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矿山安全六大系统解决方案

一、监测监控系统

安全避险“六大系统"建设是提高煤矿应急救援能力和灾害处置能力、保障矿井人员生命安全的重要手段,是全面提升煤矿安全保障能力的技术保障体系。

作为安全避险“六大系统”之首的矿山安全监控系统用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二化碳浓度、氧气浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。

基于煤矿、矿山企业对于安全生产监督管理的需求开发的监测、监控系统系统满足行业的相关技术要求，为企业安全生产提供技术保障。

1。

1设计依据

●GB/T2887—2000电子计算机场地通用规范

●GB3836.1—2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：

通用要求

●GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分：

隔爆型

●GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分：

本质安全型

●GB10111—1988利用随机数骰子进行随机抽样的方法

●AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求

●AQ6210—2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件

●AQ1048—2007煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范

●MT286-1992煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法

●MT/T772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法

●MT/T899—2000煤矿用信息传输装置

●MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件

1.2系统构成

下面结合实际案例对我公司的的安全监测、监控系统进行介绍.

我司为某煤矿企业提供的安全监测、监控系统主要由四部分组成，其一、煤矿工业自动化系统；其二、视频监控系统；其三、远程计量监控系统;其四、大屏幕显示系统.多个监控系统共享统一的系统平台，统一汇接到调度室，并通过统一的调度室大屏幕实现统一的、实时监测监控，提高了生产效率、为煤矿企业的安全生产提供了技术保障。

工业自动化系统

风机监控系统

井下供电监控系统

束管监控系统

视频监控系统

井下视频监控系统

地面视频监控系统

远程计量监控系统

各种重量计量

工业电视监控系统

汇接入调度室大屏幕统一显示

1.3工业自动化系统

如下图所示,金属/非金属矿工业自动化监控系统主要通过矿用传感器将矿井的风机运行状态、各种气体的浓度、井下供电系统运行状态以及地面洗煤厂设备运行状态、锅炉房设备运行状态信息等通过内部工业信息网传输到相应的监控终端实现实时监测和监控。

金属/非金属矿工业系统化系统

该系统具有以下特点：

1、系统实时采集设备运行参数、安全系统的数据，有效提高生产效率、安全系数，为集中调度和决策提供有力保证；

2、统一的自动化软件平台将各个子系统（风机监控子系统、束管子系统）的数据有效地整合在统一的平台上来，管控一体化；

3、采用环网冗余和冗余服务器保证系统可靠性，环网自愈时间小于300ms；

4、采用防火墙、专业杀毒软件和安全网闸保证系统的网络安全。

下面重点对风机监控系统、供电监控系统以及束管监控系统解决方案进行介绍:

风机监控系统

风机监控系统能够实时监测电机三相电压、频率、功率、电机湿度，实现连锁起停，变频调速控制；监控主扇PLC控制系统监测风机入口静压、风机流速、风机前后轴承温度、电机前后轴承温度、风机震动等参数,就地、远程连锁控制；通过监测风机的振动、轴承温度、电机负载、气流压力波动和噪声，判断和分析通风机运行状态，并进行故障报警，采用主扇高变频器和PLC监控系统是主扇风机能耗下降1-2％。

井下供电监控系统

井下供电监控系统能够监测运行参数和馈电开关的运行状态，实现远方合分闸功能;实时监测电压、电流、有功功率、无功功率等参数，监测高、低压柜分合闸状态等参数。

束管监控系统

束管监控系统能够实现实时监控气体含量超限自动报警功能；具有联网功能实现分析数据共享,并可实现与安全监控系统联网;能够自动诊断故障并排除；束管输气流量自动显示等。

1.4视频监控系统

视频监控系统是通过高清摄像头对重要生产场所进行实时监控，进一步提升各个生产环节的可靠性.

视频监控系统拓扑图示意图

视频监控系统典型安装方案

如上图视频监控点一般安装在配电室、机房、井口等等重要场所,实现远程监控。

1。

5矿业远程计量监控系统

计量监控系统是通过在矿产品源头坑口安装称重计量设备，对煤炭企业的煤炭产品产量进行监控和计量，为政府税务部门提供详实的企业纳税依据。

通过产量监测，对煤炭资源的安全管理起到监控作用.系统可以做到稳定全天候工作，无人职守。

1。

6工业电视监控系统

工业电视监控系统是调度指挥中心的重要组成部分。

具有最新监控系统技术应用,功能齐全,地面及井下都通过光纤传输,在地面及井下重要部位安装摄像机，摄取各个监视点的情况,实时地传输、显示在调度室监视器上，并能够将工业电视监控图像传输到局域网（以太网）上,使调度员和生产指挥人员更直观、准确地掌握各主要生产环节的实际情况，从而更有效地指挥生产、处理和解决生产中出现的各种问题和事故。

同时还能够将所发生事件的全过程进行录像备份,对重要数据进行记录，为处理事故提供真实依据。

二、井下人员定位系统

井下人员定位管理系统是神州同正科技有限公司联合大唐电信科技产业集团为适应矿业市场需求,开发生产的集井下人员定位、考勤、硬件设备维护、日常管理等于一体的综合性应用系统。

该系统采用国际最新RFID技术，通过对煤矿坑道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理，实现对人、车、物在不同状态下的自动识别，及时、准确的将人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，方便管理人员进行合理的调度安排；并对井下人员信息进行收集和整理,通过软件形成各种文件，为管理人员反馈考勤信息;当事故发生时，救援人员也可根据井下人员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,最大限度地减少灾害损失。

井下人员定位管理系统对于提高矿井管理水平、保证企业自动化安全生产有着极其重大的意义。

2。

1设计依据

●GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范

●GB3836。

1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：

通用要求

●GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分：

隔爆型

●GB3836。

4—2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分:

本质安全型

●GB10111-1988利用随机数骰子进行随机抽样的方法

●AQ6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求

●AQ6210-2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件

●AQ1048—2007煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范

●MT286-1992煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法

●MT/T772—1998煤矿监控系统主要性能测试方法

●MT/T899-2000煤矿用信息传输装置

●MT/T1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件

2。

2系统构成

煤矿井下人员定位管理系统分为井上部分、井下部分和传输部分:

井上部分

● 地面中心站（主/备用）

● RS232/RS485转换器

● 一般兼矿用本质安全RS485传输接口

● 电源防雷栅

● 信号防雷栅

● 唯一性检测管理台

井下部分

● KJ279—FA矿用本质安全型数据监测分站

● KJ279-FC矿用本质安全型位置监测分站

● KJ279—K矿用本质安全型识别卡

● KJ279—Z矿用本质安全型RS485中继器

● 隔爆兼本安型不间断电源

● 矿用电缆

传输部分

● 可根据用户实际网络状况选择传输方式和传输设备

KJ279井下人员管理系统结构示意图

2.3系统特点

✓ 高度的识别可靠性,100%的前端识别率

✓ 识别距离远（10—50米）

✓ 极高的防冲突性（每个检测点可最多同时识别200个人员）

✓ 高度的识别稳定性（误码率小于十万分之一），真正达到无误码、无漏卡

✓ 快速的识别速度（最快可达到200公里/小时的识别速度）

应用范围广

配合煤矿现有网络状况，可提供基于光纤、以太网、通信电缆等多种井上—井下传输方式，适应性强，避免了由于传输方式单一造成的实施难度。

安全性、稳定性高

✓ 具有本质安全型的防爆、防尘、防水性能

✓ 高抗干扰性，对井下干扰源、周界环境无特殊要求,环境适应性强

✓ 内部电路高度集成化，器件故障率最小化，运行可靠

✓ 采用有源识别卡，无电磁污染,免维护，使用安全

操作简单方便

✓ 直接导入矿区CAD原图，操作简单，无需重新绘制矿区图；保证显示的图形与客户的原图比例一致

✓ 软件全中文菜单，具有良好的操作界面

✓ 无线监测分站一体化结构设计，无需外接天线或地感线圈，安装方便快捷

✓ 识别卡内置电池，超低功耗,无须外接矿灯电源，无须充电

丰富的查询和报表功能

✓ 查询和报表输出、打印功能简单易操作

✓ 可对全矿个人、部门以及干部的考勤信息进行查询

✓ 可对人员运动轨迹进行查询

✓ 可按要求输出各种信息报表（如：

下井时间报表、个人出勤日报表、个人出勤月报表、部门出勤月报表等）

2。

4系统技术指标

系统容量

一个地面中心站可连接数据监测分站256个，无线监测分站1024个

系统巡检周期

≤30s

数据传输方式

RS485总线主从方式、双向、半双工

传输速率

RS485总线2400bps

传输芯线

2芯

2。

5工作原理

① 在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中,安装KJ279—FA矿用本质安全型数据监测分站（以下简称KJ279-FA）。

KJ279-FA通过RS485数据总线与地面中心站保持通信，接头处使用矿用本安三通接线盒，由外置隔爆兼本安型不间断电源供电。

② KJ279—FC矿用本质安全型位置监测分站（以下简称KJ279-FC）通过RS485总线与归属的KJ279—FA连接，电源由KJ279-FA提供或本地供电.

③ 下井人员配戴KJ279-K矿用本质安全型识别卡（以下简称KJ279—K）。

工作人员下井时，配戴的KJ279-K不断发出2。

4G无线电信号，该无线信号是有编码的,每个识别卡的编码是唯一的。

④ KJ279-FC位置监测分站接收到有效测量范围内KJ279-K发送的信号，并通过RS485接口向数据监测分站发送,再由数据监测分站送至地面中心站记录和显示。

⑤ 地面中心站根据安装的矿井考勤定位管理软件判断出KJ279—K的具体信息（如:

是谁,在哪个位置，具体时间），同时可将信息显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上,并做好备份.

2.6系统功能

煤矿井下人员定位管理系统能跟踪井下人员和机车的动态分布情况、数量以及其所在的位置,同时具有选择跟踪、实时跟踪、位置查询和个人定位等功能。

✓ 选择跟踪：

选择各井下特定人员或机车跟踪其在矿井的运行情况

✓ 实时跟踪：

实时显示各井下人员或机车现在的位置状态及其来源地。

能够清楚地反映井下人员及机车活动情况

✓ 位置跟踪:

选定矿井工作面,可以显示此段区域内的井下人员或机车分布情况

✓ 个人定位：

显示特定人员的运动轨迹,并可显示其历史运动方向

✓ 具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、图层控制、报表打印等功能

考勤统计功能

✓ 通过对下井工作人员的入井、升井时间以及在井下各区域的停留工作时间的记录与统计,完成对全矿个人、部门以及干部的考勤信息查询、统计

✓ 按照要求输出各种信息报表（如：

下井时间报表、出勤月报表等）

✓ 员工管理功能：

员工的增加、删除、修改和查询

✓ 硬件信息管理功能：

对数据监测分站、无线监测分站的名称进行管理,对识别卡信息进行录入

✓ 具有告警信息实时显示及历史告警查询功能，告警内容包括采集器故障、卡电池电量不足、下井超时、禁区闯入等重要内容

✓ 跟踪安全监测人员在井下的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间,从而保证安全监测工作的严格执行

✓ 当有非授权人员进入一些重要峒室、危险场所（如盲巷）等禁止进入区域时，系统给出提示和警告，同时将相关信息记录保存

功能

✓ 当矿井发生紧急事件时，KJ279系统可以及时对丢失人员进行统计，查询事故现场附近的人员信息，快速确定人员的准确位置，以便及时有效地开展搜救工作

✓ 可对矿井人员定位、人员跟踪、考勤统计、安全监测管理、系统运行管理等信息进行长期保存，并可方便地查询历史记录。

✓ 能按时间、部门等对信息进行查询和打印

✓ 通过建立WEB服务器，可以以浏览网页的方式实现信息共享，客户端无须另加任何软件

2。

7主要设备介绍

2.7。

1KJ279—FA矿用本质安全型数据监测分站

KJ279—FA数据监测分站对位置监测分站提供电源，并实时采集位置信息和状态信息。

提供可靠的信号捕捉功能，对重要数据高速缓存，在矿井出现紧急状况下可以缓存数据，以备监控主机查询。

其最大的特点是,缓存容量大，稳定可靠，并具有自我状态监测功能.

●额定工作电压:

12VDC

●电流:

≤700mA

●系统容量：

一个地面中心站可连接数据监测分站256个

●每个数据监测分站支持4个位置监测分站,最大12个

●显示位数：

四位人员编号0000～9999

●与地面中心站之间最大传输距离：

大于20km

●与位置监测分站之间电缆长度：

≤2km

●尺寸:

408mm（长）×290mm（宽）×85mm（高）

●重量：

7Kg

2。

7。

2KJ279-FC矿用本质安全型位置监测分站

KJ279—FC型位置监测分站用于识别煤矿井下的无线标识卡。

它是一种射频电子标签的识别设备，采用本安电路设计。

该设备最大特点是：

可在较大的范围内同时识别许多张卡；并具有无线微功率、识别率高、稳定可靠等优点。

在紧急情况时可提供声光信号进行报警。

性能指标如下所示：

●工作电流：

≤200mA

●工作电压:

DC12V

●并发识别能力：

大于200张标识卡

●工作频率:

2.4±0。

08GHz

●识别速度：

80km/h

●通讯接口:

RS485

●音响方式:

断续比为1:

1,交替时间为0。

5s±0.1s；

●音响响度:

85dB

●光色：

红色；

●光信号强度：

黑暗中20米可见;

●信号方式:

闪烁比为1:

1,交替时间为0.5s±0.1s。

●尺寸：

310mm（长）×218mm（宽）×64mm（高）

●重量:

1.5Kg

2.7.3KJ279—K矿用本质安全型识别卡

KJ279-K射频RFID标识卡用于煤矿井下的无线识别。

它是一种有源射频标识卡，采用本安电路设计。

是专用来被位置监测分站识别的电子标识卡,由矿工下井时随身佩带.

该标识卡的最大特点是：

多个标识卡可在较大的范围内同时被识别。

并具有安全性高,系统结构简单可靠，超低功耗等优点.具有紧急呼叫按钮，紧急情况下可以向上发送告警信息，接收来自系统的告警信息，提供灯光闪烁功能.

性能指标如下:

●工作电压:

DC3V

●工作电流:

发送时的工作电流:

≤14mA；

●接收时的工作电流：

≤15mA；

●待机时的工作电流：

≤0.01mA；

●频率:

2。

4±0.08GHz

●发射频率：

2次/s

●标识卡使用可更换不可充电的两节7＃碱性干电池供电;电池型号是LR03/AAA，电池标称容量1300mAh,电池寿命不小于6个月

●尺寸:

74mm（长）×38.4mm（宽）×19mm（高）

●重量：

57g

2.8实际案例

2。

8。

1系统组图

如上图所示：

在辅助斜井入井处通过串口连接一个信标箱，信标箱中包含有KJ279—FA、485信号转换器、后备电源，再连接辅助斜井口、主斜井口、辅助平硐口的读卡器。

安装在井口考勤验卡的系统,主要功能:

一是考勤登记入井人员；二是检验入井人员携带的射频卡是否正常工作。

系统可以通过LED大屏幕显示人员携带射频卡下井情况.

另一个串口通过485总线接口接入光端机,由井下盘区变电所的光端机的485接口出总线，连接整个井下人员定位系统。

井下人员定位系统，是对入井人员进行考勤、实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在井下的位置及活动轨迹。

2.8.2系统特点

●识别卡具备双向通信功能，识别卡可以通过按钮发起紧急呼叫,也可以接收从地面监控主机发出的紧急通知。

●无线分站兼有报警功能,无线分站配有蜂鸣器和告警灯，可以接收地面监控主机发来的报警命令，产生声光报警，向无线分站周边的人员发出警示。

●双机热备份，监控主机可以配成双机，主机故障可以自动切换到备机工作，确保系统不中断。

●支持LED大屏显示，实时显示井口人员的上下井信息,显示内容和格式可以根据用户要求调整；

●软件完全满足最新规范要求，并可根据用户要求量身定做，如提供任务管理、重点岗位管理、各式报表修改打印等;

●组网灵活,传输支持RS485总线、以太网、光环网等，扩容方便；

三、紧急避险系统

目前，煤矿井下紧急避险设施有自救器、救生舱、避难所、防透水型固定式避难所。

3.1自救器简介

自救器是一种体积小、重量轻、便于携带的防护个人呼吸器官的装备.主要用途在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸，煤与瓦斯突出或二氧化碳突出事故时，供井下人员佩戴脱险，免于中毒或窒息死亡。

分为过滤式自救器和生氧式自救器.

其主要用途就是在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸，煤与瓦斯突出或二氧化碳突出事故时，供井下人员佩戴脱险,免于中毒或窒息死亡.自救器按其作用原理可分为过滤式和隔离式两种.隔离式自救器又分为化学氧和压缩氧自救器两种。

3。

2救生舱和避难所简介

矿工自救中，由于自救器有效时间较短，当佩戴自救器后，在其有效作用时间内不能到达安全地点;撤退路线无法通过；若有自救器而有害气体含量又较高时,避难硐室或救生舱可以发挥作用。

矿用可移动式逃生救生舱（以下简称救生舱）是一种新型的矿井下逃生避难装备.将其放置于采掘工作面附近，当煤矿井下突发重大事故时,井下遇险人员在不能立即升井逃生脱险的紧急情况下，可快速进入救生舱内等待救援,对改变单纯依赖外部救援的矿难应急救援模式，由被动待援到主动自救与外部救援相结合，使救援工作科学、有序、有效将起到至关重要的作用.

避难所建立在矿井下各危险工作区域的密闭空间，依托矿井巷道构筑而成，具备很好的防护性能，能够抵御一定的外力冲击；硐室内提供生存必需的氧气、水、食物、急救药品、废气处理等设施.当灾变发生时，遇险人员可迅速躲进避难所等待外部救援，是降低遇险人员伤亡率的最有效途径。

对于挽救井下幸存人员的生命具有积极而重大的意义。

安全避难硐室拖撬组件包括：

拖撬最大规格总重5.5吨，可为35人提供96小时的给养和所需空气。

两端有牵引环扣,方便拖拉移动；

氧气供应系统，压缩医用氧；

二氧化碳环保洗涤幕帘，消除二氧化碳聚集；

高品质绝缘材料以保证隔绝外界高温；

安全气密式防爆通道门，内置气隔间，配有空气洗涤净化设备，可以去除有害气体；

本质安全监测仪和探测仪（检测一氧化碳、二氧化碳、氧气、瓦斯浓度和空气质量）,所有仪表配置警报器，并能够从内部安全区域测试舱体内外部的各项指标;

温度传感器，测量矿井温度；

应急照明；

医疗急救用品,包括担架；

通讯设备接口，以实现与地面的联系；