监控与计算机管理.doc

金辛达煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计 第十一章 电 气第六节 监控与计算机管理一、安全监控为确保矿井安全生产，提高生产效率和经济效益，提高现代化管理水平，坚持“预防为主，防治结合，综合治理”的原则，重点防范瓦斯、煤尘、水、火的威胁。矿井已装备1套KJ80N型矿井安全监测及生产监测、监控系统，以及各主要生产环节的自动控制系统，并通过矿井局域网实现联网，实行计算机科学管理。1、监测、监控设备选型原则（1）监测、监控设备应符合国际、国家及行业的有关规程、规范、标准。遵循先进、成熟、适用、可靠的原则，选用通过国家技术监督局认证、经有关部门检验取得“MA安全标志准用证”的产品。（2）优先选用本质安全型设备。（3）安全监测、监控设备必须具备故障闭锁功能（4）安全监测、监控设备必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。当主机和系统发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。当电网停电后，安全监测、监控系统保证正常工作时间不小于2h。（5）为防止雷电通过矿井安全监测、监控系统引起井下瓦斯爆炸，系统设备必须具有防雷保护。(6)为防止人为取消断电功能，保障煤矿安全生产，系统设备必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能。KJ80N系统满足以上各项要求并符合AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求，属两级分布式结构，由监控主机及其外设、传输接口、井上分站、传感器和信号电缆等组成，系统可对瓦斯、风速、负压、烟雾、温度、煤位、水位、流量、电压、电流等井下参数及局部通风机的开停、主要风门的开闭状况进行连续监测，对掘进工作面实现风电瓦斯闭锁，此外还对固定设备，采掘设备、供电系统等的开停工况、馈电开关状况及其他相关参数进行连续监测。系统的控制分为两级，第一级为就地控制，如分站根据事先设定好的断电瓦斯报警限值，实现超限就地控制，也可根据规范要求组成风电瓦斯闭锁并独立工作；第二级为通过键盘或鼠标通过地面主机实现远距离控制，在需要对井下设备进行远距离控制时，主机半控制命令与分站巡检信号一起传给分站，再由分站输出传给运动设备。监控主机对接收到的实时信息进行处理和存盘，并将各种生产过程模拟量、测量参数表及各种参数的实时和历史曲线进线显示或打印相关报表。系统具有一定的集成功能，充分发挥局域网作用，通过监测监控信息网可将主斜井皮带、井下排水泵、通风机、压风机、矿井35kV变电所等主要生产环节的信息汇集到矿井调度中心，从而进一步提高矿井的科学管理水平。系统地面中心站设大屏幕投影装置及计算机监测监控中心。2、地面中心站的设置地面中心站：地面中心站位于行政办公楼生产指挥调度中心，监控主机选用高性能、高稳定的工控机2台，当主机发生故障时，备机热切换控制器自动投入运行。服务机1台，图形端机2台，打印机，交流稳压电源1台， UPS电源2台，中心站软件一套。在矿主要领导办公室内设远程终端，可供领导及时准确地掌握、调阅当前的各类生产、工况信息以便做出正确的决策。在行政办公楼内设置信息中心，装设安全生产监控系统主机、UPS、打印机、调试电话、防雷电装置等设备。主机选择2台工控机，互为备用。当电网停电后，UPS能保证系统正常工作时间不小于2h。主机的串行口通过传输接口与地面、井下各分站通讯。同时这2台主机都插有网卡，监测主机的信息可以全部上网。监控中心站具有以下功能：（1）手动遥控断电/复电功能，断/复电响应时间不超过系统巡检周期；（2）双机热备份，实现手动/自动切换，当工作主机故障时，备份主机投入工作，保证系统正常工作；（3）现场模拟量、开关量和累计量数据的采集、记录、查询、报表、实时与历史趋势曲线、柱状图显示、实时图形动态显示、打印等；（4） 具有自诊断功能，当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备；（5） 断电状态监测；（6） 在不中断监测的条件下，完成现场各模拟量、开关量传感器的定义、设置、参数修改以及各种数据报表、曲线、图形画面的生成和修改；（7）对井下主排水泵、矿井主通风机的运行工况进行集中监测；（8）通过工业以太网采集瓦斯抽采系统和束管系统的主要数据，实现对以上两系统的监测；（9）工作稳定，性能可靠，容错能力强，在操作不当时应有信息提示，且不影响系统的正常运行；（10）网络通信。3、分站及传输电缆设置根据本矿井巷道布置、被检测的物理量位置、瓦斯等级等情况，井下各分站分别置于井底车场、井底煤仓、井下中央变电所、各机电硐室及靠近回采工作面上下顺槽、各掘进工作面的巷道内等等；通风机房分站置于通风机房内；主井胶带机头分站置于主井驱动间内；各分站至传感器距离不超过2.0km。井下各分站设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，使其距巷道底板不小于300mm或吊挂在巷道中。各传感器设置在能正确反应被测物理量或被测状态的位置，设置地点同时应考虑便于观察传感器上的声光报警信号。井下安全监控设备的供电电源设置在井下中央变电所，严禁设置在断电范围内。分站具有以下功能：（1）瓦斯风电闭锁功能；（2）瓦斯浓度超限声光报警和断电/复电控制；（3）异地断电/复电功能，断/复电响应时间不超过系统巡检周期的2倍；（4）具备记忆功能，在分站掉电时，能自动保护原有的初始化信息和生产累加量信息；（5） 备用电池供电功能，当交流电源因故断开时，备用电池投入工作，在最大负荷下可连续供电2小时以上；（6）当因通信电缆原因，与地面中心站失去通信联络时，分站仍能独立工作，按照预先设定的报警、断电要求实现监控功能。传输系统设备：井筒传输选用8芯矿用阻燃光缆，沿主斜井井筒敷设。基带干线电缆选用6芯MPUYV31矿用信号电缆，由外屏蔽层、内屏蔽层、双塑料保护层、内加强丝带和六芯专用电缆组成，六芯中二芯为信号线，二芯为电源线，二芯备用。传感器信号电缆采用4芯MPUYV矿用信号电缆。4、主要监测点布置传感器采用本质安全型设备。甲烷传感器、CO传感器应具有超限就地报警显示功能(声光报警)。传感器应输出标准信号即15mA、420mA、15V、2001000HZ(推荐采用频率型)。1）、采煤工作面传感器选型及配置在回采工作面的风流中设有瓦斯、一氧化碳、温度、风速传感器，并在上隅角设置瓦斯传感器或便携式瓦斯检测报警仪。另外，在综采机组上设机载式瓦斯断电仪。瓦斯传感器安装在回风流中距工作面小于或等于10m处及距离回风巷1015m处，风速传感器设置在采区回风巷内， 安装位置选择在在巷道前后10m内无分支风流，无拐弯，断面无变化，能准确计算测风断面的地点。2）、掘进工作面传感器选型及配置掘进工作面设瓦斯、一氧化碳、风筒开关、局扇开停传感器，每个掘进工作面均配备一套风电瓦斯闭锁装置。瓦斯传感器一只安装在混合风流中距掘进工作面小于或等于5m处，另一只安装在距回风巷1015m的回风流中。3）、其他地点传感器选型及配置（1）机电硐室设温度、瓦斯及设备开停传感器，井下主变电所及主排水泵房变电所增设电流、电压检测传感器。（2）煤流转载点设一氧化碳、烟雾、粉尘传感器。（3）井下总回风巷设置测风站，测风站配置风速、一氧化碳、温度、粉尘、瓦斯传感器。（4）在副斜井井底车场、主斜井井底车场总进风巷设置风速传感器。（5）通风机房设负压、瓦斯、一氧化碳、风速及设备开停检测传感器。（6）在井下主要巷道等井下作业地点全面设置温度传感器。（7）带式输送机滚筒下风侧10m15m处宜设置一氧化碳、烟雾传感器。（8）封闭的带式输送机地面走廊上方、胶带机滚筒侧均宜设置甲烷传感器。（9）地面煤仓上方设置甲烷传感器。（10）井下避难硐室内设置一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度、湿度传感器；井下避难硐室外设置一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷传感器。（11）井下救生舱内设置一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度、湿度传感器；救生舱外设置一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷传感器。矿井各类传感器装备量详见下表。 监测监控点传感器和执行器配置表传感器名称分站名称布置地点低浓度CH4烟雾Y粉尘FC温度T一氧化碳CO风速F二氧化碳CO2氧气O2湿度H负压-P馈电状态KD设备开停KT风筒开关AT风门AD水位SH煤位Mh电流I电压U备 注通风机房分站1114D01主井胶带机头分站533D0211#煤层井底煤仓下111112J0111#煤层胶带机头变电所11111122122J02井下中央变电所11453122J03,J0411#煤层轨道顺槽救生舱212221J0511#煤层工作面311242J06永久避难硐室212221J0711#煤层顺槽胶带机头111112231J08总回风巷测风站31333J0911#煤层辅助顺槽救生舱212221J1011#煤层掘进头11111241J1111#煤层接续面顺槽救生舱212221J1211#煤层掘进头11111241J1311#煤层接续面顺槽救生舱212221J142#煤层胶带机头硐室11111221J15一盘区排水泵房及变电所1144122J162#煤层井底煤仓下11112J17轨道联络巷绞车硐室22123J182#煤层轨道顺槽救生舱212221J192#煤层工作面211142J20永久避难硐室212221J212#煤层掘进头11111241J222#煤层接续面顺槽救生舱212221J232#煤层顺槽胶带机头211221221J242#煤层胶带顺槽救生舱212221J252#煤层掘进头11111241J262#煤层接续面顺槽救生舱212221J27二盘区排水泵房11231J28小计（传感器）5013112941720201013851463466总计（传感器考虑备用量）6816143550924241224662584588注：1、表中数字为每一地点所配备的传感器数量，单位为“只”，风门传感器单位为“对”。 2、压风机利用电控系统接口。3、35kV变电所利用电力分站微机接口。 二、生产监控1、工业电视采用KJ32A光纤工业电视系统，实现对矿井地面及井下生产环节、关键岗位、重要设备的图象监视，为科学快捷的指挥生产提供直观、可靠的手段。系统在主、副井井口，动筛车间以及井下各主要运输要道等处安装摄像机，地面中心控制站设控制器及显示器，实时显示各监测点的工业电视图像。在矿井配置的有关计算机终端，可以定点、循环、选择地观看全部工业电视图像。2、束管监测系统为确保矿井安全生产，井下环境监测还另设一套KSS-200束管监测系统，主要用于对井下气体成份的分析，实现CO、CO2、CH4、O2、N2（计算值）气体含量的24小时在线连续监测，对其含量变化情况进行预测。束管监测点设在井底煤仓、回采工作面、采空区等，井底煤仓仓上布置1个测点，回采工作面沿胶带机顺槽均匀布置7个测点。系统采用高精度、低漂移的气体分析仪，能够在早期监测到自燃的临界点。系统在地面中心站设有监测控制工控机，工控机可实现对所有设备的控制、采样气体分析结果的输出和存储。设计考虑集成自动化监控软件开发专用通信接口程序。系统设备包括地面抽气泵、气体采用控制柜、束管专用色谱仪、分析仪器柜、双通道24位A/D转换器、32路输出控制柜、工控机及相应软件等。另外，矿井井筒及井下巷道需敷设抽气束管，并配置分路器对束管进行分支。3、地面生产系统设低压配电室，两回电源分别引自矿井地面35kV变电所2段0.4kV低压母线，单母线分段接线方式，低压侧设母线联络。集中控制选用PLC系统对地面生产系统实现逆煤流启动、顺煤流停车的全过程自动化程序控制，设自动、手动两种控制方式，并设有跑偏、打滑、急停、溜槽堵塞、满仓、空仓等保护和故障报警，通过主机显示屏显示整个系统运行状态，完成地面生产系统自动控制。系统具有数据通信接口，可实现对外通信。生产系统内配置2台工控机，作为生产系统自动控制监控主机，实时监控各设备工作状态及各煤仓煤位。监控主机与成产、安全监控系统联网、实现矿井自动化管理。4、井下运输机控制设计选用ZBK-II型胶带机综合保护控制装置，实现对11#煤层一盘区胶带大巷带式输送机、2#煤层二盘区下山带式输送机集中控制，该系统设有各种皮带保护，具有自动和手动两种控制方式，并具有运行状态、故障显示和故障报警功能。5、地面变电所选用微机综合保护装置，实现各种保护功能、测量功能、自诊断功能及网络通讯功能。除能够实现保护、监控、通讯并行处理功能外，可实现无人值守，具备遥控、遥调、遥信、遥测及遥视功能，对各变电所设置前端监控单元，通过专用电力信息数据传输系统接入矿调度、监控中心。6、主斜井皮带电源引自生产系统10kV变电所，采用变频调速，电控系统选用高可靠性能的可编程序控制器（PLC），通过上位机监视和远方控制，动态显示设备运行状态，电流、速度以曲线形式出现，显示并存储相关参数。主斜井皮带设保护系统一套：包括跑偏开关（4对），急停开关（70米设置一个）、烟雾传感器、纵撕传感器、测速装置、超温洒水装置等现场传感器，通过硬接线与控制器连接，对皮带机运行过程中可能出现的故障进行预警并紧急处理。系统配备一体式结构操作台。操作台主要装有控制方式选择开关、控制按钮、显示器、显示仪表以及重要操作信号和状态指示灯。主斜井皮带配置声光信号装置一套，既可起车预警，又可通话联络。主斜井电控系统可通过矿井工业以太网将本主斜井皮带机运行状况上传至地面生产系统控制系统，实现系统间设备闭锁，从而实现主井生产系统自动化。7、2#煤层轨道联络巷提升绞车电控系统采用低压变频驱动，设备选用矿用隔爆型，可实现正转、反转、牵引、电制动等功能，以满足提升所需要的四象限运行的负载调速需要；主控系统装置主要由两台PLC构成。PLC1和PLC2实现互为冗余备用，当任意一个PLC发生故障后，另一个承担所有的控制和监视功能，可实现限速开车，确保提升系统运行。各有完成提升行程速度控制、系统操作控制、系统监视、系统保护等功能，实现对调速系统装置、制动系统设备、辅机等设备的协调控制，实现绞车按照各种工况要求正常运行；同时实现对提升运行和系统设备的状态和故障的监测，识别故障和第一故障，进行报警和显示，并根据故障的类型实施相应的控制；系统配备一体式结构操作台。操作台主要装有制动控制手柄、速度控制手柄、辅机控制用选择开关、工况选择开关、控制方式选择开关、控制按钮、显示器、显示仪表以及重要操作信号和状态指示灯。8、矿井通风机房设10kV变电所，两回电源引自矿井35kV变电所，单母线分段接线方式。通风机采用10kV变频调速，控制采用高可靠性能的可编程序控制器（PLC），通过上位机监视和远方控制，显示并存储相关参数。并能在矿井监控中心实现监控功能。通风机房设通风机在线监测装置，能实现实时参数统计、存贮和分析，以汉字方式显示和打印，并具有风量、负压、电压、电流、振动、湿度、温度沼气含量及开关和风门位置等检测功能。10、井下主排水泵采用矿用隔爆兼本安型变频器调速，一盘区排水泵房及二盘区排水泵房均采用直接启动方式。各水泵房均配套可编程序控制器（PLC），实现根据水仓水位和电力移峰补谷的原则控制水泵启停的自动化控制。排水泵房内均设就地控制箱，并显示电流、电压等电机工作参数。井下主排水泵房与井下中央变电所设有信号联系，一盘区排水泵房、二盘区排水泵房均与井下一盘区排水泵房变电所设有信号联系。11、矿井压风机房两回电源均引自矿井35kV变电所，压风机采用直接启动方式, PLC集中控制系统，可自动对各台压风机实现单台控制及联锁控制，并具有风压、出风温度、润滑油压力、电压、电流等参数的检测功能。控制设备由主机厂成套供货。12、2#煤层二盘区胶带下山巷架空乘人装置选用矿用隔爆兼本质安全型全数字乘人装置电控系统，具备计时自动停车、急停闭锁、起车告警、多点控制、状态和记时显示等功能，提供打滑、越位、断绳、脱绳、电机超温等保护。 13、矿井已装备1套BH-WTA产量监控系统。该系统采用国际先进的动态称重技术，在矿井出煤口处安装称重及视频监控系统，自动监测煤炭产销量，达到监控产量，以产控销、以销控税（费），关注税源（费）的目的。三、矿井人员考勤定位系统长期以来，煤矿井下瓦斯爆炸、顶板冒落、透水等事故时有发生，直接危及到井下工人的生命安全，为使地面及时、有效、准确掌握进出井人数及井下活动范围，为日常工作、事故抢救提供准确、可靠的人员信息，矿井有必要安装矿井人员考勤定位系统。本矿已装备1套KJ237A型矿井人员考勤定位系统。该系统采用无限射频识别技术（FRID），通过双频点实现可靠的全双工通信，每个信息采集器和人员识别卡采用全新的嵌入式微处理和嵌入式软件进行设计，具有读卡距离远、可任意调整系统的识别范围、识别无“盲区”、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多张人员识别卡、便于网络连接等性能优点。该系统可充分利用矿井已有煤矿监控系统平台资源联网运行、有效节约投资。四、计算机管理系统现代化的煤矿企业的领导者对生产、经营的组织和各部门的管理是一项复杂的系统工程，为了做好这些组织和管理工作，非常有必要采用现代化的管理手段和科学的管理方法。计算机和通信技术的发展为现代化企业的管理提供了强