0103城郊煤矿综合自动化技术协议0103(定稿)

1、.PAGE ：.；第 PAGE 13 页 共 NUMPAGES 139 页 河南省正龙煤业城郊煤矿综合自动化系统【技术协议】甲方：河南省正龙煤业城郊煤矿乙方：河南新力源实业2021年12月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc281691890 第一章 总 那么 PAGEREF _Toc281691890 h 5 HYPERLINK l _Toc281691891 1.1矿井根本现状 PAGEREF _Toc281691891 h 5 HYPERLINK l _Toc281691892 1.2 综合自动化总体目的 PAGEREF _Toc281691892 h

2、 5 HYPERLINK l _Toc281691893 1.3 工程范围 PAGEREF _Toc281691893 h 6 HYPERLINK l _Toc281691894 1.4 设计原那么 PAGEREF _Toc281691894 h 6 HYPERLINK l _Toc281691895 第二章 编写根据及规范 PAGEREF _Toc281691895 h 7 HYPERLINK l _Toc281691896 第三章 矿井综合自动化总体技术要求 PAGEREF _Toc281691896 h 9 HYPERLINK l _Toc281691897 3.1 矿井总体构架 PAG

3、EREF _Toc281691897 h 9 HYPERLINK l _Toc281691898 3.2 工程建立内容 PAGEREF _Toc281691898 h 9 HYPERLINK l _Toc281691899 第四章 综合自动化网络平台系统 PAGEREF _Toc281691899 h 16 HYPERLINK l _Toc281691900 4.1设计目的 PAGEREF _Toc281691900 h 16 HYPERLINK l _Toc281691901 4.2设计原那么 PAGEREF _Toc281691901 h 16 HYPERLINK l _Toc281691

4、902 4.3设计内容 PAGEREF _Toc281691902 h 17 HYPERLINK l _Toc281691903 4.4方案的特点 PAGEREF _Toc281691903 h 18 HYPERLINK l _Toc281691904 4.5系统的总体功能 PAGEREF _Toc281691904 h 19 HYPERLINK l _Toc281691905 4.6系统网络设计 PAGEREF _Toc281691905 h 21 HYPERLINK l _Toc281691906 4.7关键技术参数 PAGEREF _Toc281691906 h 22 HYPERLINK

5、 l _Toc281691907 4.8网络主要设备技术参数 PAGEREF _Toc281691907 h 23 HYPERLINK l _Toc281691908 4.9网络平安要求 PAGEREF _Toc281691908 h 29 HYPERLINK l _Toc281691909 4.10网段划分 PAGEREF _Toc281691909 h 29 HYPERLINK l _Toc281691910 第五章 综合自动化软件平台 PAGEREF _Toc281691910 h 30 HYPERLINK l _Toc281691911 5.1 软件功能和目的 PAGEREF _Toc

6、281691911 h 30 HYPERLINK l _Toc281691912 5.2 组态软件、工业数据库的选择 PAGEREF _Toc281691912 h 32 HYPERLINK l _Toc281691913 5.3 组态软件WinCC V7.0主要技术目的 PAGEREF _Toc281691913 h 32 HYPERLINK l _Toc281691914 5.4 中心效力器及工控计算机 PAGEREF _Toc281691914 h 33 HYPERLINK l _Toc281691915 第六章 自动化子系统建立及接入 PAGEREF _Toc281691915 h 4

7、1 HYPERLINK l _Toc281691916 6.1 主井监测系统 PAGEREF _Toc281691916 h 41 HYPERLINK l _Toc281691917 6.2 副井提升监测系统 PAGEREF _Toc281691917 h 44 HYPERLINK l _Toc281691918 6.3 压风机系统 PAGEREF _Toc281691918 h 46 HYPERLINK l _Toc281691919 6.4 通风系统 PAGEREF _Toc281691919 h 49 HYPERLINK l _Toc281691920 6.5 主泵房排水系统 PAGER

8、EF _Toc281691920 h 51 HYPERLINK l _Toc281691921 6.6 井下供电自动化系统 PAGEREF _Toc281691921 h 55 HYPERLINK l _Toc281691954 6.7 井下主煤流系统 PAGEREF _Toc281691954 h 79 HYPERLINK l _Toc281691955 6.8 矸石山提升系统 PAGEREF _Toc281691955 h 87 HYPERLINK l _Toc281691956 第七章无线通讯系统 PAGEREF _Toc281691956 h 90 HYPERLINK l _Toc28

9、1691957 7.1 城郊煤矿调度通讯系统现状引见 PAGEREF _Toc281691957 h 90 HYPERLINK l _Toc281691958 7.2 KT130型矿用多功能无线通讯系统概述 PAGEREF _Toc281691958 h 91 HYPERLINK l _Toc281691959 7.3 系统组成及特点 PAGEREF _Toc281691959 h 91 HYPERLINK l _Toc281691962 7.4系统主要功能 PAGEREF _Toc281691962 h 93 HYPERLINK l _Toc281691969 7.5系统主要技术目的 PAG

10、EREF _Toc281691969 h 93 HYPERLINK l _Toc281691981 7.6技术方案设计 PAGEREF _Toc281691981 h 96 HYPERLINK l _Toc281691986 7.7 系统设备配置阐明 PAGEREF _Toc281691986 h 100 HYPERLINK l _Toc281691989 第八章 矿用IP广播系统 PAGEREF _Toc281691989 h 101 HYPERLINK l _Toc281691990 8.1系统概述 PAGEREF _Toc281691990 h 101 HYPERLINK l _Toc2

11、81691991 8.2设计原那么 PAGEREF _Toc281691991 h 101 HYPERLINK l _Toc281692000 8.3设计规范 PAGEREF _Toc281692000 h 102 HYPERLINK l _Toc281692002 8.4系统组成 PAGEREF _Toc281692002 h 102 HYPERLINK l _Toc281692003 8.5 系统特点 PAGEREF _Toc281692003 h 103 HYPERLINK l _Toc281692004 8.6主要功能 PAGEREF _Toc281692004 h 104 HYPER

12、LINK l _Toc281692021 8.7、主要技术目的 PAGEREF _Toc281692021 h 104 HYPERLINK l _Toc281692022 第九章 工业数字视频系统 PAGEREF _Toc281692022 h 107 HYPERLINK l _Toc281692023 9.1 前言 PAGEREF _Toc281692023 h 107 HYPERLINK l _Toc281692024 9.2设计原那么及规范 PAGEREF _Toc281692024 h 107 HYPERLINK l _Toc281692025 9.3设计思想 PAGEREF _Toc

13、281692025 h 109 HYPERLINK l _Toc281692026 9.4 系统处理方案 PAGEREF _Toc281692026 h 109 HYPERLINK l _Toc281692029 9.5 主要设备参数 PAGEREF _Toc281692029 h 113 HYPERLINK l _Toc281692031 9.6 设备分布位置 PAGEREF _Toc281692031 h 116 HYPERLINK l _Toc281692032 第十章 调度指挥中心、集控中心 PAGEREF _Toc281692032 h 117 HYPERLINK l _Toc281

14、692033 10.1 概述 PAGEREF _Toc281692033 h 117 HYPERLINK l _Toc281692034 10.2 调度室中心装修要求 PAGEREF _Toc281692034 h 117 HYPERLINK l _Toc281692035 10.3调度中心数字显示墙 PAGEREF _Toc281692035 h 118 HYPERLINK l _Toc281692036 10.4调度室设备供电 PAGEREF _Toc281692036 h 121 HYPERLINK l _Toc281692037 10.5电源室部分 PAGEREF _Toc281692

15、037 h 122 HYPERLINK l _Toc281692038 10.6网络效力器机房部分 PAGEREF _Toc281692038 h 122 HYPERLINK l _Toc281692039 第十一章 工程分工及工程时间安排 PAGEREF _Toc281692039 h 125 HYPERLINK l _Toc281692040 11.1 工程实施要求 PAGEREF _Toc281692040 h 125 HYPERLINK l _Toc281692041 11.2 工程实施时间安排 PAGEREF _Toc281692041 h 126 HYPERLINK l _Toc2

16、81692042 附件：工程主要设备清单 PAGEREF _Toc281692042 h 127 HYPERLINK l _Toc281692043 一、千兆工业网络平台 PAGEREF _Toc281692043 h 127 HYPERLINK l _Toc281692044 二、综合自动化系统平台 PAGEREF _Toc281692044 h 128 HYPERLINK l _Toc281692045 三、自动化子系统建立及接入 PAGEREF _Toc281692045 h 130 HYPERLINK l _Toc281692046 四、无线通讯系统 PAGEREF _Toc28169

17、2046 h 133 HYPERLINK l _Toc281692047 五、矿用IP广播系统 PAGEREF _Toc281692047 h HYPERLINK l _Toc281692048 六、数字工业电视系统 PAGEREF _Toc281692048 h HYPERLINK l _Toc281692049 七、调度指挥中心及集控中心建立 PAGEREF _Toc281692049 h 第一章 总 那么1.1矿井根本现状城郊煤矿是永煤公司建成投产的第三对大型现代化矿井，矿井位于河南省永城市老城东侧，西北至陇海铁路商丘站98Km，东北至京沪铁路徐州站99Km，东南至宿州车站76Km，西南

18、至京九铁路亳州站55Km，矿井有公用铁路经永城集配站至青町站与铁路主干线相连，公路交通由宝塔路与311国道、永宿公路相连，经芒山与连霍高速公路衔接，交通非常便利。井田北临陈四楼井田，南接新桥井田。井田范围北起F6断层，南至F20断层，西起F2断层；东至煤层隐伏露头，南北长约12Km，东西宽约11Km，勘探面积约103 k。矿井设计利用储量为72576万吨，井田非经济储量2502万吨，矿井可采储量为40229万吨，其中第一程度18830万吨，第二程度29万吨。2021年煤矿消费才干复核500万吨/年。城郊煤矿现消费程度为一程度，开采二2煤，分北翼、东翼、西翼、南翼布置。1.2 综合自动化总体目的

19、城郊煤矿在永煤集团“配备现代化、消费自动化、管理信息化的建立思想指点下，提出依托先进的管理理念、采用多种信息管理与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化、基于网络综合自动化的系统集成，以实现全矿井消费各环节的过程控制自动化、平安消费综合调度指挥信息化。城郊煤矿综合自动化工程本着“一致设计、分步实施的原那么进展规划设计。系统总体传输网络采用1000M工业以太网。综合自动化工程分为三期建立，第一期包括：综合自动化网络平台、主井提升在线监测、副井提升在线监测、电力在线监测监控、压风机在线监测监控、中央泵房在线监测监控、主煤流在线监测监控、人员定位及无线通讯系统、调度指挥系统改造、视频系统、井下

20、IP语音通讯救生系统；第二期包括：顶板在线监测、全矿涌水及水文孔在线监测、设备点检管理系统、平巷运输信集闭系统；第三期：城郊矿MES系统、井下综采任务面自动化、采区排水自动化、斜巷运输自动化。整体工程完成后城郊煤矿井下和地面各个消费系统、机电设备、电力系统、管网等的监控，将集成到一个一致的网络平台，使城郊煤矿在采用先进的技术配备上到达国内一流的高产、高效现代化矿井程度，使矿井消费平安可靠，有效地预防和及时处置各种突发事故和自然灾祸；实现全矿井的数据采集、消费调度、运营管理、决策指挥的网络化、信息化、科学化。实现企业的运营、消费决策、平安消费管理和设备控制等信息的有机集成，到达提高矿井平安程度的

21、目的。1.3 工程范围本次工程建立工程仅包含第一期内容，按照城郊煤矿远期规划，在进展第一期建立时，必需充分思索后期各系统的任务方式、通讯方式、数据发布接口、网络拓扑构造及信道划分等内容。本次内容包括：综合自动化网络平台主井在线监测系统副井提升系统压风机在线监测监控通风系统主泵房排水系统井下供电自动化系统部分井下主煤流系统无线通讯系统煤矿应急救援网络广播系统矿用IP广播系统矸石山提升系统调度指挥系统改造工业数字视频系统1.4 设计原那么立足于高规范、高起点、高要求，根据“国内先进、适用可靠、科学经济的原那么，实现“煤矿配备现代化、平安监测数字化、辅助设备自动化、管理过程信息化，把各矿井建立成为国

22、内一流的现代化、数字化矿山。从配备现代化、消费自动化、管理信息化入手，提高任务效率，逐渐实现除掘进任务面等少数子系统外实现无人值守操作的目的，在调度中心远程完成消费过程监控任务。1、提高消费设备的自动化程度，满足消费需求经过更新设备及其自动化技术改造，实现主要消费设备的自动化，提高设备的消费效率，改善消费环境和消费条件，满足矿井消费的需求。经过对消费设备监测、监控程度的提高，提高设备运转、维护程度，保证矿井的长期延续消费。2、实现无人化、少人化的矿井自动化消费经过集成运用网络技术、自动化控制技术、软件运用技术，在各种根底设备自动化运用的根底上实现各个子系统自动化的集成，以实现不同消费子系统的集

23、中远程控制和信息共享，为实现井下消费的综合控制和优化整体消费才干提供手段。提供语音、数据、图像三种类型的信息的集成平台,使消费过程自动化与消费调度管理的信息化实现一体化。3、实现管理实时化与消费自动化的结合构成消费组织管理和消费作业监测控制结合的管控信息化平台，实现管理信息与监控信息的集成共享，强化面向消费运转实时信息管理决策的及时性、科学性。采用规范化的、一致的图形界面实时监控、指挥企业的平安消费。为矿平安消费提供高效、实时的管理支撑。第二章 编写根据及规范本工程的设计、制造、实施均应执行最新版国家规范GB和行业规范。系统集成商也可采用高于下述规范的行业规范、规范。；MT 209；GB 50

24、80.17；GB4859-84；试行；GB/T 28872000；93；94；GB7450-87；IEC 61312-1；IEC 61312-2；IEC 61312-3；其他国际、国家、行业相关现行规范。以上规范、规范均须是招标前一个月内的最新版本。第三章 矿井综合自动化总体技术要求3.1 矿井总体构架城郊煤矿消费配备综合自动化控制网络系统包含井下网络和井上网络两部分，主干网均为环形1000M光纤工业以太网按冗余构造设计，保证系统的高可靠性、快速性，保证在运用中如有光纤断点，网络能在300ms之内自恢复并正常任务，而且系统具有自诊断功能，预告缺点点以便维修。总体概念：在尽量多的传感信息采集支持

25、下，实现消费设备单元就地智能化、自动化、信息化，以子系统自动化为根本单元，建立双千兆以太环网，实现分站间信息传送和分站上传，实现远程的监测监控遥测、遥控、遥调、遥视、缺点巡视报警等功能的信息自动化方式；同时经过平安互联技术与其它网络间实现信息共享。经过现场设置包括声、振、视、开、停等在内的大量现场信息采集传感子系统的有机集成，来实现现场的智能化和自动化，使相当一批场所到达就地无人值守的综合信息监控自动化，实现矿井的平安、高效、减人的一揽子交钥匙工程目的。工业以太网必需具备工业级别，控制网按区域分成6个子环网，即井下环网4个环网，把原建好的改为2个环网、井上环网2个环网；井下、井上环形网络单独成

26、环，经过两台工业中心交换机进展冗余衔接、数据传输处置和网间路由，按消费场所分布情况环网内设交换机数量为：井下17变电所、一个综采任务面各设1台交换机；井上矿内18个交换机；3个风井各设1台交换机。作为全矿工业以太网的主干网，主干网络节点提供以太网光接口，方便地面及井下各个子系统和采集传感器的接入，同时要方便井上、下的工业网络的扩展和晋级。管控效力器两台热备冗余，数据库效力器采用容错效力器，进展数据采集、归档、储存、工业控制网络中的信息发布。工业以太网控制层配置网络管理机、2台工程师任务站和8台操作员任务站。矿井监测监控信息自动化网运转在一个物理独立的网络中。在系统调用上要求用户实行分级权限管理

27、，保证工业以太网的平安性和操作的独一性、准确性。系统及每个交换分站要有不延续电源，保证发生缺点时网络能正常任务。系统要能满足现场设备变卦增减的调整需求，能方便地改动组态和闭锁关系。3.2 工程建立内容3.2.1内容：1、建立井上、井下综合信息自动化双环光纤冗余千兆工业以太网，其中井下交换机18台，井上交换机18台，改造原来的1个大以太网为2个小以太环网。2、建立远方监测监控控制站与电视墙，建立新的调度指挥中心。3、完成规定工程就地自动化建立和远方监测监控系统建立和接入见下表。4、部分就地自动化子系统接入。5、与矿井现有网络实施平安链接，信息通讯实现共享。3.2.2、现场主要子工程现状与目的序号

28、系 统 名 称现 状实 现 目 标主要采集工程阐明1城郊煤矿调度室改扩建及效力器机房建立1、新建一个约480平米的调度中心。2、建立 LCD 拼接屏及LCD 监视器墙。3、建立监控机房2全矿井千兆工业以太光纤双环网井下采用X308-2LD构成一个环网1、西门子全千兆工业以太网方案(XR324-12M)+(X307-3LD)+( X414-3E)+KJJ125(X414-3E)2、设置地面2个环，井下4个环，环间双链路衔接4、覆盖井下一切变电所5、井下千兆交换机采用冗余供电建立千兆工业以太环网平台，无阻塞传送各种数字信息3主井在线监测系统各系统运转正常，手动与自动运转，有通讯口输出建立远方监测绞

29、车运转电压、运转电流、电量、制动油压、光滑油压、提升时间、信号打点次数上上次、上次、本次、低频电流、低频电压、提升钩数、信号、定量装载、卸载、箕斗运转位置、电机轴承温度、电机线圈温度、电机振动、减速机油温、闸瓦间隙、开关柜参数等；变压器干式温度、冷却风机运转情况两台、高压柜各种维护、提升分量。远方运转参数画面包含九大维护。视频方面有车房； 4副井提升系统操作手动，通讯口输出建立远方监测绞车运转电压、运转电流、电量、制动油压、光滑油压、提升时间、信号打点次数上上次、上次、本次、提升形状提人、提物、低频电流、低频电压、井口及井底操车系统情况、罐笼运转位置、电机轴承温度、电机线圈温度、电机振动、减速

30、机油温、闸瓦间隙、开关柜参数等；泵站的电流取自PLC；视频方面有车房、井口；首绳在线检测、变压器温度监测5压风机系统压风机采用美国获得专利的IR的Intellisys智能控制系统进展改造。有就地、远程并可对空压机的运转形状进展监测，有接口建立远方监测监控排气温度、排气压力、电机轴承温度、电机线圈温度、油温、进水温度和压力、出水温度和压力、出口流量、空压机运转电压、运转电流、电量、环境温度、开关柜参数等；视频方面有空压机房；机房现场需求安装自动化控制系统6通风系统自动监测系统，通讯口输出；无电度计量远方监测监控风机入口静压、全压、风速、流量、入口温度即井下排出气体温度、电机轴承温度和定子绕组温度

31、、电机的功率和总功率、电流、电压、风机效率、电机振动、风门开启、风门到位、风门封锁、开关柜综保参数、电量等；视频方面有风机房内、风机现场；7主泵房排水系统方案改造现场自动化系统建立远方监测监控水仓水位、小井水位、电机轴承、线圈温度、水泵正、负压、水泵流量、管路流量、运转电压、电流、电量、功率、阀门开停、开度及泵房视频信号等与上诺公司实现信息接驳8井下中央变电所仅高压有维护通讯口改造低压开关柜、建立高低压配电远方监测监控 各接入开关电流、电压、功率、功率因数、断路器、刀闸的分、合形状、接入变电所的视频信号等9井下主煤流系统就地自动化系统建立煤流系统远方监测监控。打滑、跑偏、烟雾、纵向撕裂、堆煤、

32、洒水、沿途急停系统、电压、电流、电机温度、煤流情况、各部皮带运转情况、各煤仓煤量、各给煤机运转情况、各部皮带电机参数、各传感器形状、各部皮带机头、机尾、给煤点视频信号等10采区变电所高压开关有综合维护器，具备通讯接口建立就地自动化，远方监测监控四遥功能各接入开关电流、电压、功率、功率因数、电量、断路器、刀闸的分、合形状、接入变电所的视频信号等11无线通讯系统无400 部手机，井下120余个基站，240个无线分站，40个便携式挪动基站，且对城郊矿区内、东、西、北风井院内、矿门口等进展无线覆盖。保证井下每天200部手机的运用量，通讯覆盖范围要保证在8KM以上；矿指点20人、机关管理人员200人、区

33、队主管、跟班队长120人、流动电钳工60人等佩带手机12煤矿应急救援网路广播在井下轨顺车场、采掘任务面、胶带巷安装IP语音系统，实现直接通话13调度指挥系统改造实现无线、有线、视频、位置、通讯的等多网合一的综合调度系统建立一个28mx15m的新调度中心，安装一组4X8+4X4的数字大屏，用于组态信息和视频信息的显示。14工业数字视频监控系统按附表配置视频紧缩量要适度，图像要尽量保证明晰；井上全部采用全功能、彩色摄像头；井下部分尽量采用彩色摄像头。第 PAGE 139 页 共 NUMPAGES 139 页3.2.3根本要求1、井下及主要场所一切电气元件必需为矿用防爆型并尽能够多运用本质平安型，光

34、缆、电缆的阻燃性等必需满足国家有关煤矿防爆阻燃规范和要求，新增设备必需有防爆合格证、消费答应证、煤安证及煤安证号。2、综合自动化网设计应符合ISODIS11898、IEEE802.3、GB/T29-92；各种电子设备要具有电磁兼容报告，防止干扰；综合自动化系统必需做到既不被电磁干扰，又不干扰其他系统。3、矿井自动化配备设备防护等级：平地恶劣环境必需到达IP55，井下均不能低于IP54。4、建立就地自动化监测监控系统，要本着现有设备可以满足要求的继续运用，不能满足要求的进展新增。5、系统设有远方监控和就地操作转换和闭锁功能，且就地操作权限高于远控；就地系统必需有手动和自动两种操作方式。6、凡要求

35、建立监测监控功能工程，要能实现遥测、遥控、尽量实现遥调功能。7、每个机电配备硐室如要求建立就地自动化监测监控系统的信息采集量，必需实现集环境、烟、视、听联动根本功能的采集传感和监测功能；远方监测监控可以显示以上功能，并能超限报警、在报警一定时间内无人员呼应应自动维护停车，并能对报警记录及操作进展查询。8、千兆以太网交换机、就地自动化监测监控系统和远方监测监控中心系统，必需配备不延续电源UPS电源，在主电源断电情况下可以继续供电2小时。9、工业以太网设计、设备、施工等必需满足国家相关规范要求；同时根据矿方远景规划情况，工业以太环网要留有充分的扩展空间。10、远方监测监控中心操作台，配备2台工程师

36、站、8台监控操作员站操作员经过授权互为冗余。11、就地子系统软件采用规范软件接口规范和协议，系统实行信息点实时扫描，当信息点改动时可自动传输，提高管控效力器的实时性。12、综合自动化系统具备连锁、锁定功能，可以实现实现信息搜集、传输、指令挑选的自动化；同时实现矿井自动化整个系统的预警联动功能，如某缺点点报警时系统可以同时自动跳出缺点点组态画面。13、矿井综合自动化系统平均无缺点时间MTBF10年；系统死机率12个月；变化数据刷新率必需3s；数据在千兆网络网内传输时间100ms。14、各主要场所子系统分站应能满足视频、音频、光端、RS485、RS232、电信号等各种采集信号的输入，并预留适当备用

37、端口。15、中心交换机采用双机热备方式；井下、井上环网各自成环，然后分别接入中心交换机；整个矿井信息自动化网络必需具有自诊断功能，可以提示网络缺点点。16、管理控制效力器选用双机热备方式、数据库效力器采用高可靠性的硬件冗余容错技术，web效力器、视频效力器及其它辅助效力器采用单机效力器。17、综合自动化系统运用的一切光缆必需为单模光缆。光缆运用留意控制和视频、声音信号分开的原那么。18、安排好合理的培训方案，对矿方人员进展培训，担任培训具有独立编程才干的工程师不少于4人；在系统发生变化时，提供无偿技术效力和支持。19、系统软件及建立的子系统软件要保证明现免费晋级，且硬件设备不高于市价供应。20

38、、保证技术效力和售后运转质保一年三包。第四章 综合自动化网络平台系统4.1设计目的综合自动化网络平台主要是建立一致的监测监控综合集成平台，建立具有技术先进、信息化程度较高、指挥灵敏、处置才干强的平安消费自动化和调度指挥系统，将矿井的各监控子系统集成、会聚到综合自动化控制网络平台，充分思索子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建立奠定坚实的技术根底。系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进展有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员或相关专业部门人员经过相应的权限对平安和消费的主要环节设备实时监测和进展必

39、要的控制，实现全矿井的数据采集、消费调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处置各类突发事故和自然灾祸提供有效手段。总之：系统运转后，设备稳定，传输可靠，系统平安，实现三网合一，到达监、管、控一体化及减员增效的目的，建本钱质平安型的数字化矿井。4.2设计原那么平安自动化改造系统的设计和开发是一项重要的系统工程，它的组织、设计与开发除了需求遵照系统工程的方法，与原有信息系统必需严密结合。系统的规划、设计应遵照如下的原那么，这些原那么的重要程度依次陈列如下：集成性原那么:全面实现信息系统的集成，以及新系统与原有信息系统间的集成。先进性和成熟性原那么:全面采用当前国际先进和成熟的系统平台和开发工具平台。

40、平安、可靠性原那么:系统必需具有很好的平安性设计和构架，保证数据的平安，软件要经过各种措施，真实保证可以长周期平安稳定运转。易操作性原那么:系统的操作应该方便，界面友好、美观、大方。可维护性原那么:系统应该具有良好的可维护才干，保证维护方便、快捷。可扩展性原那么:系统应具有较好的可扩展性，为系统的扩展留有接口，提供良好的二次开发的才干，具有与其它系统相衔接的兼容接口，易于与未来开发的软件系统的集成。规范化和开放性原那么:系统采用国际最流行的技术和规范来进展实施、客户化，使企业整个信息系统具有很好的开放性，满足未来扩展的需求。设计基于千兆光纤工业以太环网的综合工业网络平台，可综合传输煤炭平安消费

41、各子系统监测监控数据、工业电视视频图像、调度数据等信息，并与永煤公司监控数据网相衔接。设计面向对象、具有分布式处置功能、满足煤炭消费实时性、可靠性要求的综合自动化软件平台，可实现对煤炭消费各子系统的监测监控数据的采集、处置、存储、阅读等，为煤矿消费调度指挥提供数据根底，并与永煤公司相关信息化系统无缝集成。设计一套调度指挥系统，主要包括煤炭消费监控信息的综合显示和运用于调度指挥中心的各种办公设备。为实现煤炭消费各子系统的综合集控，提高矿井的综合自动化程度，针对现有与消费过程亲密相关的各子系统的单机自动化实践情况，进展相应的改造和晋级设计，实现各子系统监控数据在综合自动化软件平台上的集成，利用软件

42、平台进展数据处置和分析，为煤矿企业的指挥调度提供综合的数据根底。4.3设计内容根据城郊煤矿综合信息化建立的总体目的，综合自动化网络平台技术建立是以矿井消费和平安相关的各类自动化执行子系统为根底，利用先进高效的传输网络将各执行子系统的信息进展综合，并将综合处置之后的控制决策指令反响各执行子系统，总体构造表示图如下：图4-3 城郊煤矿综合自动化网络平台构造表示图分为：执行子系统、网络传输系统、控制决策系统，另外还需具备信息发布系统作为辅助系统。4.3.1执行子系统包括矿井消费各环节的自动化系统和矿井平安管理系统：这些系统应按综合自动化的要求进展设计，除满足传统单一的孤立系统对本身系统的输入输出和控

43、制方式的要求外，还必需满足作为综合自动化执行子系统的输入输出接口和控制方式的要求。这些执行子系统按功能分为三类，第一类为主线系统即煤流系统包括采掘系统、井下运输系统、主井提升；第二类为平安保证系统包括瓦斯监测、通风、排水、人员监测；第三类为辅助系统包括环境保证系统、压风系统、副井运输、人员运输、供电系统、通讯系统、视频系统等。第一、二类系统是对消费和平安产生直接影响的系统，必需作为控制的重点，而第三类系统作为保证系统，必需与第一、二类系统进展智能联动，保证消费的顺利进展。4.3.2网络传输系统网络传输系统主要包括执行子系统与控制决策系统间的通讯网络、控制决策系统与信息管理系统的通讯。网络传输系

44、统普通采用现场总线和工业以太网络。4.3.3控制决策系统控制决策系统是综合自动化的中心部分，是指挥和调度整个矿井消费的大脑。此部分主要的是利用一一致的系统开发平台并结合专业的模块开发软件，将各类执行子系统的信息、信息管理系统的决策指令、操作人员的操作指令等进展综合分析处置，结合矿井消费工艺流程，开发出联动控制战略库、综合缺点诊断系统、专家决策系统，并按设定的控制战略，用途置后的结果去反响控制各类执行子系统，从而使消费过程完全处于控制决策系统的智能管理之中，改动以往依托人为调度去控制消费过程的方式。同时开发可视化的人机界面、报表分析、趋势分析以及WEB信息发布等功能，矿井消费的高度的智能化、可视

45、化、信息化。控制决策系统的开发是整个综合自动化能否真正为矿井消费和平安带来实效的关键，也是不同的规划设计者表达不同凡响的思绪所在。4.3.4信息发布系统信息发布系统主要是指综合自动化的信息输出和接纳设备，包括大屏幕显示、无线信息发布如PDA、WEB发布、ADO数据库发布等。4.4方案的特点本方案的综合自动化系统具备以下特点：“一致化、规范化本方案的综合自动化系统采用一致化、规范化的设计思绪，从执行子系统的控制PLC、控制方式、通讯接口、通讯协议、数据接口、数据格式、数据的部署和利用、软件开发平台、软件功能等各方面都采用一致的规范。控制与执行一体化本方案设计的综合自动化系统将矿井各类自动化和监测

46、监控系统作为整个系统的执行子系统，担任执行“控制决策系统的直接控制命令，各执行子系统的任务完全受“控制决策系统的控制和协调，不再是一个个孤立的子系统，而是整个综合自动化系统中关键的执行机构。高效的传输系统采用1000M工业以太环网作为综合自动化的主管传输网络，井上、井下各构成一个独立的环网，各环网上任何一点断开，都不会使网络中断。1000M工业以太环网为综合自动化提供实时的、准确的、大流量的通讯才干，并能提供视频、音频等多信号的网络效力。公用的工业以太网协议本方案中采用的工业以太网是基于西门子Profinet构建的专业网络，Profinet是用于工业以太网控制系统的公用协议，其不但支持常规的T

47、CP/IP通讯，更支持西门子自动化系统的S7通讯，在S7通讯方式下，采用的通讯通道为以太网网第二层通道RT通道，因此具有极高的通讯速度最高可大双向毫秒级，而普通的TCP/IP协议最高只支持100毫秒，同时具备完全的双工通讯才干和完善的优先级通讯机制，完全抑制了普通以太网常见的网络堵塞、网络冲突、数据丧失、广播风暴等弊端。因此本方案中基于Profinet的以太网构建既能满足普通TCP/IP通讯的要求网络视频、IP及其他不支持S7通讯的系统的通讯要求，更能实现关键消费系统的S7专业通讯。为了能构建基于Profinet的工业以太网络，本方案中凡涉及PLC控制的系统，均采用西门子S7 PLC系统产品，

48、并配置专门的Profinet 通讯模块。先进的软件开发平台为多样性和个性化控制打下根底采用目前国外最先进的自动化控制软件开发平台，其具备数据采集、数据存储、人机界面、实时控制、报表分析、脚本功能、嵌入式功能等开发组件；采用可视的组态化编程环境，具备从设计、编程、硬件组态、测试到操作诊断和远程维护的全过程组态运用；采用一致化的用户图形界面和面向对象的设计，采用模块化的设计；采用一致的数据库，保证符号和变量在工程中的一致性。先进的控制战略模型利用专业模块开发软件，开发出适宜消费和平安的矿井控制战略模型，能利用此模型的分析和逻辑控制功能，实现矿井消费与平安间的智能联动，实现矿井消费流程的自动调度。而

49、不是仅仅拥有数据集成监测和远程控制的普通SCADA软件。不同设计者的思绪及程度表达在此部分。采用冗余、容错等技术保证系统可靠性系统全程采用热备冗余、多线监测和维护、多回路控制等方式，保证系统的平安和可靠：电源的设计、网络设计、效力器设计、数据采集、数据处置、控制模型等都要思索冗余设计和容错设计。 系统平安性和开放性充分思索系统和数据的平安性：具有完善的身份认证、授权、加密等机制、完善全面的事件日志、数据备份和病毒防护功能；系统具备开放性和扩展性，在现场设备和系统发生变化时，能方便的进展控制程序的维护和更新。4.5系统的总体功能经过精心设计的控制模型和软件，上述系统建成后至少具备以下功能：能对整

50、个矿井消费过程中的各环节，尤其是煤流系统、平安监测系统、保证系统等进展全方位的动态化、可视化的监视；并根据既定控制模型战略，实施实时控制。能实现采掘系统的自动化，能实现井下中央变电站、采区变电站、水泵房、皮带运输、地面变电站、地面箱变、压风机房、主扇风机房、地面皮带运输、地面水处置、矿灯房等系统的无人操作和无人值守，大量减少人员。能对上述机电设备和系统有关联的系统实现自动闭锁和联动。如：能实现煤流系统的一键启动功能。又如：当煤流系统中某环节发生缺点时，能自动转入缺点运转方式，对煤流系统中的执行子系统进展合理的控制；还如：能根据各节点煤仓的形状自动作出停机、降低才干、开机等操作，最大能够的保证煤

51、流的延续和经济运转。能实现消费系统与平安监测系统的联动，能对平安系统发出的警报作出及时的呼应，能根据平安监测的结果，制定可行的消费方案，供决策运用；必要时，可直接控制相关系统和设备。能根据矿井消费中各大型设备的启停、运转情况设计出合理的负荷分配机制，能尽能够的降低大型设备的运转本钱，并使得供电网络处于最经济的形状，能有效防止大型设备集中启动呵斥的电网冲击。能根据消费过程中的实践情况，制定合理的工艺流程，能统计出每个系统的有效运转时间和无效运转时间，从而尽能够的优化各系统的运转规那么，尽能够的到达节能效果。能对消费过程中产生的异常和缺点情况作出统计，并制定出合理的事故和缺点处置预案，能详细的记录

52、事故或缺点过程的一切数据及责任人，能方便的进展事故清查和责任认定。能对矿井运转过程中的各大型设备进展合理的负荷分配，对大型设备的启停应设置合理的规那么，既能保证消费的平安和延续，又能确保电网的平安。能利用平安监测系统进展事故的预警，并利用人员定位系统、无线通讯系统和语音系统及时自动的给相关人员发出预警信号，最大能够的降低事故的发生几率和最大能够的降低事故损失。井下定位系统应具备在危险场所的高精度定位，以利在事故发生后的搜救行动。可以利用人员定位和考勤系统对井下、井上的人员分布作及时的了解，当设备或系统发生缺点时，能自动通知离该系统最近的维护人员前往排查事故。并对维护人员的出勤情况作统计。能对大

53、型设备的运转时间和运转情况作跟踪记录，并能对大型设备的维护、检修、备品备件的采购等提出建议性方案，并能根据设备的异常情况作出突击检修方案，并自动通知相关职能部门和人员，到达设备事故预警的目的。能对网络通讯情况进展实时监视，能对网络中断、网络堵塞、网络瘫痪等进展及时的预警并能监测缺点点位置。对接入系统的一切设备和执行子系统的通讯情况进展实时的监测，一旦通讯出现异常时，执行子系统自动转入就地集中控制，同时在监控效力器中出现通讯中断的报警，并自动经过报警系统通知相关维护人员。综合自动化所采集的信息能经过WEB、ODBC等方式，有权限的与信息管理系统进展共享，并能经过ODBC等方式接受信息管理系统的信

54、息，这些信息仅限于能指点消费和平安的决策信息。综合自动化网络和信息管理管理利用硬件防火墙进展隔离，保证各自系统的平安性。4.6系统网络设计综合工业传输网络平台的主要作用是为城郊煤矿建立运转平安可靠、容量大、功能强、便于维护、稳定可靠的数据传输网络，要求可以综合传输城郊煤矿各消费自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息，网络应具有以下特点：快速实时 对于自动化系统来说，大数据量的采集、呼应应保证毫秒级的无过失传输，对于视频和语音数据，应保证网络的抖动和延迟不影响实时数据流的传输。这就要求骨干网络设备具有很高的交换性能和容量，并在提供平安访问控制、针对不同运用的效力质量

55、保证和网络管理功能时对性能不受影响，以确保骨干网络上端到端传输的实时性。稳定可靠 由于消费环境恶劣，对网络设备的可靠性要求比企业网络要高的多，网络设备在环境适用和防护方面应到达工业级的可靠性，支持模块冗余和热插拔。骨干网络拓朴构造应支持网络冗余和耦合，自愈时间应小于300毫秒。高平安性 由于面向多个子系统的接入和不同的用户，网络的平安性尤其重要，不同子系统利用不同的逻辑通道在网络中传输。同时利用各种加密技术、认证技术确保数据资料的完好性和严密性。网络应采用独立信道传输，监测监控网络同办公网络之间应采用防火墙进展隔离，确保网络不受病毒和平安攻击。保证效力质量 网络对不同的业务传输应提供不同的效力

56、等级，支持ToS和QoS，以确保高优先级业务的效力质量。对工业电视视频图像传输业务，网络应提供组播功能，以降低网络流量。易于扩展 网络技术应选用开放的硬件和软件平台，支持多种主机互连，系统互连应全部采用国际规范的网络层通讯协议TCP/IP，以符合IP网络的开展趋势。网络应具有简单易行的扩展晋级才干，满足未来的运用扩展的需求。智能化网络管理 网络应具有智能网络管理功能，可以实现自动拓朴发现，无厂家针对性的设备组态，支持远程在线缺点诊断。支持CLI、Telnet、SNMP、WEB等多种管理方式，支持ROMON监测，支持端口镜像。网络走向：调度中心机房内环网： 效力器网络机房-调度室机房-机电工位井

57、下北翼环网双网：效力器、网络机房-井底变电所北石门变电所-西风井底变电所-西风井底面-1采区变电所-16采区变电所-北1#变电所-北2#变电所-北六变电所-北3#变电所-十采区变电所-北4#变电所-北风井地面-效力器、网络机房井下东翼环网双网：效力器、网络机房-井底变电所-东翼1#变电所-东南翼变电所-自动化综采任务面-800东翼变电所-800东翼泵房变电所-东南翼泵房变电所-东风井-中央变电所-南翼1#变电所-效力器、网络机房地面环网： 效力器、网络机房-主办公楼-主井绞车房-副井绞车房-压风房-矸石山-效力器、网络机房(地面环网改成单环网，不再分成个环，交换机数量改成个)相连： 主干光缆为

58、四根 12 芯中心束管式矿用阻燃单模光缆，且下井途径都为副井井筒 4根。4.7关键技术参数4.7.1 西门子千兆虚拟冗余路由VRRPVRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol虚拟路由冗余协议。简单来说，VRRP是一种容错协议，用于构建一个虚拟路由器，保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时地由另一台路由器替代，从而保证通讯的可继续性和可靠性。VRRP适用于Ipv4的路由协议。为了使VRRP任务，一个虚拟路由器拥有一个虚拟IP地址和一个虚拟MAC地址，当这个网络上的主机与虚拟路由器通讯时，无需了解这个网络上物理路由器的任何信息。一个虚拟路由器由一个主路由器M

59、aster和假设干个备份路由器Backup 组成，主路由器实现真正的数据转发数据功能 。当主路由器缺点时，备用路由器成为新的主路由器，接替任务，时间约3秒。4.7.2 西门子矿用工业千兆以太双环网及PROFINET实时通讯本工程覆盖面较广，规模大，鉴于目前得到普遍认可的西门子工业以太网Fast Redundancy Ring快速冗余双环网技术，其快速的通讯速率，一致开放的规范IEEE802.3,远程的传输间隔 千兆速率时，最远可达40KM以及与Internet的轻松无缝互连，实时性好PROFINET等众多优点，即：主干网采用千兆以太光纤环网，各设备采用百兆光纤/电气以太网口接入环网，确保系统的

60、先进性、可靠性，并充分利用以太网资源，实现三网合一数据、图像、语音同网传输。作为消费管理系统的信息根底的网络通讯系统，其可靠性和可扩展性对保证煤矿企业的平安消费起着至关重要的作用，因此，以下几个方面决议了选择原那么：可靠性对于井下部分的系统和网络部件要充分思索满足防尘、抗高温潮湿和电磁干扰的要求。地面系统充分思索防雷和抗电磁干扰的设置。因此，我们在选择网络产品的类型和技术时，要充分思索其冗余性，和在恶劣环境下的高可靠性。可扩展性可以无缝的从100Mbps 到1000Mbps 的网络传输数率，可支持多达26个网络端口，保证现有以太网产品的方便扩展，以及提供更高的通讯带宽，为未来数据信号、音频信号