矿山安全集成监控系统技术方案简介(有图版)_200812

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。
（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+1≥2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。
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）中的任何微机，实时观看和控制视频镜头的远程在线监控功能，使VCD～DVD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。
4.安全集成监控系统之二维电子警监督子系统，移动应急指挥车（可选）；
6.矿石产量（皮带称）远程计量系统；
7.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）；
8.三维GIS应用系统中的矿山三维GIS显示查询系统和保留矿柱井上下三维对照制图系统；
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.信息中心系统之硬件、软件等基础设施部分；
10.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；
11.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。
1.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；
2.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CIF~D1级（PAL制704×576，1~25桢/s；NTSC制704×480，1~30桢/s，占用带宽800Kbps~2Mbps连续可调）；
3.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（100~250米）识别，高精度（5~10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）；
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Wap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。
21.补充完善矿山生产综合自动化平台；
22.完善数据仓库；
23.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。
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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！
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，其高精度定位分站可以在80～250米（包括岔道、U型弯道）识别范围内精确定位（1～250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。
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长期以来，中国矿山事故不断，包括瓦斯爆炸、塌方、渗水等事故越来越严重。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。
15.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；
16.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；
17.应急预案生成系统、抢险救灾系统、会商指挥系统；
18.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）；
（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；