产量监控系统方案.docx

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产量监控系统方案

KJ219煤炭产量监控系统

设

计

方

案

山西阳光三极科技有限公司

二〇一四年

1、项目名称

山西灵石银元华强煤业有限公司

方案编写人员：

郭瑞瑞

负责人：

董勇（山西阳光三极科技有限公司市场部经理）

党彦军（山西阳光三极科技有限公司工程部经理）

编写人：

常虹（山西阳光三极科技有限公司技术部经理）

本技术方案的使用范围仅限于山西灵石天聚鑫辉源煤业有限公司产量监测系统

项目。

1）我方保证提供设备符合国家标准及相关规范的优质产品及其相应的优质服务

2）此设计方案是根据我方现场调研、矿方提供的相关资料及我方相关工程经验为山西灵石天聚鑫辉源煤业有限公司产量监测系统方案，如与实践需求有差异，结合实际情况修改方案。

2、前言

根据山西省人民政府办公厅（晋政办发【2006】18号）《山西省人民政府办公厅关于在全省煤矿建立产量监控系统的通知》、山西省煤炭工业局（晋煤规发【2006】290号）《关于认真贯彻落实晋政办发【2006】18号文抓紧建设全省煤矿煤炭产量监控系统的通知》及山西省煤炭工业厅（晋煤办信发【2011】189号）《关于进一步加强全省煤炭产量监控系统管理的通知》要求，为深入贯彻山西省人民政府令第211号《山西省煤炭产量监控系统管理规定》，全面落实《山西省煤炭工业厅煤炭产量监控系统管理细则》（晋煤办信发【2009】96号）文件要求，进一步加强煤炭产量监控系统的管理，发挥产量监控系统的作用，控制超能力生产，要求在全省所有合法生产矿井建设煤炭产量监控系统。

文件要求全省煤矿企业及其所属生产矿井要严格按照国家安全生产行业标准《煤炭产量远程监测系统通用技术要求》（MT1082-2008）和《煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》（MT1080-2008）的规定，将监控设备安装到位，计量仪器、传感器和监视装置的安装位置应当符合要求，系统及设备应取得“MA安全标志”和相关证书，在用系统和设备尚未取得“MA安全标志”和相关证书的，必须升级为具有“MA安全标志”和相关证书的产品，并且要求产量监控系统进行联网运行正常。

随着全省煤炭信息化建设进程的推进，各种应用信息系统联网需求与日俱增。

特别是近几年建设煤炭产量监控系统的必要性更加突出，为控制超能力生产，降低安全生产事故起到了决定性的因素。

3、技术方案

1.1.现状分析

根据国家安全生产行业标准《煤炭产量远程监测系统通用技术要求》（MT1082-2008）和《煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》（MT1080-2008）的规定以及晋煤办信发【2011】189号文件的要求，将监控设备安装到位，计量仪器、传感器和监视装置的安装位置应当符合要求，系统及设备应取得“MA安全标志”和相关证书，在用系统和设备尚未取得“MA安全标志”和相关证书的，必须升级为具有“MA安全标志”和相关证书的产品，并且要求产量监控系统进行联网运行正常。

1.2.执行标准

2010版《煤矿安全规程》

MT1082-2008《煤炭产量远程监测系统通用技术要求》

MT1080-2008《煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》

MT209－1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》

MT286—1992《煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法》

MT/T1004-2006《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》

MT/T1007-2006《矿用信息传输接口》

AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》

AQ1043-2007《矿用产品安全标志标识》

JJG195《连续累计自动衡器检定规程》

GB/T7721《电子皮带秤》

GB/T7751《称重传感器》

GB/T7724《称重显示控制器技术条件》

2006年《山西省煤炭产量网络监测系统技术规范》

山西省煤炭厅晋煤办信发（2011）189号《关于进一步加强全省煤炭产量监控系统管理的通知》

山西省煤炭工业局晋煤规发【2006】290号关于认真贯彻落实晋政办发（2006）18号文抓紧建设全省煤矿煤炭产量监控系统的通知

1.3.设计原则

Ø先进性

在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，采用国际上先进的数字通讯技术和软件工程方法，应用软件领域内的国际最新科技成果，确保系统在国内的领先地位。

Ø开放性

系统软硬件设备与已建设的其它系统兼容，便于数据共享。

建立内部网络，数据可与其它软件交换。

能和办公自动化及各种安全监测、控制、报警设备协调工作；本系统还可与视频监控系统配套使用。

Ø经济性

在保证系统功能实现的情况下，使软硬件性能价格比达到最高；

Ø实用性

不仅信息准确，而且检查与综合分析的成果还可实际指导规划、建设与管理；

Ø易操作性

具有友好的人机界面，通俗易懂，逻辑性强，非专业人员即可使用，并能直观地显示、打印所需结果，具有良好的可视化效果；

Ø准确性

存储的信息种类多，系统的信息来源于建设与管理部门第一线，保证其准确性，数据精度高；

Ø可维护性

系统易于维护，扩展能力强。

Ø可靠性

系统设计、设备选型、施工及调试等环节都严格贯彻质量条例，完全满足系统行业要求，符合国家有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。

Ø安全性

系统具有防计算机病毒的能力，有较强的抗干扰能力，同时还具备数据备份停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户等级及操作权限，减少人为因素对系统的不必要干扰。

1.4.系统结构

A、网络结构图

B、系统结构图

C、设备接线图

1.5.KJ219煤炭产量远程监测系统简介

KJ219煤炭产量远程监测系统是在吸取了国内外同类产品先进技术的基础上，由我公司自主研制开发的可网络监测的称重计量系统。

该系统产品是依据《MT1082-2008煤炭产量远程监测系统通用技术要求》而设计的。

该系统功能完善、性能卓越，可适用于煤矿的轨道、皮带、箕斗等多种提升方式的动态称重计量。

1、技术指标

●称重精度：

皮带秤≤±1%、轨道衡≤±1%、箕斗秤≤±1%

●环境温度：

0℃～40℃

●湿度：

不大于95%（+25℃）

●电源：

127V/380V/660V50Hz

●防护等级：

IP54

●数据存储：

参数、产量数据及异常信息可保存一年以上

●后备电源：

18V铅酸电池，停电工作2小时以上

●传输接口：

支持以太网、光纤及无线网

●信号接口：

支持RS232、RS485及FSK

2、系统特点及优势

2.1硬件部分：

●皮带秤体采用全悬浮称重框架，无支点，无耳轴，线性度好；传力部分采用高精度称重传感器，性能稳定可靠。

●轨道秤采用整体式传感器安装维护方便，密封性能好。

●箕斗秤无需秤体，单天轮采用两个称重传感器，直接将定做的传感器垫置于箕斗轴承座下边，不破坏天轮整体结构，称量过程中自动刨除钢丝绳长度造成的误差。

●信号采集部分采用高精度A/D转换器，完成称量累加等功能，分站仪表能显示流量、累计量。

●中心站置于控制室内，实现远程控制，远程查看流量累积量、修改参数、远程调零标定。

远程记录查询；采集分站置于皮带附近，实现现场就地控制。

●信号采集分站、信号转换器、防爆电源都具有良好的密封性能，防护等级不低于IP65。

●采集分站配有液晶显示屏支持现场查看修改参数功能，遥控器操作简单方便，防止开盖操作有粉尘污染。

分站至中心站信号传输可通过线路传输、也可通过工业环网传输。

●具有自诊断防作弊功能，当采集分站被人为断电、断线、私自修改参数或非法开启控制器机柜时，可以发出报警信号，并及时将报警信号上传到中心站。

2.2软件部分：

●支持8台不同提升方式（皮带,轨道,箕斗）的电子秤运行。

●实时采集电子秤数据并保存,便于事后分析。

●实时监控各台电子秤的运行状态。

●当电子秤运行状态发生异常时提示异常警告,需操作员填写处置记录。

●支持超产时各种方式的报警功能。

●可根据客户要求设置秤的启用个数。

●可监测动态输煤设备的运行状态系统构成。

3、软件说明

Ø系统安装

在安装系统软件前应先安装SQLServer2005，安装步骤请参见“外围配套系统”。

双击安装光盘根目录下的“Setup.hta”运行安装向导，如下图所示：

点击“查看说明书”可打开本帮助文档。

Ø系统运行

◆本系统集C/S、B/S于一身，是一种多功能的分布式应用程序；

◆首先运行本系统的服务端，双击桌面上的服务端快捷方式“SXYGSJ服务管理器”即可启动服务端程序；

◆服务启动后自动隐藏至系统托盘，双击托盘图标或在右键菜单中选择“显示”可呼出服务控制器界面；点击服务管理器窗体最小化按钮可隐藏服务管理器；点击右键菜单中的“退出”或窗体关闭按钮可停止服务。

如下图所示：

屏幕右上角有服务悬浮窗，悬浮窗右键菜单与托盘菜单一致，同时悬浮窗图标会闪烁显示服务运行状态，蓝/绿交替为服务工作正常，蓝/红交替为服务或插件故障。

如下图所示：

服务端正常运行界面如图所示：

下

◆“本机”与“备机”是双机热备的状态指示，哪一个为绿色说明服务运行在哪台计算机上；

◆中间的长线为本机与备机的网络连接指示，当线为绿色时说明网络连接正常；

◆勾选“开机时启动服务”后保存可将服务设置为开机启动；

客户端正常启动后的界面如下图所示：

Ø页面编辑

点击“页面编辑”菜单即可显示系统常用的页面编辑选项，如下图所示：

⏹点击“柱状图显示”可显示或隐藏列表监测界面的当前产量柱状图；

⏹点击“报警显示”可显示或隐藏列表监测界面的系统报警信息；

⏹点击“切换用户”将弹出用户登录窗体，输入用户名密码后点击登录按钮可切换当前系统登录的用户；

⏹点击“退出系统”可关闭客户端。

Ø列表检测

点击“列表检测”菜单可呼出系统列表检测界面，如下图所示：

列表检测界面的说明如下图：

◆视频信号正常显示后双击视频图像可将视频放大至全屏显示；

◆对于已经结束的报警可点击报警栏表格中的“清除”按钮填写相应的处理措施。

Ø模拟图检测

Ø查询

点击“查询”菜单可显示系统查询选项，如下图所示

◆产量实时查询：

选择要查询的分站和查询的开始及结束时间，点击“查询”按钮可显示查询时间段内所有分站或指定分站的产量明细，产量数据每5分钟记录一次；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆产量查询：

选择查询类别和查询时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内相应类别的产量汇总信息，在查询类别中“按日班”和“按月班”为班报数据格式，“按日”、“按月”和“按年”为标准数据格式；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆产量柱状图查询：

选择查询类别和查询时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内相应类别的产量产量柱状图，在查询类别中“按日”、“按月”和“按年”将分别汇总出相应时间段内的柱状图；点击“3D视图”复选框可切换柱状图的3D显示方式；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆超产查询：

选择查询类别和查询时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内的超产信息，在查询类别中“按月”和“按年”将分别汇总出相应时间段内的超产信息；超产是指实际产量大于计划产量；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆严重超产查询：

选择查询类别和查询时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内的严重超产信息，在查询类别中“按月”和“按年”将分别汇总出相应时间段内的严重超产信息；严重超产是指实际产量大于计划产量的110%；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆输煤设备运行状态查询：

选择查询时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内所有的输煤设备运行状态、开停时刻及运行时间；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

◆系统工作异常查询：

选择异常类型和查询的开始及结束时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内的系统工作异常信息，异常类型包括“计量仪器外壳异常”、“计量仪器工作异常”、“输煤异常”、“计量异常”及“通信中断”；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

用户操作记录查询：

选择查询的开始及结束时间，点击“查询”按钮可显示查询时间内用户的登录及操作信息、操作时间及客户端IP地址；点击“打印”按钮可将查询出的数据打印。

如下图所示：

Ø打印

点击“打印“菜单可显示系统报表打印选项，如下图所示：

相应的报表后将弹出报表打印界面，首先选择报表时间，然后点击“生成”按钮，系统会自动生成相应的报表内容。

如下图所示：

报表生成完毕后“预览”及“打印”按钮即可以点击，点击“预览”将以打印预览的方式显示报表的详细内容，点击“打印”即可将报表发送至打印机进行打印。

如下图所示：

◆报表内容中“产量日班报表”和“产量月班报表”为班报格式，其他报表为标准格式。

Ø参数配置

点击“参数配置”菜单可显示系统参数配置，如下图所示：

◆客户端参数：

此处参数针对客户端配置，点击“保存”按钮可将配置保存。

其中“主服务器IP”为监控主机的IP地址；“备服务器IP”为监控备机的IP地址；“服务端口”为客户端与服务端通信的端口；“断线次数”为客户端在连接服务端失败后的尝试次数，当失败次数超过断线次数后客户端会在主机与备机之间进行连接切换；“刷新时间”为客户端从服务端获取信息的时间间隔，单位为毫秒，默认值为10000即10秒；勾选“开启报警声音”可在客户端发出报警声音，否则不会发出报警声音。

如下图所示：

◆服务端参数：

此处参数针对服务端配置，点击“保存”按钮可将配置保存。

其中“服务类型”为服务所属的系统，KJ219煤炭产量监测系统应选择“Output”，“服务名称”请使用默认值，“服务端口”请与客户端的服务端口相统一，否则客户端无法连接服务端；“断线次数”为服务端主机与备机之间切换的失败尝试次数，当本机与备机连接失败次数超过断线次数时，本机服务端将开始工作，在网络状况不稳定的情况下建议把断线次数改大；“错误计数”指服务端通讯时的容错次数；“备机IP”是监控备机的IP地址，对于服务端来说两台监控机互为备机；勾选“激活外挂插件”后系统将运行服务端Plugins目录下的所有插件；勾选“允许向备机同步数据”后系统将在主机和备机之间进行数据同步；“数据库类型”和“数据库名称”请按照默认配置不要更改；“数据库地址”、“用户名”和“密码”请按照数据库安装时的实际情况填写。

如下图所示：

Ø帮助

点击“帮助”菜单可显示系统帮助信息，如下图所示：

◆帮助主题：

将打开本帮助文件。

◆官方网站：

将打开山西阳光三极科技有限公司的官方网站

◆在线更新：

◆关于本系统：

将显示本系统的版权信息，如下图所示：

4、双机热备系统

针对煤矿产量监控系统日益肩负着煤炭产量数据的采集与上传的重任，数据的完整性，数据的高可用性和系统的连续运转能力极其重要，服务器（工控机）是专用存放数据的重要设备，如果一旦因为服务器的故障而无法正常运转，就会造成业务停顿，数据上传中断，导致工作人员措手不及，调度专业技术人员到现场进行维护与处理。

服务器的故障可能由各种原因引起，如设备故障、操作系统故障、软件系统故障等等。

一般地讲，技术人员在现场的情况下，恢复服务器正常可能需要１0分钟、几小时甚至几天。

从实际经验上看，除非是简单地重启服务器（可能隐患仍然存在），否则往往需要几个小时以上。

而如果技术人员不在现场，则恢复服务的时间就更长了。

而对于一些重要系统而言，用户是很难忍受这样长时间的服务中断的。

因此，就需要通过双机热备，来避免长时间的服务中断，保证系统长期、可靠的服务。

4.1系统结构

4.2双机热备系统原理

对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。

当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。

　双机热备由备用的服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题。

4.3双机热备份系统工作流程

1.主机与备机均安装KJ219软件；

2．主机与备机通过网络交换机相互监测对方服务是否运行，如果对方服务停止就启动本机服务；

3．主机与备机分别通过接口与分站通讯，哪一方的服务启动，哪一方就与分站进行通讯；

4．客户端分别与主机及备机服务端通讯，哪一方的服务启动就与哪一方进行连接；

5．主机与备机服务端及客户端的切换均为自动进行。

4.4工作实施

从信息采集分站用俩条数据线传输出来分别进俩个信息传输接口（通讯接口），通过通讯接口将数据转换后接入工控机，另俩台工控机分别接入机房网络交换设备（互相检测通讯数据），俩台工控机通过双机热备软件和产量监控软件将产量数据显示，并保障数据采集的连续性。

1.6.KJ219煤炭产量监测系统MA认证

1.7.KJ219-F矿用本安型产量数据采集分站

1.8.KJ219-J一般兼本安型信息传输接口

1.9.KJ219-Z矿用本安型信号转换器

1.10.KBA154矿用隔爆型摄像仪

4、设备主要技术指标和性能描述

1.11.矿用本安型产量数据采集分站

本分站由KDW660/12B矿用隔爆兼本质安全型稳压电源提供本质安全电源。

分站和电源箱组合在一起可在煤矿有瓦斯爆炸性气体的环境中使用。

分站可以连续监测矿井的皮带称、轨道衡、箕斗称的煤炭产量及设备开停状态。

分站和地面中心站进行信息交换，接收并执行中心站发送的各种命令；及时将监测到的各种参数及状态传送给地面中心站。

在主通讯线出现故障时，分站可存储中心站设置的命令，并在电源的支持下独立运行，继续监测和显示各测点信息，发出报警信号。

防爆型式:

矿用本质安全型，防爆标志为ExibI.

外型尺寸及重量

外型尺寸:

380mm×250mm×200mm

重量:

8kg

主要技术指标

工作环境

环境温度:

0～40℃

平均相对湿度:

95%（+25℃）

大气压力:

80～106kPa

具有甲烷、煤尘等爆炸性气体混合物的煤矿井下

电气性能

工作电压：

DC5V（由KDW660/12B矿用隔爆兼本质安全型稳压电源供给）

工作电流：

240mA

本安参数：

a）Ui:

DC5VIi:

240mAb）Ci:

0.2nFLi:

0mH

开关量

分站可接5个开关量，其中3个开关量输入，2个开关量输出

模拟量

分站可接1个模拟量输出，模拟量的信号为4～20mA

分站可接1路称重信号输入，1路速度信号输入或1路转换器信号输入，1路速度信号输入。

累计量输入处理误差不大于0.5%

系统信号传输：

分站与传输接口之间信号传输技术指标

采用光缆传输，传输速率：

9600bps；

分站与信号转换器、传感器之间信号传输技术指标

通信信号峰峰值电压：

1mV～1V；通信信号峰值电流：

≤25mA；

分站与信号转换器、传感器之间传输距离大于500m

最大传输距离

分站与信号转换器、传感器的传输距离大于500m；分站至传输接口之间最大传输距离10km。

备用电源连续工作时间：

在电网停电后，分站外接电源应能保证系统连续监控时间不小于2h。

3.2.6模拟量输入处理误差不大于0.5%

1.12.矿用一般兼本安型信息传输接口

矿用信息传输接口是用于地面主机与井下信息采集分站进行通讯的装置，它将计算机送出的数字信号调制后进行发送，同时，也将信息采集分站送来的信号解调后送给计算机，是地面主机与分站进行信息交换必不可少的设备。

该装置与井下设备连接部分进行了隔离，并有限压、限流保护。

防爆型式

矿用一般型

外形及重量

接口外形尺寸（mm）：

480×260×40

接口重量（kg）：

约3.5

主要技术指标

供电电源：

交流供电电源

a）额定电压：

220V，允许偏差-15%～+10%；

b）谐波：

不大于5%；

c）频率：

50Hz，允许偏差±5%。

接口所能接入的分站数量为8台

接口与主机信号传输技术指标

传输方式：

主从、异步、半双工RS232；传输速率：

9600bps

接口与分站信号传输技术指标

TTL电平工作波长1310nm

传输方式：

主从、异步、半双工；传输速率：

9600bps

最大传输距离：

接口至分站之间最大传输距离10km，接口至主机之间最大传输距离5m。

1.13.矿用本安型信号转换器

信号转换器主要用于具有爆炸性气体的环境内，作为KJ219-F信号采集分站的辅助设备，对传感器信号进行数据采集、数据处理、数据分析计算、并与KJ219-F信号采集分站进行数据的通讯与交换，达到遥测数据的目的。

防爆型式

矿用本质安全型，防爆标志ExibI

外型尺寸及重量

外型尺寸：

185mm×130mm×70mm

重量：

0.4kg

主要技术指标

环境条件

a）环境温度:

0～40℃

b）平均相对湿度:

不大于95%（+25℃）

c）大气压力:

80～106kPa

d）有甲烷、煤尘等爆炸性混合物的煤矿井下，但无显著振动和冲击的场合

本安参数：

Ui:

DCVIi:

mACi:

0nFLi:

0mH

模拟量输入技术指标

电压型信号范围：

0.1mv～10mv。

模拟量信号转换处理误差

模拟量信号转换处理误差应不大于0.5%

转换时间

信号转换时间应不大于2s

转换器和分站、传感器信号传输技术指标

通信信号峰峰值电压：

1mV～1V；通信信号峰值电流：

≤25mA

转换器至分站最大传输距离：

50m;转换器至传感器最大传输距离：

20m

1.14.隔爆兼本安直流稳压电源

KDW660/12B隔爆兼本安直流稳压电源主要用于具有煤矿井下爆炸性气体的环境内，为分站提供本安电源。

电源为一隔爆腔体,输入为AC660V/380V/220V/127V，输出两路本安电源，为分站和读卡器提供工作电源，内置3节6V/4.5Ah的高性能免维护铅蓄电池,保证在交流电停电时,电源能继续工作8小时以上。

1.15.KBA154矿用隔爆型摄像仪

选用具有矿用产品MA标志的矿用隔爆型摄像仪，型号为KBA154，安全标志证号为：

MAK090013，电源采用井下127V照明供电，视频信号可采用光纤进行远距离传输，达到远程用户的本地化管理，可实时查看远端视频图像信息并能调阅历史图像进行回放显示。

电气指标

输入电压127VAC,50/60Hz

输入电压范围-25%～+10%

工作电流≤0.8A

功耗≤10W

信号规格

波长1310nm

单模发射功率≥-18dBm

光衰减≤19dBm

最大传输距离30Km~50Km

灰度等级≥7级

水平清晰度≥350线

电气连接

电源2芯接线端子

视频光信号输出FC/ST接口

机械指标

材质不锈钢

外形尺寸430（L）x170（H）x200（W）mm

视窗厚度10mm

视窗直径Φ77mm

单体重量10Kg

安装方式半固定云台、固定支架

环境指标

大气压力86～106KPa

环境温度0℃～+40℃

相对湿度≤95%RH（+25℃）

摄像机指标

制式

CCIR,EIA

镜头

采用1/3″SONYCCD，更好的使用寿命、更好的可靠性和稳定性

自动增益控制

先进的数字背光补偿功能

视频输出

复合视频，1Vp-p，75Ω

线数

600线

最低照度

0.001Lux，F1.2

信噪比

52dB

供电电源

12VDC

工作温度

-10℃～+50℃

外形尺寸

57（L）x43（W）