

远方监控系统的图像数据通过该广域网传输,同时该广域网还为监测站的其他计算机数据提供透明的传输通道。

远程监控站以太网可以同时传输视频数据和其他监控数据。

逻辑结构图如下：

由于采用先进的网络视频传输技术，通过标准的浏览器或者某公司基于视频服务器开发的nDVR系统就可以实现网络远程监控，远程监控系统上可设多个控制中心，各控制中心可具有不同优先级别。

领导可以在办公室随时可以通过局域网（LAN）观测矿区情况。

正常运行时远程矿区监控系统和车辆定位系统相对独立,也可在同一终端和大屏幕上使用。

3.3.1.4.矿区视频监控系统控制流程

矿区视频监控系统有多个远程监控矿口站，每个矿口通过光纤直接把图像数据通过移动网以多目广播方式发送到中心网络,中心网络上的任意主机可指定接收该IP多目组视频数据。

终端和局域网上的计算机采用TCP/IP通信,视频数据采用UDP多目广播方式（RTP实时通信协议）发送。

3.3.1.5.矿区视频监控系统功能介绍

    1）整个监控画面采用屏幕分割的方式展开，可以由使用者自行选择展开画面的多少，用鼠标自由的点击放大任意图像，方便使用和更改图像。

2）领导和监控系统管理员能方便的监控矿口和登记人员现场的实际情况。

3）系统画面在一段时间无人操作后,可自动转换为轮循状态,按照预先设定顺序全屏显示一幅画面的状态。

4）矿区监控中心管理员能获得对远程矿口端站的任一台摄像机进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；如果是带预置点的云台,管理员能控制云台直接到预置的观察角度（包括水平转动角度和垂直转动角度）。

5）矿区监控中心管理员能手动切换任何一台矿口的摄像机的图像，能选择多个远程矿口的多个摄像机,进行时序轮流切换监视。

6）矿区监控中心能手动对远程图像进行捕捉存储,也可长时间对监控画面进行录像保存。

7）监视画面左上角显示站名、镜头编号等。

8）可以设置自动录像，可以本地存储，也可以分布存储。

3.3.2.矿井下人员定位系统

煤矿井下人员定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。

当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

井下人员及设备定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。

这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。

3.3.2.1.系统网络组建拓扑图

3.3.2.2.矿井下人员定位系统结构

本系统分为地面和井下两部分，地面由电脑、通讯箱及软件组成，井下由分站、无线标识传感器组成，如图：

3.3.2.3.矿井下人员定位系统特点

1、高度自动化。

系统能自动检测井下坑道工人经过该监测点的时间、地点信息，并自动实现考勤作业的统计与管理。

2、先进的通信系统。

安装在井下各通道的识别系统，实时向网络服务器传送相关人员通过的数据，整个过程无需人为干预。

3、完备的数据统计与信息查询软件。

系统软件具备专用数据库管理系统，包括工人通过坑道的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位服务。

4、系统的安全、稳定、可靠性设计。

系统产品采用坑道壁挂式设计，无需在坑道进行现场施工，并保证系统在恶劣环境下24小时连续正常运转。

5、完善的异常情况（包括无效感应器、失效感应器进入）报警呼叫系统配置。

6、系统的可个性化性和可扩展性。

3.3.2.4.矿井下人员定位系统整体计划

本系统遵循"统一发感应器、统一装备、统一管理"的原则，按准许下井人员和班组实行"一人一卡"制，该感应器可视为"上岗凭证"或"坑道准入证"。

具体方案如下：

1、煤矿生产单位在所有坑道中均安装一定数量的信号收发器，具体位置根据现场情况而定，以满足定位为准。

2、煤矿生产单位向有关人员颁发并装备无线标识卡，无线标识卡安装在安全帽的合适位置。

3、发无线标识卡时将感应器所对应员工的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片等登录在系统数据库中。

4、安全生产部门对该无线标识卡进行授权后即生效。

授权范围包括：

该员工可以有资格进入作业面的坑道，感应器的时效、失效、挂失等，以防止无关人员和非法人员进入坑道；

5、进入坑道的人员必须佩戴装有无线标识卡的安全帽。

当此人经过坑道的识别监测点时，立即被系统识别，并通过系统网络的信息交换，将此人通过