东博煤矿无人值守自动化系统升级改造技术要求.docx
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东博煤矿无人值守自动化系统升级改造技术要求
东博煤矿无人值守自动化系统升级改造
技术要求
一、升级改造依据标准
各子系统都须遵循的国家规范、标准要求（以现行执行版为准）
《煤矿安全规程》
《煤炭工业矿井设计规范》
《煤矿安全装备基本要求》
《煤矿监控系统总体设计规范》
《煤矿监控系统中心站软件开发规范》
《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT209）
《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252—94[1994.12]
《低压电器外壳防护等级》GB4942.2
《设备可靠性试验》（GB5080.1～7）
《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）
《“九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要》
《煤炭调度主传输环网平台装备技术规范》
《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》
《监测监控质量标准化实施标准》
《建筑内部装修设计防火规范》
《爆炸危险场所安全规定》
《计算机软件质量保证计划规范》
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压开关设备和控制设备总则》GB/T14048.1-2000
《电子设备机柜通用技术条件》GB/T15395-1994
《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件》MT209-90
《矿山电力设计规范》（GB50070-94）
《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）
《煤炭工业信息化“十二五”发展规划》
《煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ6201-2006；
《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006；
《矿井通风安全检测系统装备使用管理规定》
《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》
《矿井主要通风机站设计规范》
《煤矿通信、检测、控制用电工产品》
《煤炭调度信息化装备技术规范》（试行）
《煤矿用信息传输装置》MT/T899-2000；
《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；
《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T772-1998；
《煤矿信号设备通用技术条件》MT287-92；
《煤矿用信息传输装置》MT/T899-2000；
《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-2000；
《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型》GB3836.2-2000；
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB3836.4-2000；
《矿用一般型电气设备》GB12173-1990；
《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T13926-92
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB/T50169
《计算机软件开发规范》GB8566
《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8567-88
《计算机软件需求说明编制指南》GB9385-88
《计算机软件可靠性和维护性管理》
《计算机软件质量保证计划规范》
《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》GB/T13730-92
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008
《电子设备用图形符号》GB/T5465-1996
《过程检测和控制流程图形符号》GB2625-81
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》GB/T50712-92
《电力系统通信运行管理规程》SD227-87
《企业供配电系统节能监测方法》GB/T16664-1996
《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
《消防联动控制设备通用技术条件》GB16806-1997
《火灾自动报警设计规范》GB50116-98；
《智能调度室装备规范》
《民用建筑电气设计规范》
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50173-2004
《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
其他相关的规范和标准
二、系统升级改造技术要求
1、电力监测无人值守自动化系统
（1）煤矿现状
东博煤矿此次改造升级涉及到地面10KV变电所：
地面10KV变电所内有高爆开关16台（可控13台）。
高爆保护器全部提供通讯协议接入电力监控系统，实现变电所智能监控、远程控制目标。
最终达到地面监控中心对地面变电所高压开关的保护器数据采集、远程控制、视频监视等所有实时数据的监测。
（2）系统传输结构及实现功能要求（主体设备）
系统采用工业以太网加现场总线的结构模式。
光纤主传输采用环网结构，保证系统传输快捷、可靠。
遥测/遥信功能：
系统能够采集高爆开关的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、断路器和刀闸位置、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）等遥测和遥信量。
遥控功能：
能够远程控制井下开关断路器或接触器的分、合闸操作。
遥调功能：
查询并远方整定微机保护装置定值和微机保护装置的自检、动作信息，并可对保护发生故障解除后进行信号远方复归。
遥视功能：
配备摄像仪，可对变电所进行远程监视。
告警功能：
开关变位告警、保护动作告警、电压电流越限告警。
对不同类别的信息可以设定不同的告警方式，如闪光、变色、鸣叫、语音、打印等。
并记录报警地点、起始时间、持续时间和结束时间供用户对设备运行状态或事故原因进行分析。
统计、查询功能：
系统具备实时数据、统计数据的存储、查询、报表统计管理功能，以及事件顺序记录（SOE）功能。
打印功能：
有测量数据存储打印、分析打印功能。
有人工打印、自动打印、正常打印、事故打印功能。
有管理员级权限和客户权限，管理员可依据职能、职别分配各工作站的权限，以保证系统操作的安全性。
具有全系统对时的功能，包括系统对监控站、监控站对微机保护装置等。
系统具有丰富的图形功能：
可显示工艺流程模拟图，各种监测数据动状图形、柱状图、实时曲线、历史曲线，动态图形根据现场情况进行设计。
解决漏电保护实用化问题，精确集中漏电选线功能。
系统通讯接口应采用统一标准接口，通讯协议应采用标准、开放的协议，能够实现与整个矿井主传输环网平台信息系统的无缝连接及增加可扩展性。
有足够的升级冗余。
系统实现防越级跳闸功能
（3）系统软件实现功能要求
3.1、数据采集
负责实时采集遥测量、遥信量、电度量、数字量等数据。
遥测量（测量量、模拟量）主要包括：
电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度等。
遥信量（状态量）主要包括:
断路器和刀闸位置、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）。
3.2、保护及自动化信息的采集
3.3、数据统计、计算和采样
3.4、控制和调节功能
1.遥控功能。
2.遥调功能。
3.5、事件顺序记录
在井下电网运行设备发生事故时，系统可以在监控站或综合保护器的配合下，记录继电保护、自动装置和断路器动作的时间并按顺序记录下来，保存到数据库中，供事故分析用。
3.6、运行报警
在供电监控系统运行过程中，在系统使用者预先定义的情况下，如果系统中发生了某些变化，则会立即提示出来，告知调度人员。
3.7、报表的制作、显示和打印
3.8、系统对时
3.9、多屏显示及大屏幕投影
3.10、与管理信息系统（MIS）或其它系统的接口
3.11、远程诊断系统
2、电力监测无人值守自动化系统
（1）东博煤矿现状
东博煤矿此次改造升级涉及到井下中央变电所，井下中央变电所内共涉及到10台（可控）高爆、3台馈电、2台照明，需要更换高压防爆开关、低压馈电开关内原有保护装置，实现变电所智能监控、远程控制、防越级跳闸的目标。
最终达到地面监控中心对井下变电所高、低压开关的保护器数据采集、远程控制、视频监视等所有实时数据的监测
（2）系统传输结构及实现功能要求（主体设备）
系统采用工业以太网加现场总线的结构模式。
通过光纤以太环网主干信道，集中上传到系统主机。
遥测/遥信功能：
系统能够采集高爆开关的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、断路器和刀闸位置、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）等遥测和遥信量。
遥控功能：
能够远程控制井下开关断路器或接触器的分、合闸操作。
遥调功能：
查询并远方整定微机保护装置定值和微机保护装置的自检、动作信息，并可对保护发生故障解除后进行信号远方复归。
遥视功能：
配备摄像仪，可对变电所进行远程监视。
告警功能：
开关变位告警、保护动作告警、电压电流越限告警。
对不同类别的信息可以设定不同的告警方式，如闪光、变色、鸣叫、语音、打印等。
并记录报警地点、起始时间、持续时间和结束时间供用户对设备运行状态或事故原因进行分析。
统计、查询功能：
系统具备实时数据、统计数据的存储、查询、报表统计管理功能，以及事件顺序记录（SOE）功能。
打印功能：
有测量数据存储打印、分析打印功能。
有人工打印、自动打印、正常打印、事故打印功能。
有管理员级权限和客户权限，管理员可依据职能、职别分配各工作站的权限，以保证系统操作的安全性。
具有全系统对时的功能，包括系统对监控站、监控站对微机保护装置等。
系统具有丰富的图形功能：
可显示工艺流程模拟图，各种监测数据动状图形、柱状图、实时曲线、历史曲线，动态图形根据现场情况进行设计。
解决漏电保护实用化问题，精确集中漏电选线功能。
系统通讯接口应采用统一标准接口，通讯协议应采用标准、开放的协议，能够实现与整个矿井主传输环网平台信息系统的无缝连接及增加可扩展性。
有足够的升级冗余。
（3）系统软件实现功能要求
1、数据采集
负责实时采集遥测量、遥信量、电度量、数字量等数据。
遥测量（测量量、模拟量）主要包括：
电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度等。
遥信量（状态量）主要包括:
断路器和刀闸位置、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）。
2、保护及自动化信息的采集
1.接收监控站上送的运行信息及变电所内的其它变化信息。
2.查询并远方整定微机保护装置定值和微机保护装置的自检、动作信息。
3.保护信号远方复归。
3、数据统计、计算和采样
可以根据用户定义的计算公式完成以下计算：
1.电压等测量值的越限判别、以及在此基础上的合格率计算。
2.电网有功、无功功率的电度积分和总加、电网有功电能量总加及功率因素计算。
3.任意测量值在一段时间内最大、最小、平均值的统计，并记录最大、最小值出现的时间。
4.系统及线路负荷率统计。
4、控制和调节功能
1.遥控功能。
控制过程包括以下几个步骤，遥控操作人员的身份及权限检查、选择控制对象、遥控预发、系统内部校核、终端校核、终端返送校核结果、遥控执行或撤消，记录操作过程。
在遥控进行的过程中若收到遥信变位，则自动撤消控制。
2.遥调功能。
调节过程包括以下几个步骤，遥调操作人员的身份及权限检查、选择调节对象、修改遥调值、发送遥调值、终端校核、终端返送校核结果、确认执行或撤消，记录打印操作过程。
5、事件顺序记录
6、运行报警
在供电监控系统运行过程中，在系统使用者预先定义的情况下，如果系统中发生了某些变化，则会立即提示出来，告知调度人员。
1.提示信息的类别包括事故、遥信变位、遥测越限、保护动作、遥控操作、系统运行等等。
2.不同类别的信息具有不同的告警优先权，在系统中同时有多个信息需要提示时，优先提示优先级别较高者。
3.对不同类别的信息可以设定不同的告警方式，如闪光、变色、鸣叫、语音、打印、推画面等，多种告警方式可结合使用。
4.分类保存告警信息，且保存时间没有限制，用户可随时检索保存的这些信息。
7、画面显示及人机交互操作
8、报表的制作、显示和打印
9、系统对时
10、多屏显示及大屏幕投影
11、与管理信息系统（MIS）或其它系统的接口
12、远程诊断系统
3、中央水泵房无人值守自动化系统
（1）现状及目标
水泵房共3台水泵，电机功率为132KW。
两趟DN200mm主排水管路，射流泵抽真空。
为了提高主排水的可靠性，实现排水的自动化，要求对井下水泵房的3台主排水泵、5台电动球阀进行监控。
检测水仓水位、水泵进水管真空度、水泵出水口正压、水泵轴温、电机温度、流量等工作状态、故障状态，并能实现水泵的各种参数上传地面及地面监控水泵的运行状况。
实现功能要求
3.4.1 控制功能
（1）系统通过水仓水位和峰谷电价时段，在无人值守的情况下，按设定的规则，合理调度水泵自动启动或停止；
（2）在地面集控室，通过计算机控制水泵的启动、停止；
（3）在泵房通过现场的PLC箱上的按钮，一键式控制各水泵的启动和停止；
（4）保留现有的分步手动控制方式。
（5）具备网络监控功能。
（6）具备就地/远程、自动/手动、正常/检修相组合的几种操作方式。
3.4.2显示功能
（1）在地面控制计算机的显示屏上能够显示并记录：
各水泵的工作状态、水仓水位、每台泵出水口的压力、每台泵的流量、入口真空度、各电动阀的位置、电机的工作电流（需提供接口）、重要位置的温度（需提供接口）等参数；
（2）在泵房的触摸屏或现场仪表上能够显示：
水泵运行状态、电机电流、启动时的真空情况、水仓水位。
（3）利用传感器能够监测显示设备重要位置的温度。
3.4.3信息管理功能
（1）记录各水泵的运行时刻和累计运行时间等参数；
（2）记录水井水位、排水口压力、进水口真空度、流量等历史资料（即过去某时刻的状态）；
（3）记录操作员的操作过程。
（4）系统运行的主要参数可以通过局-矿信息局域网络，在集团公司和矿调度室浏览（需购买WEB功能）。
3.4.4报警功能
当某一被检测参数超限或设备工作不正常时，在井下显示屏和地面的计算机显示屏上均有报警显示。
超温保护：
电动机的定子和轴承设有温度传感器，系统接受其输出信号，当温度超出允许值时，使水泵停车并报警；
流量、压力保护：
水泵起动后或正常运行中，如流量或压力达不到正常值，通过流量、压力保护装置使本台水泵停车并报警。
实时报警/报警记录：
在现场显示屏上可图文显示各故障信息并报警，在地面控制站上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录。
4、空压房无人值守自动化系统
实现功能要求
1）可以监控压风机排气压力、管道风量（需配置传感器）等参数并将数据实时传输到调度室监控中心，并提供以上数据的历史数据查询、报警信息查询、及报表打印功能；
2）能够对压风机及参控设备进行控制，风机应能按风压需要定时联锁起停；根据工作需要决定风机工作台数；
3）能够对压风机等设备进行远程起停及就地控制操作；
4）能在线显示实时数据以及压风机压力曲线，以观察它们的变化趋势；提供历史数据：
可以查询过去、或某段时间内的已记录的管道压力，可以进行数据打印；
5）系统主要依据管网压力来控制空压机，当系统用气量增大导致压力下降或机器出现故障时，可自动开启备用机。
当用气量减少可自动减少运行的机器台数，避免不必要的电能损耗。
6）经过一设定时间后，自动切换主备风机，自动平衡各机组的使用时间，提高机组寿命；
7）系统具有自我诊测及保护功能，可自动检测、具有各种故障提示，能实现无人值守自动连续工作。
可设置报警值，超过以后进行报警，以提醒相关人员处理。
8）显示并统计各台压风机的工作时间。
9）具备断油保护
5、主扇房无人值守自动化系
3.1现场概况
4台电机为变频驱动，风门有电装。
通风机房为现场值班、人工操作方式，目前现有一套风机监测系统，仅能对风量、风速、风机振动等参数监测，未实现自动控制。
3.执行标准
用于主通风在线监控系统的设备，其设计和制造应符合适用的最新版国家标准（GB），井筒中和井下只准使用矿用防爆设备。
《煤矿安全规程》（2016年版）
《矿山电力规范》（GB50070-2009）
《煤矿主要通风机站设计规范》（GB50450-2008）
《矿井轴流通风机》（JB/T4296-2011）
《通风机空气动力性能实验方法》（GB1236-2000）
《风机与罗茨鼓风机噪声测试方法》（GB2888-2008）
《通风机基本型式、尺寸、参数及性能曲线》（GB3235-1999）
《通风机现场测定》（GB10178-2006）
系统监测监控软件部分功能
1系统监测监控软件采用工业控制组态软件设计开发，人机界面友好，操作简单，实时显示运行工况参数，动态显示工艺流程图形和设备运行状态；
2实时报警和历史报警信息查询功能：
当系统出现报警时，自动记录报警所发生时刻和确认、消失的具体时间，通过历史报警窗口可进行查阅。
3对所有模拟量监测参数形成实时趋势曲线和历史趋势曲线功能，系统对监测参数定时保存到历史数据库，存储保存时间为半年，可通过历史趋势功能随时提取和查阅历史数据库任一时刻记录点的数据和运行变化趋势。
4系统记录各参数整点运行数据自动生成生产报表，代替人工抄录，为用户提供真实有效的运行数据。
5数据转存功能：
用户可利用“U”盘通过计算机USB口将数据报表转存拷贝，并可选择存储路径、报表时间范围、数据记录间隔等功能，数据文件为excel格式文件，非常方便用户分析整理。
6根据风压、风量等参数，自动绘制实时风阻运行曲线和相应运行转速的风机性能曲线,显示风机运行工况点。
7打印功能：
可将报警信息记录和报表打印输出。
8系统通过矿方提供的以太网可实现远程监测监控功能，设备控制设有安全操作权限，具有登陆权限者方可进行操作；
9系统提供可靠的标准数据共享网络接口包括OPC、TCP/IP等多种通讯方式，实现与矿调度中心或机电设备管理网等上一级网络监控系统联网，传送全部监测数据，提高监控效率，适应全矿乃至全局的信息化管理的要求。
10具有在线信息系统功能：
可以在线察看系统操作维护使用说明书。
控制柜具备如下功能：
1.1设备控制方式包括：
自动-手动-检修三种控制模式
①自动控制方式：
全过程PLC参与控制，由PLC按照预置程序控制，遵循必须的闭锁关系，防止各种误操作的发生。
此方式受操作员在操作站控制，实现风机和附属设备的“一键式”自动启、停风机、“一键式”自动倒机等功能，可代替人工分步倒机操作，大大缩短风机倒机时间。
②手动控制方式：
全过程PLC参与控制，遵循必须的闭锁关系，防止各种误操作的发生。
此方式操作员在现场或远程操作站按顺序起、停每个相关设备。
③检修控制方式：
操作员通过选择检修方式，操作站处于不可操作状态，此方式用于风机设备检修，防止误操作。
1.2控制系统与变频器配合，手动或自动控制变频器的输出频率，可实现风量的调节功能。
1.3采集的模拟量参数包括：
：
风机的负压、差压、风速、瓦斯浓度、一二级电机轴承温度、两级电机绕组温度（三相）、风机振动信号（X、Y方向）、两级电机运行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、累计电量等。
设备状态信号包括：
风机运行状态（正反风），变频器运行状态、风门位置状态等。
1.4系统对温度超限、风机振动超限、变频故障等重要运行参数和状态进行快速分析处理，发现异常情况首先及时发出声光报警提示，并根据工艺要求实现联锁保护停机。
3.3.3现场传感器测量功能
现场传感器包括温度传感器、负压传感器、振动传感器、瓦斯浓度传感器、
1、温度信号的测量
2、风压（负压和差压）、风速、风量的测量
3、风机振动的测量
4、视频监控接入
6、调度室0拼缝液晶拼接大屏系统
1、功能需求概述：
采用55寸0mm（无缝）液晶拼接屏，以3行5列的方式组合显示，采用落地式支架安装方法固定。
大屏上显示的内容来源于电脑，可接入N个高清信号同时显示，。
信号源能单独在任意一个大屏单元上显示，也能在任意多个大屏单元上组合显示、拖动，还能在15个大屏上整屏显示。
可接入高清视屏会议信号。
单个信号源在单屏上显示时也能达到高清效果，拼接显示时，信号不失真，无拖影，信号切换灵活。
2.屏幕尺寸设计需求如下图
3.系统技术参数及功能
拼接屏内置配置：
1.内置散热风扇，色彩达16.7M，环境湿度10％～90％温度0℃～40℃。
2、背光灯实时监控,防图像残留功能,内置亮度传感器,内置温度传感器,内置风扇智能控制，支持垂直显示,按键锁功能。
3、独创“动态超解像技术”，可使低像素图像在全高清显示屏中清晰再现；
4、去隔行技术，消除闪烁；去交错算法，消除锯齿；
5、动态插值补偿、3D动态数字降噪、3D梳状滤波、10位数字亮度及色彩增强、自动肤色校正、非线性缩放等多项国际领先图像处理技术，色彩亮丽显示；
6、图像边框可选补偿或遮盖，全高清信号实时处理；
7、内置电源板、多信号接口板、控制板；
8、M*N多单元组合拼接显示；
9、单屏分屏显示不同内容；
10、AV、VGA、DVI、HDMI、DP等多信号可同时输入并任意切换拼接显示；
11、任意组合显示
12.任意一路单屏、全屏显示，不出现显示闪烁和模糊等问题，输出达到（N路HDMI信号/N路视频信号）任意信息跨屏显示。
高清晰显示屏显示各种视频信号。
13.软件能联控矩阵、及信号切换调用，软件能把不同的显示状态保存为模式存储及调用，实现对大屏幕显示模式管理、窗口管理、预案管理等功能，且所有操作都能在软件和控制界面上完成。
该软件安装在用户的控制PC上，使得对液晶屏操控方便、快捷，操作界面友好直观。
大屏幕控制管理软件应提供中文操作界面.
14.能通过控制软件实现对显示单元，图像位置自动对齐矫正。
7.综合调度安全管理信息系统
一.系统需求概述：
采用信息化手段对调度报表，生产安全事故统计表等数据进行处理，实现对煤矿安全生产信息跟踪、管理、预警、存储和传输功能。
以保证对全局矿井安全状况和生产过程进行实时监测、监视、控制和调度管理。
2、具备功能：
权限管理、基础数据管理、生产计划管理、调度日常管理、生产技术管理、领导查询、调度晨会查询、显示系统、报表发布、
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