KJN煤矿安全监控系统措施.docx
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KJN煤矿安全监控系统措施
煤矿KJ70N煤矿安全监控系统
设计方案
.
三恒科技集团有限公司
JiangsuSHINEtechnologyGROUPCO.,LTD
2009年4月
三恒科技集团有限公司简介
三恒科技集团有限公司是股份制形式的高新技术企业，已有二十年的历史，是我国煤矿安全生产监控领域的知名企业。
三恒集团公司总注册资金7800万元,固定资产12000多万元,占地80亩,厂房50000多平方M，装备了性能优良的检测仪器和生产设备。
公司现有员工950多人，其中产品研发及各类工程技术人员450多人，大部分技术人员都曾从事过数十年煤炭安全生产综合监控产品研制、生产及服务，具有丰富的理论基础和实践经验,是一支特别适应煤矿环境的员工队伍。
2006年经江苏省工商局的批准组建江苏三恒科技集团。
集团母公司为江苏三恒科技集团有限公司，下辖六个子公司：
常州市三恒自动化仪表有限公司、宜兴市三恒自动化仪表有限公司、常州三恒星际通讯设备有限公司、常州市三恒科技有限公司、常州市三恒矿机有限公司及常州市宇海机械制造有限公司。
并在贵州、山东（临沂、枣庄、新汶）、河南（郑州、义马、平顶山、永城），安徽（淮北、淮南）、江苏徐州、山西（太原、长治、大同）、陕西、内蒙古（包头、乌海）、河北（邢台、邯郸、石家庄）、东北（哈尔滨、七台河）及新疆乌鲁木齐等十多个主要产煤区设有办事处和售后服务机构。
赢得了广大用户的信任和支持,产品在全国各采煤区广泛应用。
三恒集团拥有高素质的专业队伍，并不断引进高技术专业人才和先进的生产检测设备。
公司严格按照国标和国际IEC标准组织生产。
企业已经通过ISO9001质量体系认证，几十项产品全部通过煤炭工业MA质量认证。
专业的人才、先进的设备、科学的管理保证了三恒集团产品的优秀品质。
一、煤矿现状与管理
随着煤矿行业的不断向前发展，安全要求不断的提高，为了加强煤矿安全监控系统安全的运行管理，以便及时准确地反映井下各监测点的环境参数及主要设备运行状况，达到对危害的早期预测和预报。
一旦发现有瓦斯超限立刻发出声光报警，并进行风、电、瓦斯闭锁，确保矿井生产的正常运行和人身安全，以及设备的正常运行，满足综合调度管理对井下环境监测、采掘设备等有关信息的实时、全面、准确、可靠的监测要求，满足管理信息系统对辅助决策信息的要求。
二、工程设计目标
针对煤矿现状与今后的发展，本次设计总体目标是为煤矿提供国内一流KJ70N安全监测监控系统解决方案。
1.矿新设1套KJ70N安全监控系统，系统主机选用工业控制计算机，实现双机热备份，并配置存储、显示、打印等设备及监控软件。
2.确保煤矿环境安全监控系统输入、输出信号符合本质安全型要求。
3.矿井环境安全监控系统容量能满足矿井生产规模及扩容的需求。
4.为煤矿快速健康发展提供有力的保障,使系统管理充分体现“人性化、信息化和高自动化”，实现数字矿山的目标。
5.系统设计具有高安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。
6.KJ70N煤矿安全监控系统所有产品均由我们三恒公司生产、研发，保证产品的质量和售后服务，确认产品具有《防爆合格证》、《矿用产品安全标志证》。
目前国内安全监控系统我们公司的产品是最全，有些产品是全国独一无二的设备。
例：
超声波物位仪等
7.系统所有设备均由厂家独自研发及生产，使用多个厂家设备配接合成的系统，无法达到最佳的功能及稳定性、完善的售后服务。
三、系统设计选型配置原则
3.1系统装配原则
根据2006年10月25日国家煤矿安全监察局发布的《煤矿安全规程》、2006年2月27日发布的国家安全生产行业标准《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）、2007年1月4日发布的国家安全生产行业标准《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的标准规范要求。
煤矿井必需装备煤矿安全监控系统。
井下回采工作面、掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置和甲烷断电仪。
在系统设备装备上要坚持立足眼前，兼顾长远、经济合理的原则。
煤矿安全监控设备装备标准应以保障煤矿安全生产为原则。
因此，煤矿安全监控设备的装备标准主要依据矿井瓦斯等级，自然发火状况等确定，并不考虑矿井的生产能力。
3.2系统设计选型原则
为了保证煤矿安全生产，为高标准，高质量完成该项工程，在设计选型过程中始终遵循系统应具备可靠性、先进性的原则，满足高产高效的现代化矿，对监测监控等管理信息在全方位的实时监测需求。
同时要考虑矿井的近、远期发展，产品的技术更新，以减少不必要的重复投资。
系统设计选型原则着重从以下几方面考虑：
●实用性：
系统性能价格比高、易维护、使用方便、运行费用低。
能够最大限度满足煤矿行业管理机构履行职责的实际需要；
●可靠性：
KJ70N煤矿安全生产监控系统是“中国煤炭工业劳动保护科学技术学会安全技术及装备委员会”推荐产品。
系统选用高质量的设备（所有传感器均为三恒公司自主研发、生产——彻底杜绝针对用户的推诿现象）系统软件采取冗余、容错等技术措施，提高系统可靠性和足够的抗干扰能力；
●先进性：
系统设计符合监控行业主流的设计思想和设计标准，产品的设计与开发技术水平保持着行业内领先地位，采用的设备和技术能适应今后长期发展的需要；
●开放性：
监控系统能与各种智能设备、各级网管计算机正常通信，监控系统的通信接口及协议均遵循行业标准。
分站能对各类被监控智能化设备（传感器）实现全面的协议兼容，模块化设计、兼容性好、便于维护；
●实时性：
监控系统采用实时多任务操作系统、多进程编程技术及事件优先处理技术、告警数据实时传输，每10秒钟采集并发送一次数据，以确保用户对数据的实时查询。
监控系统从告警发生到有人职守的监控中心接收到告警信号的时间间隔不大于5秒，数据响应时间小于5秒，命令执行响应时间小于5秒；
●可扩展性：
监控系统具有支持本地和远程访问的能力。
操作人员在本地或远端均能在计算机屏幕上观察到全部监控数据。
具有友好的人机画面。
监控系统具有告警管理、配置管理、安全管理的基本功能；
●安全性：
各级数据中心监控主机支持双机热备份，保证历史数据不丢失，监测数据不中断。
数据中心可建立灾难恢复体系，能够及时的恢复数据库。
数据中心采用网络防毒技术。
以防止计算机病毒的危害。
在网络体系中设立了防火墙，采用入侵检测技术，身份验证等手段保证网络体系的安全。
四、安全监控系统设计依据
《煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ6201-2006
《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007
《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006
《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
《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》MT/T1008-2006
《煤矿瓦斯抽放规范》AQ1027-2006
《煤炭工业矿井设计规范》GB50215－2005
《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》AQ6203-2006
《煤矿用电化学式一氧化碳传感器》AQ6205-2006
《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
《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
《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
《安全防范系统验收规则》GA308-2001
《电器安装工程施工及验收规范》GBJ232-90-92
《计算机网络规范》100BASE-T
《矿井通风及安全装备标准》
《矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定》
《煤矿安全规程》2006
《防爆标准要求》GB3836.1-83
GB3836.2-83
《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
《爆炸性气体环境用防爆电气设备》GB3836
五、KJ70N煤矿安全监测监控系统的组成
KJ70N煤矿安全生产监控系统是由监控主机、监控软件、传输接口及传输通道、UPS电源、打印机、分站及电源、各种传感器（如；甲烷、一氧化碳、温度、负压、风速、设备开停、风门开关、馈电状态、风筒传感器等）及断电器、执行器、电缆和接线盒等组成。
监控主机：
主机选用工控微型计算机、双机备份。
监控主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。
传输接口：
将计算机非本安的232口的信号转换成可与分站进行运算及通讯的本安485或其它信号，主要起隔离、驱动的作用。
分站：
分站也叫控制主机或数据采集站，它的主要作用是采集传感器的信号，并进行运算处理，同时通过主传输电缆和传输接口与地面计算机交换数据。
分站同时也根据采集的数据或地面计算机的指令完成各种控制功能。
传感器：
传感器是监测系统的感觉器官，它将甲烷、风速、一氧化碳、温度、设备运行状态等物理量转换成标准的电信号供分站采集，传感器的工作电源通过分站提供，也可由电源直接提供。
本安电源：
本安电源是将井下127V、380V、660V交流电转换成本安直流电源输出，给分站及传感器提供电源。
并具有维持电网停电正常供电不小于2h的蓄电池。
断电器：
用矿用电缆与分站相连，根据分站输出的控制信号控制被控开关馈电或断电。
甲烷断电仪的组成：
甲烷断电仪由甲烷传感器和断电器（含电源）等组成，如图1-6-2所示。
甲烷传感器将被测甲烷浓度转换成电信号输出，送断电器，并具有显示、声光报警等功能。
断电器接收甲烷传感器送来的电信号，与预置的断电和复电浓度比较后控制被控开关断电或送电；同时，将交流电网的交流电能转换成本质安全型防爆直流电源向甲烷传感器供电。
为保证电网停电后，甲烷断电仪能正常工作不小于2h，断电仪还备有蓄电池。
甲烷风电闭锁的组成：
甲烷风电闭锁装置由甲烷传感器、风筒传感器、主机等组成如图1-6-3所示。
甲烷传感器将被甲烷浓度转换成电信号送主机，并具有显示、声光报警功能，风筒传感器根据风筒风量的大小输出风量足与不足两种状态的开关量信号送主机。
风量的监测也可用风速传感器或控制局部通风机的磁力起动器的辅助接点（以下简称辅助接点法）来实现。
风速传感器将风速转换成电信号送主机，风速传感器成本较高。
采用控制局部通风机的磁力起动器的辅助接点，只能监测局部通风机是否送电，但不能说明掘进工作面风量是否满足要求，因为风筒漏风造成的风量不足，采用辅助接点法是无法测到的，因此，风量的监测应采用风筒传感器。
主机接收甲烷传感器和风筒传感器送来的电信号，与预置的断电和复电浓度比较后控制被测开关断电或送电，即：
当风量不足时，或甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控区域全部非本质安全型电气设备电源并闭锁；当风量足时，或甲烷浓度低于复电浓度时，向被控区域供电。
需要强调指出的是：
在任何情况下，均不得由甲烷风电闭锁装置自动切断局部风机的电源，以防造成掘进工作面瓦斯积聚。
分站电源同时具有将交流电网的交流电能转换成本质安全型防爆直流电源向传感器供电和用备用蓄电池供电不小于2h功能。
甲烷风电闭锁装置必须具备甲烷及风量监测、显示、声光报警和断电功能，并在电网停电后，由蓄电池维持正常工作时间不小于2h。
六、系统设备配置
6.1地面中心站
1．中心站具备UPS电源，以确保设备正常稳定工作。
确保监控设备（如工控机、打印机等）在停电之后能持续工作（不小于2小时）。
2．监控系统主机必须具备双机备份的功能，即一台主机，一台副机。
当主机出现故障时，副机能够立刻投入工作。
3．中心站安装打印机，便于打印报表数据及其它数据。
4．监控系统可安装网络设备，可与上级主管部门监控系统进行联网上传。
5．根据实际情况，中心站可安装配电箱、空调等辅助设备。
6.2井上作业区域
1．通风机房通风机的开停、负压。
6.3井下作业区域
1．主要监测设备的开停状态、馈电状态、掘进面的瓦斯浓度与掘进回风口的瓦斯浓度等。
2．在井底进风与回风处监测风速、温度与瓦斯浓度等参数。
3．在硐室安装分站主要监测风速、温度、瓦斯浓度与粉尘等参数。
4．工作面监测甲烷、风速、设备开停、负压、一氧化碳、温度等环境参数。
同时必须安装甲烷断电仪或风电甲烷闭锁装置。
5．掘进工作面监测甲烷、风速、设备开停、负压、一氧化碳、温度、风筒开关等环境参数。
同时必须安装甲烷断电仪或风电甲烷闭锁装置。
6．矿井井筒、采区监测主要风门。
七、煤矿方案设计
7.1、中心机房的设计
煤矿监控中心设置两台监控主机，采用工控系列主机，主机接收实时数据，另一台工控机作为副机使用，两台监控主机实现双机热备，当主机出现故障时，可自动切换到备机运行，主要是防止数据丢失。
能通过交换机连接到网络，能与上一级部门进行安全监控系统联网。
1、管理工作站
操作员站之间主要用于对整个平台的操作，确保控制的可靠性。
2、数据传输接口1台
用来接收分站数据，与计算机通信，实现双机热备。
3、在线式UPS电源1台
本次采用在线式UPS电源供电，保证系统不间断运行，UPS满足为环境安全监控系统所用设备提供不少于2小时的后备电池的供电要求。
4、打印机1台
系统配置HP1008激光打印机，用于打印各种配置报表等应用。
5、监控系统及数据库软件各1套
KJ70N煤矿安全监控系统软件，采用了微软的SQLSERVER数据库软件，SQLSERVER数据库的安全性高，能保证整个平台的正常运行。
6、防雷装置
KJ70N煤矿安全监控系统在传输接口、入井口采取防雷措施，安装法国欧申避雷装置。
7.2、安全监控中心布置示意图
7.3、监控设备的布置
煤矿监控分站设置4台,主要设置在通风机房、工作面、掘面巷口1、掘面巷口2，充分考虑了煤矿的扩展需求，具体的设备布置如下：
分站安
装设计
地面风机房
分站数量
分站类型
分站地址号
1
KJ70N-F（8点）
1
传
感
器
安
装
设
计
分站端口
设备类型
传感器使用地点
1
甲烷
总回风巷
2
负压
主扇（使用）
3
开停
主扇（使用）
4
开停
主扇（使用）
5
风速
总回风巷测风站
6
7
8
断
电
安
装
设
计
开出端口
设备类型
断电或报警区域
备注
1
无
无
2
无
无
3
无
无
4
无
无
5
无
无
6
无
无
分站安
装设计
工作面
分站数量
分站类型
分站地址号
1
KJ70N-F（8点）
2
传
感
器
安
装
设
计
分站端口
设备类型
传感器使用地点
1
甲烷
采面上隅角
2
甲烷
回风巷距采面10M内
3
甲烷
回风巷距大巷10~15M处
4
一氧化碳
回风巷
5
馈电
工作面被控开关的负荷侧
6
风门
工作面联络巷风门
7
8
断
电
安
装
设
计
开出端口
设备类型
断电或报警区域
备注
1
断电器
回采面及回风巷内
所有非本安电气设备
两道风门同时打开时产生声光报警
2
声光报警器
工作面联络巷风门
3
无
无
4
无
无
5
无
无
6
无
无
分站安
装设计
掘面巷口1
分站数量
分站类型
分站地址号
1
KJ70N-F（8点）
3
传
感
器
安
装
设
计
分站端口
设备类型
传感器使用地点
1
甲烷
距掘进巷5M内混合风流处
2
甲烷
掘进巷回风流中距大巷10~15M
3
风筒
掘进巷局部通风机风筒末端
4
馈电
掘进巷被控开关的负荷侧
5
开停
掘进巷局部通风机
6
7
8
断
电
安
装
设
计
开出端口
设备类型
断电或报警区域
备注
1
断电器
掘进巷内所有非本安电气设备
2
无
无
3
无
无
4
无
无
5
无
无
6
无
无
分站安
装设计
掘面巷口2
分站数量
分站类型
分站地址号
1
KJ70N-F（8点）
4
传
感
器
安
装
设
计
分站端口
设备类型
传感器使用地点
1
甲烷
距掘进巷5M内混合风流处
2
甲烷
掘进巷回风流中距大巷10~15M
3
风筒
掘进巷局部通风机风筒末端
4
馈电
掘进巷被控开关的负荷侧
5
开停
掘进巷局部通风机
6
7
8
断
电
安
装
设
计
开出端口
设备类型
断电或报警区域
备注
1
断电器
掘进巷内所有非本安电气设备
2
无
无
3
无
无
4
无
无
5
无
无
6
无
无
备注：
设备测点为初步设计，可根据矿上具体的要求和实施做出修改。
工作面甲烷传感器尽量靠近工作面设置，工作面回风巷甲烷传感器应布置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀，且风流稳定的位置。
被控设备开关的负荷侧设置馈电状态传感器。
各类传感器的报警、断电、复电
具有风电瓦斯闭锁功能。
工作面及回风巷甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
工作面甲烷传感器断电浓度≥1.5%CH4
回风巷甲烷传感器断电浓度≥1.0%CH4
工作面及回风巷复电浓度＜1.0%CH4
断电范围：
掘进巷道内的全部非本质安全型电气设备。
1、工作面甲烷传感器靠近工作面设置，工作面回风巷甲烷传感器应布置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀，且风流稳定的位置。
传感器被控设备开关的负荷侧设置馈电状态传感器。
在工作面的隅角设置甲烷传感器和便携式甲烷检测报警仪。
2、各类传感器的报警、断电、复电
工作面甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
工作面甲烷传感器断电浓度≥1.5%CH4
工作面甲烷传感器复电浓度＜1.0%CH4
工作面断电范围：
工作面及其进、回风巷内的全部非本质安全型电气设备。
回风巷甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
回风巷甲烷传感器断电浓度≥1.0%CH4
回风巷甲烷传感器复电浓度＜1.0%CH4
回风巷断电范围：
工作面及其回风巷内的全部非本质安全型电气设备。
工作面进风巷甲烷传感器报警浓度≥0.5%CH4
进风巷甲烷传感器断电浓度≥0.5%CH4
进风巷甲烷传感器复电浓度＜0.5%CH4
进风巷断电范围：
进风巷内的全部非本质安全型电气设备。
7.4、井下设备布置图
八、KJ70N煤矿安全监控系统特点
1.KJ70N煤矿安全监控系统及配套设备符合最新《煤矿安全规程》的要求，所有设备已取得煤安标志及防爆合格证。
2.KJ70N煤矿安全监控系统严格按照《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求》的规定执行。
3.KJ70N煤矿安全监控系统配套设备严格按照《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》、《MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术要求》、《MT/T1006-2006矿用分站》《MT/T1007-2006矿用信息传输接口》、《MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》等规定执行。
4.KJ70N煤矿安全监控系统软件选用先进成熟的高级编程软件为平台进行开发，操作简单、功能强大、界面美观，具有界面提示、语音报警功能。
5.KJ70N煤矿安全监控系统具有双机热备功能,采用双机热备方式工作，由监控主机、备机以及服务器组成。
6.KJ70N煤矿安全监控系统可监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数，也可监测煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕斗计数、各种机电设备开停等生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数，以及胶带跑偏、胶带速度，轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行情况。
7.KJ70N煤矿安全监控系统配备单独的绘图软件。
所有的动态、静态图形都可由矿方操作人员绘制，同时绘图软件能将CAD、MapInfo两种常用的矢量图导入系统，系统支持多种图形格式（bmp、jpg、gif等）
8.KJ70N煤矿安全监控系统中心站软件运行在Windows操作系统，数据库SQLServer2000，整个软件采用B/S的方式，监测终端人机界面十分友好，系统的所有显示和打印全部是中文，操作人员在操作过程中只要用鼠标器进行简单的点击即可，任何人都可方便使用，即使有错误的操作也不会影响系统的正常工作。
为了确保系统配置等信息不被破坏，为专门从事系统配置的矿方主管人员配备口令（或密码），只有口令正确才能进入系统配置等的操作。
9.KJ70N煤矿安全监控系统具备接入局域网与数据上传功能,矿局域网的所有终端在授权情况下能够查阅系统的所有数据（包括动态图、报表）。
10.KJ70N煤矿安全监控系统采用数据库方式存储数据，数据库具有网络共享、便于数据保存和管理、便于用户二次数据开发、为专家系统提供开放式的数据结构。
11.KJ70N煤矿安全监控系统具有对瓦斯抽（采）放量的计算与统计功能，系统直接监测到的流量为工况流量，可计算出标准流量，瞬时流量与瓦斯浓度计算抽放纯流量。
系统可统计日抽放混量、月抽放混量、日抽放纯量和月抽放纯量，并提供各类报表。
12.KJ70N煤矿安全监控系统系统具有短消息收发功能，可以将异常数据以短消息的方式发送到管理人员的手机上。
13.全隔离式监控分站，由大容量多路不间断电源集中供电；分站在接传感器时可不区分开关量、模拟量；分站在配接各种传感器时能适应频率、电压、电流等多种信号制，使用方便灵活，以充分提高分站端口的利用率，使系统设计更加优化。
14.井下分站具有输入、输出信号的数据存储功能，当系统地面中心站监控主机出现故障时，或井上、井下失去通信联络时，分站能存储最新两小时数据，恢复通信后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据。
15.分站具有第二传输接口，可以接子站或智能传感器。
16.特有的电源继电器箱设计，将不间断电源和断电器组合在一起，内有断电反馈信号，能真实反应被控设备的工作状态，降低成本、提高性价比。
17.系统同时具有自动、手动断电，可实现本地、异地、区域断电。
18.安全监控设备具有故障闭锁功能：
当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。
19.分站能实现风电瓦斯闭锁及断电仪的所有功能；风电瓦斯闭锁及断电仪可脱离系统独立运行，甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间不大于2s。
20.大容量多路矿用隔爆兼本安电源，备用时间长达4小时。
21.断电执行器可彻底解决馈电传感器受屏蔽电缆限制，无法真实准确测量井下设备的馈电状态的问题。
22.本公司传感器系列齐全，所有传感器均为我公司自行研制并生产，系统的兼容性好，配套性及可靠性高，同时传感器均为智能遥控型，用户使用维护方便。
23.长期从事煤矿安全监测监控系统的研制、生产在安全监测监控方面积累了丰富经验。
特殊的设计，经得起恶劣环境的考验。
25.我公司产品遍布全国各地，有经验丰富的技术人员在全国巡回服务，主要产煤区设有售后服务站，确保我们的产品正常可靠运行。
九、KJ70N煤矿安全监控系统的主要优势
1.KJ70N监控系统已在全国范围内推广，以其良好的信誉和周到的技术服务受到广大用户的一致好评。
2.采用差分平衡式无地线传输
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