安全监测监控管理四煤矿安全生产监控系统建设目标课件

目 录 一 前言 二 如何确保监控有效 三 传统监控系统的现状 四 煤矿安全生产监控新技术 五 总结 1 一 前言 定义 标准 发展历程 作用 2 一 前言 1、定义 煤矿安全生产监控系统是指对煤矿环 境参数和生产过程进行实时监测控制的成 套设备,它是涉及到计算机技术、通讯技术 、检测技术、电源技术、控制技术、网络 信息技术等多领域的高技术产品。 3 2、发展历程 20 多 年 发 展 历 程 引进 主导 KJ90NA、 KJ4N、 KJ95N、KJ101N 波兰CMM-20系统 英国的MINOS系统 西德的TF200系统等 消化吸收 自主研发 一 前言 4 、标准 在07年以前，国内煤矿监控系统厂家数量 达60多家，存在产品质量参差不齐、软件不规范 、传感器质量差、断电不可靠、动作时间长、安 装维护不规范等问题。为此，国家组织制定了AQ 6201 AQ 6206和AQ 1029等安全监控系统相关行 业标准。 一 前言 5 、国务院安全生产委员会办公室文件 安委办200621号 关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用 工作的指导意见 所有瓦斯矿井必须装备安全监控系统； （目前只有87.5%的低瓦斯矿井装备了监测监控系统） 新安装的安全监控系统必须符合煤矿安全监控系统 通用技术要求（AQ6201-2006）； 一 前言 6 逐步改造煤矿在用安全监控系统。 改造的重点： 一是采用统一显示格式的系统软件； 二是配置稳定性为15天以上的传感元件或传 感器等关联设备，严禁使用未经国家授权的安全 生产检测检验机构进行安全联检的关联设备。 一 前言 7 二 如何确保监控有效 1、必须有安全标志 新安装的安全监控系统必须符合煤矿安全监控系统 通用技术要求（AQ6201- 2006），并取得新的煤矿矿用 产品安全标志（简称MA标志）。 安标办网址(/) 目前，共有47个厂家的安全监控系统符合要求。 8 2、装备齐全、安装到位 二 如何确保监控有效 中心站应双回路供电 双机或多机备份 有录音电话 联网主机有防火墙等网络安全设备 中心站的装备 甲烷传感器的设置 按AQ1029要求安装到位 高、突矿井长于1000m的采煤工作面 回风巷中部和长于1000m的掘进工作面 中部应设置甲烷传感器； 按AQ1029要求安装风速、温度、一氧化碳、 烟雾等传感器。 其他传感器的设置 9 3、数据准确 二 如何确保监控有效 每10天要对传感器定期调校； 在用传感器应在井下调校，调校 的同时应测试瓦斯断电闭锁功能和 数据跟踪误差； 10 3、数据准确 二 如何确保监控有效 甲烷传感器按规定设置报警点、 断电点、复电点及断电范围； 新煤矿安全规程第128条规 定：每10天至少进行一次甲烷风电 闭锁试验。 11 甲烷风电闭锁功能 如无该功能，风机停时， 瓦斯积聚；风机启动，大 量高浓度瓦斯排出，出现 重大安全隐患。 局部通风机停止运转， 掘进工作面或回风流中 CH43.0% 时启动该功 能 通过密码操作软件或使 用专用工具方可人工解 锁； CH43.0% 危险 二 如何确保监控有效 12 4、断电可靠 瓦斯超限断电 被控开关的负荷侧必须设置 5、监控数据必须具有加密功能 防止监控数据被修改 二 如何确保监控有效 馈电传感器 13 6、抗干扰问题 随着井下变频器的大量使用，各系统 厂家应加快抗干扰的设计，防止系统误报 警。 7、处置迅速 建立和完善瓦斯事故应急预案，落实 应急措施。 二 如何确保监控有效 14 三 传统监控系统的现状 系统实时性差，扩容困难 可靠性及稳定性有待提高 信息孤岛严重 传感器稳定性和使用寿命不足 15 三.传统监控系统的现状 近十年来，随着国家对煤矿安全生产的高度重视, 各 种煤矿监控系统得到了大量推广应用，但其技术瓶颈也日 益显现,主要表现在如下方面： 1） 系统实时性差、扩容困难； 监控分站 应 答 呼 叫 1# 2# 3# 4# 64# 主机依次巡检、 周期约30s 巡检 监控主机 16 2）系统的可靠性及稳定性有待提高； 总线短路、 断线等故障 地面监控中心 总线短路、 断线等故障 三 传统监控系统的现状 17 3）各种监控系统分属不同部门，信息孤岛现象严 重，不能有效综合利用，难以实现综合监控、灾 害预警及联动控制; 4）传感器稳定性和使用寿命存在不足。 各自孤立，需要一体化 安全监控 信息系统 皮带、水泵等自动化系统 其它 子系统 调度系统 三 传统监控系统的现状 调度 系统 18 四 煤矿安全生产监控新技术 煤矿安全生产快速反应联动监控及 重大灾害预警技术 关键传感器检测技术 19 （一）煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警 1.体系结构 四 煤矿安全生产监控新技术 20 （一）煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警 1.体系结构 采用工业以太环网+现场总线技术构建煤矿井下信 息综合传输平台 四 煤矿安全生产监控新技术 传统系统 新型系统 容量：小于64 大于255 速率：2400K 最大100/1000M 时间：30s 小于10S 恢复：持续中断 小于0.03S 21 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 22 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 功能概述 以Wi-Fi无线网络技术为基础，以矿井工业 以太环网为主干传输平台，由上位机、基 站、读卡器、人员标识卡、手机等组成， 采用有线网络与无线终端相结合的方式， 具有语音、视频传输、定位、实时读取监 控系统数据、一键呼救等功能。 23 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要功能特点1 系统基站能同时支持语音通信和无线人 员定位管理功能； 系统凭借宽带的优势突破了传统无线通 讯类设备频带和信道数量的限制，每台基 站支持10至12部手机同时通话，并可同时 采集200张人员定位卡信息； 24 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要功能特点2 系统实现了远程本质安全供电和通讯 设备本质安全，使无线通讯设备的覆盖范 围达到了延伸进回风区域和工作面的安全 要求； 系统可通过网关设备与调度系统无缝 连接，实现与其他语音系统的互联互通。 25 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要功能特点3 自动识别功能：自动识别能力强，乘车出 入井人员无需下车，就可自动识别； 门禁功能：根据需要在煤矿井下限制员工 进入的特殊区域或盲巷可设置门禁功能。 如有未经许可人员接近该区域报警； 26 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要功能特点4 电子巡更：对特殊工种人员和干部的跟班 管理 考勤管理：可实现入井人员的考勤管理与 统计、下井补贴、班中餐统计等； 实时显示：井下人员实时监测，位置自动 显示; 27 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要功能特点5 轨迹处理:利用独特的时间戳技术进行逻 辑整理和运算,确定人员的运动方向和轨 迹. 联网功能：全局远程联网，使网上所有终 端在使用权限范围内都能共享信息，并可 与工资系统互联。 28 基站 最大射频发射功率：20 dBm； 射频发射频率范围：2.4 GHz2.4835 GHz； 无线传输速率：54 M； 基站之间有线传输距离距离： 1 km； 基站正向到手机之间无线通讯距离：500 m （无遮挡、无近频干扰的条件下）； 四 煤矿安全生产监控新技术 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 29 手机 防爆形式：Exib 工作电压范围：3.7 VDC4.2 VDC； 最大工作电流：350 mA； 电池类型：1250 mAH锰酸锂充电电池； 工作频率：2.412 GHz2.472 GHz； 最大射频发射功率：10 dBm； 最高接收灵敏度：-80 dBm； 通话时间3 h，待机时间80 h； 手机到基站正向的最大有效距离为500 m。 四 煤矿安全生产监控新技术 2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统 30 3.工业以太环网平台 瓦斯抽放监控系统 四 煤矿安全生产监控新技术 31 3.工业以太环网平台 瓦斯抽放监控系统 四 煤矿安全生产监控新技术 功能概述 （1）实现对瓦斯抽放系统中管道、工况、环境 、供水、供电、供气等参数进行实时监测， （2）根据以上参数对抽放系统中瓦斯泵、水泵 、冷却塔、管道阀门等设备进行自动控制，实现 瓦斯泵站的无人值守。 32 孔板 均速管 涡街 V型锥 流量传感器发展历程： 四 煤矿安全生产监控新技术 33 瓦斯传感器在V锥流量传感器上的实际安装效果图 四 煤矿安全生产监控新技术 34 四 煤矿安全生产监控新技术 V型锥流量传感器 功能特点： 测量精度高、压损小 适用于大管径、低流速的测量 管内无电子器件，稳定性好 与管道红外甲烷传感器配套使用，可满足 CDM（国际清洁能源机制）项目对气体 流量和浓度检测精度的要求 35 V锥流量传感器与传统流量传感器的性能比较表 V锥流量 传感器 涡街流量 传感器 孔板流量 传感器 计量精度0.5%1%1% 永久压损小较大大 长期稳定性好较好好 量程比大小小 安装使用及 校验方便性 好差较好 适于现场 工况条件 好差较好 四 煤矿安全生产监控新技术 36 4.工业以太环网平台矿井电网监控系统 四 煤矿安全生产监控新技术 37 4.工业以太环网平台矿井电网监控系统 四 煤矿安全生产监控新技术 主要由高、低压微机综合保护器、电力 分站、监控主机、地面变电所监控单元 等组成。可实现矿井供电网实时监测、 故障诊断、有效避免越级跳闸和无计划 停电。 功能概述 38 5.工业以太环网平台皮带运输控制系统 四 煤矿安全生产监控新技术 39 功能概述 主要由地面自动控制软件、监控上位机、PLC 控制主站、分站、操作台、就地控制箱以及拉线 闭锁、跑偏、速度、温度、打滑、撕裂、堆煤、 烟雾、洒水、电机开停状态、通讯、电流等保护 传感器和设备组成。控制主站通过以太网与环网 就地连接，主站与分站间通过控制总线通信。 5.工业以太环网平台皮带运输控制系统 四 煤矿安全生产监控新技术 40 6.工业以太环网平台通风机在线监测系统 四 煤矿安全生产监控新技术 41 功能概述 6.工业以太环网平台通风机在线监测系统 系统由监控上位机、监控站、风机运行 参数传感器等组成。辅助以工控组态监控 软件，可以实现风机在线监测，实时显示 、绘制曲线，并提供历史数据查询。 四 煤矿安全生产监控新技术 42 7.工业以太环网平台排水控制系统 四 煤矿安全生产监控新技术 43 功能概述 7.工业以太环网平台排水控制系统 系统由集控台、主控制器、就地操作箱、各 种传感器（真空压力、流量计、水位）等组 成。可监测水仓水位、流量、压力、真空度 、温度、闸阀开度等一系列参数，并合理运 用电网信息调度水泵运行。 四 煤矿安全生产监控新技术 44 现有系统只实现了事后的瓦斯超限报警，没有充分利 用监控信息资源，进行瓦斯等灾害的超前预测预报。 8.工业以太环网平台重大灾害预警技术 瓦斯突出危险？ 爆炸危险？ 火灾、水灾？ 超限报警、断电 监测监控数据 四 煤矿安全生产监控新技术 45 充分利用煤矿监控系统数据，进行深度挖掘处理、自动 计算，结合瓦斯预警规则实现多因素、多指标的瓦斯涌出灾害 实时超前预警，并自动发出断电和人员撤离指令。流程图： 四 煤矿安全生产监控新技术 46 9.联动控制技术触发逻辑 主要由瓦斯 灾害预警系统触 发联动事件，当 预测到有危险时 ，将通过异常联 动功能实现各系 统间的联动控制 。 四 煤矿安全生产监控新技术 47 报警 停车 停车 分闸 综合监控及灾害预警平台 电网监控皮带监控 视频监控 电力分站 PLC 控制箱 嵌入式视 频服务器 工业以太环网 虚线为联动 触发路径： 联动控制技术联动的执行过程 皮带机 异常发生 电力开关 视频. 等等 . 等等 四 煤矿安全生产监控新技术 48 维护强度减小 管理水平提高 效益提升 总投入成本减少 通讯平台兼 容各种子系 统，不用为 后建系统建 设通讯通道 通讯设备稳 定可靠，简 单易用轻便 ，符合国际 标准 智能决策支 持系统，动 态评估预警 系统简化了 系统管理 保证安全生产 ，减员增效 联动控制 综合分析执行 生产效能评估 设备使用安全及管理 瓦斯涌出分析与预警 应急预案管理 10.达到的效果 四 煤矿安全生产监控新技术 减员人员数：70人 节约工资：245万元/年 采掘工作面事故率：降低10左右 生产效率提高：5左右 全年增加产量：3.75万吨 全年增加收入：1500万元 49 （二）关键传感器检测技术 根据郎伯-比尔定律，由甲烷特征吸收光谱选择特征 波长3.3m的滤光片来选择出甲烷的特征吸收波长。为 了提高精度，要求滤光片的波长精确到0.05m 。 1. 红外甲烷传感器 四 煤矿安全生产监控新技术 50 指 标 产品 红外甲烷传感器催化甲烷传感器 测量范围0100CH404CH4 测量精度最大达3%10% 标定周期2个月10天 元件寿命大于5年1年半 反应时间T9020s25s 其它气体 影响