数字化煤矿方案.docx

数字化煤矿方案一、 数字化煤矿概述煤矿数字化是煤矿发展的趋势和方向。它是将煤矿的固有信息（即与空间位置直接有关的固定信息，如地面地形,井下地质、开采方案、已完成井下工程等）和动态信息（即空间位置间接有关的相对变动的信息，如安全监测监控系统、电力监控系统、胶带集控系统、人员定位监控系统等生产过程中的设备、环境、人员信息）通过空间分析、数据挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算等先进的技术手段实现数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化。因此可以说数字化煤矿是建立在由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑安全、生产、经营、管理、环境、资源和效益等各种因素。从而高效的整合煤矿各方面资源，极大的加快了安全管理响应速度，同时提高了煤矿安全生产调度水平，进而可以使得煤矿实现减员增效。让煤矿管理者可以全方位的掌握煤矿安全生产过程中的所有情况，并针对生产过程中出现的问题作出科学、准确的判断，有利于管理者制定决策。最终使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。二、 数字化煤矿建设目标针对煤矿资源与开采环境以及生产过程控制的全过程，采用先进的数字信息技术，结合大型的智能化机械装备来代替传统的人工或机械操作，对煤矿安全生产和管理进行控制，实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。数字矿山的最终目标就是实现煤矿的安全生产管理综合自动化。三、 数字化煤矿整体设计通过对煤矿井下各层面子系统的整合，采集各子系统的海量实时数据，将数据集中管理，经过分析、统计后形成综合的安全生产调度管理，全面覆盖煤矿的安全生产，并为煤矿企业领导层提供全面的安全生产评估和决策依据，实现煤矿企业的安全，高效，绿色，可持续开采。三层体系设计：数字化煤矿业务框架数字化煤矿拓扑图四、 数字化煤矿建设内容1.1. 工业以太网工业以太网技术是以IEEE802.3为技术基础，首先解决了数据传输的实时性、可靠性，其次解决了以太网不能组成快速冗余环型网络且不能快速收敛的问题，再次解决了商用以太网技术在恶劣的电磁、高温、高湿、爆炸等环境中长期使用丢包的难题。工业以太网技术是以IEEE802.3标准全双工、线速转发的以太网技术为基础，其传输带宽由100Mit/s、1Git/s到10 Git/s，在任何状态下全线速转发不丢包。同时，工业以太网技术还承继了以太网技术的VLAN技术、优先级技术、组播技术、广播风暴抑制技术等特点，在硬件技术上实现了设备的本质安全，低耗节能。现阶段，工业以太网技术发展比较成熟，广泛应用于煤矿、铁路、电力等行业。在煤矿行业，工业以太网技术可实现将整个矿井的主要生产单位地点构建到一个网络平台上，同时在环网网络的关键地点设置交换机，将附近的PLC等自动化设备接入到交换机上。通过多台交换机在地面和井下形成环网，将地面和井下的各类信号统一传输到调度指挥中心。工业以太网的优点：（1）应用领域工业以太网交换机是基于成熟的以太网技术，专门针对工业自动化领域而设计和制造的，技术成熟，应用广泛，涉及工业自动化的各个领域，而且经过长期的现场使用来看，是目前最适合工业领域的网络通信产品。（2）网络拓扑以太网交换机组网方式多样，总线型，星型，环型，双总线型，双星型，双环型拓扑，尤其在工业环境中经常使用到的环型和双环型网络拓扑，可以实现链路的冗余，保证多故障点的情况下通信不受影响。（3）光纤传输距离目前工业以太网交换机光纤的传输距离可以达到100kM以上。（4）节点间通信工业以太网交换机组成的网络中，每个节点都是对等的，当网络中出现故障后，故障节点可以立即与两个相邻的节点进行实时通信，进行煤矿网络的系统隔离，并在几个毫秒内完成跳闸等命令的操作。（5）数据传输模式工业以太网交换机可以根据报文类型进行带宽分配，可以有效的提升网络带宽的利用率。并对各种类型的报文进行抑制。如广播报文、单播报文、组播报文、未知源的报文等。（6）传输带宽工业以太网已经推出了成熟的光纤传输带宽为10G的工业以太网交换机，足以满足工业领域中数据量很大的核心层应用。（7）环境要求工业以太网设备现已通过防爆兼本安型认证，可满足煤矿井下环境使用需求。总之，煤矿工业以太网技术已经发展成熟，并通过煤安认证，适合在矿井上下不同环境需求下进行组网设计，并实现冗余功能，是现阶段煤矿工业控制网络的广泛采用的组网方式。工业以太网应用拓扑图1.2. 调度中心建设一个现代化的调度中心建设一般包括以下几个系统：大屏控制系统工程、装饰装修系统工程；供配电系统工程；空调和新风系统工程、建筑智能化系统工程、防雷系统工程以及消防系统工程等。而每个系统工程又由若干个子系统构成，每个子系统又由若干个单项工程组成。正是由这些不可再分的单项工程共同组成了一个复杂的调度中心的有机体。下面从调度中心的基本系统设计逐一分析。1.2.1. 大屏系统DID大屏幕拼接系统由图像显示系统、图像处理系统、信号源切换系统等子系统组成。拼接墙采用先进、高速图像处理技术，实现了多路信号的统一处理，以高清晰度、高亮度与高色域的液晶显示技术、嵌入式硬件拼接技术、多屏图像处理技术、信号切换技术等合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、低功耗、寿命长的液晶拼接墙显示系统。DID（Digital Intelligence Display）TFT LCD是工业级的窄边拼接液晶屏。它是根据应用于安防、广播电视、医疗、工业及公共媒体发布等领域专业显示设备的技术要求而设计和生产的，是继NB、PC及TV之后的第四代LCD产品。以其卓越的显示性能，已经成为人们认同的当前最高端、最理想的液晶显示屏。超窄边液晶拼接墙采用目前全世界最小边框的液晶拼接单元，其边缘拼接缝隙只有7.3mm，理想高端显示，完美演绎拼接，是大屏幕墙显示设备的最佳方案。大屏拼接效果图1.2.2. 液晶拼接墙的系统设计1.2.2.1. 系统的可行性液晶拼接墙既可以采用小屏拼接、也可以采用大屏拼接，拼接可任意组合（MN）。我们会根据不同的客户对拼接系统提出的系统规模、尺寸和应用要求，选择合适的产品和拼接方式，提出具体实施方案，满足系统的应用需求。通过RS-232通讯接口来控制图像控制器来实现任意组合显示模式的切换、信号的切换等。客户的不同需求，打造个性化系统，提供不同的实施方案和技术支持。1.2.2.2. 系统的实用性可以根据用户对输入信号的要求，选择不同的视频处理系统，实现VGA、AV复合视频、S-VIDEO、YPBPR、DVI、HDMI信号，满足不同使用场合，不同信号输入的需求。可以通过控制软件，实现各种信号的切换、拼接成全屏显示、任意组合显示、图像拉伸显示、图像漫游显示、图像叠加显示等。1.2.2.3. 系统的可靠性液晶拼接墙所用的拼接单元采用工业级的DID液晶专用屏，拼接单元可一天24小时一年365天连续工作，拼接单元具有可靠性、稳定性高等特点，以保证系统稳定可靠地运行。由于低功耗、重量轻、寿命长，无辐射等特点，使得液晶拼接墙可靠性极高。1.2.2.4. 系统的经济性考虑系统的经济性，应从性价比来考量，只有在高性能、高质量的前提下，系统的经济性才有意义。目前市面上的等离子（PDP）的拼接墙，但其价格较高，一般一平方米的价格高达十几万，比液晶拼接墙还要贵，并且由于其固有的缺陷，性价比较低。而DLP墙价格相对也较高，而一年光灯泡的更换费用在每个单元的屏上也高达几千块，那么一个屏幕墙加起来少则几万，多则十几万，几年下来，其费用惊人。目前正值全球经济危机，各企业机关均在压缩支出,但对液晶显示产品的需求仍成递增趋势，因此在满足客户的基本需求同时，更具性价比的产品将得到客户的青睐。1.2.2.5. 系统的开放性及可扩展性数字网络型超窄边智能液晶拼接系统遵循开放系统的原则，系统除了可以直接接入AV、VGA、YPbPr、DVI 、HDMI信号外，还应能随时对各类信号进行切换及动态综合显示，给用户提供一个交互式平台，而且支持二次开发；系统应有增加新设备和新功能的能力，使得硬件扩充变得非常简单。同时，软件也只需要进行扩容和升级就可以满足要求，而不必修改源程序。系统硬件和软件部分都能够方便的“与时俱进”。1.2.3. 液晶拼接墙功能特点1.2.3.1. 46拼接单元功能特点 采用高亮度、高对比度、高色域处理技术 相对普通液晶屏，工业级的DID液晶亮度达到700cd/，对比度4000：1，显示出的图像色彩靓丽、还原性更好、层次感更突出。高亮度：与TV和PC液晶屏相比， DID液晶屏拥有更高的亮度。TV或PC液晶屏的亮度一般只有250500cd/，而DID液晶屏的亮度为7001000 cd/。高对比度：三星 DID 液晶屏具有4000：1对比度，比传统PC或TV液晶屏要高出一倍以上，是一般背投的二倍。图像色泽浓郁，还原性较好，特别适合对色彩要求较高的场合。更好的彩色饱和度：目前普通LCD和CRT的彩色饱和度只有72，而DID LCD可以达到92%的高彩色饱和度，这得益于DID新开发的色彩校准技术，通过这个技术，除了对静止画面进行色彩校准外，还能对动态画面进行色彩的校准，这样才能确保画面输出的精确和稳定。 超窄边超薄超轻设计工业级的DID-TFT液晶面板，边框小于5.3mm，厚度小于4cm，重量小于15公斤，如此的精心设计，大大提高安装调试的效率，也显示出专业液晶拼接的独特效果。 材用最新的色彩校正技术及独特的宽视角处理技术 工业级的DID液晶面板采用最新色彩校正技术及独特的宽视角处理技术，可视角度达到178，对动态及静态图像画面处理更具专业性，使得画质清晰、逼真，视角更宽阔。 采用数字阵列高速图像处理技术 应用先进的数字高速图像处理技术，视频带宽高达500MHZ，运算实时分割放大输入图像信号，在多倍分割放大处理的单屏画面上，彻底解决模/数之间转换带来的锯齿及马赛克现象，拼接画面清晰流畅，色彩鲜艳逼真。 采用3D高画质图像数字处理技术3D数字梳状滤波和3D数字图像降噪技术，可大大消除图像细节的杂波干扰、边缘锯齿现象。 采用RC智能自适应数字处理技术即DLC（动态场景控制）、WLE（白电平延伸）、BLE（黑电平延伸）自适应控制电路，特别适合在夜间监控时彩转黑摄像头输出较弱的信号时，能自动对图像的灰度等级、色温进行调整，保证图像的真实还原性，有效提升图像的景深层次感。 采用H2S宽动态技术即视频高清宽动态同步自适应双码流技术，能快速适应处理不同频率状态下的高清视频图像信号，彻底解决不同频率下产生的图像闪烁导致视觉疲劳现象。尤其是与前端特殊工控机系统之间的匹配，经过专业测试，彻底解决了主控机二次重复播放时的失真、衰减等现象，消除了数据进行1/2信号取样后的缺失空间，完全能自动适应不同场频状态下的高速图像信号，实现图像的稳定、清晰、实时性。 采用特殊勾边锐度图像提升处理技术采用特殊图像勾边电路，能够大大消除图像边缘的串色、锯齿等，使得图像轮廓更加分明，层次感更强，从而更有效地提高图像的清晰度及锐度。 采用图像快速抓拍技术在对所抓拍到人的脸部细节上，能准确地分辨出脸部的皱纹、疤痕、黑痣等，无明显拖尾、重影等，肤色还原更加真实、逼真。 采用智能自动消残影技术输入的图像在一段时间内处于静止状态时，系统即启动“消残影引擎”，这个引擎会自动识别输入图像的静止或运动情况，来判断当前屏幕所显示画面的动与静，及时发出命令使得显示在屏幕上的静止画面在水平方向上产生一定幅度的相位位移，从而消除在静止画面时液晶分子容易被损伤的情况，有效延长液晶屏的使用寿命。 高可靠、高稳定，使用寿命长，维护成本低工业级的DID-TFT液晶面板与普通液晶电视（显示器）的液晶面板相比，采用工业级的电源模组，低噪音风扇散热系统，不间断工作6万小时以上。液晶显示技术没有任何需要定期更换的耗材设备，所以维护、维修成本极低。1.2.3.2. 液晶拼接控制器特点 任意画面组合拼接功能 具有多种任意画面组合拼接模式，最大可扩展到1010组合拼接，可对各单元进行任意切换组合. 信号输入格式 具有多种信号输入格式，即两路VIDEO/单路VGA/单路YPbPr/单路DVI/单路HDMI格式。还可扩展为增加到5路VIDEO信号或者增加一路S-video信号输入 强大的图像处理及扩展功能处理器采用专业的图像处理切换模块，基于硬件图形并行处理技术和高速数字信号交换体系，不依赖系统总线，采用并行高速图形处理技术，实现了多路信号的统一处理，处理效率高。最高支持多达64路的VGA信号实时显示及128路复合视频实时显示，满足客户的任意拼接组合扩展。 极速响应，增强抗干扰能力采用并行高速总线连接技术，控制端发出命令后，系统能在1微秒时间内，切换信号到命令指定的通道，实现快速响应。采用基于LVDS差分传送技术，提高系统抗干扰能力，外部干扰对信号的影响降到了最低，并且，抗干扰能力随频率提高而提升。1.2.3.3. 液晶拼接控制软件特点 人性化软件操作界面功能 系统管理软件平台基于Windows 2000/NT/XP中文操作系统，支持Windows的各种应用，采用专用的华奎智慧型控制软件，无需数据库支持，不需安装数据库引擎，方便维护、备份等系统管理，人性化操作界面，易懂、易操作。 智能化拼接缝隙图像补偿、图形调整功能可在控制端对LCD拼接时的缝隙进行屏幕数据补偿、几何修正、任意调整图像重显率，满足用户的个性化需求。 拼接单元实时控制功能控制软件通过RS232（RJ485）通讯接口与各拼接单元的通信连接，可对各显示单元进行实时控制，调整各显示单元的亮度、对比度及色温，调整后参数自动保存，从而保证整个拼接屏幕色彩的一致性和亮度的均匀性，并设有参数恢复出厂设置功能。 图像画面的图像模式、色温及图形重显率设置校正功能。可在控制端对各单元监视器或组合单元的图像画面的图像模式（亮度、对比度）、色温及图形重显率进行任意设置校正。 瞬时图像静像功能通过操作软件界面的静像按钮，可快速冻结当前状态的图像画面，以便于及时观看现场发生的情况细节。 图像参数自动调整将组合模式设置好后，通过控制软件可对图像参数实现自动调整。 开放式软件设计，支持二次开发可根据用户的个性化要求，提供软件的全方位服务，如控制软件可提供SKD软件包的I/O协议开放，供系统集成或二次开发使用，及软件的二次开发等。另外，液晶拼接墙还配备自行研发的全系列视频矩阵、VGA矩阵、VGA分配器，操作指令与液晶拼接墙指令完全一致，确保了拼接墙控制的高效和稳定。1.2.4. 液晶拼接墙功能介绍46寸液晶拼接单元组成MN拼接显示系统。通过选择，控制拼接显示模式，从而实现所需要任意的拼接组合显示模式。通过RS-232通讯接口来控制图像控制器来实现显示模式与显示信号的任意切换。软件提供灵活多变的拼接显示组合功能，根据用户使用环境要求进行预先设计，软件提供3种（以下）拼接组合模式；软件全中文操作界面简单清晰，一目了然，易懂，兼容性好；可对每一个单元进行独立控制，调整它的各项功能及参数；系统安装简洁、方便大画面整屏显示：整个屏幕显示一路信号图像。显示图像信号：任意一路输入信号。关闭单屏显示：每个单元屏显示一路信号图像。每个单元信号图像可显示任意一路输入信号。任意组合显示：任何几个单元组合成一个大画面，显示任意一路输入信号。A.效果设置介绍：. 亮度、对比度。点击亮度、对比度的“+”、“-”按钮（需间断的点击），可对各单元及大画面的图像调整到满意的状态，也可点击“复位”按钮恢复到出厂设置状态。注意：要求在大画面下操作，才能实现画面的一致性。. 图像模式。点击“图像模式”按钮，可对拼接墙的各单元图像进行设置选择，分别为“标准”、“冷色”、“暖色”、“柔和”、“用户”等模式。. 色彩自动调整。点击“色彩自动调整”按钮，可对拼接墙的各单元图像进行设置选择优化和增强，使得图像更加鲜艳、清晰。. 画面静止。点击“画面静止”按钮，可对拼接墙的各单元及大画面模式下当前的图像进行设置选择静止，便于仔细观察画面的细节。B单元与单元之间的信号切换:在“视频自动分配”状态，先选中显示单元中的任意一个单元，再点击任意一个视频输入按钮，便可实现任意切换。液晶拼接屏墙功耗小、无辐射、无闪烁、使监控更环保、健康。屏幕参数自动调校功能对自动调校亮度、对比度、色度、白平衡使屏幕墙的色彩一致性、统一性。1.2.5. 系统环境设计和要求1.2.5.1. 安装要求（1）安装地面要求平整结实，承重力强，不变形。（2）基座一般直接与抗静电地板接触，以保证地面长期承重受力不变形。1.2.5.2. 操作控制台（室）装修及设备位置要求（1）操作控制电脑的位置应在拼接屏幕的正对面，要求操作员可以方便直观的看到拼接屏的操作。如果有专门隔断的操作控制室，则操作控制室与大屏显示室之应有透明玻璃，方便操作员的观看。（2）控制电脑应尽可能位于拼接屏的正对面方向，并与拼接屏有合适的距离，以便于调试、色彩调整等操作。（3）图像控制器的摆放应位于屏幕墙旁边或后面的通道（机柜内），应尽量靠近投影箱体的接口，减少VGA走线距离。1.2.5.3. 光线要求（1）灯光照明建议采用内藏筒灯，灯光不宜直接对准屏幕方向，距离屏幕保持3米以外，以免影响投射效果。（2）如果控制室的窗户较大，应避免日照光线直射，用窗帘遮光，窗帘应采用深色。1.2.5.4. 走线及线槽要求（1）弱电线缆（VGA线、视频、网络、串口、鼠标键盘延长线等）应与强电线缆隔开走线，避免信号干扰。如果是用走线槽，则不能共用一个走线槽，应分不同的走线槽分开走线。（2）如果是地板砖、复合木地板等固定的地面，要求从信号源（计算机VGA信号、视频信号）和控制电脑到图形控制器（或投影机接口）之间要有走线槽，走线距离越短为宜。（3）如果是抗静电地板，则走线出口处应开孔，留线缆出口。1.2.5.5. 空调要求（1）拼接屏背后的维修通道内要有良好的温度控制和散热措施。如果是中央空调应有空调进、出风口，如果没有中央空调，应加设专门的空调，空调功率大小视大屏规模而定。（2）维修通道内温度与拼接屏控制室房间温度应可控制并基本保持相同。1.2.5.6. 供电电源考虑到系统可能会遇到特殊情况会发生断电再通电的电流冲击，拼接单元本身具备电源保护设计，保证了设备的正常安全的运行。（1）系统的电源为AC 220V 5%；用有保护接地线的三眼插座；插座数与拼接屏数有关。（2）拼接系统和图像控制器及控制PC等要求同相供电。（3）电源电压要稳定，可靠，特别防止断电后立即加电，因此，原则上要求拼接系统的电源必须经过相应功率UPS供电。（4）系统设备要有良好的接地，接地电阻2，保证遇到雷击等特殊状况时设备不损坏。1.2.5.7. 系统环境（1）拼接系统的背面是维修通道，维修通道宽度一般不小于0.60米（2）大屏房间要求有较好的温度和湿度控制。工作环境温度为235，相对湿度20%-80%。拼接背后要有空调。（3）拼接屏幕前后空调温度和湿度应调到同一刻度，以确保拼接墙散热和拼接屏幕的平整度。（4）拼接屏房间要求保持干净，防尘。（5）消防喷头尽可能远离拼接墙, 并且要用喷雾灭火剂。1.2.6. 装饰装修系统1.2.6.1. 设计理念机房内的装饰设计从风格上一般力求简洁、明快；从使用功能上吊顶和地板可拆卸以便维护，甚至有的客户要求墙面也要做到可拆卸。从功能分区上要遵循机房使用的一些基本需求。如更衣室、缓冲间、主机房、维修间、备品备件室、监控中心、参观走廊等等都是必备的功能划分。从平面布局上力求合理和实用。从层高的考虑上不可一味追求大空间这样会加大空调的配置，也不能太过低矮会造成压抑等不适感，同时过矮的情况下如果摆放机柜过密还会影响机柜操作区域的照度不够。层高一般宜在2400MM左右，不宜高于3000MM，不宜低于2200MM。1.2.6.2. 设计要点隔断的设计：为了保证机房内不出现内柱，机房建筑常采用大跨度结构。针对计算机系统的不同设备对环境的不同要求，便于空调控制、灰尘控制、噪音控制和机房管理，往往采用玻璃隔断墙将大的机房空间分隔成较小的功能区域。机房外门窗多采用防火防盗门窗，机房内门窗一般采用无框大玻璃门，这样既保证机房的安全，又保证机房内有通透、明亮的效果。地面设计：机房工程的技术施工中，机房地面工程是一个很重要的组成部分。机房地板一般采用防静电活动地板。活动地板具有可拆卸的特点，因此，所有设备的导线电缆的连接、管道的连接及检修更换都很方便。随着材料技术的发展，在很多无人办公的配电机房，越来越多地采用了抗静电地胶板或者抗静电地萍漆的地面设计，这样的好处是节省了空间和成本。在层高受限制且采用上走线方式的配电室特别适用。地板的铺高一般在300MM左右，但是随着网络服务器等设备的发热量的增加，需要更大的地板下空间来实现空调的送风和配电的线槽敷设。吊顶的设计：计算机房内的吊顶设计宜采用金属板材，其一满足防火规范；其二不起尘、不掉纤维可保证机房洁净度；其三模数化的成品材料便于灯具、风口等的布置；其四便于现场装配式施工，缩短工期且因避免现场二次加工而能充分保证产品质量。在大多数的通信机房设计里面，目前也较多采用无吊顶式的设计方案。这样做的好处是可以有效的降低装修的成本。但和有吊顶的房间比，由于空间的加大会带来空调配置的增加和气体灭火保护区的容积增大，而这些投资往往有时候会超过装修省下的费用，而且美观性会大打折扣。因此在设计吊顶时要综合考虑如下因素：层高限制、美观影响、投资限制。墙面的设计：计算机房内的墙面一般宜采用金属板材。其一装饰效果好；其二便于厂家根据现场测量的尺寸定尺加工确保质量；其三便于现场装配化施工，提高效率；其四防火性能好，满足消防规范的要求。以前曾较多的使用铝塑板来做墙面的装饰，但因其不可拆卸，而且现场粘贴还会产生污染，防火性能比金属板差，因此逐渐推出了设计师的视线。乳胶漆有时候也是一种不错的选择，从防火性能和成本上都能起到很好的效果。但对于需要在墙体内隐蔽走线的时候，施工的难度就会加大。1.2.7. 供配电系统1.2.7.1. 设计理念调度中心的用电设备大都是用于存储重要信息的服务器，任何电力系统的事故都将可能造成不可估量的损失，因此供配电设计力求安全可靠、系统清晰且具有良好的可扩充性能。1.2.7.2. 设计要点计算机机房负载分为主设备负载和辅助设备负载。主设备负载指计算机及网络系统、计算机外部设备及机房监控系统，这部分供配电系统称为“设备供配电系统”，其供电质量要求非常高，应采用UPS不间断电源供电来保证供电的稳定性和可靠性。在要求较高的机房项目中，UPS不间断电源可采用直接并机技术或辅助设备负载指空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等，其供配电系统称为N+1冗余并机技术。“辅助供配电系统”，其供电由市电直接供电。机房内的电气施工应选择优质电缆、线槽和插座。插座应分为市电、UPS及主要设备专用的防水插座，并注明易区别的标志。照明应选择机房专用的无眩光高级灯具。机房供配电系统是机房安全运行动力保证，机房往往采用机房专用配电柜来规范机房供配电系统，保证机房供配电系统的安全、合理。目前较好的机房配电柜一般采用市电、柴油发电机组双回路供电，柴油发电机组作为主要的后备动力电源，运行成本较低。机房接地系统是涉及多方面的综合性信息处理工程，是机房建设中的一项重要内容。接地系统是否良好是衡量一个机房建设质量的关键性问题之一。机房一般具有四种接地方式：交流工作地、安全保护地、直流工作地和防雷保护地。在机房接地时应注意两点：（1）信号系统和电源系统、高压系统和低压系统不应使用共地回路。（2）灵敏电路的接地应各自隔离或屏蔽，以防止地回流和静电感应而产生干扰。机房接地宜采用综合接地方案，综合接地电阻应小于1欧姆。1.2.8. 空调和新风系统1.2.8.1. 设计理念一般情况下，空调的设计要考虑备份，因为服务器设备工作散发出大量的热量，一旦空调设备出现故障会导致机房内温度激升造成停机丢失数据等不可逆转的损失。因此一般考虑一用一备，或者两用一备的方式。一般不主张在调度中心内安装水冷机组，避免漏水事故造成停电。1.2.8.2. 设计要点机房精密空调系统的任务是为保证机房设备能够连续、稳定、可靠地运行，需要排出机房内设备及其它热源所散发的热量，维持机房内恒温恒湿状态，并控制机房的空气含尘量。为此要求机房精密空调系统具有送风、回风、加热、加湿、冷却、减湿和空气净化的能力。机房精密空调系统是保证良好机房环境的最重要设备，应采用恒温恒湿精密空调系统。机房新风换气系统主要有两个作用：其一给机房提供足够的新鲜空气，为工作人员创造良好的工作环境；其二维持机房对外的正压差，避免灰尘进入，保证机房有更好的洁净度。机房内的气流组织形式应结合计算机系统要求和建筑条件综合考虑。新排风系统的风管及风口位置应配合空调系统和室内结构来合理布局，其风量根据空调送风量大小和机房操作人员数量而定，一般取值为每人新风量：50m/h,新风换气系统可采用吊定式安装或柜式机组，通过风管进行新风与污风的双向独立循环。新风换气系统中应加装防火阀并能与消防系统联动，一旦发生火灾事故，便能自动切断新风进风。如果机房是无人值守机房则没必要设置新风换气系统。1.2.9. 建筑智能化系统1.2.9.1. 设计理念智能化设计在调度中心建设里面日益显示出重要的地位，其着眼于利用先进的设备和软件技术对调度中心内的人员和设备进行监控和管理。方便操作人员对调度中心进行维护。1.2.9.2. 设计要点机房监控系统的规模不大，但是它是建立机房安全防范机制不可缺少的环节。它能24小时监视并记录下机房内发生的任何事件。机房门禁系统多采用非接触式智能IC卡综合管理系统。该系统可灵活、方便地规定进入机房的人员、时间、权限，防止人为因素造成的破坏，保证机房的安全。机房的水害来源主要有：机房顶棚屋面漏水；机房地面由于上下水管道堵塞造成漏水；空调系统排水管设计不当或损坏漏水；空调系统保温不好形成冷凝水。机房水患影响机房设备的正常运行甚至造成机房运行瘫痪。因此，机房漏水检测是机房建设和日常运行管理的重要内容之一。除施工时对水害重点注意外，还应安装漏水检测系统。随着社会信息化程度的不断提高，机房计算机系统的数量与俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安系统等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。因此，对机房动力设备及环境实施监控就显得尤为重要。机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，实现对机房遥测、遥信、遥控、遥调的管理功能，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。1.2.10. 防雷系统1.2.10.1. 设计理念防雷设计是非常重要的一个环节，国内外有很多关于调度中心关于雷击的报道。调度中心一般要实现三级防雷保护。1.2.10.2. 设计要点机房雷电分为直击雷和感应雷。对直击雷的防护主要由建筑物所装的避雷针完成；机房的防雷（包括机房电源系统和弱电信息系统防雷）工作主要是防感应雷引起的雷电浪涌和其他原因引起的过电压。1.2.11. 消防系统1.2.11.1. 设计理念调度中心的消防设计要注重对人员和设备均不造成伤害。而且一定要注意与电气系统、空调系统的联动。1.2.11.2. 设计要点机房应设气体灭火系统，气瓶间宜设在机房外，为管网式结构，在天花顶上设置喷嘴，火灾报警系统由消防控制箱、烟感、温感联网组成。机房消防系统应采用气体消防系统，常用气体为七氟丙烷。1.3. 数据中心建设数据中心建设目标是集中煤矿业务数据建立综合信息服务平台，制定相关的数据规范和信息交换规则，实现各个业务子系统的共享，保证各子系统的数据自动、快速地实现业务信息的上传下达，减少信息的中间处理环节，提高信息的真实可靠性和及时性，保证信息资源在一定范围内实现最大程度的共享，为数据中心业务开展提供增值服务，同时，数据中心的应用还应该提供各种统计分析工具可以生不同分析报告和分析模型，辅助管理层进行决策支持。1.3.1. 技术框架煤矿数字化系统在技术上要求具有业务变化的适应性、高度的安全性、大容量数据存储处理等特点，因而我们在系统数据中心的技术框架中采用了三层C/AS/DS结构，同时引入数据仓库技术。系统采用三层C/AS/DS结构，形成了数据管理层、业务管理层、业务表现层三个层次，使得在客户机访问下降低了数据库服务器的负担并提高了性能；同时由于在业务管理层实现了业务功能，使得对业务的变化只需调整业务管理层的相关构件，大大提高了系统的可管理性；在系统的安全性方面，三层C/AS/DS结构也较二层C/S结构有重大的提高，使得对权限的管理上升到业务功能级的控制而不是数据级的控制。采用数据仓库技术，可对煤矿数字化系统数据库中的大量数据进行有效的联机分析处理(OLAP)，提高数据的利用率，并形成许多有用的分析结果。1.3.2. 系统拓扑逻辑结构1.3.3. 核心业务主机系统配置方案1.3.4. 应用服务器配置方案1.3.5. 存储解决方案当今的存储要求包括：支持各种操作系统、平台、连接和存储架构的能力；通用的数据访问；无缝的可扩展性；集中的管理，以提高性能和正常运行时间SAN在最基本的层次上定义为互连存储设备和服务器的专用光纤通道网络，它在这些设备之间提供端到端的通讯，并允许多台服务器独立地访问同一个存储设备。光纤通道是一个连接异构系统和外设的可扩展数据通道，它支持几乎不限量的设备互相连接，并允许基于不同协议的传输操作同时进行。光纤通道支持的速度最大可以达到当前协议的五倍，系统与外设之间的距离最大达到10公里而SCSI只支持25米。与局域网(LAN)非常类似，SAN提高了计算机存储资源的可扩展性和可靠性，使实施的成本更低、管理更轻松。与存储子系统直接连接服务器不同，专用存储网络介于服务器与存储子系统之间。SAN被视为迈向完全开放、联合的计算环境进程的第一步。SAN的优点：虚拟化：虚拟化通过创建一个或多个磁盘或存储系统池，并根据需要从存储池中分配给主机，使容量管理的复杂性降至最低。SAN在每一个层面上提供虚拟化功能：设备、网络和软件。可扩展性：SAN改变了服务器与存储设备的单一连接方式，可以无缝添加更多的存储设备和服务器所有这些工作都通过管理软件实现。高可用：SAN消除了单点故障，可以在不停机的情况下扩展存储设备和服务器，从而确保高可用性。在SAN环境中，原有的应用服务器和故障冗余服务器之间一对一的关系转变为多对一的关系，即多台应用服务器可共享一台故障冗余服务器，减少了所需设备，进而大大节省了成本。高效率：SAN通过整合和提高磁带或磁盘设备的利用率(多达80%), 显著提高您的存储投资回报率。存储资源在主机之间集中管理和共享，从而实现企业内的投资共享。开放的连接：SAN可以将多操作系统和多厂商存储设备作为统一的存储池进行管理，客户可以继续使用其原有设备，避免更换现有的所有存储设备。节约成本：使用SAN, 可以通过共享磁带驱动器降低企业的设备投入，同样对于需要从多台服务器上高速访问大量数据的企业，SAN也帮助其节约成本。可管理性：通过管理软件可以轻松地将SAN存储容量分配给服务器，从一个管理控制台管理所有存储容量的使用和SAN基础平台，并优化光纤通道网络性能。1.3.6. 备份解决方案备份是保护数据可用性的最后一道防线。出色的备份策略将在其它系统要素失效时维持正常系统运作。目前灾难恢复仍是备份操作的主要目的。虽然基于磁盘的数据镜像和拷贝功能具有性能优势，但由于应用与用户操作错误经常造成数据损坏，多数IT机构仍旧倾向于使用基于磁带的备份。现在各大公司都推出零停机时间备份解决方案。零停机备份与恢复解决方案。通过采用全面的数据镜像-分割备份，该操作允许将生产环境与备份和恢复环境分开，从而为关键的业务应用提供了停机时间为零且不影响操作的数据保护。零停机时间备份与恢复解决方案为关键业务应用和数据库提供了安全的自动实时备份，在备份进行过程中，应用将保持不间断运行，而且性能丝毫不受影响。1.3.7. 数据库系统设计方案数据中心系统信息主机、存储及网络等设备集成项目是集资料的收集与处理、数据的存储管理及资料检索应用等多环节的综合应用系统。它不仅要对种类繁多、格式复杂、数据量庞大的各种数据中心系统数据资料进行有效的管理，而且要高效的支持各类业务及用户的数据访问。这些访问既有实时性很强的日常预报业务，也有时效性要求不高的准实时业务和科研工作；既有本地用户也有远程用户；既服务于数据中心系统煤矿内部，也要实现对外数据共享。因此功能上不仅要考虑系统本身所涉及的各个环节，还要考虑满足各类不同应用的需求。主机、存储及网络等设备集成项目要有收集和管理现有各类数据中心系统数据和未来新增各类数据的能力。Oracle数据库服务器的最新版本Oracle 11g是Oracle数据库服务器家族中的新一代旗舰产品。ORACLE数据库产品具备许多技术特性，能够满足数据中心系统信息主机、存储及网络等设备集成项目建设的需求。包括：（1）支持大量数据的存储、访问数据中心信息主机、存储及网络等设备集成项目需要存储和管理大量的数据，这就需要数据库可以存储和管理海量的信息。Oracle11g数据库的存储量已不受数据库本身的限制，仅受物理设备的限制。整个管理过程对用户是完全透明的。（2）支持多种数据中心系统数据的存储及访问Oracle 数据库中支持多种数据类型，包括：字符、数值、日期等，能够支持各种结构化数据中心系统数据、元数据的存放及管理。同时，Oracle支持bfile、blob等类型及Oracle IFS技术，能支持数据中心系统非结构化数据的存储及访问。下面对各种技术进行简要介绍。（3）支持海量数据存储及迁移归档的分区技术数据中心信息主机、存储及网络等设备集成项目最大的特点之一是TB级海量数据的存储和管理，因此首先要解决的问题是：大数据量的存放大数据量的管理大数据量的高性能查询针对以上的三个方面的需要，Oracle有大量的相关技术来支持，其中处于核心地位的就是数据分区技术。下面讨论对构建高性能的数据中心信息主机、存储及网络等设备集成项目平台，所需的数据分区技术和如何选择合适的分区技术。Oracle不仅支持HASH分区，同时支持范围分区、列表分区、复合分区等更多的分区技术。对海量数据的存储、管理、高可用性起到关键性作用。1.3.8. 系统安全方案1.3.8.1. 数据中心系统安全目前在数据中心系统中采用的安全措施归纳如下：1、物理级的安全，主要是机房、硬件设备本身的安全。2、网络结构的安全，中心局域网采用双VLAN的结构。3、广域网传输中利用VPN技术实现传输的安全。4、防火墙对外部系统的安全防护。5、系统的防病毒软件。1.3.8.2. 数据安全数据是信息系统的核心，数据安全是数据中心电子政务安全体系建设信息安全的重要组成部分。从数据中心数据流的分析来看，数据主要存在于两种状态中，一个是数据库中，一个是在传输过程中。在数据交换的过程中，必须通过严格的加密机制以及用户身份验证机制保证数据交换的安全。数据安全包括几个层面上的内容，包括：系统层面上的安全：采用可靠的操作系统（C2级）保证系统对于用户口令、权限的验证。网络层面上的安全：对主机进行IP地址的访问列表限制，可细化到每个协议的资料包程度。数字证书层面的安全：采用CA认证，保证与资料中心进行资料交换的主机身份都是经过认证的。交换层面上的安全：采用加密以及用户身份认证机制。要达到数据安全的目的，至少要满足以下三点：首先需要对两种状态中的机密数据进行加密。其次，对核心数据的访问进行控制，再次定期对数据备份，防止意外发生。1.4. 煤矿数字化平台1.4.1. 安全生产调度指挥中心通过可视化的调度界面，实时显示安全生产过程动态监控各子系统的实时数据和画面、井下有害气体、环境监控、矿井生产数据、工业电视图像等，从而协助煤矿安全管理人员实时掌握煤矿安全生产情况。各分系统的运行数据、安全监控数据可实时传输至调度指挥中心，指挥中心的人员根据汇总的信息做出实时判断和决策，实现所有生产系统，安全系统及其它系统的集中管理、实时监控和生产调度。不仅提高了调度指挥的准确性、及时性，也对煤矿的安全生产管理起到了促进作用。重点功能如下：1.4.1.1. 基于GIS的井下安全生产综合监控建立基于GIS的矿井安全和生产综合管理的信息平台，满足矿井和集团公司集成安全、生产、工程相关信息。全面了解井下安全状态，对发生的预警和隐患及时响应，提供隐患排查、应急响应、抢险救援的信息支持。1、结合煤矿实际情况，平台支持直接使用煤矿现用的各种采掘CAD矿图，形成综合的监控展示界面。2、实现多系统联动，当查看某一子系统的数据和信息时，系统自动关联其它相关子系统，为调度指挥者和领导者提供全面的井下安全生产信息。3、实现与井下人员的双向通讯。通过IP广播，无线通讯系统，在安全生产综合监控界面，与井下人员进行通讯。结合具体案例：当发现某工作面的某一位置发生瓦斯超限现象，在调度指挥中心的可视化的安全生产综合监控界面，会在相应位置发生声光报警。点击该位置后，在弹出的界面中可以显示该位置的：瓦斯浓度数据曲线，实时刷新的监控数据表，该位置的人员情况（人员数量，人员名单，工种，工作时长，行走路径等），该位置的实时监控视频面画，以及通迅联络方式（可通过麦克风，电话等实时广播和对讲），并且提供查找该位置最近的逃生通道，绘制逃生路线，启动应急预案等操作。1.4.1.2. 井下人员行为监控在调度指挥中心的综合监控界面中，可以实时查看井下人员的作业情况，对井下人员的行为进行监控和管理，对于井下人员作业的违章违规行为及时报警并生成隐患记录。井下人员违章主要包括有：空岗脱岗 未按规定路线巡检工作面超员、缺员 井下工作人员超时井下人员违规进入 重点人员工作异常重点人员未巡检 违章走绞车道违章乘坐皮带 重点人员监控等1.4.1.3. 井下有害气体报警处理对于安全监控监测系统的气体传感器，实时采集到的气体浓度及温度数据，系统分析判断出有害气体浓度是否超限。一旦发生超限， 则立即进行报警，并在界面上定位到该位置，并显示报警数值及其它相关系统信息。1.4.1.4. 井下瓦斯突出预警管理。实时数据分析该功能主要是对井下煤与瓦斯突出预警系统监测点实时数据汇总分析，并通过曲线图的方式直观展示监测点预测的突出趋势情况。空间地理系统实时监测通过空间地理系统将瓦斯突出系统监测点监测的实测值展示在矿图上，并可以方便调取历史变化趋势图。1.4.1.5. 井下设备故障报警及控制通过各个监控子系统对井下各种采掘、运输等设备的工作状态监控，在调度指挥界面上，可以实时了解各类设备的运行情况。对于发生故障和报警的设备，在矿图上做报警提示。并显示故障信息，故障时间，影响范围等。并提供初步的解决办法和应急措施，可以远程操控进行复位，开停等操作。主要包括如：井下排水，井下排风，运输，主副井提升等子系统的设备运行情况。1.4.1.6. 井下供电设备监控通过井下电力监控子系统对井下生产中使用的各种电力相关设备的工作状态监控，在调度指挥界面上，可以实时了解设备的运行情况。对于发生故障和报警的设备，在矿图上做报警提示。并显示电力设备的运行时数据，电压/电流统计图，波形图，故障信息等。并可以远程操控进行复位，开停等操作。1.4.2. 信息综合管理1.4.2.1. 安全隐患闭合管理隐患识别自动识别出异常的隐患数据。对相应的隐患信息进行分级分类，按照不同的级别和类别，利用平台的多种报警方式（短信、大屏幕等），报送给各级领导及相关煤矿安全管理人员。隐患闭合管理隐患进入闭合流程处理，按照从“监测发现-上报审批-落实整改-验收消号”的闭合式流程，全程记录各环节的相关信息。安全隐患闭合管理流程1.4.2.2. 应急救援与预案管理应急指挥部根据各煤矿的实际情况，建立应急指挥部，设定指挥部的负责人，成员名单，并登记人员的第一联络电话。并明确该指挥部在处理该隐患或事故的职责。应急小组根据事故类别建立多种应急小组，确认该小组工作职责，添加小组成员名单，第一联络电话等相关信息。应急预案管理按照事故类别，定制应对各种突发事件的应急预案，设定该预案的应急指挥部和应急小组，当预案启动时，自动通知相应的应急成员。应急预案启动将安全隐患或事故发生时，在平台上启动相应的应急预案。自动检索该预案的相关应急指挥部和应急小组，并发送手机短信，第一时间通知相关负责人。应急指挥部和应急小组成员接到通知后，根据制定的应急预案处理办法，采取相应应急措施。1.4.2.3. 煤矿安全综合管理岗位角色授权系统支持灵活的权限分配机制，根据不同机构，不同部门，不同岗位的平台用户，分别设定相应的登录帐户和使用权限。不同权限的用户之间信息完全屏蔽，保障平台的安全性能。1.4.2.4. 煤矿产能管理与分析统计出煤矿各类煤产品的产能情况。如回采产量，掘进产量等指标的统计分析。计算并生成出原煤的平均日产量，生产天数，单工作面日产量，日掘进量，矿总产量等数据汇总表。展现矿井的综合生产能力。1.4.2.5. 煤矿企业信息综合管理煤矿信息化建设最终的效益是体现在煤矿企业整体经营效益上，而非在某个生产局部环节，因此构架数字化矿山必须充分考虑影响企业的方方面面，必须涵盖煤矿企业自身的信息。主要功能针对于包括：三维地测、财务管理、运销管理、人力管理、供