中煤科工集团重庆设计院项目设计方案

中煤科工集团项目设计方案1.1系统设计标准本方案依据的标准为：《煤矿监控系统总体设计规》《煤矿安全规程》《煤炭工业矿井设计规》《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》《煤矿安全装备基本要求》《煤矿监控系统中心站软件开发规》《煤矿监控系统性能测试方法》《爆炸性环境用防爆电气设备防爆型电气设备》《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件》《矿井通风及安全装备标准》《矿井通风安全监测装置使用管理规》《信息技术设备包括电气设备的安全规》《安全技术防规工程程序技术规》《煤炭调度信息化装备技术规》《KJ90NB型煤矿监控系统产品标准》AQ 1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规》AQ 6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》1.2监控系统选型KJ90NB安全监控系统是在保留传统的KJ90NA系统所有功能的基础上，基于工业以太环网＋现场总线作为矿井信息传输平台，整个系统利用工业以太网平台和多主并发通讯技术，使系统在通讯速率、可靠性，稳定性、反应时间、扩容接入能力、故障自恢复能力等方面性能较现有传统监控系统有质的提高。

系统所采用的技术是从地面局域网技术发展而来，其采用的技术标准和通讯协议都是当今网络应用中十分成熟的通用标准。

并针对工业应用恶劣环境进行了特殊设计，使其在实时性、运行稳定性、可靠性、环境适应性、通讯抗干扰、系统容量等性能方面较传统的技术有显著提高，并能很好适应煤矿井下恶劣的生产环境。

KJ90NB型煤矿安全监控系统自配套能力强，监控系统的各类设备及监控软件均由煤科院一家研制、生产。

产品性价比高，售后服务有保障，能很好的控制监控系统总体质量和性能，控制产品的生产加工周期，对日后产品的升级换代提供可靠保障。

1.3瓦斯监控系统的发展趋势传统的安全监控系统采用总线传输的方式，系统容量受限，通讯平台只能运行特定的系统，反映速度慢，不具备通讯冗余和自恢复功能；易受干扰，运行不稳定；兼容性差；无法实现故障自我诊断，自成系统，数据孤立且重复布线，使用维护工作量大，不能进行综合分析，预警，应急联动。

根据各矿近年生产管理的实际需要，还将在矿井原煤生产过程各环节装备一些新的系统。

如果继续采用传统的通讯方式，势必又将采用各自独立安装运行方案，造成矿井监控设备布线越来越复杂、系统维护成本越来越大。

针对传统系统的缺点，我方以基于工业以太环网＋现场总线平台的KJ90NB煤矿综合监控系统作为此次投标设备。

与传统的系统比较具有相当巨大的优势和在传输速度、质量上的质的飞跃。

并能方便实现各系统监测监控数据的综合集成。

以直观形象的各种图形方式显示全矿井的生产工艺流程、同时也将方便显示其它诸如矿井瓦斯、矿井人员、矿井抽放、矿井设备运行状况等分类信息。

这对提高生产调度管理效率，指导煤矿安全生产具有重要意义。

煤科院根据国煤矿的实际情况，研制开发了以RS485作为通讯协议的普通安全监控系统（KJ90NA）和基于工业以太网传输平台的宽带安全监控系统（KJ90NB）主要参数性能对比：1.4KJ90NB煤矿安全监控系统结构由于KJ90NB煤矿安全监控系统采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。

系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。

因此本方案设计为分层结构（如错误!未找到引用源。

），具体组成如下：图 2-1：KJ90NB瓦斯监控系统结构图A．地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。

网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据，监测信息可以在调度大屏上轮换显示。

地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；地面监控中心主要有主控机(备用机)、网络交换机、报表打印机、UPS电源、避雷器等设备；系统监控地面中心站采用全网络化结构，便于实时监测信息、图象信息及文件共享。

网络构成为Ethernet以太局域网，通信协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。

B．系列化智能监控分站。

主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等；C．各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。

1.5KJ90NB安全监控系统特点主要监测井上、下的各测点的环境参数(瓦斯、一氧化碳、风速等)和主要生产设备运行状态。

在一些重要的地点安装传感器后，一些环境参数和运行状态可以直接在地面中心站上反映出来，减少了井下有关的检查和值班人员，帮助领导和调度员及时掌握安全生产情况，发现安全隐患时及时通知有关人员处理，使值班人员能够及时了解工作面的有安全环境参数的变化情况，对于存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。

因此整个系统在保障安全，提高生产效率等方面将发挥重要作用。

具体表现如下：软件方面KJ90NB型煤矿安全监控系统的软件，包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软件等。

随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代，已发展到现在的WIN2000/2003，是目前国煤矿监控系统最先进的监控软件之一。

由于在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步提高，可适应不同用户对系统规模的要求，有很高的扩展性和开放性；由于系统运行于WIN2000/2003多任务环境，并在数据通讯方面采用了动态库及多线程技术。

实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝；监控数据采用先进的变值变态存储技术，存储时间长，可大10年以上。

主控机软件有一个控制软件包，为用户提供以选择方式编制各种自动控制方案的功能，从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠手段。

异地控制与监控分站和智能传感器输出控制组成三重控制，从而保证瓦斯超限断电，万无一失；系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图，可随时查询打印；开关量每天形成班、日报表。

联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。

对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。

系统配置灵活，允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。

软件支持无缝挂接煤科院十五攻关项目研制开发的矿井瓦斯灾害预警系统模块，使矿井安全可以实现超前预测预报。

软件支持强大的语音报警功能和短信报警功能。

（需增加相应硬件设备）硬件方面煤炭科学研究总院煤科院是从事煤矿安全技术的专业研究院，有很强的技术实力，具有独特的技术优势，运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国属一流，而且我们一直在跟踪当今先进技术，不断地完善和发展；系统监控分站、电源开发了各种型号规格，形成了大、中型一体化及分体式等系列，可满足不同需求，且在产品体积、重量、性能方面较同类产品具有较大优势。

在各类传感器及断电器方面KJ90NB型煤矿监控系统是国自配套性最强的系统，其各类传感器、断电器全部由自己生产制造，传感器种类齐全，断电器有多种系列可以选用，完全能满足用户的不同需要，不但如此，我们生产的各类传感器、断电器等还给国许多系统配套，在市场上占有很大的份额，许多传感器如瓦斯、风速、烟雾、CO等属国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关成果，具有很高的性价比。

监控分站及传感器实现了智能化，调校均采用红外遥控方式，操作简单方便。

分站含备用电源，当交流断电时，分站与传感器由备用电源供电，可连续供电2小时以上。

系统分站有多种系列供用户优化配置，分站初始化后，可存储地面中心站对该分站的报警断电等控制设置，而且分站可以就地通过红外遥控器进行手动初始化。

在井下分站完全断电情况下之后恢复供电，即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。

断电距离大于2.5Km，分站断电时间小于2S。

井下监控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，可在极短的时间自动复位并重新启动单片机投入运行；即使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。

分站模拟量与开关量可以随意互换。

不受口的限制，充分提高了分站端口的利用率，使系统设计更加优化。

监控分站支持一根四芯电缆带2台传感器的应用，可节省大量电缆，减少施工量和维护量。

监控分站具有智能接口，通过一根传输电缆可挂接8个智能设备。

系统与井下失去通讯联络时，分站能存储最新两小时数据，恢复通讯后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据。

分站具备故障闭锁功能；当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常运行或故障时，立即切断相关电源并闭锁；当与闭锁控制有关的监控设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

电路设计时，对分站所有与外界联系的输入输出电路部分增加了安全栅隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因素对分站造成的损害，使得系统的可靠性得以进一步提高。

使用的各类传感器全是矿用本质安全型产品，智能高、低浓度瓦斯传感器采用红外遥控调校，工作电流≤70mA，催化元件的寿命大于1年，调校期大于一个月，S中毒的功传输距离最大可达2.5Km且可以不带新鲜空气在井下进行调零。

具有抗H2能。

煤炭科学研究总院煤科院推出了先进的红外瓦斯传感器，其使用寿命、调校周期、检测反应时间等关键参数较传统的热催化检测原理有显著提高。

为煤矿加强对瓦斯检测员的有效管理，系统支持接入瓦斯电子显示排版装置，在地面监控软件上实时记录每个瓦斯检员每班的工作情况。

系统配接有断电馈电传感器，使系统控制断电的执行情况有反馈，一旦发生断电执行有误，系统将立即实现报警提示。

此外，可以连接电流、电压、功率等模拟量类传感器；还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等开关量传感器。

1.6系统实现的主要功能地面中心站部分操作采用全汉字菜单及窗口提示。

配有（智能）全拼、双拼、五笔及区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循WINDOWS窗口风格。

鼠标操作，通用性好，可操作性强。

监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。

全面支持实时多任务。

在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等工作。