1、第十二章 智能化系統第一節 總體框構本礦井整合改造項目投產后，生產能力達到0.12Mt/a，礦井信息化建設依托成熟的計算機技術，利用以太網及串行總線技術傳輸網絡，與設備層的子系統建立I/O通訊，實現計算機遠程監控。集中監控設備設于礦井辦公樓調度室內。將地面和井下設計為一個統一的綜合自動化網絡系統，系統能夠實現在地面控制指揮中心對地面和井下機電設備實現集中控制的功能；同時可將各種信息進行綜合應用，如生產安全狀況綜合分析、成本分析、安全監控信息共享與分析、故障檢測與分析等等。第二節 安全、生產監控及自動化系統一、礦井安全監測監控系統本礦井為低瓦斯礦井，一級容易自燃煤層，針對本礦井井下環境實際危害，

2、配套安全監測系統以監測瓦斯、一氧化碳為主。礦井選用一套KJ76N型礦用安全監測監控系統，本系統由地面中心站，通訊接口卡、監測分站及傳感器組成。通過礦用通訊電纜聯網。1、地面中心站地面中心站采用雙回路供電，雙回路電源直接引自地面變電所380V側。中心站選用兩臺P4型計算機做為監控主機，監控主機及打印終端設在調度室內，選用KJ76N型配套通訊采集卡一套，通過PUYVR1-4×1×0.52/7通訊電纜與井下各監控分站連接，對井下安全狀況進行實時監控及連續監測記錄、地面設4臺監視終端、通過分頻器與監測系統連接，可在不同位置監測到井下安全狀況。2、井上、下安全監測裝置設置根據礦井實際

3、情況，設計確定井上、下共選用KJF76N-F型監測監控分站14臺，分別設置在地面主通風機房、井下中央變電所及水泵房、永久避難硐室、救生艙硐室、運輸大巷及運輸順槽膠帶機頭、各掘進工作面入口、采煤工作面入口、總回風巷、風井等處。傳感器布置如下：井下中央變電所：瓦斯傳感器1個、一氧化碳傳感器1個、溫度傳感器1個、水位傳感器2個、設備開停傳感器3個。大巷皮帶機機頭、煤倉：瓦斯傳感器1個、一氧化碳傳感器1個、煙霧傳感器1個、煤位傳感器1個。201運輸（回風）順槽：瓦斯傳感器3個、一氧化碳傳感器2個、溫度傳感器1個、風速傳感器1個、設備開停傳感器1個、饋電傳感器1個、斷電控制器1個、粉塵傳感器1個。1#救

4、生艙硐室：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個。永久避難硐室外：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個。永久避難硐室過度艙：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個、濕度傳感器一個。永久避難硐室內：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個。永久避難硐室過度艙：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個、濕度傳感器一個。永久避難硐室外：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個

5、、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個。2#救生艙硐室：氧氣傳感器一個、二氧化碳傳感器一個、瓦斯傳感器一個、一氧化碳傳感器、溫度傳感器一個。202綜掘工作面：瓦斯傳感器2個、一氧化碳傳感器1個、粉塵傳感器1個、風筒壓力傳感器1個、斷電控制器1個、設備開停傳感器2個、饋電傳感器1個、風門開關傳感器2個。203綜掘工作面：瓦斯傳感器2個、一氧化碳傳感器1個、粉塵傳感器1個、風筒壓力傳感器1個、斷電控制器1個、設備開停傳感器2個、饋電傳感器1個。總回風巷：瓦斯傳感器2個、一氧化碳傳感器1個、風速傳感器1個、負壓傳感器1個、溫度傳感器1個。風 井：瓦斯傳感器1個、一氧化碳傳感器1個、風速傳感器1個、負壓傳感

6、器1個、溫度傳感器1個、設備開停傳感器4個。甲烷傳感器應垂直懸掛，距頂不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。在回采工作面上隅角、工作面和回風順槽處各設一個甲烷傳感器，工作面甲烷傳感器安裝位置距工作面小于10m，回風順槽安裝位置在回風順槽距回風巷10m處。一氧化碳傳感器應垂直懸掛，距頂不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。溫度傳感器應懸掛在巷道的上方，距頂不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。風速傳感器應設置在前后10m無分支風流，無拐彎，無障礙，斷面無變化，能準確測風斷面的地方。二、礦井生產監控和自動化系統該礦井自動化監控系統將變電所綜合自動化系統、膠帶輸送機集控

7、系統、主排水泵監控系統、通風機在線監控系統、壓風遠程監測系統、礦壓監測系統、井下人員定位系統、火災束管監測系統均納入礦井綜合自動化系統，各個系統都有不同的數據格式、通信協議，反映不同的內容，因此，必須進行功能擴展，加以綜合處理，建立一個統一的生產自動化監控集成網絡，使調度室、礦領導等用戶通過各自的微機就能調看各個監測監控系統的不同的實時動態畫面，全面了解整個礦井自動化系統的全貌。1、網絡體系結構礦井生產自動化監控網絡采用ABB公司的三層網絡體系結構構建，即信息層、控制層、設備層。信息層采用工業以太網，控制層和設備層采用現場總線。設備層：主要功能是連接現場設備，如分散式I/O、傳感器、驅動器、執

8、行機構、開關設備等，完成現場控制及設備之間的連鎖控制。主站為PLC或工業PC機或其他控制器，負責總線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設備生產工藝控制程序存儲在主站中，并由主站執行，用于現場設備的信息采集與控制。控制層：控制層網絡采用ControlNet網絡結構，ControlNet網絡通過網關與調度室工業以太網交換機連接，并通過此交換機接入礦井以太網。井下中央變電所、地面通風機房、主井膠帶機等地方各設置一套ControlLogix控制模塊單元，各監控子系統通過ControlNet、遠程I/O、ModBus RTU RS485、ProfieldBus等網絡結構就近連接到ControlNet控

9、制模塊單元上，ControlLogix控制模塊單元通過ControlNet網絡總線由調度室網關與調度室工業以太網連接，將各子系統監控數據傳輸到調度室。主斜井膠帶機ControlLogix控制模塊單元留有原煤倉及洗煤廠控制子系統接口。信息層：信息層網絡采用工業以太網，調度室交換機通過調度室網關與ControlNet網絡聯網，構成監測監控、信息管理的應用平臺。從井下ControlNet網絡過來的信息經過調度室網關和監測工作站進行通訊。調度室設置服務器及監控主機，負責各子系統遠程監測、監控以及各自系統的數據采集、存貯和管理。2、礦井生產自動化監控網絡集成軟件平臺搭建采用RSView32作為本系統的系

10、統集成軟件平臺，RSView32軟件是運行于微軟公司WIN98、WINNT環境下的數據采集、監控和信息管理的一個工業監控軟件包，該軟件采用OLE、ODBC和VBA技術將軟件和微軟的技術有機的結合在一起。RSView32軟件改進了傳統的MMI功能，提供了面對目標的動態圖形開放式數據庫結構，DBF歷史文件數據存儲，并增強了趨勢報警，派生標簽和事件檢測功能，RSView32軟件廣泛應用于各種工業計算機控制系統，操作人員可對全廠進行監視控制，快速可靠的數據采集、數據操作，并對上位計算機進行通訊，利用RSView32的任務窗口功能可同時顯示多幅監測畫面。利用基于客戶終端/服務器模式的RSView32AC

11、TIVE顯示軟件，其他工作站通過瀏覽器直接瀏覽各監控系統數據。通過RSView32軟件使分散的各部分監控系統實現集成。（1）礦井安全監測子系統根據煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范（AQ1029-2007）確定系統的構成、功能及布設原則，本礦井采用KJ76N型礦井安全生產監測系統，主要對煤巷內的瓦斯、一氧化碳、氮氣、溫度、風速、風壓、風門開關等參數進行實時監測，對風電閉鎖開關、主要設備的開停、水倉水位等工況進行監控，遇險情時，能及時發出警報、切斷危險區電源并將信息迅速傳至地面中心站。安全生產監測系統還在礦長室、總工程師室、通風區辦公室等處設終端機，便于礦井主要領導及時了解礦井安全生產信息，

12、以期達到對災害事故早期預測和預防，科學合理組織和管理生產的目的。安全監測系統作為礦井信息管理系統的一個子系統，與礦井計算機管理系統聯網。（2）礦井變電所自動化系統礦井變電所自動化系統主要由礦井地面變電所和井下主變電所等幾部分組成。變電所自動化系統設計應用計算機網絡通信和控制技術，可實現對10kV及以上一次設備的保護、監視、測量、控制、報警、開關狀態記錄、遠方信息交換等主要功能。（3）井下水泵監控子系統井下主排水水泵監控系統采用礦井水泵自動控制系統，控制設備安裝在井下主排水泵房內。該設備可手動、自動啟動或停止水泵的運行，開停閘門以及控制閘閥的開度進行流量控制。井下水泵自動監控系統與礦井安全監測系

13、統聯網。（4）膠帶輸送機監控子系統采用膠帶輸送機監控子系統由地面監控主站和井下分站組成。其核心設備是礦用本安型PLC可編程控制器、配以隔爆兼本安型電源繼電器箱、各種傳感器保護裝置，通信信號裝置以及驅動裝置相應的控制設備。監控子系統的設備采用集中和就地兩種控制方式。集中控制時，由集中控制室發出控制指令，各設備間按順序且有聯鎖進行起動和停止。控制原則是：正常時有兩種起動方式，一種是當輸送機全部空載時按順料流方向起動，另一種是當輸送機重載或部分重載時按逆料流方向起動；正常停止按順料流方向停止。故障時來料方向的設備立即同時停止，送料方向的設備按順序停止。就地控制時，各設備間不帶聯鎖，主要用于調試與檢修

14、。就地控制與集中控制間設有電氣閉鎖。監控子系統主要監測以下信息：母線電壓、控制電壓、主電機電流、10kV進線開關狀態、膠帶輸送機打滑、跑偏、閉鎖、縱向撕裂、轉載點物料堵塞、拉繩狀態等。地面監控主站工控機可對運輸系統流程、膠帶輸送機狀態等進行多畫面顯示；并通過打印機定時打出產量統計、故障記錄等報表。（5）通風機在線監控系統實時監測風機風壓（靜壓、全壓）、風速風量、軸承溫度、定子溫度、電網電流、電壓、功率、電機與風機效率、風峒大氣參數（溫度、濕度、大氣壓力）等風機運行各種參數。監測風門位置、風機開停狀態、反風信號和電機編號等風機運行多種狀態信息。控制風門開/關、風機啟/停。自動閉鎖控制，保證系統安

15、全。具有現場控制、遠程控制、手動控制等多種控制方式。（6）壓風遠程監測系統礦井壓風系統的主要任務是提供足夠量的壓縮空氣，來帶動風鎬、風鉆及其它風動機具。因為風鉆等風動機具的沖擊力強，適用于鉆削堅硬的巖石，所以為礦山采掘工作普遍使用。而且，在有瓦斯和煤塵爆炸危險的礦井里，使用這種動力機具遠比電動機具更安全。為了保障煤礦生產的正常進行，對礦井壓風系統進行自動監測具有非常重要的現實意義。礦井壓風遠程監測系統能夠對壓風系統的各管路狀態進行自動監測，并對這些數據處理，判斷出事故的原因及故障點，以便進行快速維修。（7）礦壓監測系統礦山壓力是影響礦井井下安全生產的重要因素，礦山壓力監測與頂板管理是整個礦山信

16、息化系統中的一個重要組成部分，對礦井的安全、生產有重要的意義。為了減少或避免礦井頂板垮塌和綜采工作面冒頂事故對人員和設備造成損害，本次設計考慮采用礦壓監測系統對井下礦山壓力和巷道頂板離層狀況進行檢測，做到動態監測，提前預測，及早處理。礦山壓力的監測分為掘進過程中壓力監測，回采工作面支架壓力監測、順槽離層監測和大跨度巷道連接部離層監測等部分。（8）井下人員定位系統為了提高礦井信息化水平，設置一套KJ128A型礦井人員系統，本系統利用非接觸射頻識別技術實現人員、車輛的位置傳感，而傳感器、信號機與上位監控機之間的數據傳送鏈路則采用了高可靠的CAN現場總線技術。系統的監控上位機通過局域網再與全礦的一體

17、化監控系統主機相連，即可使該系統成為融入全礦一體化信息系統的一個具有相對獨立職能的子系統。KJ128A型礦井人員定位系統提供了豐富的數據、圖形、信息，讓用戶迅速了解井下人員的當前位置情況、行走路徑，按照煤礦的實際情況提供考勤的功能，當礦井出現險情和災害時，根據人員分布情況提供最佳的逃生路線，同時給救援人員提供相應的救援措施，提高應急救援工作的效率；有力保障礦井安全，成倍提高煤礦的生產效率。本礦礦井人員定位系統地面至井下傳輸電纜采用MHYV-1×4×7/0.52型礦用阻燃通信電纜一回，沿主斜井井筒敷設。井下主要巷道設置現場總線，在礦井各個人員出入井口、重點區域出入口、限制區域

18、等地點設置分站，并能滿足監測攜卡人員出入井、出入重點區域、出入限制區域的要求；巷道分支設置分站，并能滿足監測攜卡人員出入方向的要求。煤礦緊急避險設施入口和出口分別設置分站，并能滿足對出、入緊急避險設施的人員進行實時監測的要求。（9）火災束管監測系統本礦煤層屬于自然煤層，現有井下火災束管檢測系統一套。束管監測室設于工業廣場內，井下設七個檢測點，分別為綜采工作面上隅角、綜采工作面回風巷、總回風巷、各皮帶機頭、機電硐室。取樣束管沿主斜井敷設至各監測探頭。地面設置分析儀1臺，分站1臺，分析專用電腦1臺，井下設取樣探頭7個。以上各子系統均通過網絡與礦井計算機管理信息中心站計算機管理系統聯網。三、礦井工業

19、電視監視系統為實時了解主、副井口，井下中央變電所、水泵房、帶式輸送機機頭等重要生產環節和部門的運行情況，提高生產監控能力，本礦設工業電視監視系統。1、系統設置工業電視監視控制設備安放在礦生產調度室。顯示設備由1臺CRT背投一體機大屏幕監視器屏幕和16臺SCM-21N型 21吋監視器共同組成一面屏幕墻。控制設備包括：MX96E 16畫面處理器；WS60-64×5V矩陣切換/控制器；MS-M16硬盤錄像機；WS6003M-4字符發生器；EM-508D視頻分配器等。為調度員配置WS8102-4、WS8102-2型主、分控制盤。可實現對全礦各個監控點畫面進行多點畫面分割顯示、單屏定時巡回切換

20、顯示。可通過硬盤錄像機檢索所存圖像資料，進行畫面回放。前端采用CC-T905彩色低照度攝像機，包括井上井下共30臺。其井下攝像機、光端機、解碼器及云臺等監控設備均加安全防爆外罩；井上這些設備配防水防塵外罩。2、傳輸線路工業電視監視系統傳輸線路中，生產調度室到井上監控點和主、副井口線路采用SYV-75-7型視頻電纜和RVVP4×1.0和RVV2×2.5型纜線。入井采用GYXT33 型9/125m 4芯和6芯單模光纜引至井下各點的光端機（防爆）；再由此經SYV-75-9型視頻同軸電纜連接至各點攝像機（防爆）。按各監控點的攝像機數量，分別選用了VNX2路、4路、8路光端機。第三節

21、 計算機管理信息系統為了提高煤礦企業的經營管理水平，實現礦井管理的科學化、現代化，本設計在該礦井建立一套先進、使用的計算機管理系統（MIS）。本設計計算機網絡采用千兆位快速以太網結構，選擇基于Windows 2000的SQL SWRVER2000企業版作為數據庫管理系統。為保證網絡的安全和外界與礦井的通訊能力，配置一臺硬件防火墻，以阻止來自外部的惡意攻擊。同時在服務器上裝載一套網絡監控軟件和一套網絡版防病毒軟件，以保障整個網絡的安全性。通過路由器和1臺DDN同步調制解調器可實現Internet接入。礦井計算機網絡是以Internet技術為基礎的Internet企業網，這個管理信息系統采用先進的體系結構打下了基礎。根據礦井實際業務性質和新技術發展的需要，本系統主要采用瀏覽器/服務器（B/S）的體系結構。根據生產管理的需要，可配置、研發一臺生產、計劃、設備、材料、經營、銷售、可研、財務以