中煤科工集团重庆设计院方案Word下载.docx
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如果继续采用传统的通讯方式，势必又将采用各自独立安装运行方案，造成矿井监控设备布线越来越复杂、系统维护成本越来越大。
针对传统系统的缺点，我方以基于工业以太环网＋现场总线平台的KJ90NB煤矿综合监控系统作为此次投标设备。
与传统的系统比较具有相当巨大的优势和在传输速度、质量上的质的飞跃。
并能方便实现各系统监测监控数据的综合集成。
以直观形象的各种图形方式显示全矿井的生产工艺流程、同时也将方便显示其它诸如矿井瓦斯、矿井人员、矿井抽放、矿井设备运行状况等分类信息。
这对提高生产调度管理效率，指导煤矿安全生产具有重要意义。
重庆煤科院根据国内煤矿的实际情况，研制开发了以RS485作为通讯协议的普通安全监控系统（KJ90NA）和基于工业以太网传输平台的宽带安全监控系统（KJ90NB）主要参数性能对比：
序号
技术参数
以光端机或接口进行通讯的传统系统
以工业以太环网传输平台的系统
1
系统分站
≤64
≥255
2
通讯速率
≤2400bps
≥2M~1000M
3
系统反应时间
≤30s
≤3s
4
通讯模式
主从巡检
多主并发
5
手控时间
≤1s
6
异地控制
≤60s
≤5s
7
通讯方式
RS485/FSK/DPSK
工业以太环网+现场总线
8
协议标准
自定义
TCP/IP
9
通讯恢复
持续中断
自愈≤0.05s
10
集成扩展能力
弱、不方便
强、方便
11
主通讯线路
阻燃电缆
阻燃光纤
12
防雷效果
加避雷器，一般
不须避雷器，很好
13
辅助传输装置
串口，须专用接口
网口，不需设备
14
主线路共享性
所有子系统独立成套
所有系统共享线路
15
一次性投入
一般
偏高
16
间接性投入
高
低
17
监控主机
工控机
工控机或服务器
1.4KJ90NB煤矿安全监控系统结构
由于KJ90NB煤矿安全监控系统采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。
系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。
因此本方案设计为分层结构（如错误!
未找到引用源。
），具体组成如下：
图11：
KJ90NB瓦斯监控系统结构图
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、避雷器等设备；
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以太局域网，通信协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/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。
1.5KJ90NB安全监控系统特点
主要监测井上、下的各测点的环境参数（瓦斯、一氧化碳、风速等）和主要生产设备运行状态。
在一些重要的地点安装传感器后，一些环境参数和运行状态可以直接在地面中心站上反映出来，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作出处理决策，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。
具体表现如下：
✧软件方面
KJ90NB型煤矿安全监控系统的软件，包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软件等。
随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代，已发展到现在的WIN2000/2003，是目前国内煤矿监控系统最先进的监控软件之一。
由于在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态链接库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步提高，可适应不同用户对系统规模的要求，有很高的扩展性和开放性；
由于系统运行于WIN2000/2003多任务环境，并在数据通讯方面采用了动态链接库及多线程技术。
实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接；
监控数据采用先进的变值变态存储技术，存储时间长，可大10年以上。
主控机软件有一个控制软件包，为用户提供以选择方式编制各种自动控制方案的功能，从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠手段。
异地控制与监控分站和智能传感器输出控制组成三重控制，从而保证瓦斯超限断电，万无一失；
系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图，可随时查询打印；
开关量每天形成班、日报表。
联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。
对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。
系统配置灵活，允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。
软件支持无缝挂接重庆煤科院十五攻关项目研制开发的矿井瓦斯灾害预警系统模块，使矿井安全可以实现超前预测预报。
软件支持强大的语音报警功能和短信报警功能。
（需增加相应硬件设备）
✧硬件方面
煤炭科学研究总院重庆煤科院是从事煤矿安全技术的专业研究院，有很强的技术实力，具有独特的技术优势，运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国内属一流，而且我们一直在跟踪当今先进技术，不断地完善和发展；
系统监控分站、电源开发了各种型号规格，形成了大、中型一体化及分体式等系列，可满足不同需求，且在产品体积、重量、性能方面较同类产品具有较大优势。
在各类传感器及断电器方面KJ90NB型煤矿监控系统是国内自配套性最强的系统，其各类传感器、断电器全部由自己生产制造，传感器种类齐全，断电器有多种系列可以选用，完全能满足用户的不同需要，不但如此，我们生产的各类传感器、断电器等还给国内许多系统配套，在市场上占有很大的份额，许多传感器如瓦斯、风速、烟雾、CO等属国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关成果，具有很高的性价比。
监控分站及传感器实现了智能化，调校均采用红外遥控方式，操作简单方便。
分站含备用电源，当交流断电时，分站与传感器由备用电源供电，可连续供电2小时以上。
系统分站有多种系列供用户优化配置，分站初始化后，可存储地面中心站对该分站的报警断电等控制设置，而且分站可以就地通过红外遥控器进行手动初始化。
在井下分站完全断电情况下之后恢复供电，即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。
断电距离大于2.5Km，分站断电时间小于2S。
井下监控分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，在分站出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行；
即使分站仍不能正常运行，也可自动脱离系统，不影响其它分站正常工作。
分站模拟量与开关量可以随意互换。
不受口的限制，充分提高了分站端口的利用率，使系统设计更加优化。
监控分站支持一根四芯电缆带2台传感器的应用，可节省大量电缆，减少施工量和维护量。
监控分站具有智能接口，通过一根传输电缆可挂接8个智能设备。
系统与井下失去通讯联络时，分站能存储最新两小时数据，恢复通讯后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据。
分站具备故障闭锁功能；
当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常运行或故障时，立即切断相关电源并闭锁；
当与闭锁控制有关的监控设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。
电路设计时，对分站所有与外界联系的输入输出电路部分增加了安全栅隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因素对分站造成的损害，使得系统的可靠性得以进一步提高。
使用的各类传感器全是矿用本质安全型产品，智能高、低浓度瓦斯传感器采用红外遥控调校，工作电流≤70mA，催化元件的寿命大于1年，调校期大于一个月，传输距离最大可达2.5Km且可以不带新鲜空气在井下进行调零。
具有抗H2S中毒的功能。
煤炭科学研究总院重庆煤科院推出了先进的红外瓦斯传感器，其使用寿命、调校周期、检测反应时间等关键参数较传统的热催化检测原理有显著提高。
为煤矿加强对瓦斯检测员的有效管理，系统支持接入瓦斯电子显示排版装置，在地面监控软件上实时记录每个瓦斯检员每班的工作情况。
系统配接有断电馈电传感器，使系统控制断电的执行情况有反馈，一旦发生断电执行有误，系统将立即实现报警提示。
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。
1.6系统实现的主要功能
✧地面中心站部分
操作采用全汉字菜单及窗口提示。
配有（智能）全拼、双拼、五笔及区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循WINDOWS窗口风格。
鼠标操作，通用性好，可操作性强。
监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。
全面支持实时多任务。
在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等工作。
屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出。
在监测显示画面中，可对数值、转动、位移、断电状态、馈电状态、设备开停状态、风门开关状态、报警信息、往返、仓位、流量、电量等根据监测量实现功能强大的模拟动画显示。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行，使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。
可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。
监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。
具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。
同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。
在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印，并形成相应的历史统计数据（每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值；
每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间；
每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值；
每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间），系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统具有很强的自检诊断功能，能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。
还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。
可查询非正常状态的开始时间及持续时间。
具有人机对话功能：
通过主控软件修改井下分站号、设定断电参数、设定报警参数等。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统提供有采样间隔最少1秒的数据实时密采功能，并且实时密采数据可每天连续存储，至少存储1年的实时数据。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图，可随时查询打印；
KJ90NB型矿井综合安全监控系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活，用户可根据实际需要进行扩展。
可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测等多个子系统，形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络于一体的计算机监控网络综合系统。
有广域网接口，易于形成互联网络。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统表格丰富，格式可由用户任意编排，或由矿方提供具体报表格式，以满足各监测管理数据报表的形成输出。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统组态方式灵活，监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式，操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期，实现对重点分站加以监控。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿度、CO、氧气、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；
开关量有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。
监控软件具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员可在不间断监测的同时，容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统软件设有多级口令保护，只有授权人员才能登录操作，有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。
软件运行可靠性高。
误操作时有声音、对话框提示。
在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。
查询可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大。
查询时间段可任意设定（最小一个小时，最大一个月）。
同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑框。
断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记录。
✧系统其它方面
在分站电路设计时，对分站所有与外界联系的输入输出电路部分增加了安全栅隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因素对分站造成的损害，使得系统的可靠性得以进一步提高。
KJ90NB型矿井综合安全监控系统具有线路智能化管理，具有对系统本身的运行状态和故障状态进行自诊功能，能及时发现和记录系统配置设备及软件运行故障，及时发出故障报警信号，并以图文方式显示故障类型、位置和原由，具有故障自动截支功能，并在支路故障排除后自动恢复支路通讯。
井下使用的各类传感器全是矿用本质安全型产品，智能低浓度瓦斯传感器采用红外遥控调校，工作电流≤70mA，催化元件的寿命大于一年半，调校期大于一个月，传输距离可达2.5Km且可以不带新鲜空气在井下进行调零。
1.7系统软件部分界面
图12软件界面<
一>
图13软件界面<
二>
图14软件界面<
三>
图15软件界面<
四>
1.8系统技术指标
系统的容量：
255个以上分站，输入端口：
＞4096点，控制输出：
＞2048点；
传输距离：
分站至防爆交换机的距离≥5Km，分站至传感器最大距离≥2.5Km；
传输电缆：
模拟量传感器电缆4芯（可接两个传感器），开关量传感器电缆2芯；
通讯恢复：
自愈≤0.5s，反应时间：
≤3s；
分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互换）
KJ90-F16中分站：
输入端口：
16点；
控制输出：
8点；
KJ90-F8中分站：
4点；
分站电源箱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；
分站电源箱整机最大功率：
小于50W；
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
断电容量：
36V/5A、660V/0.3A；
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---（-5~0）Kpa
正压----（0-5）Kpa
水位---（0~5）m
1.9主要传感器布置
1.9.1工作面传感器布置
注：
如果采用两条回风巷道的采煤工作面按照T1、T2设置，增加两台瓦斯传感器T5、T6。
1.9.2掘进巷道传感器布置
采用双巷道掘进在两个掘进同时按T1、T2设置，并在两个掘进巷道回风混合巷增加一台瓦斯传感器。
1.9.3采区、一翼、总回风巷传感器设置
1、在采区回风、一翼回风、总回风巷内临时施工的电气设备上方设置瓦斯传感器。
2、兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置瓦斯传感器。
1.9.4机电硐室传感器设置
1.9.5其他地方传感器设置
1.9.5.1煤仓传感器布置
井下煤仓、地面选煤厂上方应设置瓦斯传感器；
采用架线机车的主要运输巷道装煤点设置瓦斯传感器；
封闭的地面选煤厂机房内上方设置瓦斯传感器。
1.9.5.2带式输送机传感器设置
兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置瓦斯传感器；
带式输送机滚筒下风侧10－15米设置烟雾传感器。
2KJ251A人员管理系统
2.1系统概述
随着国家对煤矿安全生产的日益重视以及国家安监局对全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统的要求，入井人员的管理系统的日常出入井人员管理、考勤管理、定位搜救越来越重要。
KJ251A煤矿人员管理系统就是为了满足这种需求而专门开发的。
系统采用先进的远距离无线射频识别技术和远程通讯技术，由地面管理计算机及软件、地面大屏显示屏、人员定位分站、读卡器及人员标识卡等组成。
可实现对矿井入井人员的实时监测、跟踪定位、轨迹回放、爆破闭锁、考勤统计、报表查询等功能。
2.2系统设计原则及依据
在设计过程中始终遵循可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足矿井人员管理系统整体的需要，并为建设数字化矿山打下坚实的基础。
整个系统设计和制造应执行最新版国家标准（GB）和行业标准。
☆《煤矿安全规程》
☆《煤炭工业矿井设计规范》
☆《煤矿井下作业人员管理系统通用技术要求》AQ6210－2007
☆《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》AQ1048－2007
☆《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006
☆《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》MT/T1008-2006
☆《矿用分站》MT/T1005-2006
☆《矿用信号转换器》MT/T1006-2006
☆《矿用信息传输接口》MT/T1007-2006
☆《煤矿监控系统线路避雷器》MT/T1032-2007
☆《矿用光纤接、分线盒》MT/T1033-2007
☆《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防爆型电气设备》
☆《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》
☆《煤矿监控系统性能测试方法》
☆《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
☆《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
☆《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
☆《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：
通用要求》GB3836.1－2000
☆《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：
隔爆型“d”》GB3836.2－2000
☆《爆炸性气体环境用电气设备第3部分：
增安型“e”》GB3836.3-2000
☆《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：
本质安全型“i”》GB3836.4－2000
☆《微型计算机通用规范》GB/T9813－2000
☆《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
☆《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209－90
☆《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》MT210－90
☆《煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法》MT/T286-1992
☆《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T772－1998
☆《煤矿用信息传输装置通用技术条件》MT/T899－1999
2.3系统组成结构
系统主要由监控计算机、系统软件、检卡显示器、数据接口、人员定位分站、读卡器、人员标识卡等组成。
监控主机：
负责整个系统设备及人员检测数据的管理、分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。
系统软件：
完成人员信息编码采集、识别、加工、显示、存储、查询和报表打印。
检卡系统：
用于出入井口检测人员标识卡是否完好。
人员定位分站：
通过与读卡器的有线通讯，实时获取人
升级会员 