信集闭系统方案.docx
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信集闭系统方案
冀中能源峰峰集团大淑村矿
大巷轨道运输KJ334通讯监控系统
设
计
方
案
石家庄市天阳电子科技有限公司
二〇一零年八月
第一部分机车运输监控通讯系统的要求
一、大淑村矿井概况
1、目前概况
大淑村矿井下—450大巷目前担负着繁重的运输任务，巷道中道岔多，分布不均匀，偏口和硐室口多，给机车运输带来极大的安全隐患。
再有，随着井下生产地区的不断延伸，生产规模的不断扩大，井下使用机车数量也会不断增加，调度指挥列车的难度也会逐步加大。
2、项目的必要性
安装井下“信、集、闭”系统是实现井口提升、井底车场、主巷运输、生产石门和采区运输各环节中输送、提升、行车指挥自动化的主要方式，它可以实现以下功能：
1）、实现各种信号显示，供机车司机和调度员了解线路开道和机车运行状态，
2）、实现各信号之间和道岔转辙机之间互相联锁，防止误动作，保证行车安全，
3）、在调度站设模拟显示集中控制屏，集中控制和监督电机车运行，安全接发列车。
4）、在地面值班室设图形显示器显示。
5）、防爆型式：
隔爆兼本安型。
3、项目的可行性
1）、可实现可视化监视功能，在计算机终端和显示屏上实时显示列车位置、车号、运行方向、信号灯状态、道岔位置和轨道区段占用情况等运行状态信息；
2）、调度站可以根据显示屏上显示的机车运行情况，采用自动或手动的方式来控制机车运行和各道岔、信号灯之间的转换；
3）、系统可随时反映出系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障判断并完成报警、处理；
4）、重演功能：
即能24小时记录系统运行情况并能根据记录的运行数据在显示设备上随意重现指定时间内实际运输过程；
5）、本系统能够接入企业局域网，与企业内部管理系统共享数据，达到管控一体化。
4、效益分析
该“信、集、闭”系统具有很强的可视化监视功能，在计算机终端和显示屏上可实时显示列车位置、车号、运行方向、信号灯状态、道岔位置和轨道区段占用情况等运行状态信息，使机车司机和调度员可以随时了解线路开道和机车运行状态情况。
调度员可在井下调度站实时对多种列车的运行进行监视，控制操纵道岔，开放信号机、自动实现敌对进路的闭锁，从而避免了列车正面、侧面及追尾等撞车事故，大大提高了机车运行效率。
是提高井下运输能力、保证安全生产的重要现代化手段。
二、系统组成要求
1. 系统设计要遵循《煤矿安全规程》、《井下机车运输信号系统技术装备标准》、《煤矿井下机车运输信号设计规范》等行业标准，技术先进，安全可靠。
2. 根据国家标准要求系统必须具有煤安标志证；所有井下设备要通过国家安全生产抚顺矿用设备检测检验中心的检验和审核，并有国家安全生产抚顺矿用设备检测检验中心发放的防爆和煤安标志证书；并提供相关检验部门的检验证书。
3. 系统组成结构
本系统地面中心站设备由主工业控制计算机（简称主机）、备份机（和主机配置相同）、显示器及打印机等其它计算机外围设备、信息传输接口、电源箱、不间断电源（UPS）、电源避雷器、信号电涌保护器等；井下设备主要由矿用分站、矿用隔爆兼本安电源箱、各种测控设备及传感器组成。
4. 主控室选择设在地面，主控机采用工控机，采用大屏幕52寸以上图形显示器显示；控制分站安装在巷道井壁上，采用专用工业控制计算机。
5. 本系统要求依据国家标准，结合煤矿实际，以保证安全、提高运输能力为目的，合理设计运输本安型信号器，合理划分进路。
机车必须按信号运行。
本系统必须按进路原则开放和闭锁进路。
6、机车监控系统应包含通讯部分切与之兼容。
三.系统功能要求
1、数据采集功能：
系统应可以对行车信号状态、道岔位置状态、路段占用、机车位置、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数量等进行监测处理。
2、系统应具有自动、手动远程控制功能；
3、调度功能：
根据确定的运输任务，自动或人工开放和释放进路。
通过对行车信号和转辙机操作，实现进路、信号和道岔的联锁和锁闭；
4、动态显示功能：
对机车运输系统的轨道、装载点、卸载点、车场、井口等煤矿地理元素以静画面显示。
对机车运行路段的占用段、予占用段、信号灯状态、道岔位置、机车位置、机车编号等以动态画面显示。
同时能以文字、图表、信息窗等方式显示机车有关运行信息
5、故障自动诊断报警功能：
当系统线路或设备发生故障时，能自动诊断故障性质和位置，并发出报警提醒工作人员处理。
6、统计管理功能：
能够根据历史数据、报警信息等统计打印有关管理数据。
统计重车列数和车皮数、每日各煤仓的出煤量、当班运输量等。
7、人机对话功能：
可以进行机车运输系统功能调用与控制命令的输入等。
8、双机切换功能：
主机故障时，备份机能迅速投入运行；
9、主机和分站通信应使用CAN总线，CAN通讯介质可选择双绞线，现场布线、安装、拆卸简单。
CAN现场总线技术成熟，可靠性高；
10、分站到测控设备信号的传输使用低阻抗电流传输，抗干扰性能要好；
11、为提高可靠性，对被控设备的操作必须使用编码信号控制，并在编码中除有状态信息外，增加识别码信息；
12、通信电缆分区域屏蔽，单点接地，减少地电流的串扰。
四.设备性能及功能要求
主机：
采用华研工控机，WindowsXP操作界面，并配有副液晶显示器，打印机。
可以存储大量运行数据备查备用。
管理机：
和主机配置相同，和主机互为备机，通过管理机管理人员随时调看分析历史数据，管理机用来可以备份运行数据，生成各种统计报表。
随时监测现场设备的运行，便于设备的维护，而不妨碍系统正常工作。
显示屏：
采用42寸以上大屏幕平板显示器。
信息传输接口：
应采用CAN通讯方式主机通过信息传输接口和远地矿用分站实现数据通信；使用光电技术将主机和现场隔离；能够监视通信状况。
矿用分站：
能够直接连接在网络上，与主机通信，交换数据。
并按主机意图对测控设备完成控制操作；或主机意图传送主机要查询的当前数据。
同时分站不断监测和主机的通信状态，当通信一旦中断，能够自动进入默认安全运行模式。
电源箱：
防爆等级，隔爆兼本安；输入电压要求127V。
该电源应为多路本安输出电源，各路电源要相互隔离并满足多种设备用电要求。
感应式传感器（简称计轮器）：
安装在轨道上的计轮器，应采用电流变化检测车轮的通过。
通过分站的运算判定列车方向、速度。
计轮器应采用电涡流式无接触传感方式工作。
计轮器的安装应避免在轨道上打孔。
车码发送机、车码接收机：
每台机车安装一台车码发送机，可以将机车编码信息以无线电波方式发射出去。
发射机必须使用编码信号控制，以增强抗干扰能力。
通过巷壁上的接收机接收，送给传送给分站。
车编码信息一般包括车辆编号、车辆类型，如煤车、料车、人车、其它等。
车码发送机和车码接收机之间的通讯频率应大于300MHz，以避开井下的各种电磁干扰。
矿用本安型信号器：
接收分站的控制编码命令，可用红绿黄多种模式显示，可以能够指示向前或←或→的箭头，指示机车运行方向和红色停车标志；并能不间断的向分站发送显示状态的编码信号，分站通过显示状态码随时能检测到行车信号的当前显示模式；检测和分站的通信状态，当通信中断，必须以默认安全模式显示。
转辙机：
接收分站命令，控制道岔方向；位置检测信号直接送到分站；它可以由主控计算机自动操作或调度员人工操作。
根据需要也可以现场操作人员或司机使用遥控器进行遥控操作。
转辙机可设本地按扭，可以在特别需要时，在现场直接对道岔操作。
主控计算机可以对转辙机进行闭锁和自动解锁，在闭锁期间，现场遥控和本机操作按扭将不起作用。
从而保证调度指令的正常进行。
本系统的监控和通讯应配有镍氢电池,当交流电停电时可不间断供电不小于2h。
第二部分系统设计方案
A运输通讯系统
一、用于矿井下机车调度的漏泄通信系统工程组网
1.本系统是用来在井下联络、指挥巷道中机车运行的通讯设备组合，它可以出色地传送话音信号。
安装了这套设备，机车调度站的人员可以随时灵活、迅速地对机车进行调度指挥；机车司机也可以将机车的状态以及所处的位置等有关情况向调度站及时反馈。
从而保障了机车稳妥、安全、高效率的运行。
2.为该系统配套的均为矿用本质安全型的设备，允许在具有煤尘、甲烷爆炸性气体的（矿井巷道）环境中使用。
3.系统由KTL12基地台、KTL2B矿用手持电台、KDW29基地电源等组成。
基地台的全部设备都可以放在矿井下调度室的桌面上，使用127V50HZ交流照明电就可以工作。
二、用于斜井人员打点及竖井检修的矿井漏泄通信系统组网
1.本系统是实现井上机房人员和斜井机车或竖井吊罐中维修人员相互通话的通讯设备。
它可以有效地传递语言及打点信号，使井上有关人员和斜井及竖井内人员建立起紧密的联系。
2.系统由设在机房内的基地台、防爆电源，铺设在井道中漏泄电缆以及人身携带的信号手机所组成。
基地台收到的话音、打点信号由机外的号筒喇叭发出，在85db的噪音环境中仍能与信号手机进行通话或打点联系。
（基地台具有记忆并显示打点次数的功能）。
3.本系统基地台可以通过调度电话与手机或车载（固定）台双向通话，通话方式可以直通、群呼；手机、基地台之间可以互相通话，井下与地面可互相通话，无线与有线可联网，一根漏泄电缆可以容纳多个频道，其中可以包括若干话音信道及数据信道，信道都可独立工作而互不干扰，系统具有可扩展性，可随时延伸系统距离，增加移动台数目或扩展信道。
4.为该系统配套的均为矿区本质安全型设备，允许在具有煤尘、甲烷爆炸性气体的矿井中使用。
5.本系统在立井通信/信号功能
5.1覆盖区：
主井（地面~-—648m）；副井（地面~—648m）。
5.2跟车员可在任意地点用手机向绞车房基台发出停车、上行、下行等各种联络信号。
基台收到信号后给出声光显示以防绞车司机误操作。
5.3基台收到手机的打点信号并显示保存，基台收到手机的打点信号后具有存储功能。
5.4跟车员利用手机可随时与绞车房基台进行双向通话。
5.5基台具有急停闭锁接口，当基台收到一点停车信号后，闭锁并保持此状态，当收到两点或三点行车信号后，方可解除闭锁。
6.所有下井设备采用防爆型，优先采用本质安全型。
并具有产品合格证、防爆合格证、煤矿矿用产品安全标志。
7.所有井筒及井下采用的通信、信号、电源电缆均具有煤矿矿用产品安全标志，且漏泄通信电缆采用双护套电缆。
安装了这套设备，能够保障斜井人员及竖井检修人员安全、可靠、高效率的工作。
本系统基地台、防爆电源安放在机房的桌面上，使用127V交流照明电
泄漏通讯系统，数量：
1套
一、参考型号及数量：
序号
名称
参考型号
单位
数量
备注
1
基地电台
KTL12型
部
1
2
汇接机及附件
KTU5型
台
1
3
电源整机
KDW29型
台
1
4
手持电台
KTL2B型
台
12
5
矿用漏泄电缆
SLIYV-75-10
m
3000
6
铠装漏泄电缆
m
900
二、技术参数：
1、频率：
高频49MHz/35MHz 低频300Hz-3000Hz
2、调制方式：
调频制
3、工作方式：
调频、异频双工。
4、适应环境：
-10℃～+40℃ 相对湿度：
98%
5、矿方提供：
井下主机电源AC127V 副机（便携机）井上充电电源AC220V
三、技术要求：
1、投标方在设备制造、检验、验收过程中必须严格执行国家的最新标准并在招标时提供相关标准。
2、所提供的产品在交货时必须提供产品的使用说明书、合格证以及质量的检测、试验、等相关资料和“MA”标志。
3、中标方在加工制作前，必须进一步与需方沟通，无问题后方可加工。
4、实现功能：
1）双工对讲（或单工对讲）、呼叫功能，可预置三种频道。
2）具有静噪控制，对讲音量自由设定。
3）适应煤矿井下环境，防潮、防尘、抗摔打。
5、免费指导安装、技术培训。
B、机车运输监控系统
一、系统的设计原则：
1、确保井下的安全运输。
为杜绝井下轨道运输列车的追尾和撞车事故，本系统采用计算机来控制和监测信号灯、车码接收装置、车轮传感器、电动（气动）转辙机，对机车、道岔的位置进行监测。
在显示屏上显示机车位置、编号、信号灯、道岔的状态和相关信息，实现对机车进路区间的自动开放、自动闭锁，从而保证人、材料、煤石等各种列车的安全运行。
2、提高运输效率。
本系统可以采用全程进车路线一次排定、在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式，最大限度地提高列车的通过能力，减少列车的停候时间，实现高效运输。
也可以根据实际情况临时排定进车路线在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式。
3、提高煤矿的生产管理、指挥调度及安全监测能力。
提高当前煤矿的管理水平。
充分利用计算机实时、快速、准确地数据处理能力，为生产决策提供科学统计数据，提高生产管理水平，实现煤矿高效、安全生产。
4、系统及其组成设备设计符合国家有关标准，并严格按照煤矿安全规程，达到相应的防爆等级，具有防爆合格证、煤安证、产品检验合格证。
二、主要用途：
本系统用于对煤矿大巷机车运输进行指挥调度。
是提高井下运输能力、保证安全生产的重要现代化手段。
1、调度员可在调度室对各列车的运行位置、机车编号、信号灯状态、路段占用等进行实时监视，可以自动、半自动或手动方式控制开放关闭信号机、转辙机自动实现敌对进路的闭锁，杜绝追尾、撞车等行车事故；
2、优化选择机车进路，有效提高机车轨道利用率，从而大大提高机车运行效率和运输能力。
三、系统主要功能：
1、基本功能：
可对受控范围内所有机车进路、信号、实现自动联锁和闭锁控制；
2、动态显示∶在终端显示设备上以文字、表格、图形等方式，形象地自动显示各机车运行位置区段、机车编号、运行方向、车类、车速、车皮数、运量，区段占用情况、信号机状态、转辙机状态等信息。
以弹出窗口方式显示系统工作报警信息。
3、调度功能：
对机车可自动和半自动调度。
系统按调度员事先给定的运行任务，及时开放机车进路,自动开放和关闭信号灯，控制转辙机指挥列车循环运行。
也可由调度员根据需要，使用鼠标操作信号灯、转辙机实现半自动操作。
4、数据存储功能：
系统具有机车实时运行记录；根据记录的运行数据，为事故追忆分析，改进调度策略提供依据。
5、数据备份功能：
主机具有USB接口、移动硬盘、光盘等指定的存储设备进行数据备份。
6、双机切换功能：
当主机发生故障时，可立即使备用主机投入正常工作。
7、备用电源功能：
电网停电后，备用电源可使系统继续工作。
8、故障自动诊断功能：
当系统检测到故障时，通过实时弹出警告信息窗口。
9、管理统计功能：
能够打印有关管理数据、历史运行数据报表、报警信息等；能统计每班重车列数和车皮数、每日各煤仓的出煤量、当班运输量等。
系统对存储数据可打印。
10、编码功能：
对被控设备的操作使用编码信号控制，并在编码中除有状态信息外，增加识别码信息。
11、系统软件功能丰富，界面友好，汉字菜单提示，易操作、易维护、安全、成熟。
四、系统特点：
1、进路自动优化控制。
在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式，最大限度地提高列车的通过能力，减少列车的停候时间，提高轨道利用率，有效提高运输能力。
2、系统可以采用自动、手动、本地控制多种控制方式。
系统主控机按规定的进路原则自动运行，自动开放和关闭信号灯、转辙机，每条进路内只允许有一列机车运行。
保证机车运行的安全。
3、具有车号、车类、车速、运行方向、通过矿车车轮数、丢车检测功能。
4、传感器数据信息实时性强。
当信号灯显示模式、道岔位置、车位传感器、机车信息等测控设备工作状态发生变化时，变化信息将即时主动上传。
上位机不必等到巡检该设备时才能得到变化的状态信息。
5、系统信息传输采用CAN现场工业控制总线和先进的软硬件编码解码技术。
有效防止干扰，提高可靠性。
6、系统构成先进。
充分利用计算机强大的数据处理能力，以主监控机为核心，采用模块化定型部件，提高工作的稳定性和可靠性；调度站设在地面；以大屏幕显示器显示系统信息，；先进的无触点取样传感器，机车车号编码提取，使取样准确可靠；智能化信号灯，当系统工作不正常时，信号灯自动显示黄闪故障信号；使用光电隔离技术使系统各部分相对独立，提高系统运行可靠性和抗干扰性。
7、系统具有可扩展性。
利用其开放式通讯接口可以实现地面各监控系统的联网。
8、系统可靠性高。
主控设备采用工业计算机，分站设备采用工业级芯片。
优化软件设计，增强分站的数据处理功能和控制功能，减少通讯数据，提高通讯可靠性和检测准确性。
简化硬件设计，大大降低了设备故障率，提高了系统可靠性。
9、系统抗干扰性好。
各设备电气接口之间光电隔离，限制故障范围；系统维修或系统局部故障时，信号灯有提示。
10、组网灵活方便，系统通讯控制分站，挂接在CAN总线上。
分站所接设备数量，可根据现场需要和用户要求增减；
11、使用多数人熟悉的视窗操作系统。
12、安全模式：
分站失去和主机的联络通讯后，不停止数据采集检测，但将停止对所属设备发送控制信号。
通讯恢复，功能也随时恢复；指挥机车运行的信号灯，在失去和分站的联系后，将自动转成安全显示模式运行，机车按事先约定行车。
13、附加功能。
根据需要可方便的增加弯道语音报警功能、机车架线供电联锁等功能。
五、系统主要技术指标：
1、最大巡检周期 具有采集信息主动上传功能，信息实时性不受巡检周期限制。
2、控制执行时间 转辙机≤3ｓ 信号机及其它设备≤1ｓ
3、误码率 ≤10-8。
4、最大传输距离 ≥10km
5、备用电源工作时间 按用户要求
6、信息传输性能
传输方式：
CAN总线； 传输速率：
5kbps；
7、信号器显示模式：
红（停）、直行绿箭头、左行绿箭头、右行绿箭头、黄闪；信号器安全模式 延迟时间：
60-120ｓ
8、KJDT1-100T矿用隔爆兼本安型转辙机
输入电压：
三相AC127V；电源消耗：
≤400W；
9、车轮检测距离≥18mm
10、设备防爆性能 本质安全型或隔爆兼本安型（详见各设备技术说明）
11、设备防护等级 一般不低于IP54（详见各设备技术说明）
六、系统设备配置：
本系统以工业控制计算机为核心，通过分站连接分布于轨道沿线各处的传感器、信号机、转辙机利用位于调度室内的主控机，对多台机车的运输情况进行监测和控制。
本系统由地面控制设备、井下测控设备和电缆组成。
详见表１
系统设备配置明细表
地面用设备
序号
产品名称
产品型号
防爆
标志
安标证编号
防爆证号
数量
生产
厂家
1
矿用信息传输接口
KJ334-J
ExibI
MFC080079
10741828
1
本公司
2
工控机
IPC-610
-
-
2
研华
3
UPS电源
C2KS
-
-
1
外购
4
电源电涌保护器
BY1-D
-
-
1
外购
5
信号电涌保护器
BYX-JZ
-
-
1
外购
6
打印机
EPSON
-
-
1
外购
7
大屏幕图形显示器
52"
1
外购
井下设备
序号
产品名称
产品型号
防爆
标志
安标证编号
防爆证号
数量
生产
厂家
1
矿用隔爆兼本安型电源箱
KDW1/127
Exd[ib]I
MAA080031
10721618
8
本公司
2
矿用分站
KJ334-F
ExibI
MFC080080
10741833
8
本公司
3
矿用本安型信号器
KXH12
ExibI
MHB080020
10741830
20
本公司
4
车码发送机
KJ334-FS
ExibI
MHB080019
10741829
3
本公司
5
车码接收机
KJ334-JS
ExibI
MHB080018
10741834
10
本公司
6
感应式传感器
GGD18
ExibI
MFB080114
10741831
38
本公司
7
矿用隔爆兼本安型司控道岔转辙机
KJDT1-100T
Exd[ib]I
20043821
1042518
11
外购
8
矿用本安型中继器
KJ334-Z
ExibI
MFH080028
1084073
2
本公司
9
矿用本安电路用接线盒
JHH-8
ExibI
MAF080085
10741832
24
本公司
10
基地电源
KDW29
Exd[ib]I
MAA030001
10721767
3
本公司
11
通信电缆
2、4、6、20芯
根据实际情况7km左右
沈阳电缆厂
说明：
每台分站最多可使用3个接线盒；4台信号器、8个车轮传感器、
4台车码接收机、4台转辙机；通信距离每10km使用3台中继器。
七、系统方案设计：
7.1设计原则
本系统用于控制机车的东西翼分叉和以西翼一个采区、一个车厂来设计、大巷总长度1.6Km左右，机车2两部，受控道岔4处。
7.2主控室设计
7.2.1设计概述
我方的KJ334系统上位机可采用双机方式，并设置调度维护管理机。
调度室设在井上
7.2.2基本设备配置
1）主控机采用研华系列工业控制计算机2台；
2）大屏幕液晶显示器1台；52寸以上或根据矿方要求；
3）智能通讯器1台； 4）防雷器2台；
5）UPS电源:
1台； 6）打印机一台；
7）操作台一台； 8）19寸显示器一台。
7.3井下系统网络结构及现场设备布置
KJ334矿井机车运输监控系统在井下现场设各共有控制分站、电源箱、接线盒、信号器、感应式传感器、车码发送机、车码接收机、中继器、转辙机等设备。
在充分考虑了将来系统扩充的基础上，我方系统设计人员设计了矿井下机车运输监控系统网络结构图和井下设备及电源电缆等布置图（可依实际情况作进一步调整）。
7.4显示设计
依据矿方提供的系统图及控制范围数据，采用一台52寸等离子显示器或液晶显示屏。
7.5电源箱设计
7.5.1用户需求：
防潮、防尘。
7.5.2基本结构
采用母板插件式结构，主要由接线板、供电板、输出l板、输出2板及母板等构成;外壳隔爆型为全密封型，分别应用于低瓦斯和高瓦斯矿井。
7.5.3基本特性
输入：
127伏单相交流电源:
输出：
5伏、12伏、15伏直流电源:
每路输出均有限流、限压和短路保护；所有输出电源均为本安型输出电源。
7.5.4安装方式
用膨胀螺钉固定在巷道壁上即可。
7.6控制分站设计
7.6.1用户需求
防潮、防尘；能分区域控制设备，局部损坏不影响全局。
7.6.2基本结构
KJ334-F矿用分站（以下简称分站）为本质安全型设备，可以用于爆炸性气体环境。
在矿井机车运输监控系统中，承担着井下现场计算机智能控制的任务。
它也可用于其它计算机工业控制系统中做分站用。
7.6.3产品功能及特点
分站一般安装于井下机车运输现场。
（1）分站是现场传感器和控制设备的核心。
通过测控端口获得现场设备状态信息并完成对设备的状态控制。
（2）分站通过CAN总线和中心站进行通信，交换信息。
当现场设
升级会员 