煤矿智慧矿山井下爆破监控系统技术方案.doc

**煤矿综合自动化系统平台 技术协议 贵州**煤业有限公司 智慧矿山井下爆破监控系统 技 术 方 案 项目单位贵州**矿业有限公司 服务单位北京龙德时代技术服务有限公司 2013年 1月10日 1. 总体目标 建设新型智慧矿山井下爆破监控系统、实现井下爆破作业的本质安全、不安全就不能爆破，同时实现操作过程智慧化、智能化、简捷化、信息化； 1.1 系统基本功能 系统具备“十个不能，一个监控功能”，功能描述如下 所谓“十个不能”就是在爆破前，系统自动监控十个方面的爆破安全环境参数，只要发现一个参数超过规定，就自动终止爆破作业，实现闭锁，不能充电，不能爆破。 （1） 不三人连锁，就不能爆破； （2） 有人在危险区域，就不能爆破； （3） 安全距离不够，就不能爆破； （4） 可能有瞎炮（网络电阻超限），就不能爆破； （5） 瓦斯超限，就不能爆破； （6） 煤尘超限，就不能爆破； （7） 风量不足，就不能爆破； （8） 喷雾设施没有打开，就不能爆破； （9） 没有停电，就不能爆破； （10） 警戒员没有到位，就不能爆破。 一个监控 矿山各级领导能够通过网络对爆破全过程进行实时监控。 这是一个非常实用的系统，因为煤矿爆破作业及其复杂，有14个大步骤，77个小步骤，操作中非常容易违章、出错，爆破违章时时存在这也正是爆破事故不断，每年造成500-1000人死亡的原因。 1.2 系统组成 根据井下放炮情况，同时井下光纤、安全监控系统已经建立，充分利用现有的资源，所以智能连锁放炮监测监控系统的主要组成如下 主系统系统监控主机1台，数据传输控制装置1台，放炮管理机1台，放炮监控系统软件1套（含网络管理软件），终端管理软件1套，UPS不间断电源1台，打印机一台。 井下设备由放炮区域控制器1台、安全距离定位器1台、人员监控器3台，放炮监控终端3台，三人连锁卡20张、语音警示仪1台、本安电源3台、通讯与供电线路等组成。详见配置清单。 设备的布置原则是 放炮区域控制器放炮地点安全距离外1台。 安全距离定位器放炮安全距离地点1台。 语音警示仪放炮地点安全距离外1台。 人员监视器每个放炮地点3台，间距50米。 三人连锁卡每个参加连锁人员一个，大概为放炮员的6倍。 放炮监控终端每个放炮员1台，每班同一个工作面最多同时存在1名放炮员。 系统主通讯采用了矿井已经安装使用的通讯线缆，放炮监控系统的放炮区域控制器通过通讯线缆与数据传输装置进行通讯将数据接出。 具体数量详见附表。系统结构如下示意图。 图井下布置图 1.3 操作使用方法 一、方法与步骤及原理系统上电 首先用磁性钥匙打开磁性开关，给控制电路供电；此时液晶屏会显示开机主界面。 二 、检测 放炮监控终端开机后会自动检测放炮区域，如果在区域内，则可以进行后续操作；如果不在区域内，则不能进行后续操作。 三 、母线阻值、网络阻值测量 将放炮网络的两端分别连接到的两个专用测量端子上，如果电阻值超出允许范围，将提示放炮网络连接有问题，应该马上检查，一切合格后再重新进行操作；如果电阻值在允许范围内，液晶提示进行充能操作。 四 、人员信息验证 放炮区域检测通过后，根据液晶提示，便可通过专门人员的虹膜和三人连锁卡验证，验证通过后，方可进行网络电阻测量的操作步骤。 危险区域人员监测 放炮终端机自动对警戒线内的人员进行监测，如果危险区域内有人，放炮监控终端机自动闭锁，不能进入下一步。如果危险区域内没有人，在放炮监控终端机进入下一步。 瓦斯监测 系统通过读取放炮地点安全监控系统中的数据，如果瓦斯超限，放炮监控终端机就自动闭锁，如果瓦斯正常则进入下一步。 充电和放炮 用专用钥匙将开关7的位置拨到“充电”位置，进行充电。当充电指示灯亮起时，说明充电完成，可以放炮，此时，将放炮钥匙拨到“放炮”位置即可完成一次放炮操作。 操作完成后，一定不要忘记带上防尘帽。 1.4 基本功能实现的原理与途径 （1）警戒人员不到位，就不能放炮。 （2）放炮安全距离不够，就不能放炮。 通过放炮监控终端（FD200LS）和安全距离定位器综合作用实现的，使用时按照煤矿安全规程设定好安全距离的，在放炮安全位置处设定一台安全距离定位器，放炮监控终端（FD200LS）只有收到设定的定位器发出的信号时，才能启动进入工作状态，否则，不工作。 （3）不进行三人（多人）连锁，就不能放炮。 确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责。 通过虹膜识技术和三人连锁卡射频技术实现，如三人联锁中其中一人离开放炮监控周边一定距离，系统将自动闭锁，不能放炮。 此虹膜技术能够准备无误的采集传输人员信息，靠近设备，并按照设备的语音提示观看一下镜头，就完成识别过程，下传给放炮监控终端机，实现三人联锁放炮。 （4）网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能放炮。 瞎炮处理是放炮过程的一个很大安全隐患，瞎炮处理非常容易造成人员伤亡事故。智能放炮监控系统，可以提前预测是否可能产生瞎炮，以便于提前采取措施，预防瞎炮的产生，实现本质安全。 坚决杜绝因双绞线接线不牢、不标准而引起的落炮，从而有效的杜绝瞎炮、哑炮。 这种不合格状态有三种情况 一是，数值超标，就不能放炮； 二是，数值虽然不超标，但是一直在波动，就不能放炮； 三是，数值虽然不超标，但是一直在升高，就不能放炮。 （5）瓦斯超限，就不能放炮。 瓦斯检测值从两个方面获得 一个是现场悬挂的无线瓦斯传感器获得，无线瓦斯传感器由放炮员随身携带，也可以悬挂在现场可能有瓦斯超限的地方，该传感器采用无线传输的方式将瓦斯数据传输到系统中； 另一个就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据。 （6） 粉尘超限，就不能放炮。 当粉尘超限时，系统自动闭锁不能放炮。粉尘数据来源可以通过两种途径实现，一个是在放炮监控终端（FD200LS）上直接接入粉尘传感器，直接由传感器控制起爆系统。另一个是，本系统直接获取矿提供的粉尘监控系统设定位置的粉尘数据。 （7）喷雾设施没有打开，就不能放炮。 放炮之前必须喷雾降尘，严防粉尘爆炸。放炮规程规定，放炮前必须首先打开喷雾设施降尘。本系统可以将喷雾设施是否打开作为控制放炮的条件。信号接入的途径有两种，一是直接接入已有安全监控系统的防尘喷雾的开关信号（当然，信号必须能够数字化）根据开关信号判断是否可以放炮，也可以将喷雾设施的开关量直接接入放炮监控终端，直接开关由传感器控制起爆系统。 （8）有人在放炮危险区域，就不能放炮。 就是放炮时，首先监测放炮区域（警戒区域）是否有人，有人系统就自动闭锁，不能放炮。 是否有人的信息的判断方法通过安装在放炮警戒区域内的放炮监视器来完成控制，有人员在危险区域，就终止作业，不能放炮。 （9）工作地点可能有电，就不能放炮。 工作地点的电器设备失爆，是造成瓦斯爆炸的一个原因。放炮时，切断工作地点的电源，就能避免这类事故。通过接收工作地点的供电继电器的是否供电的信号，系统可以实现供电时，发爆器闭锁，不能放炮。 （10）工作地点风量不足，就不能放炮。 1.5 系统技术参数 系统容量单套系统接口最大可接入放炮区域控制器128台。 系统可以监控的安全因素为10种以上，可根据需要增加或者减少监控因素。 系统连接方式系统连接方式为can,TCP/IP,采用信号线缆或者光纤通讯系统误码率≤10～8。 放炮监控终端与系统之间的最大无线通讯距离3-10 m。 供电井下设备采用本安电源供电，远程供电距离不小于2 km。 系统存储性能有关记录在地面中心站保存半年以上。 软件画面响应时间调出整幅画面85的响应时间≤2 s，其余画面≤5 s。 地面系统与井下控制器离线控制功能即当地面主机与井下控制器中断通讯时，井下控制器具有离线管理功能，以确保井下放炮的正常运行。 设备故障处理功能当放炮安全环境参数传感器出现设备故障时（数据超限、信号不通），这时，地面主机自动弹出对话窗，并报警，经过井下确认，地面领导批准后，可由操作员设置为故障命令，系统自动进行故障处理。（就是将故障作为合理数据来实施控制） 语音报警功能进入放炮程序时，每个环节都由语音警示仪发出命令，以警示周边人此区域正在进行放炮。 7