煤矿智能监测监控安全保障示范工程

煤矿安全保障智能监控示范工程竣工单位：兴隆庄煤矿、兖州煤业有限公司、兖矿集团兖矿集团信息中心Xi安兖州矿业技术研究设计有限公司山东科学院激光研究所山东蓝光软件有限公司中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心1.矿山概况兖州矿业集团兴隆庄煤矿是我国大型现代化矿井。煤田横跨兖州区和曲阜市。煤质为优质动力煤和炼焦煤配煤。先后获得国家安全质量标准化煤矿、国家煤炭行业质量奖等200多个国家级和省级荣誉称号。2.项目基本信息2.1项目背景和意义兖矿集团一贯重视科技创新。然而，随着开采深度的增加，岩爆灾害日益严重。为了继续保持安全生产形势，迫切需要提高安全监控系统的稳定性和智能分析决策的技术水平，实现对各种安全隐患的超前感知、预测和预警。本项目结合我矿安全生产实际，进一步提高传感器、数据传输网络和安全监控系统的智能分析和决策水平，实现煤矿人、机、环的无盲区综合在线监控、高精度人员定位和大数据智能分析，建立国家煤矿安全物联网示范工程。2.2研究现状和思路中国的煤炭工业在20世纪60年代开始实现自动化，并装备了一些煤矿。目前，煤矿已经基本实现了全矿井监控管理一体化的统一管控平台。然而，煤矿行业仍需要增加信息技术的应用，使煤矿真正实现高自动化、高智能化的发展。2.3项目目标通过项目建设，实现了矿井三维可视化、数据挖掘、分析、诊断和决策的集中监控或监控，解决了矿井安全生产和高效生产的问题。建立一套完整的矿井安全智能预警系统，建立人、机、环境一体化的本质安全体系。2.4技术路线在综合智能安全监控系统方面，建立了多气体传感器、光纤多参数大容量传感网络和应急通信系统。在自动控制方面，实现了远程监控，提高了采矿的自动化程度。在人员定位系统方面，实现了3米以内的精确人员定位；在传输网络方面，增加网络节点建设，实现高可靠性WIFI无线通信传输网络；在智能分析和预警方面，提高了生产管理系统的安全性、可靠性和稳定性，保证了矿井的安全高效开采。2.5完成本示范工程是在兴隆庄煤矿原有信息化建设的基础上，按照项目任务书的要求，具体建设了以下五个方面：1.光纤传感器和综合安全监测系统的升级和改造已经完成。实现了瓦斯、采空区温度等多参数监测数据的融合、智能挖掘和分析。2.完成宽带无线/光纤地下高可靠性传输系统建设。我们已经将骨干网升级到10万亿，并建立了一个高度可靠的传输网络。3.完成了矿井高清视频和远程集中控制的改造。实现对井上下所有重要位置的实时监控；建立矿井集控中心。4.对三维地理信息系统进行了优化和升级，实现了多系统数据访问，使各子系统的数据可以在一个平台上显示。5.完成矿山生产云计算数据中心建设，搭建矿山云平台、隐患预警分析和皮带监控智能发电机云计算是传统计算机和网络技术集成的结果，如分布式计算、并行计算、虚拟化、负载平衡、热备份冗余等。3.2工程竣工后要达到的技术指标和参数如下：3.2.1光纤综合监控系统3.2.1.1国防部安全监控系统名字参数温度传感器温度测量范围为：0 150；温度分数为：0.1；温度测量精度为1；温度测量响应时间：30s气体浓度测量范围为：0 10%；测量误差：2% FS；响应时间：10s分布式温度监控装置温度测量距离：8公里；温度测量范围为：0 300；温度分辨率：0.1；温度测量精度：1；空间分辨率：2米监控变电站系统容量333664台；通信方式：网络/RS485；巡检周期：2s；传输距离为：15公里；双机备份切换时间为：5分钟；传输速率为：115.2kbps；传输介质：光纤；隔爆兼本质安全型不间断电源输出电压：18伏；输出电流：950毫安；激光甲烷传感器范围：04，10，100%；测量精度为333，600.1%；响应时间：10s修正期为：3个月。接口模式：200 1000赫兹/RS4853.2.1.2光纤屋面微震安全监测系统名字参数钻孔应力传感器范围：0 60兆帕。分辨率：0.05兆帕；精度：0.5%FS锚力传感器范围：0 250千牛顿；准确度：1%FS分层传感器范围：0 200毫米。分辨率：0.1毫米。精度：0.5%FS光纤微震传感器动态范围：110分贝。分辨率：0.1 ppm/mg。频率响应：1 200赫兹；传输距离：10公里微地震监测系统采样频率：5千赫；空间定位精度：30米；焦点位置的最小能量：100焦耳；通道数：8*N矿用光纤光栅解调器测量通道：1 24；电压：127v/660V；五；解调范围为：1525 1565nm第：0.1号决议；测量精度：下午5点3.2.1.3光纤地质水文监测系统名字参数光纤水压传感器范围：10兆帕；测量精度：0.5%FS光纤压力传感器范围：1兆帕；测量精度：0.5%FS3.2.1.4主要生产机电设备安全状况监控系统名字参数温度传感器温度测量范围为：-20-130；温度分辨率：0.1；温度测量精度：1；频道数：1 32；单通道传感器容量333612振动传感器动态范围：50分贝；最大加速度：3g第：20号决议；频率响应：5 300赫兹噪声传感器测量范围为：40分贝 130分贝；频率范围为：20赫兹 8000赫兹% FS % fs；准确度等级：23.2.2高可靠性传输网络和人员定位系统1)优化改造地下和地下产业骨干支撑网络，增加网络节点，将一些重要节点升级到10万亿工业以太网。2)优化WIFI基站布局，建设高可靠性、高可用性、高安全性的高速无线工业承载网络。3)采用超宽带无线传输网络TOF等精确定位技术，在10306工作面建立精确的人员定位系统，实现3米以内的精确移动定位。3.2.3高清工业视频的远程集成自动化1)增加自动控制系统中传感器和工业视频的种类和数量，实现地面集控中心的实时监控。2)井下供电、排水、气压、皮带运输监控系统应通过工业网络接口传输至集控中心，上述系统的地面远程集控应通过组态软件实现。3)建立采煤工作面支护状态的多参数综合监测。3.2.4三维地理信息系统可视化系统升级现有矿井三维地理信息系统，进一步提高数据生成的自动化程度，降低系统维护对人力和技能的要求，通过优化系统底层算法提高系统的实时响应能力。3.2.5矿井生产云数据中心和煤矿安全预警分析平台min的构造该项目有效增强了各种安全隐患的预警分析和消除能力。通过对高清视频系统和地面集中控制系统的改进，大大提高了煤矿机械化的自动化水平和生产效率。4.2创新(1)建立基于先进光纤传感器和无线传感器的全矿井智能综合监控和应急通信系统。构建光纤分布式测量传感网络，为采空区发火趋势分析提供可靠的数据保障。(2)建设10000兆瓦骨干网、宽带无线传输网络和矿井高安全性、高可靠性的精确人员定位系统，扩建矿井现有无线网络，消除盲目监控区域。(3)构建基于高清工业视频、智能图像识别和远程集中控制的综合自动化系统，通过组态软件实现对井下所有重要位置的实时监控和对地面以上系统的远程集中控制。综合自动化系统网络拓扑图(4)基于地理信息技术的三维实时可视化软件版本升级，模型转换，实现安全监控、工业自动化、人员定位等系统数据访问。(5)建立基于矿山生产的云数据中心矿井工业云平台的建成大大提高了系统的稳定性、可靠性和可用性以及服务器的利用率。重大危险源预测预警系统架构图5.经济和社会效益5.1经济效益在生产和系统维护人员方面，煤矿机械化自动化水平大大提高，井下工人数量显著减少，生产效率提高。通过示范项目的实施，减少了操作人员，降低了人工成本、设备故障率和成本投入，提高了生产效率，增加了利润。5.2社会福利通过煤矿机械化、自动化开采的推广，有效减少了井下作业人数，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，大大减少了各种事故。提高了矿井的安全控制能力。减少潜在事故的发生，提高生产的连续性，增强预防各类安全事故的能力。6.该项目的应用前景和推广价值。通过该项目的实施，矿井监控智能化水平进一步提高，有效推动了我国煤矿安全监控技术和矿井物联网战略性新兴产业的发展。通过示范工程的实施，形成了煤矿智能监控系统的技术规范，使智能监控安全保障示范工程具有可扩展性。7.项目经验总结和下一步计划7.1摘要通过三层框架的建立，示范工程最终形成了以现场实时安全生产数据为基础，以矿井综合自动化系统为核心平台，以工业大数据分析