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1、,煤矿安全监控、人员管理、通讯系统,2010-8-13,目 录,使用安全生产监控系统的必要性如何确保监控有效安全生产监控系统现状安全生产监控系统技术发展趋势KJ83安全监控系统产品KJ236(A)井下人员管理系统产品KJ29顶板监测系统总 结,1.使用安全生产监控系统的必要性,煤矿安全生产监控系统，用于煤矿通风安全及生产环节监控，它包括煤矿安全监控系统、井下人员管理系统、矿山压力监控系统等。,1.1 煤矿安全生产监控系统所起的作用,1.使用安全生产监控系统的必要性,煤矿安全监控系统，实现了甲烷风电瓦斯闭锁、超限断电等功能，为保障煤矿安全生产发挥了积极作用，百万吨死亡率逐年下降。,1.1 煤矿安
2、全生产监控系统所起的作用,1.使用安全生产监控系统的必要性,煤矿井下人员管理系统，可以及时掌握井下人员的动态分布及进出井人数情况，为加强安全监管，防止超定员组织生产提供了有力武器和科学手段。,1.1 煤矿安全生产监控系统所起的作用,1.使用安全生产监控系统的必要性,矿山压力监控系统，采用传感器对液压支架（支柱）的工作压力、巷道顶板离层位移和锚杆锚索应力等参数进行测量与记录，经过数据整理分析，掌握井下顶板来压规律，做好预防措施，并以此指导安全生产。,1.1 煤矿安全生产监控系统所起的作用,1.使用安全生产监控系统的必要性,国务院、安监总局明确要求煤矿必须装备安全生产监控系统，并纳入重点监察范畴。
3、2010年国办23号文国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知要求煤矿在3年内完成安全监控、井下人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等安全避险“六大系统”的安装。,1.2 国家政策要求强制安装,安委办200621号关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用工作的指导意见 新安装的安全监控系统必须符合煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006），并取得新的煤矿矿用产品安全标志（以下简称MA标志）。安标办网址()目前，共有47个厂家的安全监控系统符合要求。,2.1 必须有安全标志,2.如何确保监控定位有效,(1)中心站的装备 中心站应双回路供电 双机或多机备份 有录音电话
4、联网主机有防火墙等网络安全设备(2)甲烷传感器的设置 按AQ1029-2007要求安装到位 高、突矿井长于1000m的采煤工作面回风巷中部和长于1000m的掘进工作面中部应设置甲烷传感器；(3)其他传感器的设置 按AQ 1029-2007要求安装风速、温度、负压、烟雾等传感器。,2.如何确保监控有效,2.2 装备齐全 安装到位,(4)人员定位分站（读卡机）安装 出入井口、重点区域、限制区域 按AQ1048-2007要求安装到位，尽量做到全矿井覆盖(5)识别卡 要求下井人员应携带识别卡 并具有检查识别卡唯一性的装置(6)大屏显示装置 矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等,2.2 装备齐全
5、安装到位,(1)AQ1029-2007规定，每10天要对传感器定期调校，每10天必须对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试；(2)在用传感器应在井下调校，调校的同时应测试瓦斯断电闭锁功能和数据跟踪误差；(3)传感器按AQ1029-2007规定设置报警点、断电点、复电点及断电范围(4)识别卡漏读率，不得大于10-4(5)并发识别数量，不得小于80,2.如何确保监控有效,2.3 数据准确及可靠,2.4 断电可靠 瓦斯超限断电 被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器2.5 监控数据必须具有加密功能 防止监控数据被修改2.6 抗干扰问题 随着井下变频器的大量使用，各系统厂家应加快抗干扰的设计，防止系
6、统误报警。2.7 处置迅速 建立和完善瓦斯事故应急预案，落实应急措施。,2.如何确保监控有效,13,近十年来，随着国家对煤矿安全生产的高度重视,各种煤矿监控系统得到了大量推广应用，但其技术瓶颈也日益显现,主要表现在如下方面：,1）系统实时性差、扩容困难；,监控分站,应答,呼叫,1#,2#,3#,4#,64#,主机依次巡检、周期约30s,监控主机,3.安全生产监控系统现状,14,3.安全生产监控系统现状,2）系统的可靠性及稳定性有待提高；,总线短路、断线等故障,丢失不大于5分钟,地面监控中心,总线短路、断线等故障,15,3）各种监控系统分属不同部门，信息孤岛现象严重，不能有效综合利用，难以实现综
7、合监控、灾害预警及联动控制;,安全监控,信息系统,皮带、水泵等自动化系统,其它子系统,调度系统,3.安全生产监控系统现状,16,4）传感器稳定性和使用寿命存在不足；,3.安全生产监控系统现状,零点经常漂移抗干扰性差催化元件超量程损坏催化元件“中毒”,17,5）读卡机区域定位，无法准确判断人员具体位置,3.安全生产监控系统现状,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.1 体系结构,对等通讯工业以太环网多环冗余+开放式总线有线通信+无线通信,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.2 煤矿安全监控新技术,(2)数字传感器技术：,自诊断、自识别、总线式、自动调校、数字化传感器是解决抗干扰性差的有效途径。
8、,(1)网络结构：,构建通信可靠、多环冗余、多主并发、开放接入、互联互控、组网灵活、配置简单、布置方便的网络结构。,(3)井下监控设备抗电磁干扰技术,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.2 煤矿安全监控新技术,(4)瓦斯联动控制技术,主要由瓦斯灾害预警系统触发联动事件，当预测到有危险时，将通过异常联动功能实现各系统间的联动控制。,21,综合监控及灾害预警平台,电网监控,皮带监控,视频监控,电力分站,PLC控制箱,嵌入式视频服务器,工业以太环网,虚线为联动触发路径：,(4)瓦斯联动控制技术执行过程演示,皮带机,异常发生,电力开关,视频.等等,.等等,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.2 煤
9、矿安全监控新技术,(5)利用监控系统数据的预警技术,现有系统只实现了事后的瓦斯超限报警、断电，没有充分利用监控信息资源，进行瓦斯等灾害的超前预测预报,瓦斯突出危险？,爆炸危险？,火灾、水灾？,超限报警、断电,监测监控数据,充分利用煤矿监控系统数据，进行深度挖掘处理、自动计算，结合瓦斯预警规则实现多因素、多指标的瓦斯涌出灾害实时超前预警，并自动发出断电和人员撤离指令。流程图：,(5)利用监控系统数据的预警技术（续）,4.2 煤矿安全监控新技术,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.3 井下人员管理系统新技术,（1）集成短信息收发功能的定位卡,当井下某处发生灾害时，监控中心根据预案通知井下撤离，通
10、过上位机软件向人员定位分站报警指令，分站立即执行语言广播。,（3）无线巡检技术,研制无线便携式巡检仪，每名矿工下井随身携带，自动监测环境参数（甲烷、CO、CO2）、人员位置，实现全矿井的井下瓦斯检测网络，弥补煤矿安全监控系统的不足，对改善煤矿安全有积极的意义。,（2）智能语音报警分站,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.3 井下人员管理系统新技术,（4）精确定位技术：,目前，采用无源RFID、有源RFID、Wifi、Zigbee等技术实现了煤矿井下人员位置监测，在遏制超定员生产工作中发挥着重要作用。但这些系统不能实现人员精确定位，难以满足灾后救援的需求。因此，研制具有多频、精确定位功能的煤矿
11、井下人员定位系统，是发展方向。,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.4 矿山压力监测新技术,(1)数据采集方式,在线实时采集(1次/30秒）,红外线方式定期手动采集(1次/天),有线电缆传输,无线传感器网络,支架压力、位移计、锚杆应力、压力盒,窥视仪、声发射、电磁辐射、微震,(2)监测参数多元化,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.5 视频监测技术,视频实时监视智能侦测与跟踪重点区域监视事件报警存储自动调出画面联动控制摄像头记录事件视频回放,4.安全生产监控系统技术发展趋势,4.6 共缆通讯技术,煤矿安全监控,井下人员定位,矿山压力监测,视频监控,共缆传输,全矿井综合监控,29,5.KJ8
12、3安全监控系统产品,30,5.KJ83安全监控系统产品,5.1 系统概述,5.KJ83安全监控系统产品,5.2 系统主要优势,线缆、光纤、工业以太环网；系统和KJ236（A)井下人员管理系统、KJ29顶板监测系统使用同一条通讯线路，减少投资，便于安装、维护。系统实现了双机热备功能，主机、备机之间可以自动切换。通过软件定义，实现了复杂的逻辑控制功能，可以一控多、多控一、异地控制、手动控制、风门联动报警。监控分站具有大屏幕液晶显示器，可以显示汉字，显示内容丰富、详尽。监控分站可以配接多种制式的传感器：模拟量（频率型和电流型）、开关量（二态和三态）。,5.KJ83安全监控系统产品,5.2 系统主要优
13、势,系统融合了瓦斯抽放的功能。系统配有专用的组态图形编辑软件，用于动态图元素和煤矿巷道的绘制。所有的动态、静态图形都可由矿方操作人员绘制，同时能将CAD、MapInfo两种常用格式的矢量图导入系统，系统支持多种图形格式(bmp、jpg、gif等)系统软件具有短信息收发功能，可以将异常数据以短信的方式发送到管理人员的手机上。系统采用B/S技术，连接到网络上的授权用户可以通过浏览器查看系统的数据。系统软件具有二次数据定义的功能。通过二次数据定义将风速计算为风量、将提升的箕斗数计算为产量等。,5.3 系统组成及主要设备,KJ83煤矿安全生产监控系统由监控软件、计算机、打印机、UPS、传输接口、避雷器
14、、光纤设备、分站、传感器（模拟量和开关量）、断电器等组成，根据煤矿具体需求可以组成电缆网、光纤与电缆混合组网，便于安装维护。,KJ83F2分站,KJ83煤矿安全监控系统关联设备及配接设备,KJ83-F2通用监控分站采用CAN2.0B协议进行数据传输，传输速率4800bps，具有八个模拟量、八个开关量输入通道，五个控制量输出通道，满足煤矿行业标准。,KJ83煤矿安全监控系统关联设备及配接设备,KJ83NF分站,功能：采集传感器数据、发出断电指令、等等容量：4模拟量 4开关量 4控制量,KDW-2/660(380)不间断电源箱,KDW660(380)不间断电源箱,KJ83煤矿安全监控系统关联设备及
15、配接设备,KJ83煤矿安全监控系统关联设备及配接设备,KJ83煤矿安全监控系统关联设备及配接设备,自主研发传感器GJC4（B）甲烷传感器、GTH500（B）一氧化碳传感器GPD5负压传感器（05KPa)、GWD100温度传感器、GSY10水位传感器、GKT-L煤矿用设备开停状态传感器、DG5/36矿用隔爆本安型断电控制监视器、GFK-L煤矿用风门开闭状态传感器、KXB(A)型声光报警器JCB4（B)甲烷便携报警仪,扎来诺尔煤业公司灵东矿 山东泉兴集团有限责任公司成套设备贵州省纳雍金能煤炭开发有限公司 内蒙古李家塔煤矿 内蒙古伊泰集团有限责任公司 内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司 内蒙古满世堂煤炭
16、集团公司 山西天地王坡煤业有限公司 鄂尔多斯市准旗地方煤矿山西省沁和能源集团山西省晋城地方煤矿湖南省湘煤集团陕西省榆林市地方煤矿。,5.4 主要业绩,40,6.KJ236(A)井下人员定位系统产品,6.1 系统概述,系统采用2.4G ZigBee技术,具有冲突检测防碰撞功能,捕卡速度快，在10秒内完成200张卡的捕捉。系统读卡器可以自动读取本分院生产的无线甲烷便携仪的数据，形成无线瓦斯巡检监测系统。可以实时动态了解井下瓦斯气体的分布数据，对安全监控系统进行补充，同时确保瓦检员按照指定路线监测井下有害气体。读卡器与读卡器之间具有无线通讯、路由、无线自组网的功能，可满足不易布线、经常搬家等工作地点
17、的监测。,6.2 系统优势,6.2 系统优势,系统具有双向报警功能，能向带卡人员发出亮灯、振动警示，同时带卡人员能向管理中心发出报警求救信号。系统具有智能语音播报和广播功能,能将各种信息通知到特定的人员，同时在紧急时刻全矿井广播各种语音信息。软件采用GIS图形技术，提供了丰富的图形、数据，图表等信息，让用户迅速了解井下人员的当前位置分布情况、行走路径。有多种的图表、统计、打印功能。和本院的KJ83N监控系统、顶板监控系统、KT110无线通讯系统共缆传输，节约成本安装方便。系统实现了双机热备功能，主备机之间自动无缝切换，数据互为备份不丢失。,6.3 系统组成及主要设备,监测管理软件,计算机,打印
18、机,UPS不间断电源,传输接口,避雷器,光纤设备,多功能分站,无线读卡器,无线识别卡,KJ236-J数据传输接口有两个RS232接口、一个RS485总线接口、一个CAN总线接口。,硬件设备,KJ236-F矿用传输分站,KJ236-F矿用传输分站具有RJ45以太网接口、CAN总线接口，可同时连接4-8台读卡器，与读卡器之间采用CAN总线进行数据传输，传输速率5000bps，具有备用电池，保证在网电停电时，系统还能正常工作4小时以上。提供4路本安电源。,硬件设备,具有智能语音播报功能无线通讯、无线路由、无线自组网的功能符合ZigBee协议标准，与矿用传输分站之间采用CAN总线进行数据传输最大距离不
19、小于2Km。能在10秒内完成200张卡的捕捉。当读卡器与主机通讯故障时，读卡器能够存储2小时以上的数据或者1000个识别卡的信息。,KJ236-D 读卡器,硬件设备,人员配备（可充电）,JCB4F(A)无线甲烷检测报警仪（1）甲烷、（2）一氧化碳、（3）甲烷+二氧化碳,KJ236-K识别卡双向报警功能；便携甲烷传感器无线实时传输到监控中心，确保瓦检员按照指定路线检测井下有害气体。,人员配备（纽扣电池），腰卡或灯绳卡,车辆配备,硬件设备,KJ236-J本安型无线移动读卡器,采用ZigBee 2.4GHz短距离直序扩频无线通讯技术，抗干扰能力强，与识别卡进行无线通讯，可以检测出周围50米范围内的识
20、别卡，通过液晶显示器显示出识别卡的数量及卡号，帮助工作人员确定周围携卡工作的人数,具有声音报警功能。内置可充电锂电池，工作时间不小于2个小时，具有电池欠压指示，提醒用户及时充电。,硬件设备,山东枣庄矿业（集团）有限责任公司柴里煤矿 山东泉兴集团有限责任公司成套设备江苏徐州矿务集团7个煤矿神华宁煤集团乌达矿业有限公司神华宁煤集团梅花井、灵心煤矿陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司 安徽淮北矿业（集团）有限责任公司孙疃煤矿 河南义煤集团石壕煤矿 鄂尔多斯市伊金霍旗安源煤矿山西省焦煤集团山西省长冶市地方煤矿陕西省榆林市地方煤矿。,6.4 主要业绩,51,7.KJ29顶板监测系统,7.1 系统概述,KJ29
21、 型煤矿顶板动态监测系统是用于煤矿顶板运动各参数的计算机在线测量系统。系统将计算机检测技术、无线和有线数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境条件下对煤矿顶板的自动监测和分析、预警。系统由计算机上位机软件系统、KJ29-J 矿用数据通讯接口、矿用本安型数据光端机、kJJ83多功能网络接口、KJ29-Z矿用本安型通讯主站、KJ29-F 矿用本安型顶板压力监测分站、GDW150 顶板位移传感器、GMY300锚杆/索应力传感器、GZY50矿用支架压力传感器、KJJ1矿用本安无线网关设备组成。根据煤矿具体需求可以组成电缆网传输、光纤与电缆混合组网，及光纤环网传输方式,便于安装维护。,7.2 主
22、要功能,1井上计算机动态模拟显示监测参数、报警；2井下现场显示数据和报警；3监测数据自动记录存储；4连续监测曲线显示、分析；5监测数据综合专业化分析；6历史数据查询及报表输出；7局、矿顶板动态监测网络功能；8GPRS群发短信报警（可选）；9矿井GIS采掘平面矿图模拟显示（可选）；10网络用户Web访问模式在线动态监测。,7.3 主要特点,1、该系统支持多个子系统和多元矿压参数监测，系统支持最多达16个独立采区（测区）的矿压监测，每个测区内可兼容工作阻力、顶板离层、围岩应力、锚杆支撑应力多元参数监测。系统容量达1000个测点。2、系统根据采场地质条件采用了两级总线设计，总线之间完全隔离，提高了系
23、统环境适应性，与其他的煤矿安全监控系统有本质的区别。,7.3 主要特点,3、系统数据传输支持多种传输模式：1）RDS 电话线模式；2）单模光纤传输模式；3）以太环网传输模式。其中RDS通讯模式支持电话线路20km传送，可构成最经济的监测系统。4、智能一体化监测分站和传感器，有微处理器控制，内置总线接口，具有实时显示当前数据，且当数据超限时能产生声、光报警功能。5、监测分析软件采用矿压专家提出的数据分析处理思想，分析功能更具专业化，分析结果更具科学性。,KJ29矿用顶板分站,GZY50矿用支架压力传感器,KJJ1矿用本安无线网关,7.4 配套产品,7.4 配套产品,GMY300锚杆/索应力传感器
24、,GDW150 顶板位移传感器,煤炭科学研究总院安全分院历经两年多的研发，实现了有线+无线的传输网络，并于2010年8月正式取得煤矿用安全标志证书，型号为KJ29型顶板动态监测系统，目前已有内蒙、山西、陕西等多家客户联系购买事宜。,7.5 主要业绩,8、总结,煤科总院建院50余年，是国内煤炭行业大型综合性科研开发机构，拥有中国工程院院士、国家级有突出贡献中青年专家，科技人员约700人，是我国煤炭工业科技创新的主导力量。近年来，煤科总院牵头承担了“十一五”国家科技支撑项目“煤矿安全高可靠性监控系统关键技术”（1300万元）、十二五油气重大专项“采动区裂隙带微震监测技术与装备”、863重点项目“基于物联网的煤矿井下设备管控技术”等，在煤矿安全监测监控与通讯技术、无线通讯技术、煤矿专业管理软件等领域处于国内领先水平。,谢谢！,
