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煤矿安防系统需融入综合自动化系统

煤矿需求:自动化、信息化发展规划

  煤矿自动化规划是以综合考虑、总体规划、分步实施、重点突破、逐步推广为指导思想;以科学发展观与和谐矿区建设为目标;以“人本安全、节能降耗、提高效率”为出发点和落脚点,用先进适用技术改造传统产业;争取在三到五年内(十一五期间)按照煤矿先进程度的差异建立不同等级的自动化系统,建立自动化系统的远程监控、诊断与维护中心,通过信息广域网实现煤矿综合自动化平台、生产过程的自动化系统与信息化的有机融合,从而加速信息化向煤矿生产过程和系统的延伸,加速信息化的整体进程。

  目前矿井分为新建矿井、正在生产的主力矿井和正在衰老的矿井。新建矿井全部采用以建立综合自动化网络平台为主导,使矿山的自动化控制和管理水平一步到位。正在生产的主力矿井是自动化基础较好的矿井,要先建立综合自动化平台和井上下高速、宽带、光纤环网:对下实现与提升、排水、主扇、压风、运输、供电、工作面等自动化子系统相联,实现从设备的集中控制,向系统集中控制过渡;对上通过信息广域网络和远程监控、诊断与维护中心相联。正在衰老的矿井自动化基础相对比较薄弱,要采用先子系统后综合的理念进行建设,即按照“人本安全、提高效率、节能降耗”的目的顺序进行改造,优先改造安全系数低、用人多、耗能大、维护量大的子系统,使其成为具备远程监控的自动化子系统,提高系统的安全性,实现节能和提效。

综合自动化的改造需求

  东欢坨矿是一座正在生产的主力矿井,改造前产量为150万吨,改造后要达到300万吨。在改造为综合自动化矿井中有关安防系统的需求如下。

安全保障系统

  对生产过程中产生的异常和故障情况作出统计,并制定出合理的事故和故障处理预案,详细的记录事故或故障过程的所有数据及责任人,能方便的进行事故追查和责任认定。

  主通风机、井下排水系统等能在有瓦斯突出、透水、火灾等灾害发生时自动转入灾害运行模式,自动实现增大通风量、自动反风、自动增加排水能力、自动开启消防水泵等功能,尽可能降低灾害损失。

  利用安全监测系统进行事故的预警,并利用人员定位系统、无线通讯系统和语音系统及时给相关人员发出预警信号,最大可能的降低事故的发生几率和最大可能的降低事故损失。井下定位系统应具备在危险场合的高精度定位,便于事故发生后的搜救行动。

  利用人员定位和考勤系统对井下、井上的人员分布作及时的了解,当设备或系统发生故障时,能自动通知最近的维护人员前往排查事故。并对维护人员的出勤情况作统计。

  人员定位、无线通讯、视频及IP调度四合一融合系统

  该方案基于多网络融合的设计理念,采用以太网作为人员定位、无线通讯、网络视频和IP语音系统的统一传输网络,在主干千兆环网基础上,使用百兆分站作为最终的系统接入口,实现四类信息的统一传输,无线通讯采用WIFI模式。

  除实现常规的通讯外,还要实现在紧急情况下自动拨打相关区域电话的功能,并记录通话内容,同时与人员定位融合,实现在紧急情况下优先联系最适合处理的人员的电话等功能。

  总体设计要将人员定位及考勤、无线通讯、网络视频、IP语音调度系统融合到一个系统中,实现多信号的同网(以太网)传输,系统采用分站+网络+控制的方式,分站具备射频信号、无线通讯、以太网接入、IP语音的接入能力系统。

总体功能:

·GSM/WiFi双网移动通信;
·WiFi企业内部移动通信专网;
·人员数量、位置、路径、考勤管理系统;
·设备的数量、位置、路径管理系统;
·有线、无线、IP调度通信系统;
·有线、无线数字视频监控系统。

系统结构:

  采用光缆+无线的方式构建,系统网络分站(百兆)通过光纤接入千兆工业以太环网,构成星型百兆工业以太延伸网络,系统中的终端(手机、射频传感器等)采用无线方式与分站进行通讯。

网络视频系统

  东欢坨矿目前的工业视频监控系统采用普通光纤型视频摄像仪,视频覆盖面十分有限,根据综合自动化平台需实现三网融合的要求,将采用全新的网络化视频监控系统替代原视频系统,原摄像仪和工业电视原则上废止。

  新设计的工业视频监视系统将采用网络化数字摄像仪,实现在综合自动化工业以太网上的传输,不再需要另外建设视频传输网络。视频信号在调度控制中心利用视频服务器进行统一管理和发布,网内的用户可直接利用浏览器查看相关的视频信息。同时通过视频解码器解码后在工业电视墙进行集中显示。

  在井下重要领域安装网络型本安摄像仪,以光纤传输的方式就近接入工业以太网交换机;在地面重要区域安装网络摄像仪和球型全方位摄像仪,以光纤就近接入工业以太网,摄像仪的具体布置见后面章节。

  在调度控制中心配置视频服务器、视频解码器和视频矩阵,配套相关的系统软件,实现视频信息的集中管理、发布和显示功能。

该视频监控系统主要包括:

·各类网络IP摄像仪,包括井下防爆和地面普通型;
·视频服务器、流媒体服务器、报警服务器,这三台服务器的功能可集中到一台服务器上;
·视频存储,建议采用磁盘阵列柜;
·视频解码服务器和视频矩阵,视频矩阵也可包括在大屏系统中。

智能联动及应急预案处理系统

  智能联动及应急预案软件,基于.NET开发,采用组态化编程,与综合自动化系统的系统开发平台完全兼容,采用OPC方式实现实时数据的互通和控制命令的闭锁,与系统开发组态软件使用统一数据库。此软件是整个综合自动化的核心之一,与常规的联动或预案处理软件有着革命性的区别,目前已经完成了多个重要的联动和预案组件,这些组件主要包括:生产、通风、供电、排水、运输等五个方面的联动和预案组件,在实际使用中可根据用户的实际情况进行相关调整。

矿井灾害预警监测系统

  高效的矿山灾害管理系统是矿山安全中一个重要的环节,它能够预防大多数的井下人为事故的发生,并在很大程度上能够实现灾害因子的可视化,监测井下灾害因子的变化,根据各灾害因子测量值综合分析灾害发生的可能性,给出相应灾害预警等级等功能。同时在灾害发生之后能够为救援工作提供大量的灾前资料以指导救援行动。

  建立新型矿山安全预警管理技术平台,将在井下人员及设备管理、井下重要参数的可视化技术、矿井管理电子地图管理、整合众多监测仪器功能实施灾害预测预报方面进行重大改进。灾害预警管理系统设计由前端数据采集、信号传输通道、综合预警算法研究、联动控制及信息发布等构成。

整个预警管理系统的核心骨架结合现有矿山安全监控系统和井下通讯系统搭建。

  系统借用人工智能技术,建立各种灾害预警数学模型,并随着历史数据积累进一步完善数据模型;通过数据仓库、数据挖掘和数据集市等数据分析技术,设计开发三维矿井灾害预警预测软件系统,将矿井进行三维仿真虚拟,并实时展现生产现场瓦斯、水、火、煤尘、矿电、顶板、风扇等各种信息,将这些状态信息实时按照规律进行排序,对一个矿井的安全性做出评估,帮助明确预测目标和进行问题的识别,建立或修改预测模型,通过一系列人机对话过程,交互式的进行分析、比较和判断,达到预测并预警的作用。

煤矿安防系统要融入综合自动化系统

  东欢坨矿自动化系统改造的需求,给煤矿安防工程制造商提出了新的要求,增加了安防工程的难度。安防工程制造商要想打入煤矿系统,就必须考虑和满足煤矿用户的需求,东欢坨矿的安防系统方面的需求,就是目前典型的案例。所以有志在煤矿搞安防系统的制造商,应该详细的了解煤矿用户的需求。

  东欢坨矿自动化系统改造的需求了解到,安防系统已经不能单独存在于综合自动化矿井之中,而是要融入于自动化系统之中。它是自动化系统不可分割的一个重要组成部分,没有安防系统的融入,自动化系统不可能完善,所以,安防系统要能并入综合自动化平台,作为自动化系统的一个子系统存在。煤矿发展离不开自动化,自动化系统也离不开安防系统。

安防系统在煤矿应用的注意事项

1.煤矿井下电气产品必须符合煤矿保安规程,一般情况下必须三证齐全:防爆合格证、MA安全标志准用证、产品合格证。
2.煤矿井下环境条件恶劣,温度高、湿度大,有很多地点潮湿度达95%以上,产品需进行防潮处理及散热处理。
3.通讯接口必须符合综合煤矿综合自动化的要求。

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