矿山安全集成监控系统技术方案简介有图版

1、矿山安全集成监控系统 技术方案设计者：陈晔 汤大立2008年12月前 言本集成系统结合国内实际引进消化北美先进技术，率先在国内推出了具有国内领先水平和自主知识产权的矿山安全集成监控系统。该系统是一套适用于贵金属、有色金属、稀有金属、稀土和煤矿等矿山地面和井下的具有可动态定位、可集成现有多种系统、并适应未来新建的各单个安全监控系统和综合自动化系统的集成监控平台，也是一套在确保安全可靠与提高应用水平的前提下，节省总体建设和运行成本的实用系统。本集成系统是矿山安全监管各方面全方位的解决方案，可以实现现有及未来矿山各孤立运行系统监控信息的集成传输和综合应用。集成系统中既包含单个监控系统的功能，还包括了

2、单个系统所不具备的、只有集成系统才有的性能与功能；使得各系统间能共享资源和互操作，弥补单个系统产生信息孤岛的致命缺陷。本集成系统采用“一线通”宽带传输，具有不需要另加其它任何传输主干线就可方便扩展、集成、传输地面和井下其它未来应用系统信息的独特功能。利用本系统就能够集中传输井下除电力之外的各种安全检测设备和自动化设备采集的各种数据，并且能够将管理决策层的调度控制信号直接传输到采集与施用层的控制设备，使各种安全监控信息综合利用，同步提高系统的监控、监管和监督的性能和功能，确保生产安全成为可能。本集成系统集人员定位考勤、巡检考核、监督报警和移动搜救四个子系统于一体。除有效解决了弯道和岔道的定位外，

3、其高精度定位分站可以在80250米（包括岔道、U型弯道）识别范围内精确定位（1250米可调），完全可以满足180米的采掘工作面人员的实时精确定位；监督报警子系统是一套对识别卡非法进入、非法离开、损坏和非法摘取（可选）进行监控报警的先进系统；移动搜救子系统则是一套全新的可移动实时搜寻井下失踪人员位置和探测生命特征（可选）的先进系统。本集成系统之全数字视频监控系统，采用领先的全数字视频监控技术，借助“一线通”宽带传输，在国内率先实现了不需要重复敷设大量光缆，就能达到传输井下视频信号的目的。它除了可实现地面的集中监控管理外，还可方便各级矿山安监管理人员，利用矿山企业内部网（如，局域网，VPN）中的任

4、何微机，实时观看和控制视频镜头的远程在线监控功能，使VCDDVD级质量画面的井下彩色/黑白视频资源，在办公室、在家中、在外地宾馆均可以在线实时享用。本集成系统之矿车移动定位监测系统。既可与人员定位系统集成外，也可单独建设，其高精确矿车定位信息可供现有“信集闭”（矿井机车运输监控系统）共享，也可将系统建成为自成体系的矿井机车运输监控系统，它将大幅提高其定位精度，真正杜绝撞车事故的发生！本集成系统采用GIS技术，以井下坑道电子地图为基础，实现各种安全设施和设备的实时定位监测监控与维护，人员的定位考勤和应急搜救，各种矿图的资源共享和应用集成。本集成系统之三维GIS应用系统，以三维全方位视角方式展现井

5、下坑道立体图及其对应的地面电子地图为基础，包括矿山三维GIS显示查询系统、保留矿柱井上下三维对照制图系统、一通三防三维测算制图系统、三维采掘设计图自动更新等子系统，可大大提高矿山安全生产设计、制图和管理水平。本集成系统之双向通讯（小灵通）系统，自成体系，可免电信话费实现井下和地面的双向语音通讯，还可选与电信公网的固话、手机和小灵通的通话功能（接听免费）。此外，利用本子系统具备的人员定位和报警功能，可弥补非重点区域因未布设高精度人员定位系统而不能对人员定位和报警的不足。本集成系统之视频会商系统和智能会商系统（可选）。前者是基于视频会议技术，可以实现各矿山、各矿区和各级部门的领导和专家“面对面”的

6、联网调度、监控和指挥的功能；后者是建立在数据库、矿图库、应急预案库、知识库、模型库、历史库、数据仓库（可选）和全数字视频监控系统支持下的应急方案风险评估辅助决策支持系统，除包含前者功能外，还能仿真各决策方案执行后果的风险与代价，辅助决策者从中优选代价低效果好的满意方案。本集成系统之应急指挥系统，包含无线报警监督、视频监督和应急指挥三个子系统。其中，无线报警监督子系统，可实时督察各级安监人员对报警信息的处理情况，逐级向上级安监人员发送处警监察信息，可有效避免人为因素延误处理报警事件酿成的灾难。 此外，还可选配包含三个子系统的应急指挥车，便于野外现场移动指挥。本集成系统可对矿山原有的安全监管及其它

7、相关设备、系统整合利用和集成，也可随时添加未来新建的监控系统，实现包括甲烷、一氧化碳、风速、负压、温度，地下水位，以及主次要风机、局扇、皮带、空压机和水泵的开停，主要风门开关，工作面电气设备馈电状态（电流、电压、温度、励磁电流、功率因数、开停状态、油温、油压、水温、水压）等物理量和变电所电机设备多达32项关系到安全生产各要素物理量进行综合监控和集成应用。本集成系统着力于安全监管和其它信息管理系统的升级换代与未来发展，留有足够的接口与升级换代空间。本集成系统总体建设成本、营运成本和维护成本，系统的功能、性能均优于各孤立监控系统之和，能够达到成本倍降、功能倍增的效果。在矿山分阶段实施与预期效果第一

8、阶段：建立以“一线通”宽带光纤以太网为主干传输的一体化网络平台和以安全集成监控系统为标志的应用平台（样板平台）建设井下“一线通”工业以太环网，实现矿山井下除电力或电力载波外的所有采集数据和地面控制信号的集中传输，这样将大大节省单个系统均需要布设主干传输线路的总体成本；井下全数字视频监控系统（功能优于目前的工业电视系统）和地面全数字安防视频监控系统。该系统可随时无缝接入DLP大屏幕显示系统，在未建DLP显示大屏情况下，实现桌面微机工作站级的全数字、高清晰、多画面自由切换的视频监控，其远程实时监控与录像分辩率均可达CIFD1级（PAL制704576，125桢/s ；NTSC制704480，130桢

9、/s，占用带宽800Kbps2Mbps连续可调）；井下人员定位、考勤、报警和移动搜救系统，它们可共享“一线通”传输系统和定位分站，节省各自单独建设主干传输线缆的费用。该系统可达到的优越性能和功能是：远距离（100250米）识别，高精度（510米）定位，非法进入、非法摘取与求救报警（可选），U型弯道和岔道适用（可选）、移动搜救和生命探测（可选）；安全集成监控系统之二维电子地图子系统；应急指挥系统中的无线报警监督子系统，移动应急指挥车（可选）；矿石产量（皮带称）远程计量系统；安全监测监控系统（包括集成、或者需要修复或者未建的安全监测报警监控等系统）；三维GIS应用系统中的矿山三维GIS显示查询系统

10、和保留矿柱井上下三维对照制图系统；信息中心系统之硬件、软件等基础设施部分；安全生产信息管理系统之安全信息管理系统、通风管理信息系统；其它急需建设的信息系统（非安全集成监控系统子系统部分）。第一阶段实施后的效果：建成了井下工业级的“一线通” 宽带光纤以太网，与地面办公局域网构成了一体化的网络平台；初步完成信息中心系统软硬件基础设施建设；在GIS基础上集成传输和应用了两个以上安全监控类系统（例如：瓦斯安全监控系统、井下人员定位系统、全数字视频监控系统、产量监控系统等等）；在国内独创矿山移动搜救系统和无线报警监督子系统。第二阶段：补充完善安全集成监控系统，初步建立矿山综合自动化集成平台和各业务管理办

11、公系统安全集成系统之瓦斯巡检系统；安全设备监测监控系统、水情水害监测系统等（可放在第一阶段建）；顶板压力变形动态监测传输系统（可放在第一阶段建）；三维GIS应用系统中的一通三防三维测算制图系统和三维采掘设计图自动更新系统；安全集成系统之大屏幕显示系统（可放在第一阶段建），包括调度室监控中心DLP大屏幕显示系统、LED电子公告牌显示系统、地面安防DLP大屏显示系统；生产调度指挥系统之小灵通通信调度系统（可放在第一阶段建）、生产调度管理信息系统；应急预案生成系统、抢险救灾系统、会商指挥系统；矿山生产综合自动化平台，优选SCADA系统,实现以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统（注：如果矿山现

12、阶段以人工开采为主，则矿山综合自动化平台只应包含条件成熟的系统）；其它业务管理信息系统和办公自动化系统；开始数据仓库的建设。第二阶段实施后的效果：将建成的井下“一线通”环形光纤宽带以太网与地面局域网连成一体，构成了一体化的网络平台，建成实现全矿的信息集中处理和信息共享的中心-信息中心。第三阶段：完善矿山综合自动化集成平台，建立健全的数据仓库和矿山管理信息集成平台补充完善矿山生产综合自动化平台；完善数据仓库；集成各业务办公管理信息系统和办公自动化系统。系统最终建成后的效果：三个阶段的工作做完后，可达到井下各种信息的集中采集、传输和处理，资源共享，和与地面各种信息系统的有限集成与应用的目的。目 录

13、 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc217619401 前 言 PAGEREF _Toc217619401 h 1 HYPERLINK l _Toc217619402 在矿山分阶段实施与预期效果 PAGEREF _Toc217619402 h 4 HYPERLINK l _Toc217619403 1 系统概述 PAGEREF _Toc217619403 h 8 HYPERLINK l _Toc217619404 2 系统需求与设计原则 PAGEREF _Toc217619404 h 10 HYPERLINK l _Toc217619405 2.1 现有问题 PA

14、GEREF _Toc217619405 h 10 HYPERLINK l _Toc217619406 2.2 系统需求 PAGEREF _Toc217619406 h 10 HYPERLINK l _Toc217619407 2.3 设计依据 PAGEREF _Toc217619407 h 13 HYPERLINK l _Toc217619408 2.4 设计原则 PAGEREF _Toc217619408 h 14 HYPERLINK l _Toc217619409 2.5 总体结构（示意图） PAGEREF _Toc217619409 h 17 HYPERLINK l _Toc217619

15、410 3 系统组成、作用、功能与特点 PAGEREF _Toc217619410 h 19 HYPERLINK l _Toc217619411 3.1一线通宽带网络传输系统 PAGEREF _Toc217619411 h 19 HYPERLINK l _Toc217619412 3.1.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619412 h 19 HYPERLINK l _Toc217619413 3.1.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619413 h 19 HYPERLINK l _Toc217619414 3.2.3 系统结构与界面（示意图） PAGERE

16、F _Toc217619414 h 21 HYPERLINK l _Toc217619415 3.2人员定位系统 PAGEREF _Toc217619415 h 22 HYPERLINK l _Toc217619416 3.2.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619416 h 22 HYPERLINK l _Toc217619417 3.2.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619417 h 23 HYPERLINK l _Toc217619418 3.2.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619418 h 25 HYPERLINK

17、l _Toc217619419 3.3矿车移动定位监测系统 PAGEREF _Toc217619419 h 28 HYPERLINK l _Toc217619420 3.3.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619420 h 28 HYPERLINK l _Toc217619421 3.3.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619421 h 28 HYPERLINK l _Toc217619422 3.3.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619422 h 29 HYPERLINK l _Toc217619423 3.4全数字视频监控系

18、统 PAGEREF _Toc217619423 h 29 HYPERLINK l _Toc217619424 3.4.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619424 h 29 HYPERLINK l _Toc217619425 3.4.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619425 h 30 HYPERLINK l _Toc217619426 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619426 h 32 HYPERLINK l _Toc217619427 3.5 矿山产量计量远程监控系统 PAGEREF _Toc217619427 h 33 H

19、YPERLINK l _Toc217619428 3.5.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619428 h 33 HYPERLINK l _Toc217619429 3.5.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619429 h 33 HYPERLINK l _Toc217619430 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619430 h 35 HYPERLINK l _Toc217619431 3.6电子地图系统 PAGEREF _Toc217619431 h 35 HYPERLINK l _Toc217619432 3.6.1 系统组成与作

20、用 PAGEREF _Toc217619432 h 35 HYPERLINK l _Toc217619433 3.6.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619433 h 35 HYPERLINK l _Toc217619434 3.6.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619434 h 36 HYPERLINK l _Toc217619435 3.7 安全设施管理系统 PAGEREF _Toc217619435 h 38 HYPERLINK l _Toc217619436 3.7.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619436 h 38

21、 HYPERLINK l _Toc217619437 3.7.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619437 h 38 HYPERLINK l _Toc217619438 3.7.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619438 h 39 HYPERLINK l _Toc217619439 3.8应急指挥系统 PAGEREF _Toc217619439 h 39 HYPERLINK l _Toc217619440 3.8.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619440 h 39 HYPERLINK l _Toc217619441 3.8.

22、2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619441 h 40 HYPERLINK l _Toc217619442 3.8.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619442 h 42 HYPERLINK l _Toc217619443 3.9 监控中心服务器系统 PAGEREF _Toc217619443 h 43 HYPERLINK l _Toc217619444 3.9.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619444 h 43 HYPERLINK l _Toc217619445 3.9.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc21761

23、9445 h 43 HYPERLINK l _Toc217619446 3.10 大屏幕数字拼接墙（含LED大屏）显示系统 PAGEREF _Toc217619446 h 44 HYPERLINK l _Toc217619447 3.10.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619447 h 44 HYPERLINK l _Toc217619448 3.10.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619448 h 44 HYPERLINK l _Toc217619449 3.10.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619449 h 45 HY

24、PERLINK l _Toc217619450 3.11 双向语音通讯（小灵通）系统 PAGEREF _Toc217619450 h 46 HYPERLINK l _Toc217619451 3.11.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619451 h 46 HYPERLINK l _Toc217619452 3.11.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619452 h 47 HYPERLINK l _Toc217619453 3.11.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619453 h 49 HYPERLINK l _Toc21761

25、9454 3.12 矿山三维GIS应用系统 PAGEREF _Toc217619454 h 49 HYPERLINK l _Toc217619455 3.12.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619455 h 49 HYPERLINK l _Toc217619456 3.12.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619456 h 50 HYPERLINK l _Toc217619457 3.12.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619457 h 51 HYPERLINK l _Toc217619458 3.13 安全报警系统现有的和新

26、建的系统集成 PAGEREF _Toc217619458 h 53 HYPERLINK l _Toc217619459 3.13.1 系统组成与作用 PAGEREF _Toc217619459 h 53 HYPERLINK l _Toc217619460 3.13.2 系统功能与特点 PAGEREF _Toc217619460 h 53 HYPERLINK l _Toc217619461 3.13.3 系统结构与界面（示意图） PAGEREF _Toc217619461 h 551 系统概述中国的矿山安全事故率居高不下，除管理不善外，缺乏集成式一体化的安全监管设备是主要原因之一！如何充分利用先

27、进的监管系统技术手段，达到加强安全生产，提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。我们认为提升安全生产信息化管理水平，克服现已运行的系统均是孤立的不能协作工作的固有弊端，需尽快建立集成式一体化的安全动态定位监控系统，加强以灾害预防、智能监控、定位搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国矿山安全生产工作的必由之路。我们结合国内实际引进消化北美先进技术，在国内率先推出了具有自主知识产权的适用于贵金属、有色金属、稀有金属、稀土和煤矿等矿山地面和井下的安全集成监控系统。本系统集井下人员定位考勤、巡检考核、监督报警与移动搜救，全数字视频监控，双向语音通讯，各种无线与有线检测设备与报

28、警终端，各种信号的一线通宽带传输、中心控制、远程监管等系统之大成，是矿山安全监管各方面全方位的解决方案，可以实现现有矿山各孤立运行系统监控信息的集成传输和综合应用。利用本系统，各级监管人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手多种资料。尤其重要的是，由于矿山各级安全监管人员的监控行为也同时受到了本集成系统的实时督察，从而可以有效避免单一、分立的监控系统（如瓦斯监控系统）虽然报警，但因监管人员未及时采取处警行动而酿成的事故！此外，上级各安全监管部门可从各自安检管理中心或者通过手机Wa

29、p上网两种方式，实时远程监看井下安全生产状况，及时提出整改方法，减少事故隐患，使矿山安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，大幅提高矿山安全管理水平。本系统按照集成系统平台体系结构设计，其包含的关键系统主要包括：1、井下系统主要有：（1）一线通宽带传输系统；（2）人员定位考勤、巡检考核、监督报警与移动搜救系统；（3）矿车定位监控与管理系统；（4）全数字视频监控系统；（5）远程产量计量监控；（6）双向语音通讯系统；（7）电子地图系统；（8）三维GIS应用系统；（9）瓦斯安全监控系统；（10）安全生产设施监控系统；此外，还包括以上已建系统和未来新系统的无缝集成（电力系统除外）。2、地面系

30、统主要有：（11）无线报警监督、视频监督与应急指挥系统（可加配移动应急指挥车）；（12）大屏幕数字拼接墙（含显示公告牌）系统；（13）服务器（含硬件网络设施）系统；（14）监控中心数据库与数据仓库系统；（15）监控中心智能会商系统；本系统易于实施对现有孤立系统的升级改造与新系统的集成，其总体建设成本、营运成本和系统的功能、性能均优于各孤立监控系统之和，能够到达1+12的效果，是矿山安全监管系统的发展方向，达到了真正的自动实时、遥测遥控、移动远距、集成智能、监管督察、安全可靠和易扩充、低成本与可管理的目标。2 系统需求与设计原则2.1 现有问题长期以来，中国矿山事故不断，包括瓦斯爆炸、塌方、渗水

31、等事故越来越严重。究其原因，除了没有进行严格的按照规定的安全检查外，主要在于缺乏及时跟进掘进生产面的定位监控报警系统，和没有及时发现、处理报警问题，以至造成严重后果。例如，传统的所谓“在线式”瓦斯监控报警系统，实际上不能够做到真正的在线实时报警，一是因为这些设备落后，做不到实时在线报警；二是因为监控点安装的位置有限，很难及时根据掘进面做相应增加，而掘进面恰恰又是事故高发地带，因此，不能及时有效的避免事故的发生；三是因为这些传统设备缺乏完备的故障自检远程报警维护功能，加上瓦斯安检员的责任心不强，以为安装了这些瓦斯监控的地方不需要人员下到井下检查，一旦设备出现故障不能及时发现和排除，或者因为诸多检

32、测报警系统均为由各厂商分别设计的各自独立运行的孤立系统，没有把它们集成起来，不能发挥集成系统的监测互补与督察功能，各孤立系统的弊端不能由集成系统克服，从而造成矿山安全事故的频繁发生；四是缺乏井下动态定位监测与搜救系统，不能实时掌握井下安全生产的情况，一旦发生事故由于矿工的井下位置难以确定，得不到及时搜救，造成人员伤亡率增高。因此，迫切需要一套先进而行之有效的设备和配套的监管系统来突破矿山瓦斯、一氧化碳、负压、地下水、电气和动力等设备的安全监控和管理的瓶颈，进而平滑扩充逐步完善对井下和整个矿区的实时在线安全定位监控与管理，并且能够兼容或者兼并取代现有的系统和网络。2.2 系统需求我们在分析近期矿

33、山发生的特大事故时发现：（1）地面与井下人员的信息沟通不及时；（2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业实况；（3）当班安全监管人员责任心不强，未能事先及时处理安全隐患和报警事件，加上至今各孤立的监控系统不具备智能监督功能，上级领导也难以及时掌握现场的紧急情况，致使应急处置不到位或者根本就没有采取应急处置措施；（4）一旦事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，且不能移动定位搜救以及搜救效果差。目前，矿山安全监控系统普遍存在着下列问题：现有已建各监控子系统均为相对孤立的系统，切各孤立系统信息资源难以共享，更不能互补利用；缺乏井下宽带信号传输系统、远程视频监控系统、动态定位搜救系统、双向语音

34、通讯系统、无线报警指挥系统等一系列先进的IT系统，更没有一套完整的全方位集成式一体化的矿山安全动态定位监控系统的解决方案；已建系统因受早期技术限制，性能与安全稳定性不高，缺乏自检远程维护功能。随着传输技术和计算机技术的发展，在矿山安全监控系统中引入数字化远程视频监控系统、井下宽带信号传输系统、远程视频监控系统、动态定位搜救系统、双向语音通讯系统、无线报警指挥系统等一系列先进的IT系统必然是发展的大趋势。集成式一体化的矿山动态定位监控系统满足以下关键功能需求：所有井下系统设备满足矿山防爆、隔爆安全等级要求；具备现有各单个系统的全部功能；运用GIS集成技术建立的具有真实地理坐标的井下坑道电子地图系

35、统，是各安全监控系统可视化的基础， 又是建立空间属性数据管理一体化与各应用系统高度集成需求的软件平台基础。基于GIS技术的安全设施管理系统，以井下坑道电子地图为基础，实现各种安全设施和设备的实时定位监测监控与维护，人员的定位考勤和应急搜救，各种矿图的资源共享和应用集成。特别是三维GIS应用系统，以三维全方位视角方式展现井下坑道立体图及其对应的地面电子地图为基础，包括矿山三维GIS显示查询系统、保留矿柱井上下三维对照制图系统、一通三防三维测算制图系统、三维采掘设计图自动更新等子系统，可大大提高矿山对井下设施的设计、施工、制图、维护的管理水平。所建的井下人员定位系统，集人员定位考勤、巡检考核、监督

36、报警和移动搜救四个子系统于一体。除有效解决了弯道和岔道的定位外，其高精度定位分站可以在80250米（包括岔道、U型弯道）识别范围内精确定位（1250米可调），完全可以满足180米的采掘工作面人员的实时精确定位。其中：人员考勤子系统，着重对缺勤、迟到和早退等人员的自动化处理，干部带班下井情况的实时统计，具有对无效下井人员自动监管的功能；巡检子系统则可实时考核巡检人员的巡检到位情况；监督报警子系统是一套对识别卡非法进入、非法离开、故障损坏和非法摘取（可选）进行监督报警的先进系统；移动搜救子系统则是一套全新的可移动实时搜寻井下失踪人员位置，具有在盲区逐步精确定位搜救下井人员的独到功能，探测生命特征（

37、可选）的先进功能。具有对井下采掘设备/矿车进行安全生产动态定位监管的功能。具有客户端仅仅利用IE浏览器，通过Internet/Intranet/LAN宽带并发实现访问和实现控制视频监控的功能，支持的全数字视频信号质量从CIF（VCD）、DVD、D1像素级（PAL制，最高704576，125桢/s可调 ；NTSC制最高704480，130桢/s可调，占用带宽800Kbps2Mbps可调）。既支持音视频信号的同步采集与传输，又支持与井下全双工的语音通讯（小灵通）系统。其中，井下全双工的语音通讯（小灵通）系统自成体系，可免电信话费实现井下和地面的双向语音通讯，还可选与电信公网的固话、手机和小灵通的通

38、话功能（接听免费）。此外，利用本子系统具备的人员定位和报警功能，可弥补非重点区域因未布设高精度人员定位系统而不能对人员定位和报警的不足。应急指挥系统，包含无线报警监督、视频监督、应急指挥三个子系统和一个独立的野外移动应急指挥车系统（可选）。其中：无线报警监督子系统，包含对井下瓦斯、一氧化碳、温度、负压、水位、局扇、风机、水泵、电力等各种危险要素和安全设施的报警监控系统运行状态的实时监看，并可实时督察安检操作员和各级安监管理人员对报警信息的处理情况，逐级向上级安监人员发送无线报警监察信息，可有效避免人为因素延误处理报警事件酿成的灾难；视频监督子系统则可弥补人员定位考勤系统中难以自动识别的弄虚作假

39、（代班、以少充多）的考勤和杜绝无卡人员的下井；应急指挥子系统是在语音通讯、视频监督、电子地图、视频会商和应急预案库子系统支持下的具有辅助决策支持功能的系统；野外移动应急指挥车系统则是配备了本系统上述所有子系统基本功能的无线应急指挥机动车。一线通宽带传输系统，可以满足现有和未来较长时期内矿山井下的所有安全监控应用系统传输信息的需求，具有不需要另加其它任何传输主干线就可方便扩展，集成、传输地面和井下其它未来应用系统信息的突出作用。远程产量计量监控系统可选无线和有线两种方式之一。视频会商系统和智能会商系统（可选）。前者是基于视频会议技术，可以实现各矿山、各矿区和各级部门的领导和专家“面对面”的联网调

40、度、监控和指挥的功能；后者是建立在数据库、矿图库、应急预案库、知识库、模型库、历史库、数据仓库（可选）和全数字视频监控系统支持下的应急方案风险评估辅助决策支持系统，除包含前者功能外，还能仿真各决策方案执行后果的风险与代价，辅助决策者从中优选代价低效果好的满意方案。易安装、易维护、操作简单、界面简洁、功能直观明了。 2.3 设计依据矿山安全规程矿山监控系统总体设计规范矿山监控系统中心站软件开发规范 MT/T 899-2000 矿山用信息传输装置 MT286-92 矿山通信、自动化产品型号编制方法和管理办法 当地省、市对矿山行业的具体要求及矿山企业的具体需求民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB5

41、0198-94工业电视系统设计规范 GBJ115-87民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92计算机软件开发规范 GB8566-88电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB50168-92安全防范工程程序与要求 GA/T75-94建筑电器设计规范（IGI16-83）中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T74-94）工业与民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198-94）安全防范系统工程程序与要求（GA/T75-94）电气设备抗干扰特性GB48902.4 设计原则性价比高（1+12）集成系统涵盖单一系统的所有功能，且功能高于和多于单一系统功能之和；集成系统具有弥补单一系统固有缺陷的

42、功能；集成系统的建设成本、运营成本和维护成本均低于单一系统之和的相应成本；技术先进采用一线通宽带传输技术，即在一条主传输线路中传输多路图像、声音、数据和电源，减少了线缆用量，提高了信号质量。传输距离可以达到3公里120公里；采用矿用本安型高精度定位技术和移动搜救技术，实现了井下弯道定位、大范围高精度的定位，和移动精确定位与搜救；采用矿用本安型全数字网络摄像机，VCD级到D1级（可调）的超高分辨率视频图像，大大提高了传输带宽的利用率，在同等带宽和分辨率条件下，数字的比模拟的摄像机可多传3倍以上的音视频信息。可靠性高实践证明宽带以太网技术已经发展得十分成熟。系统的工作将十分稳定可靠，比采用铜缆或者

43、模拟光纤的主传输系统的可靠性，至少提高两倍。视频监控系统使用专业矿用隔爆型光纤摄像仪防护罩，设备防护等级符合GB3836.2-83爆炸环境用防爆电气设备标准隔爆型：D标准；视频采集设备采用超低照度摄像机，最低照度达0.0003Lux，即使在井下比较昏暗的环境中也能获得清晰的图像；视频亦采用一线通光纤以太网传输，不会产生安全问题，传输信号质量好，杜绝井下的电磁环境干扰。决策平台可视化井下电子地图、视频监控和动态定位系统是矿山安全生产调度和应急指挥可视化的基础平台；井下应急搜救系统和无线报警监督指挥系统则是矿山安全生产调度和应急指挥可视化的应用平台；决策平台智能化决策方案基于实时数据库、矿图库、预

44、案库、历史库、模型库、知识库实时生成；决策方案的优选基于多种预选方案仿真执行结果的风险评估；移动指挥扁平化各级安监管理人员，通过手机短信/语音自动报警和WAP上网，实现了移动实时可视化和扁平化的监控指挥。所谓指挥扁平化是指不同级别的报警与指挥可以分级分步或者由最高级别向下统一同步或协同进行。人机系统协调互补矿山各级安监管理人员既是本系统的管理者和直接用户，同时其监控行为又受到本系统的实时督察，比如，未能及时处理报警事件，系统将自动逐级向上级安监管理人员，直至上级安监局领导告警，从而彻底杜绝人为失误造成的事故。易用性强基于优良的操作平台，设备在安装中，无须复杂的调试工作。采用模块化设计，操作简便

45、；使用中操作界面实现了人性化和智能化，使操作十分简便。可扩展性系统预留相应的接口以便扩充之用；如果用户在应用中需不断扩大监控点数量或增加其它安防系统（如报警、控制系统等），只需将新设备就近接入原来的主干线即可。网络无须大的调整。使用户的投资具有长期效益。控制部件（软、硬件）采用模块式结构，可以方便灵活进行扩充，保证适应未来；规范性本系统传输设备全部依据国家与行业标准。设计上遵从相关行业规范。安全性多种授权模式，可以通过IP授权访问、用户登陆权限限制、视频通道授权等多种方式控制人员访问权限，保证监控系统的安全性；灵活性系统支持基于WEB方式的视频网络浏览功能，可供用户方便使用；灵活进行系统软件升

46、级，避免对系统产生过大的影响；实时性基于带宽的优势，各类前端信号可做到实时的传输；同时可利用其他传输通道进行实时传输，如：ADSL、ISDN、专线网络和无线网络等；稳定性具有独特的图像管理功能，严格控制丢帧现象；完善的视频流控制功能，保证网络传输的顺畅；管理、操作权限的分级实现，保障管理的统一、规范；强大的自我诊断、恢复功能；冗余互补性多个系统之间取长补短，有机结合，如基于电子标签识别卡的高精度人员定位系统与语音双向通讯系统的低精度人员定位的冗余互补；监控中心应急指挥与现场移动指挥指挥车的冗余互补；。完善性与数据采集监控系统无缝地结合，实现报警信号的联动，报警设备的自启动；当报警信号产生时，可

47、实现多种可用通道的信息传输。2.5 总体结构（示意图）图2-1：矿山综合信息化应用集成平台结构图图2-2：矿山安全集成监控系统子系统组成示意图图2-3：系统网络结构图图2-4：矿井信息采集/控制、传输与管理层网络的构架3 系统组成、作用、功能与特点*矿山安全监控集成系统的第一期工程主要由下列软硬件系统组成：一线通宽带网络传输系统； 井下人员定位考勤、巡检考核、监督报警与移动搜救系统；全数字视频监控系统；矿山产量计量远程监控系统；矿车移动定位监测系统；二维电子地图系统；安全设施管理系统；应急指挥系统；监控中心服务器系统；大屏幕数字拼接墙系统（含LED显示屏子系统）；双向语音通讯系统；三维GIS应

48、用系统（建议至少包括矿山三维GIS显示查询系统、保留矿柱井上下三维对照制图系统）其它安全报警监控系统的新建与现有安全监控子系统的集成。3.1一线通宽带网络传输系统3.1.1 系统组成与作用一线通宽带网络传输系统硬件主要由地面和井下的主干光缆、工业级网络交换机、接线盒等连接设备、连接次级光缆与其它前端铜质电缆（RS485等控制电缆、通信电缆、报警电缆）等组成；软件为监控中心网管中心的光纤以太网管理软件。一线通宽带网络传输系统是本矿山安全集成监控系统所有安全监控子系统的信息传输通道，它完成从井下到监控中心/矿山局域网之间的所有信息（包括除电源外的任何信息）的双向传输。3.1.2 系统功能与特点本系

49、统是一种先进而成熟的井下与地面监控中心/矿山局域网之间双向通信的千兆宽带通信网络系统，有如下显著功能与特点：具有“一根线”满足矿山除电源电缆之外井下铺设任何光缆和电缆的需求，通俗地说，就是用一根线缆（主干光缆）可以取代矿山井下铺设任何线缆，也可以说，今后任何需要铺设线缆的应用系统都不再需要另外铺设传输线缆了，它们完全可以物理共享本传输系统，故形象地美称这样的主干宽带传输系统为“一线通”；具备千兆光纤以太网的全部物理和逻辑结构特征，故其高带宽、抗干扰、抗破损、易布线、易扩展、先进和安全可靠的优点，除了提供对矿山各类检测设备的并发采集、传输和控制外，可同时满足地面和井下多路视频监控图像以摄像机最高

50、分辩率的全数字流媒体方式实时并发采集、传输和控制；兼容任何光纤和电缆信号的传输，新建系统或者扩建系统所需要增加的不再是昂贵的井下和地面线缆，仅仅是井下前端设备到“一线通”主干宽带传输网络的短距离（一般500米）电缆或者光缆（一般2公里）和廉价的电光信号转换器而已；可与矿山现有或未来矿山局域网（光纤以太网）无缝集成，实现将矿山局域网从物理上和逻辑上延伸至井下坑道的任一部位与角落，可实际成为矿山局域网（LAN）的一个组成部分；可与上级矿山专用网络无缝集成，借助“一线通”宽带网络，可以实现异地远程通过矿山专用网络对井下安全设备设施的直接监控；可让授权的各级安监管理人员，通过Internet/Intr

51、anet以IE浏览器的方式在任何可以上因特网的地方，直接监控井下的安全设备设施；具有一次投资建成，即可满足包括目前井下已有的，即将建设的，和未来至少10年内扩展系统和新建系统需求的特点！从而，大幅节省矿山铺设通信线缆的总成本；鉴于目前铜芯电缆价格与光缆的价位基本相同，并且随着线缆中的芯数的增加，光缆反而比铜芯电缆便宜的特点，使一次性投资建设以宽带光缆为主干传输网络的系统成为性价比最佳的解决方案。3.2.3 系统结构与界面（示意图）图3-1：系统网络结构图图3-2：各子系统组网结构图图3-3：基于以太网的矿山工业控制网络实用模型3.2人员定位系统3.2.1 系统组成与作用人员定位系统分为井下人员

52、定位考勤、巡检考核、监督报警和移动搜救等4个子系统，主要由定位分站、高精度定位分站、移动定位分站和生命搜救仪（可选）、普通和高精度定位采集点、隔爆电源箱、连接“一线通”宽带传输网的矿用阻燃电缆及其分线连接设备、有源标识卡等硬件，和人员定位系统集成软件组成。人员定位系统采用先进的无线识别技术自动、实时、快速、远距离、大容量、大范围和高精度地识别人员标识卡的相关信息。当携带有标识卡的人员或车辆在距离读卡分站不大于150m的距离范围内经过时，读卡分站自动采集到标识卡的相关数据（无需专门的打卡动作，无须停留，便可自动完成数据采集），通过 “一线通”宽带传输网络，将人员定位信息实时传输到监控中心和各相关

53、科室，并在电子地图系统和人员定位系统集成软件平台的支持下，达到大范围高精度对井下人员的实时和精确的定位考勤、巡检考核、监督报警（包括非法闯入、非法离开、非法摘取报警与故障报警）和移动搜救的目的。本系统支持网络查询功能，跟踪、定位管理的服务器和集成平台软件可以将各种数据通过无缝连接的矿山局域网让连接在局域网上的计算机或者授权的Internet/Internet用户通过IE浏览器查阅实时数据和统计数据，而不需另装程序，用户数量不受限制，各用户的访问权限可以由系统管理人员给以限定，方便矿领导、机电处、安检处、调度室、劳资科及其它需要实时查阅数据和统计数据的部门共享，可通过监控中心调度室将有关文字信息

54、发送到LED显示大屏幕上公布显示，能够真实地以井下地理位置信息的矢量图形方式，在授权的网络用户工作站上实时地理定位显示井下人员监控区，各采区和各队的人数与名单。矿山井下人员管理软件的功能包括按各种条件进行数据查询，数据汇总、统计，工时利用率分析和相应的报表打印；能够对各种人员设定不同的额定下井工时要求。同时跟踪定位数据采用标准的SQL数据库结构，可供其他相关系统共享资源和进行二次开发利用。移动搜救系统可在主传输系统遭到破坏，有线和固定基站无线人员定位系统瘫痪，或者定位盲区，实现对井下失踪人员位置和探测生命特征（可选）的可移动搜救的先进系统。3.2.2 系统功能与特点本集成人员定位系统同时包含了

55、4大实时定位子系统的功能，具备单一的矿山井下人员定位系统的所有功能外，还有如下矿山单一系统目前尚不具备的显著功能与特点：具有全国独创的移动搜救功能，可以快速接近和精确定位救出需要救助的人员（误差510米）。具有人员巡检考核功能，完善了对出勤不出力，或者出勤不到位人员的考核。具有监督报警功能，即对于盲巷道、火药库等设定了禁止入内标志的禁地，非法人员一旦闯入，系统将自动报警；可对非法离开或者偏离工作场所人员的报警；可对非法摘去定位标识卡实时报警；可对标识卡故障损坏实时报警。为本集成系统中的应急指挥系统之视频监督子系统，自动提供实时下井人员的头像数据，支持视频监督子系统，杜绝张冠李戴和以一代多的虚假

56、考勤情况；在“一线通”宽带网络传输系统、电子地图系统支撑下，具有授权的各级（包括市、省级和国家矿山安监局）安监管理人员，通过Internet/Intranet以IE浏览器的方式在任何可以上因特网的地方，实时查看，监督和统计分析人员定位信息备有双向通信接口，可以共享人事、工资等管理系统的资源，也可供地面人事、工资等相关管理系统分享本集成系统定位信息资源；比如，可依据人事管理系统的下井人员的上岗证有效期，自动阻止（报警提示）过期未更新上岗证人员的下井；共享集成系统的数据服务器、应用服务器和web服务器资源，不再另行需要工控机与单独的服务器。本集成人员定位系统同时具备了矿山井下人员定位系统的如下显著

57、功能与特点：可以在大范围（两台精确定位分站之间距离在250米）内，高精度（510米）地识别标识卡；在有效识别范围内，具有弯道识别功能；采用增设具有分站功能的采集点，解决分支岔道的动态定位；具有高可靠性。丢卡率0.0%；并且采用共缆总线的方式，一点对多点，每个分站都有系统提供的电源，即使井下断电也不会影响分站的正常工作，降低了故障发生的可能性。具有较高的抗干扰性。总线传输方式采用频率搬移的办法使信号传输频率在干扰频率以外，所以能有效抑制高频干扰，即使在井下有强干扰源的环境下使用，也能够传送准确的、实时的数据；具备可扩充性，且扩充简单，可平滑升级。系统预备容量的扩充与升级换代的功能。每一个分站都有

58、相关的扩充接口，系统也留有再开发的空间。增加分站监测点时，只需就近将信号线接入系统总线即可，无需大量二次布线；系统全面执行新版防爆标准、监测标准及新版的矿山安全规程。防爆电源在直径1.2公里内，可以支持35定位分站，即具备1拖35个分站的功能，从而大大增加接收范围和接受强度，同时也降低了成本；3.2.3 系统结构与界面（示意图）图3-4：井下人员定位系统结构示意图图3-5：井下人员定位空间模拟示意图图3-6：非法闯入/非法离开/标识卡损坏实时声光报警界面6号RFID基站7号RFID基站5号RFID基站巡检员编号巡检员姓名巡检内容巡检时间巡检信息反馈X002王强RFID基站常规巡检06-09-2

59、3 08:55:095号基站巡检到位X002王强RFID基站常规巡检6号基站漏检X002王强RFID基站常规巡检06-09-23 09:10:167号基站巡检到位图3-7：巡检考核报警界面成功找到目标6号RFID基站7号RFID基站5号RFID基站图3-8：移动搜救示意图图3-9：生命探测仪手持终端3.3矿车移动定位监测系统3.3.1 系统组成与作用矿车移动定位监测系统的组成、原理、技术与人员定位系统一样，所不同的是作用不同。识别的对象仍然是有源标识卡，仅仅是携带标识卡的对象由人改成了可移动的物体。建立本系统的目的是为了实时高精度地监测各类井下移动矿车的运行状态，为地面的安全生产管理系统提供接

60、口数据，大幅提高地面机车运输调度控制室对已建矿井机车运输监控系统的监控水平。本系统既可与人员定位系统集成，也可单独建设，其布置在机车各岔道口的高精度矿车定位信息，可供矿山现有矿井机车运输监控系统共享；如果扩充并集成机车控制系统部分，即扩展为自成体系的矿井机车运输监控系统，它将大幅提高矿井机车运输监控系统的定位精度，真正杜绝撞车事故的发生！3.3.2 系统功能与特点本集成矿车移动定位系统，具备单一的矿山井下矿车定位系统的所有功能外，还有如下矿山单一系统目前尚不具备的显著功能与特点：在“一线通”宽带网络传输系统、电子地图系统支撑下，具有授权的各级（包括市、省级和国家矿山安监局）安监管理人员，通过I