煤炭科学总院监控系统以及人员定位产品 PPT课件

煤矿安全监控 人员管理 2010 11 18 煤炭科学研究总院 1 目录 1 使用安全生产监控系统的必要性2 如何确保监控有效3 安全生产监控系统现状4 安全生产监控系统技术发展趋势5 KJ83安全监控系统产品6 KJ236 A 井下人员管理系统产品7 总结 1 使用安全生产监控系统的必要性 煤矿安全生产监控系统所起的作用 国家政策要求强制安装 1 使用安全生产监控系统的必要性 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 它涵盖安全监控系统 井下人员管理系统 顶板监测系统 供电安全监控系统等 1 1煤矿安全生产监控系统所起的作用 1 使用安全生产监控系统的必要性 煤矿安全监控系统 实现了风电瓦斯闭锁 超限断电等功能 为保障煤矿安全生产发挥了积极作用 百万吨死亡率逐年下降 1 1煤矿安全生产监控系统所起的作用 1 使用安全生产监控系统的必要性 煤矿井下人员管理系统 可以及时掌握井下人员的动态分布及进出井人数情况 为加强安全监管 防止超定员组织生产提供了有力武器和科学手段 1 1煤矿安全生产监控系统所起的作用 1 使用安全生产监控系统的必要性 国务院 安监总局明确要求煤矿必须装备安全生产监控系统 并纳入重点监察范畴 2010年国发23号文 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知 要求各地煤矿在3年内完成安全监控系统 井下人员定位系统 紧急避险系统 压风自救系统 供水施救系统和通信联络系统等技术装备的安装 1 2国家政策要求强制安装 2 如何确保监控定位有效 必须有安全标志必须符合国家标准装备齐全安装到位数据准确断电可靠加密抗干扰处置迅速 安委办 2006 21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 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 以下简称MA标志 安标办网址 http www aqbz org 目前 共有47个厂家的安全监控系统符合要求 2 如何确保监控有效 2 1必须有安全标志 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 1 中心站的装备 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 2 甲烷传感器的设置 按AQ1029 2007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 3 其他传感器的设置 按AQ1029 2007要求安装风速 温度 负压 烟雾等传感器 2 如何确保监控有效 2 3装备齐全安装到位 4 人员定位分站 读卡机 安装 出入井口 重点区域 限制区域 按AQ1048 2007要求安装到位 尽量做到全矿井覆盖 5 识别卡 要求下井人员应携带识别卡 并具有检查识别卡唯一性的装置 6 大屏显示装置 矿调度室应设置显示设备 显示井下人员位置等 2 3装备齐全安装到位 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 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天至少进行一次风电瓦斯闭锁试验 5 识别卡漏读率 不得大于10 4 6 并发识别数量 不得小于80 2 如何确保监控有效 2 4数据准确及可靠 2 5断电可靠 瓦斯超限断电 被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器2 6监控数据必须具有加密功能防止监控数据被修改2 7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 2 8处置迅速建立和完善瓦斯事故应急预案 落实应急措施 2 如何确保监控有效 3 安全监控系统 人员定位现状 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 16 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 监控主机 3 安全监控系统 人员定位现状 17 3 安全监控系统 人员定位现状 2 系统的可靠性及稳定性有待提高 总线短路 断线等故障 丢失不大于5分钟 地面监控中心 总线短路 断线等故障 18 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 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 3 安全监控系统 人员定位现状 19 5 读卡机区域定位 无法准确判断人员具体位置 3 安全监控系统 人员定位现状 20 煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术数字式传感器技术人员精确定位技术 4 安全监控系统 人员定位新技术 4 安全监控系统 人员定位新技术 4 1煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术 1 体系结构 由总线式 分站式 工业以太环网 向GPON网络发展 速率达到2 5G 4 安全监控系统 人员定位新技术 2 工业以太环网平台 人员定位系统 以Zigbee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 分站 读卡器 人员标识卡等组成 采用有线网络与无线终端相结合的方式 具有定位 实时读取监控系统数据 一键呼救等功能 4 安全监控系统 人员定位新技术 3 工业以太环网平台 瓦斯抽放监控系统 由显示控制柜 监控分站 流量 温度 压力 瓦斯等传感器组成 可实现瓦斯抽放管道参数的实时监测 抽放量的计算 统计 实现泵房的自动控制 为瓦斯泵房的无人值守提供技术支撑 4 安全监控系统 人员定位新技术 4 工业以太环网平台 通风机在线监测系统 由监控上位机 监控站 风机运行参数 振动等传感器组成 可以实现风机在线通风参数监测 运行状况监视 风机效率在线评估和故障诊断 25 5 工业以太环网平台 矿井电网监控系统 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 26 6 工业以太环网平台 皮带运输集控系统 主要由监控上位机 PLC控制主站 分站 操作台 就地控制箱以及拉绳闭锁 跑偏 速度等保护传感器和设备组成 可实现故障保护 多级皮带集中控制和优化控制 达到减员增效 节能降耗的目的 27 7 工业以太环网平台 排水自动控制系统 由集控台 主控制器 就地操作箱 各种传感器 真空压力等 等组成 可全自动远程控制 实现无人值守 同时也能实现削峰填谷的节能效果 28 视频实时监视智能侦测与跟踪重点区域监视事件报警存储自动调出画面联动控制摄像头记录事件视频回放 8 工业以太环网平台 视频监控系统 29 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 30 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 9 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 31 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 10 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 32 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 33 4 2数字式传感器 目前监控系统大多数配接的是模拟量传感器 自诊断 自识别和总线式 数字化传感器是解决抗干扰性差的有效途径 34 采用光敏传感技术实现馈电状态检测 并将断电控制及馈电状态监测功能有机结合 实现断电的可靠控制 4 3断电馈电检测技术 4 4监控系统和井下低压电网联动技术现有监控系统和井下供电网路不能实现联动 不能及时诊断电网故障原因及故障区域 极易造成井下低压电网故障扩大 如遇瓦斯超限 将会造成恶性事故的发生 国家科技部将 煤矿安全高可靠性监控系统关键技术研究 列入 十一五 科技支撑计划 由煤炭科学研究总院牵头承担 目标是形成新一代的煤矿安全生产监控系统 36 4 5精确定位技术 目前 我们采用无源RFID 有源RFID Wifi Zigbee等技术实现了煤矿井下人员位置监测 在遏制超定员生产工作中发挥着重要作用 但这些系统不能实现人员精确定位 难以满足灾后救援的需求 因此 研制具有多频 精确定位功能的煤矿井下人员定位系统 是发展方向 37 系统概述主要技术指标及功能系统组成及主要设备 5 KJ83安全监控系统产品 38 5 KJ83安全监控系统产品 5 1系统概述 5 KJ83安全监控系统产品 5 2 系统主要技术指标及功能 地面设备AC220V供电 井下设备AC127 380 660V中任一种供电 系统监测煤矿瓦斯 风速 等环境参数 以及电量 水仓水位等生产运行参数 系统满足AQ6201 2006 AQ1029 2007 模拟量传感器信号为200 1000Hz或者4 20mA以及其它标准信号 传感器到分站之间的最大传输距离不小于2千米 传输速率1200bps 4800bps 最大通讯距离不小于10千米 主机通过传输接口 与分站之间采用光缆 FSK调制解调 CAN总线及RS485总线传输数据 系统采用主从 异步 半双工的通讯方式进行数据传输 系统可配接最大监控容量 64个监控分站 具有用户权限管理功能 不同的用户完成不同的操作 可以通过短信的方式向指定人员发送报警信息 实现了双机热备功能 主机 备机之间可以自动切换 断电器分为触点和无触点两种 满足煤矿的不同需求 开关量传感器信号为无电位接点或者电平信号 具有丰富的图表 统计 打印信息 能够监测瓦斯抽放数据 通过软件定义 实现了复杂的逻辑控制功能 可以一控多 多控一 异地分站控制 手动控制 分站实现了风电瓦斯闭锁及瓦斯超限断电功能 可以配接各种传感器 把分站连接的传感器信息 控制信息发送给分站 分站能够独立运行 进行自动控制 可以和KJ236 A 井下作业人员管理系统使用同一条通讯线路 减少投资 便于安装 维护 多个用户可以通过C S或者B S方式访问系统 系统巡检时间小于30秒 系统配有专用的图形编辑软件 用于动态图元素 煤矿巷道的绘制 能够将CAD MapInfo两种常用的矢量图导入系统 支持多种图形格式 bmp jpg gif等 5 3系统组成及主要设备 KJ83N煤矿安全生产监控系统由监控软件 计算机 打印机 UPS 传输接口 避雷器 光纤设备 分站 传感器 模拟量和开关量 断电器等组成 根据煤矿具体需求可以组成电缆网 光纤与电缆混合组网 便于安装维护 KJ83N煤矿安全监控系统电缆传输方式结构示意图 KJ83N煤矿安全监控系统光纤环网传输方式结构示意图 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 KJ83 F2分站 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 KJF39 2通用监控分站采用FSK调制解调技术进行数据传输 传输速率4800bps 具有八个模拟量 八个开关量输入通道 五个控制量输出通道 满足煤矿行业标准 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 KJ83N F分站 功能 采集传感器数据 发出断电指令 等等容量 4模拟量4开关量4控制量 KJJ83矿用多业务接入设备 KTG113矿用本安型数据光端机 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 KDW 2 660 380 不间断电源箱 KDW660 380 不间断电源箱 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 GJC4 B 甲烷传感器 GTH500 B 一氧化碳传感器 GPD5负压传感器 0 5KPa KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 GWD100温度传感器 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 GSY10水位传感器 KDG5 36矿用隔爆本安型断电控制监视器 KXB A 型声光报警器 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 GKT L煤矿用设备开停状态传感器 GFK L煤矿用风门开闭状态传感器 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 JCB4 B 甲烷便携报警仪 KJ83N煤矿安全监控系统关联设备及配接设备 CTH500一氧化碳便携报警仪 CJR4 5甲烷 二氧化碳测定器 充电座 59 6 KJ236 A 井下人员定位系统产品 系统概述主要技术指标及功能系统组成及主要设备 6 1系统概述 6 2系统主要技术指标及功能 系统最多配接64台分站 每台分站可连接4台读卡器 最多可配接256台读卡器 识别的最大动目标数为65535个 地面设备AC220V供电 井下设备AC127 380 660V中任一种供电 系统满足AQ6210 2007 AQ1048 2007的要求 6 2系统主要技术指标及功能 分站与读卡器之间采用RS485 CAN总线传输数据 最大通讯距离不小于1 2千米 主机通过传输接口与分站之间采用光缆 CAN总线传输数据 传输速率4800bps 最大通讯距离不小于10千米 系统采用主从 异步 半双工的通讯方式进行数据传输 6 2系统主技术指标及功能 无线识别卡配有可充电锂电池 具有电池欠压指示 一次充电可使用90天以上 或一次性电池2年以上 系统识别的并发无线识别卡的数量不少于150个 识别卡与读卡器之间通过2 4GHz进行无线通讯 抗干扰能力强 通讯速率250kbps 通讯距离不小于100米 6 2系统主要技术指标及功能 系统可以配备搜救仪 提高应急救援工作的效率 系统巡检时间小于30秒 系统具有禁区报警功能 系统具有双向报警功能 6 2系统主要技术指标及功能 系统自动生成人员行走轨迹 系统可以根据井下人员实时的位置信息和人员分布情况提供最佳的逃生路线 系统具有定位和考勤的功能 提供丰富的统计 报表 打印信息 可以直接生成考勤或者工资报表 系统具有用户权限管理功能 不同用户完成不同操作 6 2系统主要技术指标及功能 多个用户可以通过C S或者B S方式访问系统 系统可以和KJ83N煤矿安全监控系统使用同一条通讯线路 减少投资 便于安装 维护 配有专用的图形编辑软件 用于动态图元素 煤矿巷道的绘制 能将CAD MapInfo两种常用矢量图导入系统 支持多种图形格式 系统实现了双机热备功能 主 备机之间可自动切换 6 3系统组成及主要设备 监测管理软件 计算机 打印机 UPS不间断电源 传输接口 避雷器 光纤设备 多功能分站 无线读卡器 无线识别卡 KJ236 J数据传输接口有两个RS232接口 一个RS485总线接口 一个CAN总线接口 68 JA DZ02 20信号避雷器 当系统采用电缆与井下设备进行数据传输 而且电缆架空敷设时 必须在机房和井口安装避雷器 以防止雷电或者过电压造成危害 损坏设备 避雷器必须可靠接地 接地电阻小于4欧姆 KJ236 F矿用传输分站 KJ236 F矿用传输分站具有RJ45以太网接口 CAN总线接口 可同时连接4 8台读卡器 与读卡器之间采用CAN总线进行数据传输 传输速率5000bps 具有备用电池 保证在网电停电时 系统还能正常工作4小时以上 提供4路本安电源 70 具有智能语音播报功能无线通讯 无线路由 无线自组网的功能符合ZigBee协议标准 与矿用传输分站之间采用CAN总线进行数据传输最大距离不小于2Km 能在10秒内完成200张卡的捕捉 当读卡器与主机通讯故障时 读卡器能够存储2小时以上的数据或者1000个识别卡的信息 KJ236 D读卡器 71 人员配备 可充电 JCB4F A 无线甲烷检测报警仪 1 甲烷 2 一氧化碳 3 甲烷 二氧化碳 KJ236 K识别卡