煤矿综合自动化系统方案设计

煤矿综合自动化系统方案设计 山西潞安集团夏店煤矿 全矿井综合自动化 技 术 要 求 2011 年 10 月 全矿井综合自动化系统技术要求 第一章 系统概况 1 1 建设目标 此次综合自动化建设的内容主要是建设统一的网络传输平台 将矿井的各个控制系统及 各工业现场的视频监控汇聚到集成监控平台 充分考虑子系统的接入与整合 节省投资 资源共享 提高系统功能 并可与矿信息管理网实现无缝联接 从而为信息化矿井建设奠 定坚实的技术基础 系统建成后 使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合 实现相 关联业务数据的综合分析 集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生 产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制 实现全矿井的数据采集 生产调度 决策 指挥的信息化 为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段 总之 系统运行后 设备稳定 传输可靠 系统安全 实现三网合一 达到监 管 控 一体化及减员增效的目的 建成本质安全型的数字化矿井 并能体现建设的最新面貌 同 时树立本矿职工的自信心和自豪感 鼓舞大家工作热情 1 2 建设内容 综合自动化系统平台通过地面集控中心服务器对子系统的数据采集 在工程师站上完成 各子自动化系统的组态 使子系统数据达到有效集成 实现综合监测和控制 具体建设内容如下 千兆工业以太网传输平台 千兆工业以太网传输平台就相当于在矿区修建了一条信息高速公路 通 过在地面及井下部署工业以太网交换机组成千兆工业以太网 将来井上井下各控制系统 工业电视系统都能够通过此传输平台汇聚到矿调度集控中心 调度集成监控平台 各个系统的数据通过信息高速公路传输到统一的数据仓库 通过调度集 成监控平台可以对全矿井的控制数据进行统一的管理 全矿井综合自动化系统技术要求 子系统接入平台 该平台要求接入的系统在软件上和硬件上都采用统一的国际标准接口接 入到综合自动化系统平台中 目前子系统厂家繁多 软件通讯协议上也各不统一 通过 该平台进行软硬件的技术改造后可以按照标准的方式实现现有系统的无缝接入 同时该系 统还对将来建设的系统提出了接口上的要求 使待建系统建成后直接接入系统平台 大屏显示系统 大屏显示系统采用先进的等离子技术可将各系统控制画面及地面井下视 频数据整体的展现出来 数字工业电视系统 提高安全生产管理水平的必要手段 对矿区内各预设位置进行 24 小时监 控 及时发现问题和隐患 同时为领导决策和信息核实提供依据 1 3 建设要求 全矿井综合自动化系统平台由软件集成和网络传输部分组成 集控中心服务器与井下子 系统通过标准的数据交换方式 如 OPC 等 进行数据通信与采集 并对数据进行有效综合 集成 将实时 历史及综合的数据形成生产调度信息 分析后为管理层提供决策依据 专 业操作员根据相关信息对各系统进行操控 从而实现监 管 控一体化 基本功能如下 在物理上和逻辑上充分考虑硬件和软件冗余 确保网络的安全 当某子系统的通讯或元器件出现故障时 不影响整个网络传输性能 硬件设备选 型须符合国家和行业标准 下井设备应取得 MA 认证 井下设备须考虑防爆 防尘 抗高温潮湿和电磁干扰等要求 地面设备考 虑防雷和抗电磁等干扰 集控中心能实时 准确的采集到子系统的工况及环境参数 并以图表的形 式表现出来 实现监测与控制 系统可靠 稳定性强 界面友好 操作简单 维护方便 考虑先进性 安全性 可靠性 实用性和兼容性 做到系统可靠运行 易 扩展 升级 易与异构子网互连 1 全矿井综合自动化系统技术要求 实时显示监测点的状态与数据 设备故障或监测量超限时 专业子系统与集控平台同步显示故障设备名 称 报警点及数值 并将故障报警信息存入数据库 供统计分析 系统实现信息高度集成 自动化 管理信息 视频集成 建立综合历史数据库 实时写入数据 为统计分析提供依据 实现各子系统间的关联分析 联控功能 考虑系统的网络安全 应用安全 数据安全及供电安全 工业以太网环网能够达到以下的性能指标 千兆高速工业以太网环网 1000Mbps 冗余环网技术 故障恢复时间50ms 第二章 设计规范 下列标准包含的条文 通过在本技术规范书中引用而构成本技术规范书的条文 本技术 规范书出版时 所示版本均为有效 所有标准都会被修订 使用本技术规范书的各方应探 讨使用下列标准最新版本的可能性 煤矿安全规程 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 爆炸性环境用防爆电气设备 防爆型电气设备 爆炸性环境用防爆电气设备 本质安全型电路和电气设备 煤矿通信 检测 控制用电工电子产品 通用技术条件 煤炭工业矿井设计规范 GB 50215 2005 煤矿安全装备基本要求 煤矿监控系统总体设计规范 煤矿监控系统中心站软件开发规范 煤炭工业调度信息化建设总体规划纲要 试行 煤炭调度信息化装备技术规范 试行 计算机软件开发规范 GB 8566 电子计算机房设计规范 2 全矿井综合自动化系统技术要求 煤炭工业信息化 十一五 发展规划 IEEE 802 3 标准 EIA TIA 568 工业标准及国际商务建筑布线标准 YD T926 1 1997 大楼通信综合布线系统标准 邮电部部颁行业标准 建筑与建筑 物群综合布线工程设计规范 CECS2000 AQ 6201 2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 MT T1004 2006 煤矿安全生产监控系统通用技术条件 MT T1006 2006 矿用信号转换器 MT T1007 2006 矿用信息传输接口 MT T1008 2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 建筑设计防火规范 建筑内部装修设计防火规范 煤炭工业矿井设计规范 建筑工程消防监督审核管理规定 煤炭工业给排水设计规范 矿山安全条例 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 爆炸危险场所安全规定 软件开发规范 计算机软件可靠性和维护性管理 计算机软件质量保证计划规范 中华人民共和国公共安全行业标准 建筑电气设计规范 电气装置安装工程施工及验收规范 用户终端设备耐过压和过电流能力规范 信息技术设备包括电气设备的安全规范 3 全矿井综合自动化系统技术要求 第三章 网络传输平台建设 1 总体要求 目前个别控制子系统已实现远程控制 单各系统数据传输通道自成体系 没有全矿范围 的统一工业控制网络规划 本次系统集成需建立全矿井的综合自动化网络系统 主干网络 采用单模光纤传输 传输速率 1000Mbps 能够把矿井的设备控制层各子系统连接到此系 统平台上 在监控中心建设一个终端环 传输速率 1000Mbps 通过此系统往下能对矿井 内各控制子系统发布控制命令 并能监视各子系统内设备的运行状态 收集所需的生产和 安全参数 并且往上能够通过 Web 服务器联接信息管理网 实现与集团公司之间的生产与 管理信息交换 2 网络交换机主要技术要求 模块化 设备可提供多个扩展性模块 实现多种冗余 冗余环 引擎冗余 电源冗余 风扇冗余 核心交换机配置不少于 4 个千兆光纤接口 不少于 24 个百兆电口 并支 持强大的端口扩展能力和网络路由功能 环网交换机配置不少于 2 个千兆光纤接口 不少于 12 个百兆电口 并支 持强大的端口扩展能力 接核心环网交换机不少于 3 个千兆光纤接口 实现 1000Mbit s 中心环网技术 实现热备交换机冗余 支持虚拟局域网技术 VLAN 质量服务 Qos 多播过滤功能 IGMP 流量限制功能 模块可热插拔 支持 HIPER Ring 超级冗余环技术 保证任何一个主交换机出现问题 所有 服务器和在线工作站可继续工作 环网重构时间严格小于 50ms 网络管理及实时故障诊断 支持 WEB 管理 SNMP 协议 可实现远程实 时在线故障诊断 当故障发生时 用户可在第一时间实现故障的诊断和定 位 3 交换机配置 地面集控中心配置 2 台核心交换机 4 全矿井综合自动化系统技术要求 地面配置 6 台环网千兆交换机 为地面每台交换机 配置 UPS 不间断电源 支持 2 小时延迟 井下配置 3 台千兆隔爆交换机 为井下每台交换机配置矿用隔爆不间断电 源 支持 2 小时延迟 地面 10KM 主干 20 芯铠装光缆 地面 5KM 分支 8 芯铠装光缆 井下 10KM 主干 20 芯铠装矿用阻燃光缆 井下 5KM 分支 8 芯铠装矿用 阻燃光缆 4 与信息网连接 由于考虑到工业以太控制网和矿管理信息网的安全隔离 通过千兆防火墙与局域网相连 实现以下安全要求 在信息管理网和工业以太网之间采用防火墙 防病毒软件系统进行隔离和 防护 管理人员通过矿信息管理网上的 PC 终端 用 IE 浏览器访问工业以太网的 Web 服务器 可在信息网浏览和查询控制网的系统信息和进行必要的权限控制 在矿局域网和集团公司广域网之间通过防火墙和路由器 实现矿与集团公 司之间的生产与管理信息安全交互 5 系统的安全体系 在本项目中 为确保全矿井综合自动化系统平台的安全性 拟采用以下网络安全措施来 构建网络安全体系 包括网络安全 数据安全 数据存储 灾难备份与恢复 供电安全等 网络安全 采用常规的网络安全手段 VLAN 划分 采用防火墙进行网络隔离 防止不可预测的具有潜在破坏性的侵入 采用 UPS 不间断电源来保证网络节点设备的供电安全性 外网用户访问由防火墙进行控制 有授权的用户才可以访问控制网 数据安全 采用网络防病毒软件完整检测和清除服务器和工作站的各种病毒和 5 全矿井综合自动化系统技术要求 恶意程序 相关部门可以通 web 服务器浏览集控网信息 确保数据安全 数据存储 服务器配置高性能的 RAID 功能 RAID5 在 RAID5 组 集成监控平台建设 1 总体要求 调度集成平台建设是矿井综合自动化系统集成的核心内容 搭建统一的软件监控平台 可以通过人机界面可实时监测子系统设备工况 并可对各子系统的 I O 进行控制 同时 通过存储的历史数据 可对各子系统的设备状况进行分析 查询 统计 2 功能要求 系统容量 高可用性和冗余功能 操控界面 监控功能打印功能 实时管理界面的功能 报表曲线功能 历史事件记录功能 实时报警功能 事故追忆功能 控制功能 故障自诊断功能 系统维护和可扩展性 6 全矿井综合自动化系统技术要求 控制灵活性 3 硬件技术指标 采集冗余服务器 归档冗余服务器 Web 浏览服务器 安全服务器 工程师站 操作员 站 安全设备 1 服务器 在监控中心集成平台中 共有如下的服务器系统 2 台采集服务器 冗余配置 2 台数据库服务器 冗余配置 1 台 Web 浏览服务器 1 台安全服务器 2 工程师站和操作员站 工程师站 2 台工控机 操作员站 12 台工控机 3 安全设备 防火墙系统 UPS 电源 防雷模块 调试笔记本 4 软件技术指标 1 操作系统 操作系统采用 Windows 操作系统 Windows XP Professional 是一 32 位的网络操作系统 主要用于工作站和 工程师站 Windows 2003 Sever 标准版 提供了部署 WEB 和应用服务器的平台 主 要应用于采集服务器 数据库服务器 WEB 服务器 安全服务器等 2 组态软件 7 全矿井综合自动化系统技术要求 采用居于世界领先地位的国外著名品牌工控组态软件 适用于所有工业领域 全球通用的多语言支持 可集成任何自动化系统 最多可 支持 128 个用户组 每组最多包含 128 个单独的用户 最多支持 4096 4096 象素的图形显示 包括平移 缩放和画面整理等 能区分多 达 16 类消息以及报警 告警 干扰和差错等 使用一个专门的服务器 每秒最多归档 10 000 个测量值和 100 个消息 在基本系 统中可组态 1500 个归档变量 最多可扩展到 120 000 个 图形设计器支持组态 32 个图层 完全可以在线改变组态数据 一个服务器最多为 32 个与之相连的客户机提供过程数据 归档数据 消 息 画面和报表 最多可部署 12 个服务器 客户机只需最小的授权 使用 Redundancy 选件 可并行运行两个相连的服务器 当两个服务器中 的一个出现故障时 第二个服务器承担整个系统的控制任务 使用 Web 服务器软件 能通过互联网 子系统接入平台建设 1 子系统现状 工业控制子系统的具体项目由建设单位确定 待集成 建设的子系统有 1 人员定位系统 已建设 本次接入 8 全矿井综合自动化系统技术要求 2 矿用 IP 通讯系统 已建设 本次接入 3 应急广播系统 已建设 本次接入 4 产量监控系统 已建设 本次接入 5 主扇风机监测 已建设 本次接入 6 水处理监测系统 未建设 预留接口 7 地面供电系统 未建设 预留接口 8 井下供电系统 未建设 预留接口 9 洗煤厂集控系统 未建设 预留接口 10 锅炉房监测系统 未建设 预留接口 11 皮带集控系统 未建设 预留接口 12 井下主排水监测系统 未建设 预留接口 2 接入要求 子系统接入时要求具有良好的兼容性 可靠性和扩展性 当某子系统的通讯或元器件出现故障时 不能影响其他子系统的的通讯和 整个网络的传输性能 子系统硬件接口须采用标准以太网接口 子系统的软件通讯协议支持标准 OPC 通讯协议 第六章 调度大屏系统建设 1 项目概述 1 1 项目概况 山西潞安集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿 生产调度中心 将于 2011 年底投入使用 本 着信息化 智能化是 生产调度中心 的核 9 全矿井综合自动化系统技术要求 心体现 是大楼建成后的重要应用 大楼信息化设施与 系统将体现公司现代化的办公与管理水平 同时也将成为股份公司对外展示的重要窗口 同时使 生产调度中心 的大屏幕显示平台建设能真正达到国内一流 国际先进的水平 1 2 项目详细介绍 夏店煤矿调度室将建设一套超窄边液晶拼接大屏幕显示系统 含 LED 大屏幕显示系统 是全矿井综合自动化系统的窗口 可以实时观看与安全生产调度指挥系统和生产过程监控 系统相关的各种信息 包括 GIS 电子地图 实时工业视频监控信息 各种管理信息系统数 据 各种历史数据图像以及电脑 电视等多媒体信号源信息 可通过它随时对各种现场信 号和各类计算机图文信号进行多画面显示和分析 及时做出判断和处理 发布调度指令 实现实时监控和集中调度的目的 显示系统的具体尺寸与技术指标可具体根据建设单位场地和需求而定 但必须满足系统 的总体显示需求 如 完整清晰地显示 0 GIS 矿图 其系统组成应有 大屏幕显示及应用 管理系统 信号控制与切换系统 LED 系统 显示系统管理软件基于 TCP IP 网络协议 为用户提供对液晶显示单元的各类应用窗口的 控制和管理 并可以实现对矩阵 摄像头和集中控制设备等相关外围设备的联动控制 提 供友好而简便的中文人机界面 使得对投影墙的操控便捷 直观 1 3 建设内容 夏店煤矿综合自动化监控室房间尺寸 长 17500mm 宽 16400mm 高 5300mm 建设一 套大屏显示系统 根据目前行业以展方向 其大屏显示系统采用超窄边液晶拼接方 10 全矿井综合自动化系统技术要求 式 上方设置 LED 屏 1 46 4 10 液晶超窄边拼接大屏 2 电视墙上方配置 LED 屏 尺寸与大屏幕显示系统总体宽度一致 高度为 300mm 注 尺寸不含包边 3 操作台 含座椅 设置一个 10 工位操作台 木制烤漆 11 米 操作台 4 底座高度在详细施工设计时根据现场装修情况定制 超窄边液晶大屏系统由多路复合视频信号 计算机信号作为输入 拼接屏具有缩放 漫 游 单屏 全屏和混合等多种显示方式 其中一个屏显示任意一个信号 也可以单屏显示 不同的输入信号 也可以通过图形处理器 实现多屏相结合来显示各路信号 LED 屏可以 用于显示欢迎词 调度室房间尺寸图如下 11 全矿井综合自动化系统技术要求 显示系统尺寸 1 4 设计要求 为保证质量可靠及售后服务 产品选型如下 液晶拼接大屏选用知名品牌 详细配置见设备清单 2 设计依据与原则 2 1 设计依据 系统设计编制依据遵照以下国家规范 标准 1 工业企业通信接地设计规范 GBJ79 85 2 安全防范工程程序与要求 GA T75 94 3 大楼通用综合布线系统 YD T926 1 97 4 无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范 EIA TIATSB60 5 建筑物防雷设计规范 2000 年修订版 GB50057 94 6 民用建筑电气执行规范 JGJ T16 92 7 通信工程电源系统防雷系统技术规定 YD5078 98 8 安全生产信息系统建设技术指导书 一 国家煤炭安全监察 12 全矿井综合自动化系统技术要求 局 9 煤矿安全规程 10 煤炭工业设计规范 11 煤矿安全装备基本要求 12 煤矿调度信息化装备技术规范 投标厂商所使用的标准 规范均应是现行有效版本 也可采 用高于上述标准的行业标准 规范进行设计 2 2 设计原则 考虑到生产调度指挥综合信息系统的实际应用状况和将来的发展趋势 同时兼顾技术新 旧更替不断加快的特点 整体方案设计遵循以下设计原则 先进性 成熟性 以先进 成熟的数字图像 网络技术 计算机信息技术为基础 同时系统设计应确保总体 优化 安全可靠 采用的设备 技术应当是业界先进的 可靠性 系统工作稳定可靠 能适用于长时间运行 故障率低 且可控制后期维护成本 用户业务需求 在功能上 根据业务需求 大屏幕显示系统应充分考虑多种形式的显示应用 对来自视 频会议 监控及调度指挥等各个系统的信息通过调度指挥中心的各终端 视频及网络信号 图像进行综合而灵活的显示 每一块屏可单独显示 也可与相邻的几块屏拼接共同显示一 个图像 任意一路信号图像均可以窗口形式在大屏幕上任意放大 缩小和移动的显示应用 13 全矿井综合自动化系统技术要求 在应用内容上 将大屏幕划分成多个显示区域 分别显 示安全信息 生产信息 生产过程信息 工业电视图像信息 综合性信息 根据不同管理 人员关心内容的不同 将大屏幕显示内容预置多种模式 当管理人员需要查看相关信息时 直接选择相关模式 即可将所关心内容切换显示到大屏幕上 在使用维护上 系统工作应稳定可靠 能适用于长时间运行 故障率低 易于维护 经 长时间工作后 图像质量包括亮度色彩等均不会发生明显变化 2 3 系统功能要求 1 DID 液晶屏对比度要求不低于 3000 1 以确保大屏拼接系统的画面更为清晰鲜明 以使各个拼接 DID 液晶单元显示的所有颜色保证整墙色彩的一致性 2 液晶屏与液晶屏之间的缝隙为 7 3MM 3 系统应支持多种输入信号 数字信号 视频信号 VGA 信号 4 考虑到多功能显示的要求 40 块屏要显示 40 路不同的图像 并且这些图像可以任意 位置显示单屏 拼接 5 用户可任意切换 VGA AVI 窗口 改变画面位置 大小尺寸 漫游 拉伸 AV VGA 画面 可以同时叠加显示 不受物理拼缝的限制 实现分区或分屏显示时的多个窗口的联动功能 采用软件控制窗口的拼接与分割 不能影响汉字和图像的正确显示 6 通过系统的显示控制 可以把整个显示墙作为一个单独的逻辑屏 实现分辨率的叠加 达到高分辨率全屏显示 并且可将其作为底层 在上面开启应用窗口 7 液晶拼接显示单元制造商生产的液晶拼接显示单元必须获得国家强制性产品认证证书 3C 认证 和权威机构的检测报告 投标人须 14 全矿井综合自动化系统技术要求 提供合法的认证证书 8 液晶拼接显示单元制造商生产必须通过 ISO9001 质量体系认证 投标人须提供合法 的认证证书 为保证整个系统的稳定和功能的齐全 投标人提供的液晶拼接显示单元和液晶拼接的控 制软件必须是同一厂家的同一品牌 需提供相关证明 2 4 液晶拼接系统必须具有的特性 1 使用控制器 便于多种高级操作功能的使用 2 独特单元化 模块化