煤矿用电力监控系统的设计与实现

煤礦井下電力監測監控系統設計方案一、系統組成1．1 數據交換中心此部分主要由數據採集伺服器和兩臺互為冗餘的網路交換機組成。

數據採集伺服器：主要通過井下隔爆交換機把井下各個電力監控分站的數據採集匯總到此伺服器，完成數據處理及數據備份。

選用了IBM X3500伺服器一臺，做了RAID5磁片鏡像。

網路交換機：採用了雙交換機、冗餘設計，保證了地面集控站與數據交換中心的資料鏈路安全。

選用了CISC029系列的兩台網絡交換機。

1．2 地面集控站此部分主要配置包括兩臺互為雙機熱備的電力監控伺服器(選用IBM X3500伺服器)和兩臺操作員站(選用DELL工控機)。

主要根據採集的電網數據和友好的軟體平臺，實現電網的運行監視和控制管理。

另外，地面集控站預留了視頻及WEB介面，便於將來擴充視頻伺服器和WEB伺服器。

視頻伺服器主要用於將井下和地面的配電室及變電所現場安裝的攝像頭採集的視頻信號進行監視和保存；WEB伺服器則用於將系統採集的電網數據以網頁的形式發佈到公司的辦公系統網路中，公司領導只要在自己的辦公室打開電腦就可以觀看到全礦的電網即時數據。

綜述，以上體系結構符合集控系統的體系結構原理，滿足了系統功能和性能要求，並且符合即時性、安全性和可靠性原則。

關鍵設備用了冗餘配置。

二、系統軟體2．1 系統組態軟體選用了具有良好的開放性和靈活性的SIMATIC WinCC組態軟體，佈置在地面集控站的監控伺服器上，實現用戶的監控需求。

採用此軟體主要有以下優點：(1)包括所有的SCADA功能在內的客戶機／伺服器系統。

最基本的WINCC系統仍能夠提供生成可視化任務的組件和函數，而且最基本的WINCC系統組件即涵蓋了畫面、腳本、報警、趨勢和報表的各個編輯器。

(2)強大的標準介面。

WINCC提供了OLC、DDE、ActiveX、OPC等介面，可以很方便地與其他應用程式交換數據。

(3)使用方便的腳本語言。

WINCC可編寫ANSI-C和Visual Basic腳本程式。

煤矿安全监控系统设计方案铁东煤矿一、矿井相关情况：1.1 矿井概述铁东煤矿井采用一对立井开拓，开采井田范围：南北宽约2.0km，东西长约1km，设计生产能力21万t/a，核定生产能力30万t/a，现开采的5煤，煤层平均厚度分别为2.5m，为自燃煤层，煤尘具有爆炸危险，矿井为低瓦斯矿井。

矿井采用中央并列式通风，副井（井筒长305m）回风、主井（井筒长315m）进风，地面两台轴流式主要通风机做抽出式通风。

井下消防水源采用地面200m3储水池静压供水，来满足井下消防之用。

现135m1个生产水平，2个采区布置，2个采煤工作面，2个掘进工作面，均为炮采炮掘，且所有采煤工作面及煤、半煤岩巷道掘进均安装了甲烷断电仪，正常运行。

1.2 系统运行环境铁东煤矿属中温带大陆性干旱—半干旱季风气候。

冬季寒冷，夏季炎热，春季风沙频繁，昼夜温差悬殊，降雨量小蒸发量大。

1．安装地点：矿井地面及井下2．海拔高度：地面495m，井下180-110m3．安装环境：多尘、潮湿，煤尘具有爆炸性4．环境温度：地面-25℃～30℃5．湿度：90%二、系统装备及标准和规定：为了保障煤矿安全生产，按照《煤矿安全规程》和AQ6201-2006等有关要求，铁东决定装备以井下环境监测为主的安全监测监控系统一套，且系统装备必须符合以下标准：(1).《煤矿安全规程》2011年版(2).《矿井通风安全质量标准化标准》(3).《矿井通风安全监测装备使用管理规定》(4).《煤矿监控系统总体设计规范》(5).《煤矿监控系统中心站软件开发规范》(6).《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》(7).《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》(8).《煤矿安全质量标准化标准》(9).《煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ1029-2007)》(10).《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)》2007.04(11).《MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》(12).《MT/T898-2000煤矿信息传输装置》(13).《MT/T772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法》井筒中和井下只准采用矿用隔爆型或本质安全型设备，对于各类控制、测量、通信、信息传输等电气设备应优先采用本质安全型设备，其有关技术标准不得低于中国国家标准GB3836.1~4-83.并具有煤安标志。

*****矿业有限公司安全监控系统设计方案和技术要求编制：监控室2011年11月5日安全监控系统设计方案和技术要求一、瓦斯监控系统设计原则和依据始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。

设计依据为《煤矿安全规程》（2010年版及2010年补充条款）；《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》（MT/T1004-2006）《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》（AQ6203-2006）《煤矿甲烷检测用载体催化元件》（AQ6202-2006）《瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器》（AQ6204-2006）《煤矿用电化学式一氧化碳传感器》（AQ6205-2006）《煤矿监控系统线路避雷器》（MT/T1032－2007）《矿用光纤接、分线盒》（MT/T1033－2007）《矿用信息传输接口》（MT/T1007-2006）《煤矿用温度传感器通用技术条件》（MT381－2007）《矿用分站》（MT/T1005-2006）《矿用信号转换器》（MT/T1006-2006）《煤矿安全生产监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）《煤炭工业矿井设计规范》；《煤矿安全装备基本要求》；《煤矿监控系统总体设计规范》；《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；《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》；《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT 209）；《设备可靠性试验》（GB 5080.1～7）；《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；二、技术规格及要求(一)硬件参数1、分站容量：不少于16路模拟量或开关量输入（模拟量与开关量可以随意互换，不受端口的限制）、8路控制输出；断电控制：不少于8路(可以不需外接断电器直接完成断电控制任务)输入电源：支持多种电压127/220/380/660V；本安电源：18VDC或24VDC；输入信号：200～1000Hz，1～5mA、1/5 mA、触点；与中心站通讯速率2400bit/s；分站至传感器传输距离：不小于2 km；分站与传输接口、分站与分站之间传输距离：不小于10 km。

煤矿井下打钻视频监控系统的设计与实现摘要:为了保证工作面钻孔到位，需要对整个钻孔过程进行记录。

本文设计了一种钻井视频监控系统，用视频画面记录钻井过程。

关键词：煤矿井；视频监控系统；设计视频监控系统是集计算机应用技术、通信技术、视频传输技术等多项高新技术融合而成的综合性系统。

井下打钻视频监控系统的设置应根据地下钻井现场的实际需求,实行有线VDSL传输。

通过对地下钻探全过程的监测,从根源上防止施工人员虚报、违规作业、甚至假孔等危险事件的发生，为安全生产、调度指挥、合理解决提供了有利的保障。

前端通信是通过阻燃矿用电缆传输信息，再通过工业以太网传输到地面的一种技术。

系统本身具有的可移动性、安全便捷、重量偏小、防水防火、远距离可持续传播等特性，决定了系统适用于恶劣环境的煤矿钻井现场。

一、结构系统钻井视觉监控系统采取独立的井下计数分站和视频监测系统,通过以太网信号或光纤信号传送地面上的控制室。

地面上的控制室计算机软件一直显示井下的钻井现场状况,并能在钻井工作开始后通过硬盘录像机进行视频录制，保证了钻井全过程可通过目视查询或单根钻杆的视频单独查询，使钻井过程可视性高，便于后期查询和记录。

监测系统是矿井钻井的重要组成部分，它包括数据采集、传输通道、视频存储和显示控制。

在前端，我们主要使用矿山安全技术、矿山通信设备、矿山信号计数设备、钻井现场环境监测设备来收集视频数据。

网络视频信号的传输通过由矿用阻燃屏蔽双绞线实现传送。

部分后端设备图像信号的实现是经过远程访问、网上发布和编码后,体现在模拟显示装置上显示。

二、软件设计（一）钻机管理钻机管理:当前，许多钻机都被安装在一个矿井中，并采用钻机管理模式进行操作。

这些钻机的技术参数包括：名称、变电站的IP地址、端口号、视频IP地址、视频用户名和视频密码。

钻机可以移动到各种不同的位置，从而实现钻井作业地点管理:一样的钻机可以在不同的位置进行使用，钻机可以移动。

当有新的钻井场地到达时，需要一个新的钻井场地。

基于PLC的井下变电所在线监测监控系统的设计针对现有煤矿井下变电所自动化程度不高的情况，唐山开诚电控设备集团有限公司设计了一套在线监测监控系统。

该系统以西门子S7—300为控制核心，结合现场实际采用工业以太网通信。

系统能够实时监测井下变电所各设备的运行状态和各种参数，进一步提高了井下用电管理现代化、控制自动化的水平,实现了井下变电所的无人值守.随着科学技术的迅猛发展，现在煤矿系统的自动化程度越来越高，很多地面变电所都实现了综合自动化控制，但煤矿井下变电所的供电系统比较复杂，环境也比较恶劣，各种高低压综合保护器的类型也不相同,而且变电所和配电点也比较多，加之距离较远，很难实现无人值守。

在大多数情况下，配电开关掉电并不是由于供电电缆漏电或短路等故障引起,多是由于线路受到干扰而产生的误动作，由于井下值班人员的专业素质往往不是很高,所以现场很难做到及时送电，严重影响了煤矿安全生产。

另一方面，为了便于煤矿安全生产的科学管理,实时了解井下变电所各设备的运行状态,了解某路负载的电流、电压和功率等参数也非常重要.煤矿井下变电所供电服务对象为采煤、掘进、排水、通风等重要生产环节，供电负荷种类繁多,区域分布广，它的安全可靠运行是煤矿安全生产的重要保证.为了保证煤矿井下的安全供电，各种高低压防爆开关都装有带漏电、过压、过流和短路等保护功能的综合保护器，一般都具有通信单元,如提供接口。

由于煤矿井下中央变电所和各配电点的综合保护器和配电开关较多,各配电点之间的距离又较远，要传输的数据量非常大,要是一个个把它们都串在RS485总线上,数据读取速度会非常慢，实时性较差，不能满足实际需求。

所以本系统采用分路采集的方法，采用工业以太网通信，它的传输速度快，传输量大，实时性好。

某煤矿现有井下中央变电所、绞车房配电点等需要在线监测监控。

其中中央变电所有6台BKD9—400 型矿用隔爆型真空馈电开关，19台型矿用隔爆型高压真空配电装置，4台水泵,16台矿用隔爆型高压真空配电装置中有4台是水泵的电源柜，4台是水泵的起动柜。

煤矿安全监控系统制定方案近年来，煤矿事故频频发生，如何强化安全生产，提升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。

在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提升产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。

为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。

我们认为提升安全生产信息化管理水平，强化以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。

在此环境下浙江大华技术股份率先推出适用于煤矿的数字视频监控系统，本系统从视频监控、信号传输、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决办法，可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提升煤矿安全管理水平。

利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下状况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产状况，而且能及时发现事故，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。

另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患，因此新天安远程视频监控系统将是保证矿井安全生产的重要组成部分。

需求分析在我国，采煤机械化程度仅为４５％，矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下抽烟等严重违章现象，在高度危险的作业环境中，极易发生事故，造成重大伤亡。

我们在分析近期几个煤矿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状况；3〕一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。

目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下状况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产状况，而且能及时发现事故，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。