广西滕县大黎矿区南村冲矿段安全避险六大系统设计方案0604.docx
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广西滕县大黎矿区南村冲矿段安全避险六大系统设计方案0604
广西滕县大黎镇南村冲力法矿区
安全避险六大系统设计方案
系统版本：
R2.0
方案编号：
BLZH130607-353-54
南京北路自动化系统有限责任公司
二○一三年六月
目 录
附：
避灾硐室设计图纸、六大系统设计图
1概述
1.1背景及目的
2010年7月，国务院印发了《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号），要求“煤矿、非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成”。
国务院安委会办公室随后印发的《关于贯彻落实<国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知>精神进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见》（安委会〔2010〕17号），再次重申了非煤矿山安全避险“六大系统”的要求。
为贯彻落实这一要求，国家安全生产监督管理总局于2010年10月印发了《金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定》（安监总管一〔2010〕168号，以下简称168号文件），对金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设做出了原则规定。
随后，国家安全生产监督管理总局下达金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的标准制定任务，并组织多家单位进行标准的起草和制定，对金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设做了具体合理的规定。
目前经过工程人员在广西滕县大黎镇南村冲力法矿区实地勘测和交流，广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下已经建设有紧急避险系统、供水施救系统和压风自救系统，本次拟建设一套新的通信联络系统和监测监控系统。
通信联络系统为：
在各个平硐处安装矿用调度电话，建设有线通信联络系统。
监测监控系统具体建设内容为：
监测监控：
在各中段建立有害气体、通风监测监控系统，在井下重要部位对视频监控系统进行补充新建。
1.2方案主要内容
方案主要对广西滕县大黎镇南村冲力法矿区安全避险“六大系统”中的已经建设完成的人员定位系统、压风自救、供水施救、紧急避险系统的实施情况进行详细说明，同时对本次拟建设的通信联络系统、监测监控系统进行详细设计，同时对数据传输及监控中心的建设方案也进行研究和相关设计，因此主要的工作包括以下几部分内容：
1）针对广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下现有有线调度通信系统使用情况做出详尽的分析说明，并结合国家的相关规定对其提出建设性意见，同时对其使用、维护与管理提出要求。
2）通过对广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下人员分布情况进行分析研究，根据《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》，对人员定位基站的布置进行设计，完成该系统的建设方案设计，对其使用、维护与管理提出要求，并对其安装方案进行简要分析。
3）结合广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下实际，首先确定监测监控系统的监测内容及相关参数，并分别对各个子系统进行设计，确定各类传感器及视频摄像头的布置位置，并最终完成监测监控系统建设方案，对其使用、维护与管理提出要求，并对其安装方案进行简要说明。
4）通过对广西滕县大黎镇南村冲力法矿区立山矿井下人员分布情况进行分析研究，根据金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范》AQ2033-2011、《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》AQ2034-2011、《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》AQ2035-2011对矿方现存的避难硐室、井下供风和供水系统进行详细说明，对后期矿方的使用维护给予建设性指导意见。
5）根据上述广西滕县大黎镇南村冲力法矿区立山矿安全避险“六大系统”建设方案中所涉及到的设备，确定数据传输方式，并对地面监控中心的建设进行研究，确定其内的设备配备，提出地面监控中心的建设方案。
2系统设计原则及依据
2.1设计原则
（1）科学合理性原则
井下安全避险“六大”系统监测监控位置、方法选取应科学合理，符合相关安全规程和规定；系统管理软件操作界面具有合理性，符合技术人员操作习惯。
（2）经济实用性原则
系统方案设计时在满足系统要求的前提下，考虑经济实用性原则，优化设计方案，做到“无重复、不缺少”，保证系统稳定运行；充分利用现有资源，根据现场情况制定不同的系统配置方案，降低系统造价，完善系统功能，提高系统档次，使系统具有较高的性能价格比；凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，不作重复建设；对监测系统所涉及的技术方法，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案。
（3）系统可扩展性原则
在系统方案要求改进时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发；系统预留接口，为系统升级与改造做铺垫，使系统具有可扩展性。
（4）可靠性和可维护性原则
能够保障在恶劣环境下可靠工作，同时，硬件设备稳定可靠，免维护或维护量小；系统设备均采取良好的接地保护装置，结合防雷模块，具备良好的防雷、防浪涌和抗干扰能力。
系统本身应符合电磁兼容性和电气隔离性能设计要求，不影响设备正常工作；系统具有自诊断功能，能够有效判别外界对于监管系统的恶意破坏和系统自身故障，并给出报警提示。
（5）先进性与实用性原则
系统所采用技术与设备代表该领域先进产品，代表技术发展方向，具有先进性；系统所使用设备性价比高，技术成熟，实用性强。
（6）施工便捷原则
由于项目周期短，工作量较大，任务紧，项目实施时需要采用快速建设原则，确保项目按时完成；方案设计采用系统集成方法，达到快速施工、调试、验收。
（7）技术成熟原则
系统技术方案为长期研究内容和领域，具有研发基础，技术方案成熟；由于具备成熟的解决方案，无需长时间开发即可应用。
（8）安全性原则
为保障信息安全，安防监管系统的通信中，要考虑高可靠的信息加密方式；在权限管理中，软件系统设计对系统管理和维护人员进行多级权限分级，以区分、限制各级别用户对系统的访问和操作能力，防止越级操作，保证系统操作的安全性；系统核心设备选用具有矿用安全标志的产品，保证系统安全性。
2.2设计依据
《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发[2010]23号）
《金属非金属矿山安全规程》GB16423-2006
《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》AQ2031-2011
《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》AQ2032-2011
《金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范》AQ2033-2011
《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》AQ2034-2011
《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》AQ2035-2011
《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》AQ2036-2011
《金属非金属地下矿山通风技术规范通风系统》AQ2013.1-2008
《金属非金属地下矿山通风技术规范通风系统检测》AQ2013.3-2008
《工程测量规范》GB50026-2007
《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-1994
《矿山安全标志》GB14161-2008
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
3人员定位系统
井下人员定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统。
井下定位考勤系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。
当事故发生时，救援人员也可根据井下人员定位考勤系统所提供的数据、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。
根据相关要求，在井下建立人员定位系统时，主要考虑以下几个方面：
1）人员定位系统主机应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生产调度室设置显示终端。
2）人员出入井口和重点区域进出口等地点应安装分站（读卡器），重点区域是指各生产中段和分段进出巷道及主要分叉巷道、井下爆破器材库、紧急避险设施等区域。
3）分站（读卡器）应安装在便于读卡、观察、调试、检验，且围岩稳定、支护良好、无淋水、无杂物、不容易受到损害的位置。
4）电缆和光缆敷设应符合GB16423-2006中6.5.2的相关规定。
3.1系统概述
井下人员定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统。
井下定位考勤系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。
当事故发生时，救援人员也可根据井下人员定位考勤系统所提供的数据、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。
3.2人员定位系统建设现状
目前，广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下人数不足30人，按照根据《AQ2031-2011金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》的要求，只用建立完善人员出入井信息管理制度即可，准确掌握井下各个区域作业人员的数量。
4通信联络系统
通信联络系统主要包括有线通信联络系统和无线通信联络系统，其中有线通信联络系统是指通过线缆进行信息交互的通信联络系统，而无线通信联络系统是指通过自由空间进行信息交互的通信联络系统。
通信联络系统建成后能够及时把处理信息以短信方式发到各级人员手机上，平时也可以作为短信通知平台，及时发布各类通知和公告。
保证在灾变期间能够及时通知人员撤离和实现与避险人员通话。
4.1广西滕县大黎镇南村冲力法矿区通信系统建设内容
广西滕县大黎镇南村冲力法矿区本次拟建设有线通信联络系统，具体内容为：
在监控中心安装有南京北路公司的BL-8000E调度交换机1台，触摸一体机1台，8口语音接入模块IAD1008共2台分别安装在调度中心连接井下12台KTH15电话。
电话机具体分布如下：
南村冲矿段共有12个平硐，本次有线调度通信系统拟在每个平硐口处安装一部有线电话，共计12部KTH15本安型电话机。
建成后的有线通信网络系统，采用一根通信电缆从风井口下井，型号为MHYV10×2×0.97。
井下通信电缆敷设采用沿镀锌钢绞线吊挂的方式，后期拟在各硐室、采区、变电硐室、装卸矿点等处均预留有有线电话。
图1-1通信联络示意图
4.2通信联络系统功能
（1）调度管理
一体化调度功能
实现井上井下通讯一体化、有线无线一体化、调度通讯行政通讯一体化。
强插、强拆功能
具备调度强插、强拆、组呼、群呼、会议、录音、通话记录查询功能、呼叫转移功能、用户状态语音提示。
（2）遗漏电话通知功能
手机关机或不在服务区，所有来电留有记录，一旦手机开机或到达服务区时，以短信形式通知，包括来电号码、拨打时间等信息。
（3）绑定功能功能
可实现手机与手机，手机与固话之间的绑定，拨打任一终端时，同时振铃。
4.3通信系统主要设备
4.3.1BL-8000E调度交换机
参数名称
说明
接入方式
4个模拟接口，fxs与fxo口可自由选配fxo口可做模拟中继
网口
两个百兆自适应网口（一个WAN口，一个LAN口）
操作系统
嵌入式LINUX操作系统
注册数
100
配套终端
标准的SIP数字中继网关：
SIP协议中继网关
标准的SIP模拟网关：
SIP协议系列网关
SIP话机：
BT210、BT220系列话机
SIP软电话
协议
SIP
NAT穿透
支持
语音编码
G711、G729、G723、h263、h264
传真
T.38,T.30
机箱尺寸
机架安装式机箱:
19寸1U标准机架式机箱：
4千克
电源
AC220V
4.3.2触摸一体机
触摸屏调度台是调度机系统的操作终端之一，它采用以太网口与调度主机连接，用以完成调度机系统特别需要的功能，如一键到位呼叫用户、强插、强拆、录音等。
触摸大屏，简单易用的图形化界面，实时显示系统用户状态，尽可能得将更多的通信调度信息显示在调度员面前。
8线电阻式触摸屏线电阻屏，操作高效、精准的操作过程设计，极大地提高调度员处理事务的速度。
主要功能：
1、调度操作：
呼叫、强插、强拆、代接、监听、组呼、群呼、会议、夜服。
2、监控功能：
能够通过图标颜色和文字指示出用户状态：
呼叫、振铃、通话。
3、呼叫及通话：
拨号呼叫、来电接听、多线路切换。
4、管理功能：
系统管理、分组管理、帐号管理、权限管理。
5监测监控系统
根据南村冲力法矿区的实际情况，本次拟建设新的监测监控系统。
系统结构采用CAN总线方式，将各传感器通过CAN总线方式上传至地面监控中心。
5.1有毒有害气体监测
5.1.1气体浓度检测
为了防止在采区工作面正常生产特别是放炮作业后，井下工作人员中毒，需要利用便携式多参数测量仪对放炮后的气体成分进行测量。
便携式测量仪应该至少能够同时测量一氧化碳、氧气、一氧化氮及二氧化氮，并能进行报警参数设置和声光报警。
在采掘工作面放炮后，正常通风情况下，布置在相应的中段的回风联络巷的一氧化碳或二氧化氮传感器不再报警后，由工作人员携带多参数测量仪从上风流方向进入采区，一旦测量仪发生报警，人员立即撤离采区，直至测量仪不再报警，人员方可进入采区进行工作。
便携式多参数测量仪各种气体的报警浓度一般设置如下：
一氧化碳为24ppm，氧气为低于18%，一氧化氮为14ppm，二氧化氮的报警浓度设置为2.5ppm。
目前，广西滕县大黎镇南村冲力法矿区共有12个生产水平；经与矿方沟通与科学分析，本次拟增加12台一氧化碳传感器、12台风速传感器、12台开停传感器。
5.1.2气体浓度在线监测
广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下炮烟产生的有毒有害气体主要为一氧化碳，因此主要布置一氧化碳传感器即可。
安装地点如下图所示：
图1-2环境检测采集分布示意图
根据实际勘察，广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下共需要安装12个一氧化碳传感器。
CO安装的地点如下表所示：
序号
位置
数量
备注
1
和平1#窿
1
2
和平3#窿
1
3
通风窿
1
4
富银窿
1
5
新棒窿
1
6
大联1#窿
1
7
大联2#窿
1
8
大联3#窿
1
9
大联4#窿
1
10
黄枝窿
1
11
青山窿
1
12
铁轨窿
1
合计
12
表1-1CO安装地点
传感器的安装要求：
1）传感器应垂直悬挂。
2）一氧化碳传感器距顶板不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，安装维护方便，不影响行人和行车。
3）一氧化碳报警浓度应设定为24ppm。
5.2通风系统监测
5.2.1风速监测
（1）风速监测现状
目前，广西滕县大黎镇南村冲力法矿区井下尚未安装风速传感器，本次拟在每个平硐回风井口处安装一台风速传感器，共计12台。
（2）风速监测布置原则
结合广西滕县大黎镇南村冲力法矿区的实际，在进行通风系统监测系统设计时，主要考虑以下几个方面：
（1）矿山的总回风巷应安装风速传感器。
（2）各个生产中段和分段回风巷应安装风速传感器。
（3）应根据AQ2013.1确定每个中段（中段、分段）的风量、风速报警值。
根据上述风速传感器布置原则，结合广西滕县大黎镇南村冲力法矿区的实际情况，主要的风速和风压传感器安装的地点如下表所示：
序号
位置
数量
备注
1
和平1#窿
1
2
和平3#窿
1
3
通风窿
1
4
富银窿
1
5
新棒窿
1
6
大联1#窿
1
7
大联2#窿
1
8
大联3#窿
1
9
大联4#窿
1
10
黄枝窿
1
11
青山窿
1
12
铁轨窿
1
合计
12
表1-2风速和风压传感器安装地点
（3）风速传感器的安装
1）风速传感器应垂直悬挂，风速传感器距顶板不得小于300mm，传感器距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。
2）风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。
3）各个点的风速根据《金属非金属矿山安全规程》确定风速报警值（包括上限和下限）。
5.2.2风机监测
根据相关要求，矿山的主扇、辅扇和局扇应安装开停传感器。
目前广西滕县大黎镇南村冲力法矿区共有12台主扇，因此井下共需安装12台风机开停传感器。
5.3视频监测
根据相关标准和规范，结合广西滕县大黎镇南村冲力法矿区的实际情况，视频监测系统在进行设计时主要考虑以下几个方面：
1）应对井口提升绞车房以及井口、井底、中段马头门、调车场等提升人员进出场所进行视频监控。
2）应对火工库、油库、变电所、泵房等主要硐室进行视频监测，安装在火工库和油库的视频设备应是本质防爆设备。
3）视频监测系统的功能与性能设计、设备选型与设置、传输方式、供电应符合GB50395的相关规定。
5.3.1系统设计
南村冲矿段共有12个水平中段，本次设计在每个平硐内安装3台摄像仪，对矿区的安全生产进行有效监督，共计新建36台摄像机。
摄像仪使用视频线缆统一连接至平硐口处的视频光端机进行光电转换，然后通过主干光缆将数据传输至地面调度中心的硬盘录像机中进行存储和查看。
图1-3视频分布示意图
4）视频监控系统组网方式
视频监控系统统一采用视频线缆进行传输。
5.4监测监控系统部分设备情况介绍
5.4.1风速传感器
主要技术指标
工作电压：
9-24Ｖ
工作电流：
<60mA
测量范围：
0.4-15m/s
测量误差：
±0.3m/s
防爆型式：
矿用本质安全型
防爆标志：
ExibI
报警范围：
1.0-15.0m
声光报警：
声级>85db红色LED闪光（暂未启用）
工作条件：
温度：
0-40℃相对湿度：
≤98%大气风速风量86-106Kpa
输出信号：
①数字串行码格式
②脉冲频率方式：
200-1000Hz
③模拟电流方式：
1-5mA;4-20mA
传感器-电源距离：
2Km（1.5mm2铜芯电缆）分布电感≤1mh/Km
5.4.2CO传感器
主要技术参数
测量范围：
0-400ppm、0-500ppm、0－1000ppm
测量误差：
0－100ppm时±4ppm（绝对误差）
100-1000ppm时测量值的±5%（相对误差）
显示分辨率：
1.0ppm
工作电流：
<100mA
防爆型式：
矿用本质安全型
防爆标志：
ExibI
报警范围：
1.0-99.0ppm
声光报警：
声级>85db红色LED闪光
输出信号：
①CAN
②脉冲频率方式：
200-1000Hz
传感器-电源距离：
2Km（1.5mm2铜芯电缆）
分布电感≤1mh/Km
分布电容≤0.1μF/Km
遥控距离：
>6m
仪器重量：
1.4Kg
5.4.3开停传感器
主要技术参数
工作电压：
9-24Ｖ
工作电流：
＜100mA
防爆型式：
矿用本质安全型
防爆标志：
ExibI
被测电缆电流载量：
不小于5A；
输出信号：
①CAN总线；
②1-5mA，设备停止1-2mA，设备启动时5-10mA，传感器故障0mA；
可靠性：
平均无故障工作时间应不小于4000h；
抗误操作性能：
相邻电缆流过不小于5倍相应动作值电流时，传感器不应误动作；
仪器重量：
0.5Kg
5.4.4DS-2CC172P-IR3摄像仪
主要参数
产品类型：
模拟摄像机
产品功能：
红外灯，日夜转换，防水
产品外形：
枪式
成像器件：
1/3英寸SonyCCD
镜头参数：
12mm@F1.8（3.6mm，6mm，8mm，16mm可选）
最低照度：
0.1Lux@（F1.2，AGCON），0LUXwithIR
0.2Lux@（F1.8，AGCON），0LUXwithIR
水平清晰度：
540TVL
电子快门：
1/50（1/60）秒至1/100000秒
信噪比：
大于48dB
其它参数：
信号系统：
PAL
镜头接口类型：
M12
日夜转换模式：
电子彩转黑
同步方式：
内同步
红外照射距离：
30-40米
分辨率：
PAL:
752（水平）×582（垂直）
NTSC:
768（水平）×494（垂直）
视频输出：
1Vp-pCompositeOutput（75Ω/BNC）
防护等级：
IP66
电源电压：
DC12V±10%
电源功率：
6W
产品尺寸：
86.5×83×160mm
产品重量：
1000g
环境温度：
-10-60℃
环境湿度：
小于90%（无凝结）
6监测数据传输
6.1监测数据传输平台
矿井监测监控及安全管理信息系统是矿山持续发展的基础，其主要内容是安全信息的采集、信息的传输、信息的处理、信息的应用与集成。
实时、准确、全面的安全信息管理和响应是矿山安全管理的核心。
矿井监测预警系统应是集分析、预防、监测、应急全方位、一体化的系统工程。
尤其应注重预防和应急处理模块，转被动为主动，利用通信、计算机、自动化等多项技术的紧密融合，有效地管理矿山安全工作，保障矿山的安全有效建设。
系统的总体架构包括三大部分：
基础设施、信息资源、应用系统，系统的总体架构如下图所示。
图1-4系统架构
（1）基础设施
基础设施主要是数据采集系统，如人员定位系统、环境监测系统、视频监测系统等。
数据采集系统负责从矿山监控系统中读取数据，通过建立的数据传输网络链路，向安全生产监控中心发送获得的实时数据。
系统由以下功能模块组成：
1）实时数据采集
从矿井监控系统中实时读取监控设备和仪器仪表所检测到的人员所在位置、生产现场环境数据，以及主通风机等设备的运行状况数据。
2）数据发送
将采集得到的数据按照设定的时间间隔，通过TCP/IP通讯协议或UDP协议向上发送至中央监控中心的数据接收服务器。
在数据发送模块中，需要配置数据接收服务器的IP地址、网络通讯协议，并能够根据需要灵活设置数据发送的时间周期。
（2）信息资源
该部分主要是建立数据平台，包括实时监测数据和日常安全管理数据。
实时监测系统的对象是监测数据，实时数据库的核心就是管理实时监测数据，它采集并存储与生产过程相关的各种数据。
数据平台不仅能将分散在矿井的实时信息集成起来，虚拟成一个大系统，为管理者全面地实时监控所辖范围内企业的生产过程提供一个集成化的平台，而且能够通过对生产过程数据的再次加工处理，提炼出真正对安全生产决策有用的数据，从而在生产经营管理和实时过程控制之间架起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成。
在数据平台中，完成以下功能：
1）数据接收：
将所有矿井数据采集系统通过Internet传送上来的实时数据包进行解析、整理和优化，存入数据接收服务器内存数据结构中，以便于其它应用模块的调用，用以进行数据的展示和进行实时数据的分析。
2）接收异常报警：
监视系统内定义的所有矿井数据采集系统发送数据的情况，对未按数据发送周期进行数据发送的矿井，系统立刻发出报警，尽早发现和排除矿井数据发送端可能存在的问题。
针对每个矿井可以设置个性化的异常报警规则，以便于对一些需要重点监控的矿井加强监控力度。
3）数据存储：
对存在数据接收服务器内存数据库中的数据进行压
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