第十一章安全监控系统g.doc

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第十一章 安全监控系统

11。1 监控系统功能要求

11。1。1 功能要求
1．数据采集
1）系统必须具有甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集、显示及报警功能；
2）系统必须具有馈电状态、风机开停、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。
2．控制
1)系统必须由现场设备完成甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能；
2)系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能；
3）安全监控系统必须具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能；
4）安全监控系统应具有异地断电/复电功能。
3．调节
系统宜具有自动、手动、就地、远程和异地调节功能。
4．存储和查询
1)系统必须具有以地点和名称为索引的存储和查询功能：
2）甲烷浓度、风速、负压、一氧化碳浓度等重要测点模拟量的实时监测值；
3）模拟量统计值(最大值、平均值、最小值)；
4）报警及解除报警时刻及状态；
5）断电/复电时刻及状态;
6）馈电异常报警时刻及状态;
7）局部通风机、风筒、主要通风机、风门等状态及变化时刻；
8）瓦斯抽采（放)量等累计量值；
9）设备故障/恢复正常工作时刻及状态等。
5．显示
1）系统必须具有列表显示功能:包括模拟量及相关内容、开关量显示、累计量显示;
2)系统应能在同一时间坐标上，同时显示模拟量曲线和开关状态图等;
3）系统必须具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能；
4）系统必须具有开关量状态图和柱状图显示功能;
5）系统必须具有模拟动画显示功能;
6)系统必须具有系统设备布置图显示功能。
6．打印
系统必须具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。报表包括：模拟量报表;模拟量报警日报表；模拟量断电日报表；模拟量馈电异常日报表；开关量报警及断电日报表；开关量馈电异常日报表；开关量状态变动日报表;监控设备故障日报表；模拟量统计值历史记录查询报表等。
7．人机对话
系统必须具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改功能调用、控制命令输入等。
8．自诊断
系统必须具有自诊断功能.当系统中传感器、分站、传输接口、电源、断电控制、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。
9．双机切换
系统必须具有双机切换功能.系统主机必须双机备份，并具有手动切换功能或自动切换功能。当工作主机发生故障时备份主机投入工作。
10．备用电源
系统必须具有备用电源。当电网停电后,保证对甲烷、风速、风压、一氧化碳、主要通风机、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。
11．数据备份
系统必须具有数据备份功能.
12．模拟报警和断电
传感器应具有现场模拟测试报警和断电功能。
13．防雷
系统必须具有防雷功能.分别在传输接口、入井口、电源等采取防雷措施.
14．网络通信
系统应具有网络通信功能。
15．操作管理
软件必须具有操作权限管理功能，对参数设置、控制等必须使用密码操作，并具有操作记录。
16．菜单
系统在各种显示模式下都必须有主菜单显示,主菜单包括：参数设置、页面设置、控制、列表显示、曲线显示、状态图、及柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、帮助、其他等。
17．分类查询
1）报警查询:根据输入的查询时间，将查询期间内的全部报警的模拟量和开关量显示或打印；
2)断电查询：根据输入的查询时间，将查询期间内的全部断电的模拟量和开关量显示或打印；
3）馈电异常查询：根据输入的查询时间,将查询期间内的全部馈电异常的开关量和模拟量显示或打印；
4)调用查询:根据输入的被查询量和查询时间，将查询期间内被查询量显示或打印.
11。1。2 中心站设置
1．监控中心站
监控中心站设于地面办公楼调度中心, 配置2台主机， 选择高性能、 高稳定性的PⅣ工控机,双机热备份。
监测监控主机通过巡检扫描分站采集数据，并能显示各类监测数据、曲线、实时动态模拟图形，可制作、打印灵活多变的报表。监测主机的信息可以上网,在网络上任一台授权的工作站上能够显示所有测点的数据曲线.并具有很强的数据分析和处理能力,对监测数据进行汇总和趋势分析。
在调度中心配置1套大屏幕显示系统，设置1套矿井工业电视系统，工业电视墙设在矿井调度中心，可通过电视墙对井下重要的生产和运输系统进行实时监视、及时调度。地面调度中心还设置UPS不间断电源、打印机等设备。
2．监控中心站机房
监控中心站应设置独立的机房，中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条件,机房环境须符合国标GB2887—83“计算机站场地技术” 的要求.具体表现在温度、防尘、防静电、防雷击等方面。
1)机房电源为双路两级稳压电源供电,第一级为交流稳压器供一台UPS及其它计算机外设，第二级为UPS，它的输出供主控计算机，UPS电源供电至少2小时以上。电压波动范围220V±10％,频率50HZ±2％,波形失真率≤20%。
2）接地要求：
（1）系统工作地，要求接地电阻≤4Ω;
（2)保护地要求接地电阻≤10Ω；
（3）通讯屏蔽电源接地点，要求接地电阻≤0.5Ω。
3）恒湿恒温要求:机房内的环境条件要求开机时，温湿度为A级，停机时温湿度要求为B 级。
4）防尘要求:要求机房密封，无灰尘，达到B级。
5）电磁场干扰：采用防静电地板，机房内无线电干扰强度在（0.5-50MHZ）时应小于12db, 磁场干扰强度不大于800A/M。
11。1.3 分站设置
监控分站
分站具有多种功能：具有风、电、瓦斯闭锁功能和故障闭锁功能；具有初始化参数掉电保护功能；分站停电后初始化参数不会丢失;电网停电后分站在满负荷情况下，后备电源连续供电大于4小时；分站有逻辑判断、数据处理功能和存储功能；当分站与地面主机脱机时，能独立工作，并能实现全部原有功能;当监控主机或系统电缆发生故障使分站与监控主机通讯中断时，分站应保存不小于2小时的监测数据,当系统恢复正常通讯后,应将监测数据传回主机；具有显示报警和输出控制功能；分站为本质安全型，模拟量与数字量可互相切换；可实现对分站供电电源进行实时监测；维护、检修方便，并能就地显示有关数据及故障类型。
根据矿井生产、运输系统情况,在井下变电所、综采工作面、掘进工作面处设分站，共19台;选煤厂设分站1台。
井下分站和地面分站均采用本质安全型，有防爆合格证和产品检验合格证及MA标志.
11.1。4 传输设备及器材
1．本矿综合监控系统主干网络采用1000Mb/s工业以太环网结构，由两个环形网组成，采用2芯光纤传输，井下一个环网,地面一个环网，环网间通过核心交换机相连构成矿井综合监控系统网络，该网络运行在一个相对独立的网段中，与矿管理局域网相联,并通过网络安全设备互相隔离，实现矿井监控与计算机管理系统信息共享.
井下环网交换机设于主变电所及盘区变电所；地面环网交换机设于矿井工业场地110kV变电所、主斜井井口房、风井场地通风机配电间、锅炉房等处.各子系统主机或硬件设备采用标准以太网接口就近与环网交换机相联，并采用OPC或NetDDE等标准的软件接口和协议.
2．安全监控系统主传输采用RS485总线传输方式，主机通过数据传输接口与各分站进行通信。下井时采用光缆传输,其他采用电缆传输，从而彻底切断井上、下的电气线路连接，达到防雷、抗雷的目的。
安全监控系统主机采用标准通信接口,接入矿井工业以太网.
本系统主要设备技术参数为：
RS485总线传输速率为1200/2400bps，系统容量为128个分站级设备(异步传输方式)，巡检周期不大于10s。
主机到分站之间电缆线路最大传输距离不小于20km（无中继器);
分站到传感器之间的信号线传输距离不小于3 km；
分站到被控设备之间的信号线最大距离不小于2 km.
传输线路均为MHYVRP 3×2×7/0。52型煤矿用阻燃屏蔽通信电缆。模拟量传感器信号为 200～1000Hz信号；开关量传感器信号为0、5mA ，无电位接点及现场总线数字信号。
本矿安全监控系统下井光纤与综合监控、工业电视等下井干线光纤合用2条30芯单模煤矿用阻燃光缆，分别沿矿井工业场地主斜井和副斜井敷设,互为备用，并在井下作交接。

11。2 各类传感器、报警器的设置及装备量

11。2.1 回采工作面
1．传感器类型、数量、位置
本矿井为低瓦斯，自燃煤层。瓦斯传感器依照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规定》AQ1029-2007中6。3。1设置,在综采工作面及回风顺槽共设设瓦斯传感器3个，为及时监测采煤工作面瓦斯变化情况，在采煤工作面回风巷靠近工作面≤10m处设置1个瓦斯传感器；在采煤工作面回风巷距出口10～15m处设置1个瓦斯传感器；在采煤工作面上隅角设置1个瓦斯传感器。综采工作面设3个远程断电器及3个馈电状态传感器，温度传感器1个、一氧化碳传感器1个、风速传感器1个、机载式瓦斯断电仪1个。
2．各类传感器的报警、断电、复电浓度及断电范围
采煤工作面瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于1.0%CH4、不低于1.5％CH4、低于1。0％CH4，断电范围为工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备;采煤工作面回风巷瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于1。0％CH4、不低于1。0％CH4、低于1。0%CH4，断电范围为工作面回风巷内全部非本质安全型电气设备；采煤工作面进风巷瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于0.5％CH4、不低于0。5％CH4、低于0.5％CH4，断电范围为工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备。机载式瓦斯断电仪，其报警浓度≥1。0％,断电浓度≥1.5%，复电浓度＜1。0％，断电范围为采煤机及工作面刮板输送机电源。一氧化碳的报警浓度为≥0。0024％;温度传感器的报警值为30℃。
瓦斯传感器应垂直悬挂在巷道上方,距顶≯300mm，距巷壁≮200mm，不影响行人和行车,安装维护方便。
11。2。2 掘进/边角煤回采
1．传感器类型、数量、位置
矿井5-2、4-4煤共配备2个连采机组掘进工作面和2个综合机械化掘进工作面。瓦斯传感器依照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规定》AQ1029-2007中6。4。1设置，在每个掘进工作面均采用瓦斯－风－电闭锁工作站,传感器各包括：2个配套的瓦斯传感器、2个风筒开关传感器、2个设备开停传感器、3个远程断电器及3个馈电状态传感器、1个机载式瓦斯断电仪、1个温度传感器及1个一氧化碳传感器。
2．各类传感器的报警、断电、复电浓度及断电范围
机掘工作面瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于1。0％CH4、不低于1。5%CH4、低于1。0%CH4，断电范围为掘进工作面全部非本质安全型电气设备；掘进工作面回风流中瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于1。0％CH4、不低于1。0％CH4、低于1。0％CH4，断电范围为掘进/连采工作面全部非本质安全型电气设备。机载式瓦斯断电仪的瓦斯报警、断电、复电浓度分别是不低于1.0％CH4、不低于1。5%CH4、低于1.0％CH4，断电范围为连续采煤机电源。一氧化碳的报警浓度为≥0。0024％。
11.2。3 回风巷
1．传感器类型、数量、位置
采区回风巷瓦斯传感器依照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规定》AQ1029-2007中6。5设置，为在采区回风巷及时监测采煤工作面瓦斯变化情况，在4-4、5—2煤回风大巷各设置1个瓦斯传感器;在4-4、5-2煤回风大巷测风站设置风速传感器和一氧化碳传感器。
2．各类传感器的报警、断电、复电浓度及断电范围
采区回风巷瓦斯传感器报警、断电、复电浓度分别是不低于1.0％CH4、不低于1.0％CH4、低于1.0％CH4,断电范围为采区回风巷内全部非本质安全型电气设备;
11。2。4 其它地点
1．井下变电所
在井下变电所均设置1个温度传感器，1个烟雾传感器，其中温度传感器的报警值为34℃.
2．测风站
在测风站均设置1个风速传感器、1个一氧化碳传感器和1个瓦斯传感器。
3。 矿井主要通风机
回风斜井风硐内设置相应的瓦斯传感器、风速传感器、负压传感器和设备开停传感器各2个。
4．井下主排水水泵房
在泵房设置1个温度传感器，1个烟雾传感器，其中温度传感器的报警值为34℃;设置2个水位传感器，对水仓的水位进行监测.
5．带式输送机
在井下各带式输送机滚筒下风侧10～15m处设置1个一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024％，并设置1个烟雾传感器，用于监测胶带着火.
一氧化碳、烟雾传感器均安装在巷道上方,垂直悬挂，距顶≯300mm，距巷壁≮200mm。
井下胶带机的开停、温度、速度、断带、打滑、跑偏、纵撕、沿线急停、堆煤、自动洒水灭火及烟雾等各类保护传感器由胶带运输机电控装置成套供给，设在井下胶带运输监控系统中，该系统将有关矿井安全的参数通过网络传送至安全监控系统中心站。
6．风门
井下主要风门装设风门传感器,当两道风门同时打开时，应发出声光报警信号.
7．地面生产系统
在地面生产系统中的封闭煤仓、转载点、皮带走廊等可能有瓦斯积聚的地点设置瓦斯传感器.
11.2.5 分站、传感器、报警器的布置图
详见图C1545-274—1、C1545AG-274—2。
11.2.6分站、传感器、报警器的备用及总装备量
安全生产监测监控系统设备清单详见表11.2-1。
安全监测监控系统设备清单
表11。2-1
序号
设 备 名 称
型 号 及 规 格
单位
数 量
1
安全监控主、备机(工控机)
研华PⅣ
台
2
2
安全生产监控分站
KJF16B
台
20
3
不间断本安电源
KDW16A
台
20
4
传输线路
MHYVRP
套
1
5
监控软件

套
1
6
传感器

见表11。2—2

矿井设置安全监控管理机构及详细的作业制度来保证矿井安全监测装置的正常运行和事故处理，操作要求要符合《煤矿安全规程》及《矿井安全监监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ 1029-2007）有关规定的内容。
根据“装置"报废原则，系统中的设备老化或者超过使用年限的老旧设备、通过修理仍能工作但费用不经济的设备、严重失爆不能修复的设备或其他原因造成损坏的设备均应及时更换。为保证不因更换设备而影响矿井安全生产，安全监控系统中的设备必须留有一定的备用量以备随时更换，备用量不小于20%。
考虑到备用量后，矿井各类传感器装备总量为237个，见表11.2—2。

11.3 井下作业人员管理系统

根据矿井安全生产管理的需要，设置1套井下作业人员管理系统。在主、副斜井井口及井下配置多功能分站和无线读卡器,下井人员携带识别卡，识别卡通过发射射频信号将预置的身份号码数据发送给读卡器，读卡器采用总线方式与地面数据通信箱通信,将信息传送到调度中心的井下作业人员管理系统服务器。多功能分站为读卡器提供不间断电源。
系统配置应用软件，实现对井下人员的位置、出/入井时刻、出/入重点区域和限制区域时刻、工作时间、活动路线、井下和重点区域人员数量等情况的监测 、显示、打印、存储、查询、报警、管理等功能。
系统传输线路均采用矿用阻燃电缆.

11。4 管理

矿井应建立安全监控管理机构，安全监控管理机构由矿井主要技术负责人领导,并应配备足够的技术人员。并制定瓦斯事故应急预案、安全监控人员岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。
安全监控工及检修、值班人员应经培训合格，持证上岗。
安全监控系统管理和信息处理应按照《矿井安全监监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ 1029—2007)有关规定执行。

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中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司
矿井各类传感器装备总量表
表11.2－2
地 点
瓦斯
一氧
化碳
风速
负压
温度
烟雾
风门
开关
风筒
开关
开停
断电器
馈电
水仓
液位
合计
主变电所

1
1

2
5—2煤盘区变电所

1
1

2
4—4煤盘区变电所

1
1

2
大巷胶带机头变电所

1
1

2
主排水泵房

1
1

2
4
大巷胶带机头

1

1

2
顺槽胶带机头

4

4

8
综采工作面回风顺槽
6
2
2

8
综采工作面胶带输送机顺槽

2

2
综采工作面
2
2

2

24

6
6

38
顺槽掘进面
4
2

2

4
4
4
6
6

32
连采掘进/边角煤回采
6
2
3

2

4
4
6
6

33
回风大巷测风站
2
2
2

6
回风斜井（风硐）
2
1
2
2

2

9
普掘进面
2
1

1

1
1
2
2

10
主斜井（井口房）
1　
1
1

1

4
副斜井（井口房）

1

1
胶运大巷

2

2
辅运大巷（或其它）

2

12

14
选煤厂
6

6
小 计
31
18
17
2
12
11
40
9
11
20
20
2
193
备用量
6
4
4
1
3
3
10
2
2
4
4
1
44
总计
37
22
21
3
15
14
50
11
13
24
24
3
237