基于工业以太网技术的矿井综合监控系统

1、基于工业以太网技术的矿井综合监控系统1、概述：基于工业以太网技术的矿井综合监控系统，是以千兆工业以太网交换机为通信平台，在该平台的的基础上可以承载矿井语音通信系统、矿井人员定位系统、矿井风机检测系统、矿井电力检测系统、矿井视频检测系统、矿井运输皮带检测系统等，进而实现数字化矿井，提高矿井生产的安全性，提高矿井的生产效率。系统整体框图如图1-1。图1-1数字矿井系统框图2、矿井工业以太网技术的通信平台矿井工业以太网技术的通信平台，包括矿井通信的骨干网通信平台，接入网通信系统等，骨干网络一般采用千兆通信系统，接入网络一般采用百兆的通信网络。井下系统考虑，防潮、防水以及抗冲击的系统。千兆系统采用SI

2、COM4000+防水箱，百兆系统采用SICOM3016+防潮防水箱来完成，井上核心SICOM6524系列全千兆的三层工业交换机来完成系统的数据传输与隔离。系统组网图2-1：图2-1矿井通信网络平台2.1核心网络通信平台设备介绍-SICOM6524图2-2SICOM65242.1.1特性u 任意支持DT-Ring（冗余时间-20dbmu 单模光纤：10km/20km/40km/80km，1310nm/1550nm电源：u 输入电压：220VAC、110VDC、220VDC、24VDCu 功率：65W环境：u 工作温度：-3075u 存储温度：-4585u 相对湿度：595%无凝结MTBF：u 3

3、5年机械结构：u 防护等级：IP40，单肋铝制外壳（专利），无风扇设计u 安装：机架式安装u 尺寸（WHD）：442mm 410mm 44mm通过认证：u EN61000-4-2防静电（ESD）：4kV接触放电，8kV空气放电u EN61000-4-3电磁场：10V/m（80-1000MHz）u EN61000-4-4瞬时高压（burst）：2kV电源线，1kV数据线u EN61000-4-5浪涌电压：2kV（line/earth）, 1kV（line/line）电源线，1kV数据线u EN61000-4-5防传导：3V（10kHz150 kHz），10V（150kHz80 kHz）u FCC

4、 CFR47 Part 15：FCC CFR47 Part 15 Class Au EN55022：EN55022 Class Au UL60950（），CE，FCC2.1.3订购信息SICOM6524 ：16个10/100/1000M以太网电口，8个千兆接口。SM-SFP-RJ45 ：SFP模块，1个1000M以太网电口，RJ45接头SM-SFP-LX/LC ：SFP模块，1个1000M以太网单模光口，LC接头，波长1310nm，10kmSM-SFP-LH/LC-40 ：SFP模块，1个1000M以太网单模光口，LC接头，波长1310nm，40kmSM-SFP-LH/LC-80 ：SFP模块

5、，1个1000M以太网单模光口，LC接头，波长1550nm，80km2.2骨干通信网络通信平台设备介绍-SICOM4000图2-3SICOM40000工业交换机2.2.1特性u 模块化交换机，最多4个千兆口+24百兆口u 高性能冗余技术（DT-ring）,倒换时间小于50ms。最多可以支持12个百兆光纤环网，2个千兆光纤环网。u 支持IGMP、TRUNK、端口镜像、Qos，Vlanu 支持SNTP，PTP精确时钟协议（IEEE1588）u 广播风暴拟制u 超级终端模式（CLI）,TELNET,WEB网元管理软件,基于SNMP的网络管理,支持OPC模式监控u 存储和转发交换方式u 灵活的组成方式

6、，可组成环网,星型网和相切环u 提供背板交换容量32Gu 可以对每个端口的流量、状态进行监视RMON（统计、历史、报警、事件）u 符合IEC61850规范的工业四级电磁兼容的要求u 与SICOM3000、SICOM3016、SICOM6000统一网管软件Kyvision3.0u 工作温度 -4075u 单肋铝制机箱高效散热（专利），无风扇u IP40防护等级u DIN卡轨式安装2.2.2产品规格端口：u RJ45：最多24个 10/100BaseTX自适应以太网接口，全/半双工，MDI/MDI-X自适用u 百兆光口：24个100BaseFX以太网接口（FC/SC/ST接头）u 千兆光口： 4个

7、1000Base-L/HX以太网接口（SFP接头）u 千兆电口：4个1000Base-TX以太网接口（SFP接头）u CONSOLE口：RS232，RJ45u 告警端口：电源告警干节点输出技术：u IEEE 802.3z、IEEE 802.3u、IEEE 802.3、 IEEE 802.3x、IEEE 802.1D/w、IEEE 802.1p、IEEE 802.1Q、存储转发处理方式线缆：u 双绞线：100米u 多模光纤：25km，1310nmu 单模光纤：40km/80km，1310nm/1550nm电源：u 输入电压：24VDC（1836VDC），冗余输入u 功率：24W环境：u 工作温度

8、：-4075u 存储温度：-4585u 相对湿度：595%无凝结MTBF：u 35年机械结构：u 防护等级：IP40，单肋铝制外壳（专利），无风扇设计u 安装：DIN卡轨式或壁挂式安装u 尺寸（WHD）：55.4mm142mm120.5通过认证：u EN61000-4-2防静电（ESD）：8kV接触放电，158kV空气放电u EN61000-4-3电磁场：10V/m（80-1000MHz）u EN61000-4-4瞬时高压（burst）：4kV电源线，4kV数据线u EN61000-4-5浪涌电压：4kV（line/earth）, 4kV（line/line）电源线，2kV数据线u EN610

9、00-4-5防传导：3V（10kHz150 kHz），10V（150kHz80 kHz）u FCC CFR47 Part 15：FCC CFR47 Part 15 Class Au EN55022：EN55022 Class Au UL60950（），CE，FCC2.2.3订购信息SM4-Backboard ：SICOM4000系统背板，1个CPU模块插槽，1个交换模块插槽，1个千兆模块插槽，1个电源模块插槽，6个功能模块插槽SM4-SW2 ：交换模块，SICOM4002SM4-CPU1 ：CPU模块，管理SM-SW2SM4-POWER ：电源模块，两路24VDCSM4-2GX ：2个1000

10、M以太网接口，SFP模块SM4-4GX ：4个1000M以太网接口，SFP模块SM4-4TX ： 4个100M以太网电口模块，RJ45接头SM4-4FX-S-ST(SC) ： 4个100M以太网单模光口模块，ST/SC接头SM4-4FX-M-ST(SC) ： 4个100M以太网多模光口模块，ST/SC接头订购信息SM4-3TX-1FX-S-ST（SC）：3个100M以太网电口，1个100M以太网单模光口订购信息SM4-3TX-1FX-M-ST（SC）：3个100M以太网电口，1个100M以太网多模光口订购信息SM4-2TX-2FX-S-ST（SC）：2个100M以太网电口，2个100M以太网单

11、模光口订购信息SM4-2TX-2FX-M-ST（SC）：2个100M以太网电口，2个100M以太网多模光口SM4-1TX-3FX-S-ST（SC）：1个100M以太网电口，3个100M以太网单模光口SM4-1TX-3FX-M-ST（SC）：1个100M以太网电口，3个100M以太网多模光口SM4-4RS485: 提供四个RS485接口。SM-SFP-RJ45 ：SFP模块，1个1000M以太网电口，RJ45接头SM-SFP-LX/LC ：SFP模块，1个1000M以太网单模光口，LC接头，波长1310nm，10kmSM-SFP-LH/LC-40 ：SFP模块，1个1000M以太网单模光口，LC

12、接头，波长1310nm，40kmSM-SFP-LH/LC-80 ：SFP模块，1个1000M以太网单模光口，LC接头，波长1550nm，80km2.3接入网络通信平台介绍-SICOM30162.3.1特性u 高性能冗余技术（DT-ring）,倒换时间小于50ms。，2个百兆光纤环网。u 支持IGMP、TRUNK、端口镜像、Qos，Vlanu 广播风暴拟制u 超级终端模式（CLI）,TELNET,WEB网元管理软件,基于SNMP的网络管理,支持OPC模式监控u 存储和转发交换方式u 灵活的组成方式，可组成环网,星型网和相切环u 提供背板交换容量32Gu 可以对每个端口的流量、状态进行监视RMON

13、（统计、历史、报警、事件）u 符合IEC61850规范的工业四级电磁兼容的要求u 与SICOM3000、SICOM4000、SICOM6000统一网管软件Kyvision3.0u 工作温度 -4075u 单肋铝制机箱高效散热（专利），无风扇u IP40防护等级u 卡规安装2.3.2产品规格端口：u 电接口：最大16个10/100BaseTX自适应以太网接口，全/半双工，MDI/MDI-X自适用u 百兆光口：最大4个100BaseFX光口（FC/SC/ST接头）u CONSOLE口：RS232，RJ45技术：u IEEE 802.3z、IEEE 802.3u、IEEE 802.3、 IEEE 8

14、02.3x、IEEE 802.1D/w、IEEE 802.1p、IEEE 802.1Q、存储转发处理方式MAC地址表大小：u 32K组网：u 环型、相切环、星型、链型线缆：u 双绞线：100米u 多模光纤：25km，1310nmu 单模光纤：10 km/20 km /40km/80km，1310nm/1550nm电源：u 输入电压：24VDC（1836VDC），110VDC、220VDC、220VACu 功率：20W环境：u 工作温度：-4075u 存储温度：-4585u 相对湿度：595%无凝结MTBF：u 35年机械结构：u 防护等级：IP40，单肋铝制外壳（专利），无风扇设计u 安装：1

15、9英寸1U机架式u 尺寸（WHD）：通过认证：u EN61000-4-2防静电（ESD）：8kV接触放电，15kV空气放电u EN61000-4-3电磁场：10V/m（80-1000MHz）u EN61000-4-4瞬时高压（burst）：4kV电源线，4kV数据线u EN61000-4-5浪涌电压：4kV（line/earth）, 4kV（line/line）电源线，2kV数据线u EN61000-4-5防传导：3V（10kHz150 kHz），10V（150kHz80 kHz）u FCC CFR47 Part 15：FCC CFR47 Part 15 Class Au EN55022：EN

16、55022 Class Au UL60950（），CE，FCC2.3.4订购信息SICOM3016-16T 16个100Base-TX接口 SICOM3016-2S（M）-22T 22个100Base-TX接口，2个100Base-FX接口SICOM3016-4S（M）-20T 20个100Base-TX接口，4个100Base-FX接口2.4网络管理SICOM系列产品提供KYVISION3.0的C/S架构的网络管理软件，同时可以通过WEB软件进行网络管理和系统配置。2.4.1Kyvision网络管理软件Kyvision是北京东土科技有限公司开发的网管软件，它通过SNMP协议对东土研发生产的S

17、icom系列交换机管理，监控；并且能通过SNMP协议对东土研发生产的Sicom系列交换机和其他厂家生产的支持通过SNMP协议的产品监控。其管理功能按照TMN的规范进行设计，包括配置管理、故障管理、性能管理、维护管理和安全管理等，同时针对接入网的特点增加了一些维护功能，以方便用户在日常工作中能更好的、高效的完成对网络的维护和升级。Kyvision网管软件除了提供完善的，易使用的的管理，监控功能外，还从个性化设置，管理方式上给用户带来更多的体验。KYVision可以提供标准的OPC接口或可开发接口，并且可以开放通信协议，来实现统一的管理平台对交换机监控数据的调用，实现全网设备（不仅是交换机）的统一

18、管理。图1 Kyvision网络管理软件主界面图2 Kyvision网络管理软件告警管理图3 Kyvision网络管理软件自动拓扑功能2.4.2 WEB网元管理软件用户可以通过SICOM6524、SICOM4000、SICOM3016、SICOM3000的WEB软件进行所有业务配置图4 WEB网络管理软件主页面2.4.3远程TELNET管理图5 TELNET网络管理软件主页面2.4.4本地超级终端管理用户可以通过SICOM6496、SICOM6424M、SICOM4000、SICOM3016、SICOM3000的CLI软件进行所有业务配置图6超级终端网络管理软件主页面专用网管软件Kyvisio

19、n3.0可以提供如下功能：当网络出现故障时，能迅速进行网络诊断，以便用户做出选择；进行故障定位、事件分析、故障记录； 可以在管理界面直接进行网络单元的重新配置，包括对网络节点的增减、合并等；并自动生成拓扑结构。可进行设备管理、状态管理；可进行故障告警和状态监控，具有通道故障、误码告警、通信成功率的统计，能自动记录整个网络节点的在线/离线状态、网络节点处数据输入/输出流量的大小、带宽、负荷等情况，将其保存为历史数据。故障发生时，KYVision有声提示及光报警信号；根据用户权限，进行只读、操作、设备管理、系统管理；可以对交换机的端口流量、VLAN、端口镜像、端口聚合、冗余环、ACL等参数进行配置

20、。3、矿井人员定位系统3.1系统概述 KJ236（A）矿井人员定位考勤系统提供了丰富的数据、图形信息，让用户迅速了解井下人员的当前位置情况、行走路径，按照煤矿的实际情况提供考勤的功能，当矿井出现险情和灾害时，根据人员分布情况提供最佳的逃生路线，同时给救援人员提供相应的救援措施，提高应急救援工作的效率；有力保障矿井安全，提高了煤矿的生产效率。KJ236（A）矿井人员定位考勤系统可以和本公司研制的KJ83N采矿安全生产监控系统复用通讯线路，无须重复布线，减少投资，也可以在KJ236(A)系统通讯网络中加设环境参数、工况等其它类型的传感器，构成多功能的综合监测系统。3.2主要技术指标 u 系统设计：

21、系统满足煤矿井下作业人员管理系统通用技术要求（AQ6210-2007)和煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范（AQ1048-2007）的要求。u 系统容量：最多可配接64台传输分站，每台传输分站可连接4-8台无线读卡器，最多可配接256台无线读卡器，最大识别动目标数65535个。u 信息传输：分站采用工业以太网传输，分站与读卡器采用RS485传输；最大通讯距离不小于10km，传输速率4800bps，误码率10-8，巡检时间20s。u 传输介质：系统分站与传输接口宜采用光纤或电缆，分站与读卡器采用电缆传输。u 并发识别数量：读卡器并发识别卡的数量不少于150个识别卡。u 漏读率：系统和分站不能

22、正确识别识别卡的概率小于10-6。u 抗干扰性：系统无线通讯采用2.4G直接序列扩频通讯技术，抗干扰能力强，通讯距离远。u 无线距离：读卡器与识别卡的寻呼通讯距离(空间无障碍)150m，识别卡与读卡器通讯距离(空间无障碍)100m。u 识别卡的工作时间及电池寿命：识别卡（无线编码器、定位卡）充一次电的使用时间不少于90天，机车定位卡充一次电的使用时间不少于一年；电池的使用寿命不小于3年。 3.3功能特点u 读卡器的数据存储功能：读卡器在通讯中断或主机发生故障时，可存储2个小时的识别卡数据。u 双向通讯功能：系统实现了识别卡（无线编码器）与地面中心站双向通讯的功能，中心站可寻呼识别卡(无线编码器

23、)，识别卡（无线编码器）可向中心站发送紧急报警信息。在采掘平面图或巷道布置平面图上实时动态显示报警人员的相对位置。u 识别卡：识别卡（无线编码器）分为两类：一种是人员配备，一种是车辆配备，其中人员配备分为两种：一种是配带在腰带上，一种是粘接在矿灯上。u 信息录入功能：系统具有单位部门和人员信息的录入、修改、删除的定义，以及煤矿实际应用中的班次定义、班次灵活分配的功能。u 报警功能：对于指定的禁区，如果有人员进入，实时报警，并将报警信息以语音提示、弹出窗口等方式显示，并显示进入禁区的人员信息，对于井下矿工的求救报警除了以上提示外，在采掘平面图或巷道布置平面图上切换到求救人员的位置，并且闪烁；通过

24、设定相应工种的下井时间，对超过时间的人员发出报警，并给出相关人员的信息。u 人员轨迹和信息查询功能：可查询当前井下人员的数量及分布情况。查找任一指定井下人员在某个时间段内的活动轨迹，并在图中画出实际的行走轨迹；选定某一区域，可获得当前该区域的人员信息，选定某一读卡器，可获得经过读卡器的人员信息和时间，以及所在区队班组、主要工作地点、每月下井次数、下井时间、每天下井情况等显示、打印、查询等功能。u 丰富的地图功能：具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、图层控制、地图打印等功能。u 图形绘制功能：系统提供的图形编辑软件能制作矢量图形，并且可导入AutoCAD格式的图形；绘制的图形在配

25、套的监测的B/S终端上可实时刷新显示，图形具有放大、缩小、移动等功能。u 丰富的井下考勤功能：可具体显示每个下井人员的下井时间和升井时间，并根据工种的时间规定判断不同工种的人员是否足班，从而确定该次下井是否有效。同时可形成多种灵活的考勤统计报表，各种报表可导出excel报表，考勤数据可供直接调用。u 紧急求救功能：发生紧急事件时，通过矿工配带的识别卡可主动发出求救信号，及时、准确地发现紧急情况，同时系统提供最佳逃生路线，最大程度上保证救援工作的及时性。u 人员搜救功能：遇到灾变等严重情况时，首先利用监测中心站最新的位置信息发现遇险人员的大致地点，然后利用手持的无线搜救仪去寻找识别卡，精确的寻找

26、遇险人员位置。这样极大的方便了人员搜救，使遇险人员能够得到及时救助。u 紧急广播功能：紧急情况发生时，可以通过监测中心站对每个矿工配带的识别卡（无线编码器)进行广播，将信息快速地传达到现场。有效地保证指挥的统一性和行动的一致性。u 系统具有备用电源功能：停电后分站和读卡器可连续工作2小时以上，保证存储数据不丢失。u 系统具有电压不足提示功能：当动目标配带的识别卡（无线编码器）电压不足时，系统软件、编码器能够指示电压不足，当电不足时识别卡至少还能工作7天以上。u 系统软件双机热备份功能：系统主体软件采用先进的实时唤醒技术，使主备机具备双机自动切换功能。u 系统采用C/S和B/S相结合的结构形式，

27、把业务逻辑层和表现层分开，在浏览器浏览实时人员监测信息和图形监测信息时无须另加任何软件。u 系统安全性：数据的管理采用SQLServer2000,所有的用户和权限采用集中授权，所有操作和登陆留有日志；只有超级用户和管理员才能修改数据和增加、修改用户以及权限的功能。3.4系统组成及结构系统由三大部分组成：地面考勤监测定位软件系统、应急指挥系统、井下定位系统。u 地面考勤监测定位软件系统:主要由监测定位软件、考勤软件、终端软件等组成。软件系统可整合现有资源，监测终端软件采用B/S结构实现快速直观和安全可靠的远程监测。u 应急指挥系统:主要由无线通信搜救仪、应急指挥软件等组成。实现对突发事件和灾变的

28、快速反应和抢险救灾。u 井下定位系统:设备主要包括KJ236-J传输接口、KJ236-F矿用隔爆兼本安型传输分站、KJ236-D矿用本安型读卡器、KJ236-K识别卡以及KJ236-S无线通信搜救仪。3.5、软件界面及人员行走路径图监控中心软件采用C/S和B/S相结合的结构形式，软件运行在MicrosoftWindows2000/XP或Windows2000/2003Server中文操作平台上，采用VisualC+6.0、ActiveX、SQLServer2000数据库编制，采用多进程、多线程技术，实时并发处理多任务，软件功能丰富。KJ236（A)浏览器图形监测人员行走路径KJ236(A)动目

29、标定位考勤监测管理主界面3.6、配套设备u KJ236-F矿用隔爆兼本安型传输分站u KJ236-D矿用本安型读卡器u KJ236-K识别卡u KJ236-S无线搜救仪4、矿井风机监控系统4.1系统概述KJF-05矿井主通风机在线监测系统作为整个矿井综合信息系统的一部分，实现了在矿井含尘、潮湿、气流脉动的恶劣环境下通风机性能的在线监测功能，主要用来监测主通风机电流、电压、功率、风压、效率、风量、风机轴承轴温、风机振动情况、进风温度、风机开停、排风口瓦斯浓度、瓦斯涌出量等主要风机参数。系统安装后，风机参数可以直接在地面中心站及管理网络工作站上反映出来，减少了有关的检查和值班人员，帮助领导和调度员

30、及时掌握风机运行情况。对风机在运行过程中存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。本系统可以实现矿井通风机风压、风量及其它安全参数的实时在线监测，为确保风机正常运行、保证煤矿安全生产、减员增效提供了新的技术手段。4.2主要功能：u 实现集团公司、煤矿多级管理部的在线监管，减少了问题不能及时发现的缺陷。实时了解风机的实时运行状况，避免出现风机运行不正常或带病运行不能及时察觉。 u 调用、查询、打印各监测数据，进行数据分析，为公司管理人员决策提供可靠的一手资料。 u 可以实现操作台控制风机相关设备，对处理突发事件提供了一种快速的可靠手段。u 系统提供多级报警的网络功能，一旦发生报警事件，

31、系统可以迅速传到任一个在线用户。 u 系统监测参数全面，既有风机的性能参数，又有风机的安全参数，对主通风机的安全运行提供了可靠保障。 u 系统采用B/S结构，可是实现多用户终端访问。4.3主要技术指标 u 系统符合国家有关标准和行业标准要求，整个系统和系统配套的产品具有”MA”标志准用证，是全国第一家首次取得安全标准用证。 u 通过由国家总局主持的专家鉴定，鉴定意见为：“系统创新性强，国内领先”；风量在线监测方法独特，可连续稳定在线实时监测。u 系统监测的信号种类为：通风机的电流、电压、电量、有功功率、无功功率、功率因数、电量累计、效率、振动、前后轴承温度、硐室温度、转子、定子温度、矿井总负压

32、、矿井风量、矿井风排瓦斯浓度、矿井风排瓦斯涌出量、风机开停、风门开闭状态等信号。u 系统传输方式：RS485总线，通讯波特率：4800bps，所有的数据采集采用模块化，数据采集精度1%。 u 监测柜输入电源：220VAC功率60w。 4.4结构图4.5软件界面5、矿井电力监控系统5.1系统设计原则和目标5.1.1设计原则 先进性充分利用现有的计算机网络技术和先进的通信、控制方式，建立一套技术先进、功能完整、易于管理的煤矿井下供电监控系统。该系统充分考虑了系统以后的扩展和兼容，预留有多种通讯接口。 实用性符合用户的业务需求，实现监控信息收集、处理、查询、统计、分析等功能，实现煤矿供电系统的远程监

33、控和井下变电所的无人值守。系统既可以独立运行也可以由监控后台以OPC方式与全矿井自动化监控系统连接，组成KJ90型安全生产综合自动化及信息化系统监控系统。 可靠性在设计、硬件选型、软件环境和应用系统的建设中充分体现可靠性原则。 经济性在考虑供货商的资信度和维修服务能力的基础上，设备的选型与配置遵循性能价格比最优的原则。5.1.2KJ284供电监控系统总体结构系统总体结构主要分为地面变电所综合自动化和井下电网监控系统两部分。地面变电所综合自动化由继电保护装置、通信管理机和后台组成。也能集成已经形成了的变电所综合自动化系统。井下电网监控系统由监控计算机、变电所电力传输分站、智能开关以及网络通信接口

34、等组成，采用三层结构，第一层为监控计算机，第二层为电力传输分站，第三层为智能开关。电力传输分站和开关智能综合保护单元间采用RS485通信，开关设备的电力参数由电力传输分站通过井下光纤环网交换机传输到地面KJ284煤矿电力监控系统后台。电力监控中心可对变电所设备实施远程控制，电力监控系统后台以OPC方式，将数据传输到KJ90型安全生产综合自动化及信息化系统平台，实现数据共享和网络发布。KJ284供电监控系统总体结构如下图： 图 01：供电监控系统总体结构5.1.3 KJ284供电监控系统功能l 井下电网监控和地面变电所综合自动化系统有机的结合，能完成对煤矿地面到井下整体电网的在线监测和控制；l

35、遥测功能：实时监测由综合保护器提供的6kV或10kV供电系统的电压、电流、有功功率、电量等电力参数。l 遥信功能：实时反映开关的分、合闸状态，包括开关运行参数、正常、事故遥信变位。l 遥控功能：井下开关断路器或接触器的遥控分、合闸操作。l 遥调功能：远方保护定值召唤、整定修改。l 保护测控单元中的保护部分功能独立，不依赖通讯网，网络瘫痪与否不影响保护正常运行。l 保护测控单元兼有就地设置、显示、控制以及数据查询功能。l 系统开放性、扩充性好，可无缝接入安全生产调度监控中心平台。l 系统上位机具有实时显示各种监测数据、图形、曲线和表格等功能，能够完成历史曲线打印、报表查询和图形绘制等功能。能对电

36、网进行故障定位、图像报警和声讯报警处理。l 具有设备管理功能，可在矿井巷道图中标注相应位置的电力设备，用于设备的统计和查询。l 系统操作具有分级权限管理功能，每个操作步骤系统自动记录，生成运行日志，安全可靠。l 配合变电所的工业电视系统的视频图像，实现无人值守；5.2系统详细设计本系统采用工业以太环网加485总线模式，主干信道是光纤以太环网（与其他子系统共用），通过井下光纤防爆交换机将电力传输分站接入系统，在变电所内采用分布式的485总线系统，各个开关的智能综合保护器接入到电力传输分站。由综合保护器采集开关的各种信号参数和保护信息，通过RS485总线送至电力传输分站，电力传输分站对采集到的信息

37、进行处理，集中上传到地面监控中心主机，同时电力传输分站也可以根据监控中心主机下达的指令对综合保护器进行远程控制操作。根据矿上的实际情况，本期电网监控系统结构总图如下：图 02：杉矿电网监控系统结构图 系统主要设备配置（1）电力监控系统后台：电力监控系统后台设在矿调度指挥中心，设置二台电力监控计算机。一台主机，一台备用机，采用双机备份方式，保证系统运行安全、可靠。监控计算机可实现变电所数据采集，与自动化平台数据交换。监控计算机采集井下变电所的电力数据，经KJ284电力监控软件进行数据解析和处理，产生相关的数据报表、图形或曲线，反映在显示界面上。当前运行的监控主机通过网口以OPC方式将矿井的电力系

38、统运行数据和状态上传到KJ90型安全生产综合自动化及信息化系统平台，实现数据共享。监控后台主要配置：序号设备名称设备型号数量1电力监控计算机P4/ 3.0G/1G/160G/19”LCD22监控系统软件KJ28413不间断电源UPS2KVA/2H14打印机HP5200LX15电源避雷器KJ90D1（2）S30+250变电所S30+250变电所共有高压开关8台，均为济源煤高的BGP9L-6AK型。其中有四台高压开关综合保护装置采用济源煤高的WGZB-H(1)型，无通讯接口；需要更换为具有通讯功能的综合保护器，采用型号为CMZB-1WG微机高压综合保护装置。其余高压开关综合保护装置采用济源煤高的W

39、GZB-H(A)型2台， WGZB-H(2)型2台，这两种保护器均有RS485通讯接口。低压开关共十六台，均为徐州煤矿机械厂的KBZ-200/400/630型。其中有十三台低压开关综合保护装置采用Ucan的PIR-800X型，此保护装置无通讯输出，需更换为具有通讯功能的保护装置。另有三台低压开关综合保护装置采用Ucan的PIR-800II型，有RS485通讯功能。和电力分站的联网通讯需和保护器生产厂家联合调试。若调试过程中按已提供的协议调试出现问题，需矿方及时与保护厂家取得联系，协助完成调试。变电所内部系统构成：将变电所内所有的高、低压开关的综合保护器的485通讯线通过接线腔的喇叭嘴引出，经过

40、安全信号隔离器KJA102后通过矿用接线盒相互并联在一起，然后和安装在变电站内的KJ284-F型电力传输分站的下行485通讯口相连接；信号隔离器KJA102的作用是将非本安的RS485转换为本安的RS485进行隔离传输。信号隔离器KJA102由直流稳压电源KDW0.3/660供电。分站对开关数据进行预处理并将数据分级，通过以太网口接入到工业以太环网的防爆光纤交换机上，然后上传到地面电力监控系统主机。连接示意图如下所示：图 03：井下电网监控接入图 主要设备表序号名称规格型号单位数量1电力传输分站KJ284-F台12 矿用隔爆兼本安直流稳压电源KDW0.3/660(B)台23安全信号隔离器KJA

41、102台244高压微机综合保护器CMZB-1WG台45低压综保更换及改造PIR-800II台13（3）中央变电所中央变电所内有高压开关7台，开关内的保护器型号是WGZB-HW(A)，带有通讯功能；有5台低压馈电开关，均配备带通讯功能的PIR-800II型保护器。和电力分站的联网通讯需和保护器生产厂家联合调试。若调试过程中按已提供的协议调试出现问题，需矿方及时与保护厂家取得联系，协助完成调试。变电所内部系统构成：将变电所内所有的高、低压开关的综合保护器的485通讯线通过接线腔的喇叭嘴引出，经过安全信号隔离器KJA102后通过矿用接线盒相互并联在一起，然后和安装在变电站内的KJ284-F型电力传输

42、分站的下行485通讯口相连接；信号隔离器KJA102的作用是将非本安的RS485转换为本安的RS485进行隔离传输。信号隔离器KJA102由直流稳压电源KDW0.3/660供电。分站对开关数据进行预处理并将数据分级，通过以太网口接入到工业以太环网的防爆光纤交换机上，然后上传到地面电力监控系统主机。连接示意图如下所示：图 04：电网监控接入图主要设备表：序号名称规格型号单位数量1电力传输分站KJ284-F台12矿用隔爆兼本安直流 稳压电源KDW0.3/660(B)台23安全信号隔离器KJA102台125.3主要设备功能KJ284供电安全监控系统是重庆煤科院为适应煤矿35kV及以下变电站电力安全监

43、控系统而开发研制的，应用先进的计算机网络通信和控制技术，集测量、保护、控制、通讯、管理于一体，具有国内先进水平的电力监控系统。本系统具有数据采集及处理、监视与控制、网络通信、人机界面四个基本模块。本系统可在变电站级对站内的一次设备进行监视、测量、保护、控制并记录处理各种信息。同时，也可由位于远方的监控中心通过电力传输分站对站内一次设备进行监视、测量、控制，实现变电站无人值守运行方式。其各组成部分功能如下：5.3.1低压馈电综合保护装置低压馈电保护器适用于矿井下不同等级低电压馈电开关及线路的监控及保护，适用于交流50HZ、额定电压为380V、660V、1140V，额定电流至1000A三相中性点不

44、接地的供电系统中，作为总开关、分支开关或大容量电动机不频繁启动控制用。可替代传统各型模拟保护器和数码管显示微机保护器，也可用于旧馈电开关的更新和改造。 装置功能：l 对配电装置负载侧出现的短路故障，进行定时限速断保护；l 对配电装置负载侧出现的持续过载，反时限保护并报警；l 对配电装置负载侧出现的断续过载，进行能量释放和积累运算，实施反时限保护，过载时报警；l 漏电闭锁保护，漏电保护，选择性漏电保护；l 进线电压实现过压或欠压保护；l 相平衡保护；l 风电闭锁；l 遥测功能：对于三相三线制输入的接线方式，装置可完成一条线路Ia、Ic、Uab、Ucb、P的测量； l 遥控功能：能接受电力传输分站

45、下达的遥控指令，对保护的定值进行整定，对开关的分合闸进行控制。l 显示当前电网电压、负载电流、视在功率、保护动作原因；l 跳闸原因长期记忆，记录多次跳闸原因和跳闸时间；l 通讯功能(与分站通讯)；l 自检及试验功能；5.3.2高压综合保护装置由煤科总院重庆研究院自行研发的高压综合保护装置（CMZB-1WG），采用先进的16/32位单片机技术，专门为BGP系列和PBG系列等矿用隔爆型高压配电装置而设计，适用于6kV、10kV配电系统中，可替代传统各型模拟保护器和数码管显示微机保护器，也可用于老高压配电设备的更新和改造。 装置功能：l 对开关负载侧出现的短路过流故障进行三段式电流保护；l 对开关负

46、载侧出现的过载进行反时限保护；l 对开关负载侧使用的屏蔽电缆实行绝缘监视保护；l 对下属电网中出现的单相接地故障，采用零序电流法进行检漏保护(电流型漏电保护)，或采用功率方向法进行选择性检漏保护(功率方向型漏电保护)；l 对进线电压采用欠压保护，欠压定值和延时均可设定；l 对进线电压采用过压保护，过压定值和延时均可设定；l 模拟故障试验功能；l 遥测和遥信功能：能实时上传电流、电压等测量值和开关分合闸状态等。l 遥调及遥控功能：能接受电力分站下达的遥控指令，对保护的定值进行调整；能对开关的分合闸进行控制；l 大屏幕液晶显示当前电网电压，负载电流值，保护动作原因；l 跳闸原因长期记忆，可反复查阅

47、；l 带后备电源，系统失电后，保护器还能工作1小时以上, 装置仍能和后台进行通信，有助于查找开关故障原因，满足故障定位要求；l 具有故障录波功能，对故障时刻前后的电流电压等进行录波，便于事故分析；l 具有防越级跳闸措施；l 可通过开关门按钮和红外遥控器进行菜单操作，适用范围广；l 通讯功能(与分站通讯)，与上位机实现信息交互；5.3电力传输分站电力传输分站作为监控中心和综合保护装置的连接纽带，起到将综合保护装置的测量信息(遥测、遥信的数据)上传至监控中心，同时将监控中心的指令(遥控、遥调)发送给相应的综合保护装置的作用。分站同时具有显示所挂接高、低压开关综保装置数据的功能。装置功能：l 能挂接

48、32个综合保护装置，通过RS485与它们通讯；l 接收所挂接的综保的采集数据，并对数据进行统计分析，将结果上传到监控中心，同时就地通过液晶显示；l 通过交换机与监控中心通讯，接收监控主机的控制指令(遥控、遥调指令)，同时将指令传送给相应的综合保护装置执行，并把执行结果传回监控中心；l 能在线显示出现故障的电力设备的位置及原因，并报警。l 系统具有多种通讯接口，能适应多种通讯方式。l 采用全中文液晶显示，能清楚实时显示电网的电流、电压、零序电流、零序电压、绝缘电阻、故障原因等。l 分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，在分站出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行；即使

49、分站仍不能正常运行，也可自动脱离系统，不影响其它分站正常工作。l 调校均采用红外遥控方式，操作简单方便。l 分站含备用电源，当交流断电时，分站由备用电源供电，可连续供电2小时以上。5.4监控中心软件采用高性能的服务器，完成矿井变电所高压开关监测、保护、远距离分合闸控制处理等。支持局域网，支持WINDOWSXP/NT/2000操作系统，多画面显示。采用B/S结构，WEB浏览方式。5.4.1中心监控软件的特点：l 统一的数据管理系统l 一体化的支撑平台l 友好的人机界面l 良好的可移植性l 良好的通用性和开放性5.4.2系统应用功能l 数据记录l 数据处理及统计计算l 计算数据显示l 曲线图形显示l 报警处理l 历史数据处理l 电网控制l 故障定位及故障录波分析l 报表打印l 权限管理5.4.3系统主要功能模块从桌面运行“KJ284”启动中心站主程序，主监控界面如Error! Refe