信集闭监控系统技术方案.doc

煤矿机车运送监控信集闭系统 

技
术
方
案

一、系统概述
机车运送监控信集闭系统是用于井下运送环境的无线网络+现场总线式工业控制系统，系统以运送监控系统为基础，在地面主控室对矿井大巷的矿车运送实现监控和自动调度。能实时显示井下大巷各列车位置、车号等情况，指挥列车安全运营。系统能随时反映每段设备和传感器的工作状态，故障自动诊断、报警，记录运营过程数据，能生成管理报表和列车循环图；整个系统无动触点，采用电隔离，可靠性高；操作系统的人机界面十分和谐，操作方便，使系统的联锁和管理功能更加强大。
系统设计遵循《煤矿安全规程》、《井下机车运送信号系统技术装备标准》、《煤矿井下机车运送信号设计规范》等行业标准，技术先进，安全可靠。
该系统重要由主控设备（对现有的主控设备进行扩容改造）、通讯站（现场已具有）、控制分站（含集成电源）、接受器、发射器、司控电动道岔装置、系统显示器（信号灯）、语言告警装置和车辆传感器等设备组成。井下所有设备已通过煤炭工业防爆检查站和煤炭工业安全标志办公室的检查和审核，并发有防爆和煤安标志证书。
二、标准规范
2.1设计原则
系统本着技术先进、经济使用、性能稳定可靠、可扩展性强、操作、维护简朴方便的设计原则来实现机车轨道运送监控，实现运送集中调度。
1.先进性：系统的中心控制采用日产KOYO型工控计算机，其它各重要部件、器件均采用进口或国产优质器件。软件设计先进，运营速度高，保护功能完善、可靠、安全。
2.实用性：系统具有自动运营、人工开辟进路等多种方式，使用方便、可靠，模拟显示矩阵型LED模拟屏，大屏幕液晶显示以及模拟操作盘，整个系统操作方便、直观。
3.可靠性：所选择的主控机、继电器、转辙机、信号机、传感器、操作台按钮、模拟屏及显示灯等部件，均采用性能稳定、可靠，故障率低的部件。软件设计先进，保护功能完善。
4.扩展性：系统软硬件的配置可以预留了各种扩展接口，可根据控制范围的改变和生产的需求进行扩展。
2.2设备选型
l 具有必须符合《煤矿井下轨道运送信号设计规范》、《煤矿安全规程》、《井下轨道运送信号系统技术装备标准》等行业标准的规定；
l 具有完整的知识产权，并且获得国家安全标志证书；
l 模块化原则，硬件都应拥有知识产权，使系统具有较强的扩展能力；
l 可靠性原则，所选设备应具有抵御环境影响的能力；工作稳定可靠作；
l 先进、应用、可靠、节约、后期服务体系完善的原则。
三、硬件部分
3.1系统主控器
3.1.1设计概述
煤矿井下机车运送监控系统主控器，平均分布安装于巷道中。煤矿井下机车运送监控系统主控器，用于接受解决传送各个设备上传和下发命令，把机车车位、车号等信号进行解决后发给上位机。再把上位机下达的指令传给各个设备，命令各个设备执行。
3.1.2 功能
1) 主控器直接挂接在网络上与系统工控机通讯。
2) 采集监测设备发来的信息，整理后发送给工控机，同时接受工控机发来的控制命令。井下主控器能随时应答上级站的定向查询，保持和上级站的联络，接受上级指令，通过内部分析控制下级设备动作，并能将下级设备工作情况反馈到上级站。
3) 主控器检测传感设备、执行设备及线路的完好情况，在发生故障时上报工控机，以维护设备安全。
4) 主控器可对通过车辆的状态（空车、人车、煤车）进行辨认和计算，并可传输至工控机进行显示。
5) 处在一级网络的每台主控器，都可以同时管理50台二级网络设备，涉及信号机、车辆传感器、接受器、司控道岔；
6) 主控器电源区就近AC127V电源，不需要另接电源箱。
3.1.3 产品型式
防爆型式：Exd I
3.1.4 产品使用环境条件
1) 大气压力：80kpa～106kpa；
2) 周边环境温度：-5℃～+40℃；
3) 周边空气平均相对湿度：不大于95%（+25℃）；
4) 在有甲烷和煤尘爆炸环境场合；
5) 无对金属和绝缘有害的气体。
3.1.6技术参数
1) 输入电压： AC127V（-25％～10％）。
2) 最大工作电流：≤300mA。
3) 传输距离（电缆：MHYVRP2×1.5）
上行：主控器到地面工控机传输距离为10Km；
下行：主控器到接受器、显示器、司控道岔等传输距离最远为2Km。
3.1.7工作原理
井下系统主控器通过网络电缆，一方面接受工控机的访问，将所收集的检测信息整理打包，上传给工控机，同时接受工控机下发的控制指令；另一方面系统主控器自己将不断地对所连接的检测设备进行检测。具体解决过程如下：
系统主控器对显示器的解决过程：主控器除按上位机命令以编码方式发送显示器点灯模式外，还不断地检测显示器的显示状态，并判断是否与命令模式一致，否则就向上位机告警。假如和分站失去通讯时间超过10秒，则显示器将自动归为显示器初始模式。
系统主控器对司控道岔执行器的控制和检测过程：一方面将定位或反位命令以编码的形式连续发送给执行器驱动模块，同时不断地检测执行器的状态回测信号。若回测位置与控制位置不一致或道岔不到位时，系统主控器将及时把信息上报给上位机，上位机将给系统主控器连续发3次执行命令，直到道岔到位，否则上位机将报警挤岔。
系统主控器对接受器信息的解决过程：接受器将从天线接受到的信号转换成编码信号传给系统主控器，系统主控器将这些编码转换成固定代码，如：车类、行车方向、行驶速度等各种请求，然后传送给上位机。
3.2接受器
3.2.1产品执行标准：Q/320304DAM07-2023。
3.2.2设计概述
根煤矿机车运送监控系统接受器，安装于巷道中，用以更准确的接受机车发出的请求信号、机车状态和机车位置等信息，在显示器上实时动态显示机车信息。
3.2.3功能
1) 接受器通过RS485总线接口与主控器、工控机实现数据通讯，并将通讯情况在显示器显示出来。
2) 接受器通过接受50m内发射器的信号，传输到相连接的控制主控器中，通过主控器上报地面工控机，检测机车编号、位置、方向等。
3.2.4 产品型式
防爆型式：Exd I。
3.2.5产品使用环境条件
1) 大气压力：80kpa～106kpa；
2) 周边环境温度：-5℃～+40℃；
3) 周边空气平均相对湿度：不大于95%（+25℃）；
4）在有甲烷和煤尘爆炸环境中；
5) 无对金属和绝缘有害的气体。
3.2.6技术参数
1) 输入电压： 12V（系统主控器供电波动范围8V～13.5V）。
2) 最大工作电流：≤ 60mA。
3) 接受频率： 433MHz±3MHz
3.2.7基本工作原理
在系统中，将发射器安装在机车司机驾驶室内，天线安装在车顶棚中间，供电采用机车逆变器输出的24V电源。系统运营时，发射器将机车车号编码及机车调度、管理所需的其它编码信息键控调制后用无线电的方式发送出去，这些信息被安装在平巷各监测点的接受器接受后，传给系统主控器，再由系统主控器通过网络传至上位机监控系统，从而使系统实时显示车号、位置等信息。
3.2.8安装
1) 接受器安装在井下平巷道壁上，两个接受器之间的距离应根据实际情况而定。一般情况下，在井口及井底车场安装距离一般为30-40米，其他位置可以视情况而定（40-50米）。安装处离巷底高1.6m，以方便维护，要能避免车辆所载大型设备碰撞。
2) 使用专用信号电缆（MHYVRP2×1.5）接受机左（或右）侧喇叭嘴进线。右（或左）侧出线，内部接到相应12V电源和网口的接线端子上。进线是主控器输出的12V和二级网络线，出线接到下一个接受机（进线和出线在接受机内部并连）。
3.3发射器
3.3.1产品执行标准：Q/320304DAM11—2023。
3.3.2 设计概述
发射器安装在机车上，既是机车运送监控系统系统信号发射器又是司控道岔的发射器，司机操作车载机键盘就能实现遥控道岔和改变机车请求信号的功能。操作简朴、稳定耐用。
3.3.3 功能
将车辆所有信息（煤车或人车）以无限编码方式发送出去，供接受机器接受。
3.3.4 产品型式
防爆型式：Exd I。
3.3.5产品使用环境条件
1) 大气压力：80kpa～106kpa；
2) 周边环境温度：-5℃～+40℃；
3) 周边空气平均相对湿度：不大于95%（+25℃）；
4) 在有甲烷和煤尘爆炸环境中；
5) 无对金属和绝缘有害的气体。
3.3.6技术参数
1) 输入电压：12V（波动范围8V～13.5V）
2) 最大工作电流：≤ 15mA。
3) 发送频率： 433MHz±2 MHz
3.3.7安装
用螺丝将发射器安装在机车驾驶室内，发射天线安装在机车顶部，接受器安装在巷壁上，接上电源即可。
四、软件功能
该系统通过图形显示器和计算机显示器提供应调度及生产指挥人员的是直观的机车运营状态。可视化功能其一，模拟显示机车的实际运营状态，将采集到的井下电机车运营的参数状态实时转换后模拟还原反映在图形显示器上，涉及对某台机车的跟踪，机车运营的位置，接车车号的等。
（1）可视化监测功能：在计算机终端和图形显示设备上以汉字、模拟图和表格和三维场景等形式实时显示列车位置、车号、运营方向、等运营状况信息。
（2）故障诊断功能：通过软件设立能随时反映系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障诊断并报警。
（3）联网功能（可选）：本系统通过编程软件可以接入公司局域网，与公司内部管理系统共享数据，实现监控一体化。