信集闭系统方案

冀中能源峰峰集团大淑村矿冀中能源峰峰集团大淑村矿 大巷轨道运输大巷轨道运输 KJ334 通讯监控系统通讯监控系统 设设 计计 方方 案案 石家庄市天阳电子科技有限公司石家庄市天阳电子科技有限公司 二二 一零年八月一零年八月 2 第一部分机车运输监控通讯系统的要求第一部分机车运输监控通讯系统的要求 一 大淑村矿井概况一 大淑村矿井概况 1 目前概况 目前概况 大淑村矿井下 450 大巷目前担负着繁重的运输任务 巷道中道岔多 分 布不均匀 偏口和硐室口多 给机车运输带来极大的安全隐患 再有 随着井 下生产地区的不断延伸 生产规模的不断扩大 井下使用机车数量也会不断增 加 调度指挥列车的难度也会逐步加大 2 项目的必要性 项目的必要性 安装井下 信 集 闭 系统是实现井口提升 井底车场 主巷运输 生 产石门和采区运输各环节中输送 提升 行车指挥自动化的主要方式 它可以 实现以下功能 1 实现各种信号显示 供机车司机和调度员了解线路开道和机车运行状 态 2 实现各信号之间和道岔转辙机之间互相联锁 防止误动作 保证行车 安全 3 在调度站设模拟显示集中控制屏 集中控制和监督电机车运行 安全 接发列车 4 在地面值班室设图形显示器显示 5 防爆型式 隔爆兼本安型 3 项目的可行性 项目的可行性 1 可实现可视化监视功能 在计算机终端和显示屏上实时显示列车位置 车号 运行方向 信号灯状态 道岔位置和轨道区段占用情况等运行状态信息 2 调度站可以根据显示屏上显示的机车运行情况 采用自动或手动的方 式来控制机车运行和各道岔 信号灯之间的转换 3 系统可随时反映出系统内设备和传感器的工作状态 能自动进行故障 判断并完成报警 处理 4 重演功能 即能 24 小时记录系统运行情况并能根据记录的运行数据在 显示设备上随意重现指定时间内实际运输过程 5 本系统能够接入企业局域网 与企业内部管理系统共享数据 达到管 控一体化 4 效益分析 效益分析 该 信 集 闭 系统具有很强的可视化监视功能 在计算机终端和显示 屏上可实时显示列车位置 车号 运行方向 信号灯状态 道岔位置和轨道区 段占用情况等运行状态信息 使机车司机和调度员可以随时了解线路开道和机 车运行状态情况 调度员可在井下调度站实时对多种列车的运行进行监视 控制操纵道岔 开放信号机 自动实现敌对进路的闭锁 从而避免了列车正面 侧面及追尾等 撞车事故 大大提高了机车运行效率 是提高井下运输能力 保证安全生产的 重要现代化手段 二 系统组成要求二 系统组成要求 3 1 系统设计要遵循 煤矿安全规程 井下机车运输信号系统技术装备 标准 煤矿井下机车运输信号设计规范 等行业标准 技术先进 安全可靠 2 根据国家标准要求系统必须具有煤安标志证 所有井下设备要通过国 家安全生产抚顺矿用设备检测检验中心的检验和审核 并有国家安全生产抚顺 矿用设备检测检验中心发放的防爆和煤安标志证书 并提供相关检验部门的检 验证书 3 系统组成结构 本系统地面中心站设备由主工业控制计算机 简称主机 备份机 和主机配置 相同 显示器及打印机等其它计算机外围设备 信息传输接口 电源箱 不间 断电源 UPS 电源避雷器 信号电涌保护器等 井下设备主要由矿用分站 矿用隔爆兼本安电源箱 各种测控设备及传感器组成 4 主控室选择设在地面 主控机采用工控机 采用大屏幕 52 寸以上图形 显示器显示 控制分站安装在巷道井壁上 采用专用工业控制计算机 5 本系统要求依据国家标准 结合煤矿实际 以保证安全 提高运输能 力为目的 合理设计运输本安型信号器 合理划分进路 机车必须按信号运行 本系统必须按进路原则开放和闭锁进路 6 机车监控系统应包含通讯部分切与之兼容 三三 系统功能要求系统功能要求 1 数据采集功能 系统应可以对行车信号状态 道岔位置状态 路段占用 机车位置 机车编号 运行方向 运行速度 车皮数量等进行监测处理 2 系统应具有自动 手动远程控制功能 3 调度功能 根据确定的运输任务 自动或人工开放和释放进路 通过对 行车信号和转辙机操作 实现进路 信号和道岔的联锁和锁闭 4 动态显示功能 对机车运输系统的轨道 装载点 卸载点 车场 井口 等煤矿地理元素以静画面显示 对机车运行路段的占用段 予占用段 信号灯 状态 道岔位置 机车位置 机车编号等以动态画面显示 同时能以文字 图 表 信息窗等方式显示机车有关运行信息 5 故障自动诊断报警功能 当系统线路或设备发生故障时 能自动诊断故 障性质和位置 并发出报警提醒工作人员处理 6 统计管理功能 能够根据历史数据 报警信息等统计打印有关管理数据 统计重车列数和 车皮数 每日各煤仓的出煤量 当班运输量等 7 人机对话功能 可以进行机车运输系统功能调用与控制命令的输入等 8 双机切换功能 主机故障时 备份机能迅速投入运行 9 主机和分站通信应使用 CAN 总线 CAN 通讯介质可选择双绞线 现 场布线 安装 拆卸简单 CAN 现场总线技术成熟 可靠性高 10 分站到测控设备信号的传输使用低阻抗电流传输 抗干扰性能要好 11 为提高可靠性 对被控设备的操作必须使用编码信号控制 并在编码 中除有状态信息外 增加识别码信息 12 通信电缆分区域屏蔽 单点接地 减少地电流的串扰 四四 设备性能及功能要求设备性能及功能要求 4 主机 采用华研工控机 Windows XP 操作界面 并配有副液晶显示器 打印机 可以存储大量运行数据备查备用 管理机 和主机配置相同 和主机互为备机 通过管理机管理人员随时调 看分析历史数据 管理机用来可以备份运行数据 生成各种统计报表 随时监 测现场设备的运行 便于设备的维护 而不妨碍系统正常工作 显示屏 采用 42 寸以上大屏幕平板显示器 信息传输接口 应采用 CAN 通讯方式主机通过信息传输接口和远地矿用 分站实现数据通信 使用光电技术将主机和现场隔离 能够监视通信状况 矿用分站 能够直接连接在网络上 与主机通信 交换数据 并按主机意图对 测控设备完成控制操作 或主机意图传送主机要查询的当前数据 同时分站不 断监测和主机的通信状态 当通信一旦中断 能够自动进入默认安全运行模式 电源箱 防爆等级 隔爆兼本安 输入电压要求 127V 该电源应为多路本 安输出电源 各路电源要相互隔离并满足多种设备用电要求 感应式传感器 简称计轮器 安装在轨道上的计轮器 应采用电流变化 检测车轮的通过 通过分站的运算判定列车方向 速度 计轮器应采用电涡流 式无接触传感方式工作 计轮器的安装应避免在轨道上打孔 车码发送机 车码接收机 每台机车安装一台车码发送机 可以将机车编 码信息以无线电波方式发射出去 发射机必须使用编码信号控制 以增强抗干 扰能力 通过巷壁上的接收机接收 送给传送给分站 车编码信息一般包括车 辆编号 车辆类型 如煤车 料车 人车 其它等 车码发送机和车码接收机 之间的通讯频率应大于 300MHz 以避开井下的各种电磁干扰 矿用本安型信号器 接收分站的控制编码命令 可用红绿黄多种模式显示 可以能够指示向前或 或 的箭头 指示机车运行方向和红色停车标志 并能 不间断的向分站发送显示状态的编码信号 分站通过显示状态码随时能检测到 行车信号的当前显示模式 检测和分站的通信状态 当通信中断 必须以默认 安全模式显示 转辙机 接收分站命令 控制道岔方向 位置检测信号直接送到分站 它 可以由主控计算机自动操作或调度员人工操作 根据需要也可以现场操作人员 或司机使用遥控器进行遥控操作 转辙机可设本地按扭 可以在特别需要时 在现场直接对道岔操作 主控计算机可以对转辙机进行闭锁和自动解锁 在闭 锁期间 现场遥控和本机操作按扭将不起作用 从而保证调度指令的正常进行 本系统的监控和通讯应配有镍氢电池 当交流电停电时可不间断供电不小于 2h 第二部分系统设计方案第二部分系统设计方案 A 运输通讯系统 一 用于矿井下机车调度的漏泄通信系统工程组网一 用于矿井下机车调度的漏泄通信系统工程组网 1 本系统是用来在井下联络 指挥巷道中机车运行的通讯设备组合 它可 以出色地传送话音信号 安装了这套设备 机车调度站的人员可以随时灵活 迅速地对机车进行调度指挥 机车司机也可以将机车的状态以及所处的位置等 有关情况向调度站及时反馈 从而保障了机车稳妥 安全 高效率的运行 2 为该系统配套的均为矿用本质安全型的设备 允许在具有煤尘 甲烷爆 5 炸性气体的 矿井巷道 环境中使用 3 系统由 KTL12 基地台 KTL2B 矿用手持电台 KDW29 基地电源等组成 基地台的全部设备都可以放在矿井下调度室的桌面上 使用 127V50HZ 交流照 明电就可以工作 二 用于斜井人员打点及竖井检修的矿井漏泄通信系统组网二 用于斜井人员打点及竖井检修的矿井漏泄通信系统组网 1 本系统是实现井上机房人员和斜井机车或竖井吊罐中维修人员相互通话 的通讯设备 它可以有效地传递语言及打点信号 使井上有关人员和斜井及竖 井内人员建立起紧密的联系 2 系统由设在机房内的基地台 防爆电源 铺设在井道中漏泄电缆以及人 身携带的信号手机所组成 基地台收到的话音 打点信号由机外的号筒喇叭发 出 在 85db 的噪音环境中仍能与信号手机进行通话或打点联系 基地台具有 记忆并显示打点次数的功能 3 本系统基地台可以通过调度电话与手机或车载 固定 台双向通话 通 话方式可以直通 群呼 手机 基地台之间可以互相通话 井下与地面可互相 通话 无线与有线可联网 一根漏泄电缆可以容纳多个频道 其中可以包括若 干话音信道及数据信道 信道都可独立工作而互不干扰 系统具有可扩展性 可随时延伸系统距离 增加移动台数目或扩展信道 4 为该系统配套的均为矿区本质安全型设备 允许在具有煤尘 甲烷爆炸 性气体的矿井中使用 5 本系统在立井通信 信号功能 5 1 覆盖区 主井 地面 648m 副井 地面 648m 5 2 跟车员可在任意地点用手机向绞车房基台发出停车 上行 下行等各种 联络信号 基台收到信号后给出声光显示以防绞车司机误操作 5 3 基台收到手机的打点信号并显示保存 基台收到手机的打点信号后具有 存储功能 5 4 跟车员利用手机可随时与绞车房基台进行双向通话 5 5 基台具有急停闭锁接口 当基台收到一点停车信号后 闭锁并保持此状 态 当收到两点或三点行车信号后 方可解除闭锁 6 所有下井设备采用防爆型 优先采用本质安全型 并具有产品合格证 防爆合格证 煤矿矿用产品安全标志 7 所有井筒及井下采用的通信 信号 电源电缆均具有煤矿矿用产品安全 标志 且漏泄通信电缆采用双护套电缆 安装了这套设备 能够保障斜井人员及竖井检修人员安全 可靠 高效率 的工作 本系统基地台 防爆电源安放在机房的桌面上 使用 127V 交流照明电 泄漏通讯系统 数量 泄漏通讯系统 数量 1 套套 一 参考型号及数量 一 参考型号及数量 序号名称参考型号单位数量备注 1 基地电台KTL12 型部 1 2 汇接机及附件KTU5 型台 1 3 电源整机KDW29 型台 1 4 手持电台KTL2B 型台 12 5 矿用漏泄电缆 SLIYV 75 10m3000 6 6 铠装漏泄电缆 m900 二 技术参数 二 技术参数 1 频率 高频 49MHz 35MHz 低频 300Hz 3000Hz 2 调制方式 调频制 3 工作方式 调频 异频双工 4 适应环境 10 40 相对湿度 98 5 矿方提供 井下主机电源 AC127V 副机 便携机 井上充电电源 AC220V 三 技术要求 三 技术要求 1 投标方在设备制造 检验 验收过程中必须严格执行国家的最新标准并 在招标时提供相关标准 2 所提供的产品在交货时必须提供产品的使用说明书 合格证以及质量的 检测 试验 等相关资料和 MA 标志 3 中标方在加工制作前 必须进一步与需方沟通 无问题后方可加工 4 实现功能 1 双工对讲 或单工对讲 呼叫功能 可预置三种频道 2 具有静噪控制 对讲音量自由设定 3 适应煤矿井下环境 防潮 防尘 抗摔打 5 免费指导安装 技术培训 B B 机车运输监控系统 机车运输监控系统 一 系统的设计原则 一 系统的设计原则 1 确保井下的安全运输 为杜绝井下轨道运输列车的追尾和撞车事故 本 系统采用计算机来控制和监测信号灯 车码接收装置 车轮传感器 电动 气 动 转辙机 对机车 道岔的位置进行监测 在显示屏上显示机车位置 编号 信号灯 道岔的状态和相关信息 实现对机车进路区间的自动开放 自动闭锁 从而保证人 材料 煤石等各种列车的安全运行 2 提高运输效率 本系统可以采用全程进车路线一次排定 在计算机的控 制下自动逐段开放 对敌对进路进行区间闭锁 并逐段解锁的运行方式 最大 限度地提高列车的通过能力 减少列车的停候时间 实现高效运输 也可以根 据实际情况临时排定进车路线在计算机的控制下自动逐段开放 对敌对进路进 行区间闭锁 并逐段解锁的运行方式 3 提高煤矿的生产管理 指挥调度及安全监测能力 提高当前煤矿的管理 7 水平 充分利用计算机实时 快速 准确地数据处理能力 为生产决策提供科 学统计数据 提高生产管理水平 实现煤矿高效 安全生产 4 系统及其组成设备设计符合国家有关标准 并严格按照煤矿安全规程 达到相应的防爆等级 具有防爆合格证 煤安证 产品检验合格证具有防爆合格证 煤安证 产品检验合格证 二 主要用途 二 主要用途 本系统用于对煤矿大巷机车运输进行指挥调度 是提高井下运输能力 保 证安全生产的重要现代化手段 1 调度员可在调度室对各列车的运行位置 机车编号 信号灯状态 路 段占用等进行实时监视 可以自动 半自动或手动方式控制 开放关闭信号机 转辙机自动实现敌对进路的闭锁 杜绝追尾 撞车等行车事故 2 优化选择机车进路 有效提高机车轨道利用率 从而大大提高机车运行 效率和运输能力 三 系统主要功能 三 系统主要功能 1 基本功能基本功能 可对受控范围内所有机车进路 信号 实现自动联锁和闭 锁控制 2 动态显示动态显示 在终端显示设备上以文字 表格 图形等方式 形象地自动 显示各机车运行位置区段 机车编号 运行方向 车类 车速 车皮数 运量 区段占用情况 信号机状态 转辙机状态 等信息 以弹出窗口方式显示系统工 作报警信息 3 调度功能调度功能 对机车可自动和半自动调度 系统按调度员事先给定的运行 任务 及时开放机车进路 自动开放和关闭信号灯 控制转辙机指挥列车循环 运行 也可由调度员根据需要 使用鼠标操作信号灯 转辙机 实现半自动操作 4 数据存储功能数据存储功能 系统具有机车实时运行记录 根据记录的运行数据 为 事故追忆分析 改进调度策略提供依据 5 数据备份功能数据备份功能 主机具有 USB 接口 移动硬盘 光盘等指定的存储设 备进行数据备份 6 双机切换功能双机切换功能 当主机发生故障时 可立即使备用主机投入正常工作 7 备用电源功能备用电源功能 电网停电后 备用电源可使系统继续工作 8 故障自动诊断功能故障自动诊断功能 当系统检测到故障时 通过实时弹出警告信息窗口 9 管理统计功能管理统计功能 能够打印有关管理数据 历史运行数据报表 报警信息 等 能统计每班重车列数和车皮数 每日各煤仓的出煤量 当班运输量等 系 统对存储数据可打印 10 编码功能 编码功能 对被控设备的操作使用编码信号控制 并在编码中除有状 态信息外 增加识别码信息 11 系统软件功能丰富系统软件功能丰富 界面友好 汉字菜单提示 易操作 易维护 安 全 成熟 四 系统特点 四 系统特点 1 进路自动优化控制 进路自动优化控制 在计算机的控制下自动逐段开放 对敌对进路进 行区间闭锁 并逐段解锁的运行方式 最大限度地提高列车的通过能力 减少 列车的停候时间 提高轨道利用率 有效提高运输能力 2 系统可以采用自动 手动 本地控制多种控制方式 系统可以采用自动 手动 本地控制多种控制方式 系统主控机按规定 的进路原则自动运行 自动开放和关闭信号灯 转辙机 每条进路内只允许有 8 一列机车运行 保证机车运行的安全 3 具有车号 车类 车速 运行方向 通过矿车车轮数 丢车检测功能 具有车号 车类 车速 运行方向 通过矿车车轮数 丢车检测功能 4 传感器数据信息实时性强 传感器数据信息实时性强 当信号灯显示模式 道岔位置 车位传感器 机车信息等测控设备工作状态发生变化时 变化信息将即时主动上传 上位机 不必等到巡检该设备时才能得到变化的状态信息 5 系统信息传输采用 系统信息传输采用 CAN 现场工业控制总线和先进的软硬件编码解码技现场工业控制总线和先进的软硬件编码解码技 术 术 有效防止干扰 提高可靠性 6 系统构成先进 系统构成先进 充分利用计算机强大的数据处理能力 以主监控机为核 心 采用模块化定型部件 提高工作的稳定性和可靠性 调度站设在地面 以 大屏幕显示器显示系统信息 先进的无触点取样传感器 机车车号编码提取 使取样准确可靠 智能化信号灯 当系统工作不正常时 信号灯自动显示黄闪当系统工作不正常时 信号灯自动显示黄闪 故障信号故障信号 使用光电隔离技术使系统各部分相对独立 提高系统运行可靠性和 抗干扰性 7 系统具有可扩展性 系统具有可扩展性 利用其开放式通讯接口可以实现地面各监控系统的 联网 8 系统可靠性高 系统可靠性高 主控设备采用工业计算机 分站设备采用工业级芯片 优化软件设计 增强分站的数据处理功能和控制功能 减少通讯数据 提高通 讯可靠性和检测准确性 简化硬件设计 大大降低了设备故障率 提高了系统 可靠性 9 系统抗干扰性好 系统抗干扰性好 各设备电气接口之间光电隔离 限制故障范围 系统 维修或系统局部故障时 信号灯有提示 10 组网灵活方便 组网灵活方便 系统通讯控制分站 挂接在 CAN 总线上 分站所接设 备数量 可根据现场需要和用户要求增减 11 使用多数人熟悉的视窗操作系统 使用多数人熟悉的视窗操作系统 12 安全模式 安全模式 分站失去和主机的联络通讯后 不停止数据采集检测 但 将停止对所属设备发送控制信号 通讯恢复 功能也随时恢复 指挥机车运行 的信号灯 在失去和分站的联系后 将自动转成安全显示模式运行 机车按事 先约定行车 13 附加功能 附加功能 根据需要可方便的增加弯道语音报警功能 机车架线供电 联锁等功能 五 系统主要技术指标 五 系统主要技术指标 1 最大巡检周期 最大巡检周期 具有采集信息主动上传功能 信息实时性不受巡检周 期限制 2 控制执行时间 控制执行时间 转辙机 3 信号机及其它设备 1 3 误码率 误码率 10 8 4 最大传输距离 最大传输距离 10km 5 备用电源工作时间 备用电源工作时间 按用户要求 6 信息传输性能 信息传输性能 传输方式 CAN 总线 传输速率 5kbps 7 信号器显示模式 信号器显示模式 红 停 直行绿箭头 左行绿箭头 右行绿箭头 黄闪 信号器安全模式 信号器安全模式 延迟时间 60 120 8 KJDT1 100T 矿用隔爆兼本安型转辙机矿用隔爆兼本安型转辙机 输入电压 三相 AC127V 电源消耗 400W 9 车轮检测距离 车轮检测距离 18mm 9 10 设备防爆性能 设备防爆性能 本质安全型或隔爆兼本安型 详见各设备技术说明 11 设备防护等级 设备防护等级 一般不低于 IP54 详见各设备技术说明 六 系统设备配置 六 系统设备配置 本系统以工业控制计算机为核心 通过分站连接分布于轨道沿线各处的传 感器 信号机 转辙机利用位于调度室内的主控机 对多台机车的运输情况进 行监测和控制 本系统由地面控制设备 井下测控设备和电缆组成 详见表 系统设备配置明细表系统设备配置明细表 地面用设备 序 号 产品名称产品型号 防爆 标志 安标证编号防爆证号数量 生产 厂家 1矿用信息传输接口KJ334 JExibIMFC1 本公 司 2工控机IPC 610 2研 华 3UPS 电源C2KS 1外 购 4电源电涌保护器BY1 D 1外 购 5信号电涌保护器BYX JZ 1外 购 6打印机EPSON 1外 购 7大屏幕图形显示器52 1外 购 井下设备 序 号 产品名称产品型号 防爆 标志 安标证编号防爆证号数量 生产 厂家 1 矿用隔爆兼本安型 电源箱 KDW1 127Exd ib IMAA8 本公 司 2矿用分站KJ334 FExibIMFC8 本公 司 3矿用本安型信号器KXH12ExibIMHB20 本公 司 4车码发送机KJ334 FSExibIMHB3 本公 司 5车码接收机KJ334 JSExibIMHB10 本公 司 6感应式传感器GGD18ExibIMFB38 本公 司 7 矿用隔爆兼本安型 司控道岔转辙机 KJDT1 100TExd ib I11外 购 8矿用本安型中继器KJ334 ZExibIMFH2 本公 司 9 矿用本安电路用接 线盒 JHH 8ExibIMAF24 本公 司 10基地电源KDW29Exd ib IMAA3 本公 司 10 11通信电缆 2 4 6 20 芯 根据 实际 情况 7km 左右 沈阳 电缆 厂 说明 每台分站最多可使用 3 个接线盒 4 台信号器 8 个车轮传感器 4 台车码接收机 4 台转辙机 通信距离每 10km 使用 3 台中继器 七 系统方案设计 七 系统方案设计 7 1 设计原则设计原则 本系统用于控制机车的东西翼分叉和以西翼一个采区 一个车厂来设计 大巷总长度 1 6Km 左右 机车 2 两部 受控道岔 4 处 7 2 主控室设计主控室设计 7 2 1 设计概述 我方的 KJ334 系统上位机可采用双机方式 并设置调度维护管理机 调度 室设在井上 7 2 2 基本设备配置 1 主控机采用研华系列工业控制计算机 2 台 2 大屏幕液晶显示器 1 台 52 寸以上或根据矿方要求 3 智能通讯器 1 台 4 防雷器 2 台 5 UPS 电源 1 台 6 打印机一台 7 操作台一台 8 19 寸显示器一台 7 3 井下系统网络结构及现场设备布置井下系统网络结构及现场设备布置 KJ334 矿井机车运输监控系统在井下现场设各共有控制分站 电源箱 接 线盒 信号器 感应式传感器 车码发送机 车码接收机 中继器 转辙机等 设备 在充分考虑了将来系统扩充的基础上 我方系统设计人员设计了矿井下 机车运输监控系统网络结构图和井下设备及电源电缆等布置图 可依实际情况作 进一步调整 7 4 显示设计显示设计 依据矿方提供的系统图及控制范围数据 采用一台 52 寸等离子显示器或 液晶显示屏 7 5 电源箱设计电源箱设计 7 5 1 用户需求 防潮 防尘 7 5 2 基本结构 采用母板插件式结构 主要由接线板 供电板 输出 l 板 输出 2 板及母 板 等构成 外壳隔爆型为全密封型 分别应用于低瓦斯和 高瓦斯矿井 7 5 3 基本特性 输入 127 伏单相交流电源 输出 5 伏 12 伏 15 伏直流电源 每路输出均有限流 限压和短路保护 所有输出电源均为本安型输出电源 7 5 4 安装方式 用膨胀螺钉固定在巷道壁上即可 7 6 控制分站设计控制分站设计 11 7 6 1 用户需求 防潮 防尘 能分区域控制设备 局部损坏不影响全局 7 6 2 基本结构 KJ334 F 矿用分站 以下简称分站 为本质安全型设备 可以用于爆炸性 气体环境 在矿井机车运输监控系统中 承担着井下现场计算机智能控制的任 务 它也可用于其它计算机工业控制系统中做分站用 7 6 3 产品功能及特点 分站一般安装于井下机车运输现场 1 分站是现场传感器和控制设备的核心 通过测控端口获得现场设备状 态信息并完成对设备的状态控制 2 分站通过 CAN 总线和中心站进行通信 交换信息 当现场设备状态 发生变化时 主动上报现场状态信息 分站接收中心站的控制命令 并转发到 被控设备 接收巡检指令并上报要求的信息 3 分站由关联设备电源供电 并通过它对现场设备提供电源 4 对外提供 24 路输入检测端口和 8 路输出控制信号端口 能检测电平 脉冲 编码信号 能提供电平 编码控制信号 使用编码信号可方便地对多种 类型设备进行多种操作 5 每一路输入输出端口及通信端口都采用光电隔离 抗干扰能力强 增 强了电路各部分之间的相互隔离 提高系统安全性 一部分电路故障不会影响 全局 6 检测输入为有源电流型 抗干扰强 方便连接两线制传输的传感器 7 具有输入输出端口状态指示灯 可容易判断外部设备工作是否正常 8 具有工作状态监视和调试监控模式指示灯 便于维修 9 当和上级站发生通信中断时 将分属设备自动置为安全模式 转入约 定方式工作 7 7 传感器设计传感器设计 7 7 1 用户需求 1 能反映车位 车号 2 对车皮计数 以便于建立月报表 7 7 2 设计概述 由我方研制的专门用于 KJ334 系统的轨道感应式传感器和井下收车码接收 机完 全可以实现矿方所需功能 7 7 3 基本特性功能 该传感器用于轨道运输现场 安装于井下铁路轨道上 非接触检测 用于 检测机车车轮的通过 根据安装在左右轨道上的两个传感器的相对位置 可以 判断机车运输方向 速度和通过的轮对数 两线制电流型输出 供电与输出信号共用 1 对传输线 输出信号为大小变 化的电流 抗干扰能力强 有利于远距离传输 供电直流电源不分极性 施工简单 引线不会错接 可以防止在设备安装 调试时 由于电缆接线错误 造成的设备损坏 为方便对线路的短路检测 对输出信号电流做了最大限制 7 7 4 工作原理 车轮传感器采用变衰耗原理 利用感应线圈 构成敏感头 当没有导体接 近时 感应线圈中无能量损失 当被测导体接近时 导体中会产生感应电动势 12 形成涡流 能量消耗迅速增加 检测这个变化 并将其转换为电流型输出电信 号 便于传输 车轮就是一个导体 当车轮通过时就能检测到它 被检测物体和传感器之 间为非接触方式 比接触式传感器可靠性高 理论寿命是无限的 车轮传感器采用密封防水结构 完全侵泡在水中也可以正常工作 7 8 井下收车码发送机井下收车码发送机 7 8 1 设计概述 在 KJ334 系统中 将车码发送机 装在机车司机驾驶室内 天线安装 在车 顶棚中间 KJ334 FS 车码发送机 以下简称发送机 为本质安全型设备 可以 用于爆炸性气体环境 在矿井机车运输监控系统中 作为机车编号 车类信息 的发送设备 与对应的车码接收机配合使用 可根据接收机安装地点确定机车 运行位置 7 8 2 产品功能及特点 发送机一般安装于机车驾驶室内 发送天线安装于驾驶室棚顶 1 车类编码 2 位 车号编码 8 位 发送信息量大 2 发送信息中有 6 位系统识别码 只有接收到的系统识别码正确 才会 被解码 从而提高了车码信息接收的可靠性和抗干扰性 误码率较低 3 发送载波频率选择在干扰较小的甚高频段 可以有效避开干扰 以提 高接收的可靠性 4 可以配置红外接收装置 接收信号机停车信号发出的红外调制信息 以声光方式提醒司机注意 5 配置专用发送天线 电缆连接采用 L16 型连接件 避免了电缆的振动 损坏 6 发送机电源消耗低 采用内部本安可充电电池组供电 可连续工作 100 150 小时 7 发送机内部配有无极性充电电路 当作为矿用一般型设备使用时 充 电电路能够使用机车 24V 或 12V 直流电源对电池组浮充 输入不分极性 7 9 信号器设计信号器设计 7 9 1 用户需求 在矿方提出的方案要求信号器能以停 直道 弯道三种方式指示机车运行 7 9 2 主要用途及适用范围 该信号器为本质安全型设备 可以用于有爆炸性气体环境 在矿井机车运 输监控系统中 用来给出机车进路开放 闭锁及运行方向信号 7 9 3 基本功能 该信号器用于轨道运输现场 安装于井下铁路轨道旁 用于给出机车运行 方向和进路的开放或闭锁 1 使用红 绿 黄三种颜色的 LED 发光管 直接显示机车运行状态 显 示距离远 观察清晰 2 使用绿箭头方式指引机车运行方向 红叉表示 停车 黄闪表示 缓 行 或故障状态 显示直观 3 可以配置电子蜂鸣器 在进路开放时提醒司机及路旁人员 注意安全 13 4 对信号器的工作状态采用编码控制方式 使用电缆少 可靠性高 5 对于检测到的信号器工作状态 使用编码信号回传 编码信号采用电 流型输出方式传送 抗干扰能力强 有利于远距离传输 6 具有故障安全模式转换功能 在规定的时间内 如果信号器不能收到 控制指令 则信号器将自动转换为故障安全模式 以 系统停 方式显示 7 只要引出 4 芯电缆就能完成对信号器的控制 供电 状态检测回传多 种功能 接线简单 有利于提高可靠性 7 9 4 基本工作原理 信号器的设计是采用编码器控制显示模式 采用高亮发光块显示信号状态 所有设计均符合本质安全要求 由本安电源箱为信号器提供 15V 直流电源 信号 机的基本工作原理是 系统根据路段占用情况和机车位置状况 决定对信 号器发 出何种显示信号命令 信号器接收显示信号命令时 若连续三次接收的 编码一致 则显示所需信号如红或绿等 否则维持原状 同时信号器也将自身当 前显示模式 以一定的频率 不同显示模式频率不一样 回送给控制分站 以告 知自身显示状 态 通过这种检测方式 控制分站能够判断当前显示状态与系统 命令要求是否一 致 控制分站每隔 90s 必须重发一次信号 否则信号器将自动 将显示模式回复至系 统停用状态 从而确保信号安全 7 10 车码接收机车码接收机 7 10 1 主要用途及适用范围 KJ334 JS 车码接收机 以下简称接收机 为本质安全型设备 可以用于爆 炸性气体环境 在矿井机车运输监控系统中 承担着既 收 又 送 的任务 所谓收 接收车码发送机的机车编码信息的载波 并解调出车码信号 所谓送 将收到的车码信号以电流输出型方式传送到分站进行处理 通过接收机接收的 编码信号 可以判断接收机附近的正在运行的机车编号和车类 便于调度指挥 及时办理进路开通 7 10 2 产品功能及特点 接收机一般安装于车场 装载站 卸载站及轨道旁 1 接收车码发送机的甚高频载波 并解调出车码信号 由于载波使用频 率高 可有效克服工业干扰及电力干扰 2 接收到的车码信号以电流输出型方式传送到分站进行处理 输出阻抗 低 抗干扰好 二线制 接线方便 3 一般不需另加接收天线 如果需要外加天线 可根据不同用途选用鞭 状天线或漏泄电缆 4 电缆连接简单 使用二芯线缆 不分极性 7 10 3 工作原理 接收机由选频放大电路 解调电路 电流输出转换等电路组成 选频放大电路 将天线接收到的微弱载波信号放大到足够电平 然后由解 调电路将车码信号解调出来 进行放大整形处理 最后经电流输出转换电路将 车码信号以电流方式传送到分站处理 7 11 中继器设计中继器设计 7 11 1 适用范围及主要用途 KJ334 Z 矿用本安型中继器 以下简称中继器 为本质安全型设备 可以 用于爆炸性气体环境 在 KJ334 矿井机车运输监控系统中 承担着信息传输的 双向中继放大任务 从而使通信距离得以延长 14 7 11 2 产品功能及特点 中继放大器一般安装在信息传输主干线上 根据巷道干扰严重程度和信息 衰减程度决定安装数量 在 10km 的距离内 数量一般不超过 3 台 1 产品与分站具有双向通信功能 2 产品与系统主机通过信息信息传输接口具有双向通信功能 3 传输方式 标准 CAN2 0A 4 可以通过中继放大器将部分分站作为一组 实现共同的任务 5 传输介质 带屏蔽或不带屏蔽双 绞 芯线 MHYVR P 1 5mm2 6 传输率速率可以在 5Kpbs 1Mpbs 之间设置 降低传输率 可以提高传 输距离 7 通信端口采用光电隔离 抗干扰能力强 增强了电路各部分之间的相 互隔离 提高系统安全性 7 11 3 工作原理 本产品由 CPU 看门狗电路 两个 CAN 总线控制器 两个 CAN 总线收发 器 电源供电电路 光耦合隔离电路等部分组成 如图 产品由关联设备隔爆兼本安稳压电源供电 为提高抗干扰能力 电路增加 了 DC DC 转换 将 12V 输入电源变为 5V 后供给 CPU CAN 等其它电路 设备加电进入正常工作状态后 在工业级单片机控制下 将从 CAN1 口接 收到的数据从 CAN2 口发送出去 将从 CAN2 口接收到的数据从 CAN1 口发送 出去 完成信息的重新整形放大 起到中继放大器的作用 可通过对产品的初始化操作 设置地址参数 可将一个网络分割为若干小 网络 实现分组控制 7 12 接线盒设计接线盒设计 7 12 1 主要用途及适用范围 该接线盒为本质安全型设备 可以用于有爆炸性气体环境 在矿井机车运 输监控系统中 作为控制分站到现场测控设备之间的接线转接 7 12 2 产品功能及特点 该接线盒具有多条电缆引入装置 它们分别通过电缆连接控制分站和测控 设备 接线盒内部有多个带标识的接线端子 这些端子之间的接线关系被印刷电 路板已经固定 从而简化了接线对应关系 保证接线正确性 通过接线盒可以将一条电缆分为多路 起到分线盒的作用 通过接线盒可 以将一条电缆接通另一条电缆 起到接线盒的作用 该接线盒内有简单的测试 显示电路 可以用来检测线路的通断 选择合适的电缆外径 可以保证电缆引 入装置的密封性 7 12 3 工作原理 看门狗 CPU CAN1 总线控 制器 光隔离 CAN1 总线收发器 CAN2 总线控 制器 光隔离 CAN2 总线收发器 DC DC 15 该接线盒利用带有多组接线座的印刷电路板 将各接线端子的接线关系固 定下来 并对每个端子加以标识 方便了接线 接线关系清晰 减少接线错误 的可能性 提高了接线可靠性 7 13 系统工作原理系统工作原理 7 13 1 工作原理 本系统要求依据国家标准 结合煤矿实际 以保证安全 提高运输能力为 目的 合理设计运输本安型信号器 合理划分进路 机车必须按信号运行 本 系统必须按进路原则开放和闭锁进路 1 列车必须按规定进路运行 每条进路内只允许有一组列车 2 防护进路的行车信号开放前 必须先满足进路中所有区段空闲 敌对进 路未建立等条件 互为敌对进路的进路是指 1 使用同一区断或同一部分区段 的不同进路 2 使用同一组道岔的不同进路 3 同一台行车信号防护的不 同进路 3 防护进路的行车信号开放时 必须先锁闭敌对进路及进路内的所有信号 再开放行车信号 4 进路中区段解锁可以采用一次性解锁或逐段解锁方式 5 当列车尚未驶入行车信号器前方区段时 可以进行人工解锁 当列车 已驶入行车信 号前方区段时 应在司机联系并确保安全再进行人工解锁 6 机车进入行车信号内方 应及时关闭信号 7 信号关闭后 不经办理 不得再次开放 8 系统主机程序的运行将依据机车任务行程 进路的划分和机车运行信息 按照进路原则运行 9 主控计算机通过轨道上的感应式传感器 计轮器 得到机车运行位置 方向 速度 车轮数等信息 并判断机车所在的轨道区段 通过设在巷道壁上 的车码接收机 接机到附近机车发送的车码信号 得到机车编码信息 可以进 一步知道占用该区段的机车编号和车类 主机根据规定的该机车任务行程运行 方向 查看前方进路占用情况 按进路原则 下达查询和控制命令 通过分站 及测控信号设备 指挥机车正确运行 系统中心站和分站的通信采用成熟的 CAN 总线 分站和测控设备之间采 用编码制信号传输 采集数据的传输采用电流传输方式 电流大于 4mA 代表 数据 0 电流小于 2mA 代表数据 1 从而可以有效防止干扰 提高可靠 性 7 13 2 系统供电 系统强电设备的供电 井上选用 220V 井下采用 127V 就近取电 1 系统的弱电设备供电 由于设备中采用多种降能技术手段 使各种设备 耗电大大减少 从而 一台分站电源能够满足一台矿用分站及其所接测控设备 的用电 2 本系统要求接地系统符合国家及行业规范要求 同时为避免地电流的强 大干扰 系统采用分区隔离 单点接地方法 即信息传输接口到分站或中继放 大器之间的通信电缆屏蔽在信息传输接口处单点接地 中继放大器到下一个区 域的分站的通信电缆屏蔽 在中继放大器处单点接地 分站到测控设备的电缆 屏蔽在分站处单点接地 7 14 主要设备工作原理 功能及用途 主要设备工作原理 功能及用途 1 主机 是本系统的核心 通过其计算机网络 收集轨道沿线传感设备信 16 息 分析判断车辆运行状况 通过显示设备以模拟图方式显示机车运行和设备 工作状态 调度人员可以随时掌握现场整体状况 同时依靠计算机强大的记忆 分析 判断和运算能力 可以存储大量运行数据备查备用 可以按调度意图实 现对现场设备的控制 完成进路开放闭锁等调度功能 可以实现集中控制 自 动控制或人工控制 主机可以自动指挥机车运行 调度员随时可以利用鼠标在 模拟图上或利用菜单命令指挥运输 2 管理机 和主机配置相同 和主机互为备机 通过管理机管理人员随时 调看分析历史数据 管理机用来可以备份运行数据 生成各种统计报表 随时 监测现场设备的运行 便于设备的维护 而不妨碍系统正常工作 3 打印机 根据用户要求选配 方便各种统计报表 系统数据打印 信息传输接口 主机通过信息传输接口和远地矿用分站实现数据通信 使用光 电技术将主机和现场隔离 能够监视通信状况 4 矿用分站 直接连接在网络上 与主机通信 交换数据 一方面对其管 辖的测控设备不断地进行检测 将收到的信息处理整理后送给主机 另一方面 时刻准备接收主机发来的命令 按主机意图对测控设备完成控制操作 或主机 意图传送主机要查询的当前数据 同时分站不断监测和主机的通信状态 当通 信一旦中断 将自动进入默认安全运行模式 5 电源箱 防爆等级 隔爆兼本安 是分站和信息传输接口的关联设备 通过它将 127V 或 220V 变为需要的直流电源 该电源为多路本安输出电源 各 路电源相互隔离 可以相互干扰 满足多种设备用电要求 6 感应式传感器 简称计轮器 安装在轨道上的计轮器 可检测到车轮 的通过 通过分站的运算判定列车方向 速度 计轮器采用电涡流式无接触传 感方式工作 车码发送机 车码接收机 每台机车安装一台车码发送机 可以将机车编码信 息以无线电波方式发射出去 通过巷壁上的接收机接收 并送给传送给分站 车编码信息一般包括车辆编号 车辆类型 如煤车 料车 人车 其它等 7 矿用本安型信号器 接收分站的控制编码命令 可用红绿黄多种模式显 示 指示机车运行方向或停车 不间断的向分站发送显示状态的编码信号 分 站通过显示状态码随时能检测到行车信号的当前显示模式 检测和分站的通信 状态 当通信中断 将以默认安全模式显示 8 系统可以预留联网接口 系统通过联网软件包将系统的监控数据实时送 到矿局网络中心服务器上 然后通过服务器实现数据共享 八 八