湖南茶山岭煤矿无人值守爆破监控系统方案设计

1、 无人值守爆破监控系统（无人值守爆破监控系统（V1.0V1.0）技术方案技术方案北京龙德时代技术服务有限公司北京龙德时代技术服务有限公司20142014 年年 1010 月月目录目录1.1.总体设计思想.21.2.概况.2项目名称.2项目承建单位.21.3.项目内容.2设计原则.2建设原则.32.2 应用需求分析.32.总体方案.42.1.方案设计规范和标准.42.2.系统基本功能.42.3.系统组成.42.4.操作方法与步骤及原理.62.5.技术参数.72.6.系统组成与主要设备技术参数.82.7.矿用连锁发爆器系统 （V1.0）.82.8.无线接收器系统(无线接收器)V.传

2、输分站系统 V0. 安全起爆距离标识器系统 V1.O.112.11. 人员识别卡系统 V1.0 .113.系统简述.123.1.技术特点.123.2.运行环境.123.3.功能简介.133.4.使用说明.134.系统配置单.20概述概述. 总体设计思想总体设计思想根据茶山岭煤矿目前的放炮管理的状况，为了达到放炮管理的“本质安全” ，杜绝放炮过程出现的人员误入放炮不安全区域、瓦斯超限、哑炮等不安全因素，采取对放炮过程中的不安全因素的监测，达到对放炮参数的实时监控管理。为了实现“无人值守爆破” ，以及对整个放炮过程的实施闭锁管理，特制定本方案。. 概况

3、概况1 1. .2 2. .1 1. . 项项目目名名称称茶山岭煤矿“无人值守爆破监控系统（V1.0） ”1 1. .2 2. .2 2. .项项目目承承建建单单位位本项目由北京龙德时代技术服务有限公司承建，协作单位包括清华大学、北京科技大学。. 项目内容项目内容无人爆破系统”是湖南煤监局首次提出的爆破安全的全新的技术理念。该项理念的提出，包含了如下含义：1.“无人爆破系统”就是实现远程智能控制爆破，使人员远离危险区域，远离爆破可能引起的瓦斯爆炸的危害，远离爆破可能引起的煤尘爆炸的危害，远离爆破可能引起的突水危害，远离爆破可能引起的煤与瓦斯突出的危害，远离爆破直接造成的爆炸伤害，

4、等等一切危害。实现完全意义上的“爆破本质安全，不安全就不能爆破” 。2.“无人爆破系统”是将爆破监控系统技术与“定点定时区域撤人”管理技术相结合，而形成的一项智能化爆破技术。在湖南部分煤矿、江西煤监局赣中分局煤矿等推行了一种称为“定点定时区域撤人”的管理技术，爆破时，人员撤离到很远的，能够避免一切事故的区域，然后，进行爆破，确保了爆破的安全。同时，在山东招远金矿，也采取了类似的技术方案，保证了爆破安全。采用智能技术的爆破监控系统技术与上述技术的结合，催生了“无人爆破系统”技术。3.“无人爆破系统”使人们远离危险，确保安全，是一项本质安全技术。同时，实现爆破的无人化，也降低了工人劳动强度，提高了

5、工作效率。“无人爆破系统”是爆破技术的未来。她的推广应用，将使爆破安全进入一个崭新的时代，将使煤矿安全跨上一个崭新的台阶。通过对茶山岭煤矿现场现场了解需求，准备实现 “十个不能，一个监控”来实现现场的实时监控，具体如下：通过 “六个个不能，一个监控”来实现现场的实时监控，具体如下：十个不能：1、危险区域有人，就不能爆破。2、不进行三人连锁，就不能爆破。3、网络电阻不合格，可能有瞎跑，就不能爆破。4、瓦斯超限，就不能爆破。5、没有停电，就不能爆破。 6、自动控制平台不发爆破指令，就不能爆破一个监控：矿山各级领导能够通过网络对爆破全过程进行实时监控。爆破数据自动上传监控主机，并生成日报表、周报表、

6、月报表。 1 与现场紧密结合，充分利用目前矿人员定位、安全监控系统的设施，做到费用最省，效益最好。 2 前瞻性和实用性：系统体现世界前沿的本质安全型矿井的理念和技术，为矿山企业提供的无人爆破监控系统，不仅考虑到行业的普遍性和业界顶尖技术与实践结果，而且符合煤炭企业的实际情况。3 先进性：提供国内最好、最先进的产品。2.22.2 应用需求分析应用需求分析 我们提出的无人爆破监控系统，有如下目的和主要特点： 1、以本质安全型为基本的理念、为基本的出发点，以本质安全型的控制为根本。对于生产系统来讲，就是不安全就不能生产；对于安全设施、安全系统来讲，就是不安全就不能放行、不安全就提示、报警、闭锁；对于

7、管理指挥系统来讲，不安全的命令就发不出去，不安全的信息得到及时的处理、报警、提示、闭锁；对于职工来讲，不安全行为、不安全的操作不能执行，不安全的人员不能上岗； 2、以自动化为实现手段，将本质安全的理念贯穿到矿山安全、生产、管理的各个方面： 在生产方面：通过现本安设备的推广或者通过对已有设备的、信息化改造，实现自动控制，通过监控系统和设备的一体化或者数据的共享，实现在不安全生产条件下，设备和系统自动停止运行，从而实现生产系统的本质安全。 在安全设施、安全系统方面，通过装备信息化的建设改造，实现不安全就不能进行进一步的作业。如，在放炮方面，装备本质安全型的无人爆破监控系统，实现瓦斯超限、煤尘超限、

8、不进行三人连锁、网络电阻不合格等等不安全条件下，不能放炮；在下井人员管理方面，实现无人爆破，通风系统管理方面，系统超限、故障等 在安全管理方面，对于安全信息实现自动分析处理，实现不安全的人员不能下井作业，不安全的问题得到自动、及时处理，不安全的行为得到自动、及时制止。2.2. 总体总体方案方案. 方案设计方案设计规规范和标准范和标准煤矿安全规程2007 年；煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201-2006；煤矿井下人员管理系统通用技术要求AQ6201-2007；煤矿安全生产监控系统通用技术条件MT/T1004-2006；煤矿用信息传输装置MT/T899-2000；煤矿安全生产监

9、控系统软件通用技术要求MT/T1008-2006；煤矿用信息传输装置MT/T899-2000；煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 209-90；爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB3836.1-2000；爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型GB3836.2-2000；爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求GB3836.4-2000；矿用一般型电气设备GB12173-1990；电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB/T50169计算机软件开发规范 GB8566计算机软件产品开发文件编制指南 GB8567-88计算机软件需求说明编制指南 GB9385-88电子设备用图形

10、符号GB/T5465-1996通用用电设备配电设计规范 GB50055-93其他相关的规范和标准. 系统基本功能系统基本功能对放炮过程中的“不安全因素”的实时监控，重点是对瞎炮、哑炮的杜绝；放炮不安全区域人员的误入控制；实现无人爆破。2.3. 系统组成根据茶山岭煤矿井下放炮情况，目前按照现在 33 采区 3 个放炮点进行装备。智能连锁放炮监测监控系统的主要组成如下：1、 井上主系统：井上主系统：主机 1 台，数据传输接口系统 1 台，放炮监控系统软件 1 套（含网络管理软件） ，终端管理软件 1 套，发爆器参数测试仪 1 台。2、井下设备：井下设备： 2、井下设备：井下设备：(1

11、). 3382 煤巷掘进工作面放炮点：安全起爆距离标识器系统 1 台、矿用连锁发爆器系统 2台、人员识别卡系统 15 张、通讯与供电线路等组成。(2). 3383 回风下山掘进工作面放炮点：安全起爆距离标识器系统 1 台、矿用连锁发爆器系统 2 台、人员识别卡系统 15 张、通讯与供电线路等组成。(3). 3382-200m 回风平巷掘进工作面放炮点：安全起爆距离标识器系统 1 台、矿用连锁发爆器系统 2 台、人员识别卡系统 15 张、通讯与供电线路等组成。(4).采取入口处安装传输分站系统 2 台、读卡器 6 台、电源箱两台设备的布置原则是：设备的布置原则是： 安全起爆距离标识器系统：每个放

12、炮地点 2 台。本安电源箱台：每个工作面 1 台，矿下 127V/660V 电压供电。供应工作面所以设备电源。三人连锁卡系统：掘进工作面 15 张。矿用连锁发爆器系统：每个放炮工作面各 2 台。具体数量详见附表。具体数量详见附表。系统结构如放炮监控系统示意图。系统结构如放炮监控系统示意图。井上井下通信：无人值守爆破监控系统主机安装在监控中心，从监控室到井下采用电缆进行信号传输茶山岭煤矿放炮监控系统设计图茶山岭煤矿放炮监控系统设计图.操作方法与步骤操作方法与步骤及原理及原理步骤步骤 1 系统上电系统上电首先用磁性钥匙打开磁性开关，给控制电路供电；此时液晶屏会显示开机主界面。步骤步骤

13、 2 网络电阻测量网络电阻测量将放炮网络的两端分别连接到图中的两个专用测量端子上，如果电阻值超出允许范围，将提示放炮网络连接有问题，应该马上检查，一切合格后再重新进行操作；如果电阻值在允许范围内，液晶提示进行网络阻值正常，拔掉磁性钥匙，离开放炮区域。 步骤步骤 3 充电和放炮充电和放炮在调度指挥中心使用无人值守监控主机，给放炮监控终端机下达放炮指令，发爆器自动启动放炮指令，进行自动爆破作业。. 技术参数技术参数1. 系统容量：单套系统接口最大可接入传输分站系统 128 台。2. 系统可以监控的安全因素为 10 种以上，可根据需要增加或者减少监控因素。3. 系统连接方式：系统连接方

14、式为 can,tp/ip,采用信号线缆或者光纤通讯，可直接接入千兆环网4. 系统误码率：108。5. 放炮监控终端与系统之间的最大无线通讯距离 3-10 m。6. 供电：井下设备采用本安电源供电，远程供电距离不小于 2 km。7. 系统存储性能：有关记录在地面中心站保存半年以上。8. 软件画面响应时间：调出整幅画面 85%的响应时间2 s，其余画面5 s。9. 地面系统与井下控制器离线控制功能：即当地面主机与井下控制器中断通讯时，井下控制器具有离线管理功能，以确保井下放炮的正常运行。10. 设备故障处理功能：当放炮安全环境参数传感器出现设备故障时（数据超限、信号不通） ，这时，地面主机能够弹出

15、对话窗，并报警，经过井下确认，地面领导批准后，可由操作员设置为故障命令，系统自动进行故障处理。 （就是将故障作为合理数据来实施控制）11. 语音报警功能：进入放炮程序时，每个环节都由语音警示仪发出命令，以警示周边人此区域正在进行放炮。. 系统组成与主要设备技术参数系统组成与主要设备技术参数主要包括：井上中心系统主机、系统软件、矿用连锁发爆器系统、三人连锁卡系统、安全起爆距离标识器系统、 、本安电源、系统传输线路等部分。.矿用连锁发爆器系统矿用连锁发爆器系统 （V1.0V1.0） 防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型 防爆标志：ExdibI 引爆能力（发）： 200 脉冲电

16、压峰值(V): 3000 允许最大负载电阻： 1220 （镍铬桥丝 2 米铁脚线工业瞬发电雷管） 电源: 3 节 3.7V 聚合物锂离子电池（型号：873445M，容量：1300mAh） 控制模块额定工作电压：DC 3.7V 一节电池的最高开路电压： DC 4.2V 一节电池的最大短路电流： 3A 放炮部分额定工作电压：DC 7.4V（两节 873445M 型，1300mAh 电池串联） 两节电池的最高开路电压： DC 8.0V 两节电池的最大短路电流： 6A 本安参数： 语音口 开路电压：DC4.2 V；短路电流10Ma 通讯口 开路电压：DC10 V；短路电流20Ma 外接电缆长度: 30

17、0m;分布电感: 1Mh/km;分布电容: 0.1f/km 引燃冲量（A.ms）:8.7 且 12.0 供电时间(ms):4 充电时间(S):20 外形尺寸:214*158*53mm 重量:1.6kg21 可设置多人连锁；22 自动存储放炮数据；23 计算机对其进行参数设置；24 执行企业标准编号：GB7958-2000、Q/LDSD01-200825 使用环境条件：环境温度为-20+40OC，相对湿度95%（25Oc）,大气压力80110 kPa,瓦斯浓度1%.2626 矿用连锁发爆器系统与数据传输装置间的数据传输矿用连锁发爆器系统与数据传输装置间的数据传输a）通信路数：1 路；b）传输方式

18、：即收即发；c）传输速率：2400、4800、9600bps；d）最大传输距离：10Kme）传输信号电压幅值：1 V5 Vf）传输信号电流幅值： 30 Ma2727 矿用连锁发爆器系统与放炮监控器间的数据传输矿用连锁发爆器系统与放炮监控器间的数据传输a）通信路数：1 路；b）传输方式：即收即发；c）传输速率：4800bps；d）最大传输距离：10Kme）传输信号电压幅值：1 V5 Vf）传输信号电流幅值： 30 Ma.无线接收器系统无线接收器系统( (无线接收器无线接收器) )V1.0V1.0安装在放炮境界区域内，监控警戒区域是否有人存在。a） 供电电压：9VDC-24VDC；b

19、） 功耗：2W；c） 有线通讯方式：CAN,1 路；d） 传输速率：3Kbps，5Kbps，10Kbps，20Kbps；e） 最大传输距离：10Km（电缆型号：MHYVR127/0.52） ；f） 通讯信号工作电压幅值：1 V5 V；g） 监视范围：0 到 100 米； .传输分站系统传输分站系统 V1.0V1.0放炮区域控制器主要由信息采集处理模块、传输模块、后备电源、嵌入式软件组成。主要功能就是双向通讯-一方面将接收到的人员信息、放炮监控终端（FD200LS）信息、放炮操作信息传到地面；另一方面将地面的指令传到放炮监控终端（FD200LS） ，再一个功能就是给安全距离定位器供

20、电。一个放炮区域控制器最多可以连接 8 个放炮监控器。放炮区域控制器与放炮监控器之间采用 CAN 总线通讯，距离最大可以达到 10 千米。放炮区域控制器与放炮监控数据传输装置的信号传输可以采用 CAN 总线方式，也可以直接接光端机，采用光缆通讯的方式，也可以直接接因特网交换机。 放炮区域控制器需要布置在安全环境好的巷道或者硐室为宜。每个放炮区域控制器需要一个矿用本安电源供电（不间断的供电不小于 2 小时） ，由此保证放炮区域控制器在断电等特殊情况下的连续工作。技术参数技术参数a）具有数据接口的双向通讯功能；b）具有与放炮监控器的通讯功能，并进行数据处理。 C）具有数据校验功能。D）支持模拟 C

21、AN 总线与 CAN 总线功能。主要参数a） 供电电源： DC 18Vb） 安全型式： 矿用本质安全型 ExibI2.放炮区域控制器与传输装置的数据传输 a） 传输路数：1 路； b）传输方式：主从式、半双工、CAN、单极性； c）传输速率：4800bps； d）最大传输距离：10Km（电缆型号：MHYVR127/0.52） e）通讯信号工作电压幅值：1 V5 V f）通讯信号工作电流幅值： 80 Ma3.放炮区域控制器与无线收发模块间的数据传输 a）通信路数：可编程多路；b）传输方式：即收即发、单向、CAN、单极性；c）传输速率：2.4GHz；d）最大传输距离：20m（电缆型号：MHYVR

22、147/0.52）e）传输信号电压幅值：1 V5 Vf）传输信号电流幅值： 20 Ma0. 安全起爆距离标识器系统安全起爆距离标识器系统 V1.OV1.O功耗功耗 a）额定工作电压：DC18V b）工作电流： 100 Ma与控制器的通讯与控制器的通讯 a）传输路数：1 路 b）传输方式：主从式、半双工、CAN； c）传输速率：5000bps d）最大传输距离：10Km（电缆型号：MHYVR147/0.52） e）通讯信号工作电压幅值：1V5V f）通讯信号工作电流幅值： 30 Ma1. 人员识别卡系统人员识别卡系统 V1.0V1.0主要技术参数1. 供电电源a）

23、额定工作电压：3V（由锂电池供电）b）工作电流： 2Ma2. 电池参数a）型号：CR2450，一次性锂离子纽扣电池（生产厂家：常州市锂霸电池有限公司）b）开路电压： 3.5 Vc）短路电流： 1.2 A3. 无线信号传输a）传输方式：GFSKb）传输频率：2.40.08GHzc）发射场强： 0dBm d）最大传输距离:30m4. 最大编码容量：16777216 个。5.外形尺寸：73mm44mm27mm3.3. . 系统系统简述简述.技术特点技术特点本系统是为适应煤矿安全管理而开发的浏览器/服务器端网络数据库管理信息系统，系统具有友好的查询界面。系统是利用先进的网络技术实现的：1

24、 利用 ASP.NET 创建健壮、功能强大的与平台无关的 Web 应用系统;2 本系统作为煤矿安全管理系统，它具有强大的数据查询、管理能力。首先它具有一般数据库的查询功能，如数据的查询，以及报表台帐的预览和打印等。另外，它还具有自身的许多优异功能，其中最为突出的有如下三个方面：(1)实现对各种安全信息实时、全面的管理；(2)使用环境不受地理位置的限制，无论你身处何地，只要身边拥有一台联网的电脑，即可以对相应矿井的爆破监控信息进行查询；(3)可以对不同数据源的信息进行查询。.运行环境运行环境服务器端系统运行环境： (1)建议使用 P4 CPU 以上微机;(2)内存至少为 512M，

25、操作系统可以是 Windows 2008、windows2003、Windows 2000，也可以是 WindowsNT4.0；客户端运行环境要求：(1)操作系统可以是 Windows2003 及以上版本;(2)系统内存为 512MB，CPU 为 2.0GHZ 以上，最佳使用效果为 IE6.0;(3)显示器分辨率 1024*768。.功能简介功能简介本系统的主要功能是对本质安全型放炮监控系统进行动态查询。系统的功能如下：(1) 操作界面简单， (2) 可以配置数据库连接信息(3) 实时显示各个区域放炮过程,放炮器分布位置,放炮区域有没有人员,(4)可以显示放炮详细过程(5)可以按时间,地点,放炮员,查询放炮记录(6)设备异常报警,有放炮事件报警(7)设备故障详细信息和统计次数(8)放炮监控计划显示,放炮参数列表(9)可以按部门,工种,人员卡号查询人员信息(10)可以查轨迹发爆器轨迹