监控系统开发_技术协议

安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿安全生产监控系统开发

技术协议书

甲方：安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿

乙方：中国矿业大学

二零一一年一月

安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿

安全生产监控系统开发

技术协议书

甲方：安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿

乙方：中国矿业大学

为了保证安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿安全生产监控系统开发项目的先进、可靠、稳定、实用，甲、乙双方就安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿安全生产监控系统开发的技术指标、功能要求、权利和义务达成以下协议：一、系统名称

安全生产监控系统开发

二、安装地点

安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿

三、集控室及视频监控系统建设

3.1系统设计

五沟矿安全生产监控系统开发项目视频监控部分分为压风机房视频监控、35KV变电所视频监控、南一变电所视频监控和集控室建设。

压风机房安装4台自动光圈固定彩色摄像仪。具体的安装情况是在风机房两侧墙面的墙角处各固定一台摄像仪；在压风机配电室安装一台摄像仪；在机房外风包处安装一台摄像仪，整体实时监视压风机房的运行情况。压风机房的视频监控信号通过安装的监控室和压风机房的一对复用视频光端机以及光端机之间的光缆将信号传输到集控室。从压风机房到35KV变电所之间敷设一根8芯光缆，一芯用作传输视频信号，两芯用作传输PLC可编程控制器与集控主机之间的信号通讯，其他五芯留作备用。

35KV变电所安装2台自动光圈固定彩色摄像仪，摄像仪安装在35KV变电所和6KV变电所门口，用于监视变电所的人员进出。由于35KV变电所离集控室距离较近，变电所的视频监控信号直接通过同轴电缆将信号传输到集控室。从南一变电所到35KV变电所集控室之间敷设一根10芯光缆，两芯用作传输南一变电所

摄像仪的视频信号，两芯用作井下KJJ112交换机与集控室交换机之间通讯，其他六芯留作备用。

南一变电所安装两台矿用本安型光纤摄像仪，在变电所的两端各安装一台摄像仪，实时监视变电所的人员流动和设备运行情况。南一变电所的摄像仪为光纤摄像仪，视频信号通过光缆传输到集控室，通过集控室内的光端机将信号转为模拟信号。

集控室建设包括自动化系统需要的集控主机和视频监控用的电视墙。

在集控室操作台摆放2台研祥工控机和搬迁过来的35KV变电所自动化系统主机。为了保证系统稳定畅通的运行，并在后期建设中缩减开支，工控机采用双核2.6G/4G/500G配置，配备了双网卡，4串口。压风机远程监控系统和变电所监控系统在同一台工控机上运行，两台集控主机一主一备，确保所有系统能在一台集控主机出现故障时，系统能在另一台集控主机上继续正常运行。集控系统上安装IFIX4.5版本组态软件，为保证将来接入新的系统，IFIX组态软件临时数据库采用无限点容量。

电视墙考虑将来陆续有视频信号接入，增加电视机会造成电视墙机架和室内装修反复建设，一次性建成一个5行6列的电视墙，电视采用30台创维32寸液晶电视，根据液晶电视定制电机墙机架，并对电视墙进行装修。

在集控室机房摆放一台三菱机柜，硬盘录像机、视频光接收机、视频分配器、光缆接线盒、H3C交换机和光纤收发器的设备安装在机柜内。

对于从压风机房、35KV变电所和南一变电所传输过来的视频信号，通过视频分配器将一路信号分为多路，使视频录像和电视显示同时进行。由于目前集控室仅有8路视频信号，视频录像采用8路硬盘录像机，存储容量为1TB，在硬盘录满后自动覆盖最早的存储内容。

在集控室内配备一台10KVA/1H的UPS电源，在意外停电的情况下保证压风机集控系统和变电所集控系统可以正常运行。

四、压风机在线监控系统

4.1系统现状

动力系统共分为空压机组、供电系统、冷却装置几个部分组成。

空压机现状介绍：两台台螺旋杆压缩机(无锡压缩机股份有限公司)，两台上

海英格索兰空压机。

冷却部分现场采用自然风冷，需要纳入集控，采用PLC监测

其中无锡压风机在早期安装了一套监控系统，但是由于系统已经瘫痪较长时间，功能比较简单，且线缆可能存在老化等原因，在本次压风机在线监控系统中将原有监控系统的接线全部拆除，重新布置线缆，使用新配置的西门子300系列PLC对压风机系统进行监控。

4.2系统设计和实施

为完成压风机系统的远程监控功能，对监控系统进行以下设计：

将出风口闸阀更换为电动闸阀，通过PLC可编程控制器对电动闸阀进行开和关控制，并采集电动闸阀的开信号、关信号、开到位、关到位信号和闸阀故障信号，保证电动闸阀正常运行。电动闸阀上具备手动控制和电动控制切换，在电动控制闸阀不能保证压风系统正常运行时，压风机房管理人员可以通过闸阀上的手动装置打开或关闭闸阀，保证井下供风不受影响。电动闸阀的电源电缆由矿方提供。

将风包底部的手动阀门更换为电动球阀，通过PLC可编程控制器控制电动球阀打开或关闭。由于电动球阀不具有手动控制功能，为保证压风机系统正常运行，电动球阀在安装时与原有的手动阀门并联在管道上，确保电动球阀故障时，可以通过手动阀门排出风包内的积水。同时为了防止电动球阀故障不能关紧，需要矿方在电动球阀一端串接一个手动阀门，防止漏风。

在压风机和风包上安装温度传感器，PLC可编程控制器通过检测压风机温度和风包温度，并与设定的警戒温度进行对比，当温度超限时，集控系统立即在系统界面上对温度数据进行变色闪烁显示，并发出语音报警。由于在原来的无锡压风机监控系统中对6个风包中的4个风包安装了温度传感器，在本次系统建设中仅增加了2个温度传感器，安装在另外两个风包上，测量风包表面温度。英格索兰压风机内部安装了温度传感器，在PLC可编程控制器与英格索兰压风机通讯时可以读取到风机温度，不需要重复安装温度传感器。

在每一台压风机上安装震动传感器，PLC可编程控制器通过传感器检测压风机震动幅度，通过比较来判断压风机的震动幅度是否超限，当判断压风机的震动幅度超出正常范围时，集控主机立即发出颜色闪烁和语音报警，提示集控操作员

和压风机房现场工作人员立即处理故障。

在压风机房内安装烟雾传感器，小房间内安装1个烟雾传感器，大房间内安装5个烟雾传感器，配电室内安装1个烟雾传感器，烟雾传感器挂吊在压风机房顶板上。PLC可编程控制器在检测到烟雾传感器发出的信号后，集控主机立即发出闪烁报警和语音报警，操作员可以通过视频监控图像观察压风机现场情况，决定是否需要停止压风机系统，进行检查。

在压风机房内安装噪音传感器，噪音传感器挂吊在压风机房的墙上，位置均匀分布，用于测量压风机房内的环境状况。PLC可编程控制器通过噪音传感器检测压风机房内的噪音，并将数据以分贝值的形式在集控主机上显示，供操作人员做参考使用。

更换风包压力传感器和总管压力传感器，新的压力传感器有数字表头可以显示传感器检测到的压力，并向外提供4~20ma的电流信号。PLC可编程控制器通过对总管压力实际值与设定数值的比较，在总管压力实际值过低时可以通过语音报警提示操作员启动风机，增加压力，也可以在自动模式下自动启动风机供风。在压力实际值较高时，可以提示停止或自动停止某台风机。

在压风机配电柜和直流柜内安装电压传感器和电流传感器，用于实时监测配电柜的工作电压电流和直流柜的输入电压电流、输出电压电流。PLC可编程控制器检测到传感器的信号，通过转换后与操作员设定的数值进行比较，当电流超限时发出语音报警，提示操作员对报警进行处理。同时改造配电柜启动方式，由间接触发改造为直接主动触发，监视触发后动作执行的到位情况，防止出现执行不到位的情况产生。

英格索兰压风机不具备通讯接口，通过与厂家协调后，购买数据转换接口模块对英格索兰压风机进行改造，使压风机具备通讯功能，压风机远程监控系统对英格索兰压风机的控制和传感器状态获取都通过对模块读写数据来实现。模块数量总数为6块，可以保证五沟矿的压风机房将来全部使用英格索兰压风机时可以全部具备通讯功能。改造后的英格索兰压风机通讯接口在与PLC可编程控制器连接时采用并联的方式，对压风机进行地址设置，防止PLC可编程控制器在对英格索兰压风机读写数据时产生混乱。

PLC可编程控制器与集控室主机的连接由压风机房与集控室之间的光缆实

现，光缆可以避免信号在短距离传输时的零损耗。PLC可编程控制器主要作用是采集现场传感器状态数据，并根据内部控制程序处理采集的信号后控制设备启停。集控主机程序主要是将将操作员的控制命令传达给PLC可编程控制器，并从PLC可编程控制器采集的传感器信号中获取操作人员需要的信息进行分析处理、保存，供操作员在后期的系统管理中查询分析。

在压风机房监控室配置一台工控机，配置与集控室主机相同。计算机内的压风机远程监控系统与集控室压风机集控系统完全相同，当有报警产生时，可以及时提示现场巡检人员及时处理，恢复系统正常运行。

4.3系统功能

1、系统操作控制功能：

压风机远程监控系统具有联机控制启停、单机控制启停、就地控制启停三种方式来控制空压机的启停。选择联机控制启停：在设备上自动按钮弹出系统启动及系统停止钮，按下系统启动时设备根据事先规划好的程序开始自行启动，例如根据空压机工作历史时间自行调整空压机开启顺序，达到每台设备年运行时间基本上一致。设备在运行后参考总管网压力及气流量值，自动调整空压机的运行数量，累计每台空压机等设备运行时间，避免出现单台机组过度运行，以利于延长设备寿命。选择单机控制启停模式：通过鼠标点击设备图片弹出设备启停按钮（有密码保护），进行设备的启停。当通讯网络等出现故障时，可在就地控制启停状态下实现空压机直接启停；以确保正常生产，达到工作压力标准满足工艺要求。

高压柜控制功能：通过在控制站上PLC控制器，采用硬接线的方式对高压控制柜实现分合闸功能，同时采集现场的电压、电流信号。

阀门控制功能：通过改造更换电动阀门，实现监控系统根据控制流程自动控制阀门启停。

2、监控系统软件功能：

空压机系统通过IFIX监控软件对整个空压机设备进行监控及数据管理，

画面监控

系统作为整个站房监控及数据处理中心，负责对整个系统数据处理及状态显示和启停控制，实现设备联控操作功能。可通过计算机画面显示本站工艺流程图，画面为鼠标对象驱动的层次结构，各按钮及画面间通过鼠标点击对象进行切换，

对象包括：菜单、按钮、设备的图形符号、文字等。

数据显示

画面中实时显示压力、温度、设备运行时间等工艺参数数据，同时以颜色、文字提示来显示现场设备的运行状态，保证操作员从上位机即可了解整个站的现场工作状况。系统除了能对现场的温度、压力、流量、状态等外部参数进行监控，也可对空压机内部数据等进行及时的监控。

数据记录

可连续记录关键工艺参数，并可显示历史趋势曲线，可用于分析设备故障原因及运行工况。

数据报警

当现场有报警产生时，工艺参数图画面上该相应设备将以闪烁及颜色变化显示报警状态，报警浏览画面中显示一条报警信息，说明报警设备、报警类型、报警时间等，并做报警历史记录。

时间统计分单次时间显示，总体时间显示

具备设备故障排查步骤提示功能，可引导检修人员快速解除故障，允许灵活修改

冷却风机状态显示

报表打印功能

五、35KV变电所监控系统接入

5.1系统现状

35KV变电所目前已完成远程集控系统建设，系统采用南自的电力监控系统，1#控制柜采用串行总线，2#控制柜采用CAN总线。系统运行稳定

5.2系统设计与实施

35KV变电所集控系统的通信电缆与集控室距离较近，通过用屏蔽电缆接续电缆的方式将35KV变电所现在的集控主机搬迁到新集控室，并由软件工程师完善系统功能。

5.2系统功能

1、遥测功能

接收并显示各综报当前的过载、过载延时、短路、零序电流、零序电压、漏

电延时整定值；接收并显示各综保监测的进线电压值、负载车电流值、分/合闸状态、故障信息。

2、遥控功能

由控制中心控制高低压开关分闸、合闸、综合保护器完成复位动作。

3、遥调功能

由控制中心远程设定高低压开关的整定；中心站可随时根据用电负荷对综保重新设定。

4、短路保护

当高低压开关负载侧出现短路故障时，进行定时限速断保护。

5、过载保护

当高低压开关负载侧出现过载时，进行反时限延时保护，过载时报警。

6、低电压保护

当电网进线电压不足额定值的65%时，采取保护。

7、高电压保护

当电网进线电压超过额定值的118%时，采取保护。

8、显示功能

采用全中文显示，显示当前电网电压数值及负载电流的数值，显示保护动作原因及自检故障原因。并显示各整定值多种信息。

9、系统巡检≤30S ,画面刷新≤2S ,遥控周期≤5S ,能同时监视所有设备，能任意控制各设备的工作状态，并能即时打印报表等数据。

说明：四遥功能根据矿方综保实际提供的功能确定，乙方默认综保向外提供所有相关信息，如综保不能提供所需的全部相关信息，以现场综保提供的实际信息为本部分最终实现功能。

六、南一变电所监控系统

6.1系统现状

南一变电所的馈电开关主要有武进利安、济源科灵和长治三个品牌，武进利安公司明确提出不共享通信协议，科灵公司共享通信协议，但是不能保证通信速率。

6.2系统设计与实施

武进利安的馈电开关由于不能共享通信协议，需要将馈电开关内的综合保护器更换为共享协议的济源的综保，更换后的综保通过并联的方式连接到变电所内的KJJ112交换机内部的串口服务器上，由软件工程师对综保进行地址设置，对串口服务器设置IP地址后，即可在集控主机上通过软件实现对馈电开关的远程监控功能。

对于科灵的馈电开关，在与科灵公司沟通后，购买一台科灵馈电开关专用的PLC控制分站，实现现场设备的信号采集和控制。PLC控制分站通过阻燃网线与交换机相联。集控主机通过以太网与PLC控制分站通讯读写数据，通过PLC控制分站完成对科灵馈电开关的所有功能。

对于长治的馈电开关，由于综保的通讯协议开放，直接通过屏蔽电缆并联接入交换机内的串口服务器，通过以太网与集控主机通讯。

在所有馈电开关与集控主机完成通讯后，软件工程师通过专用的数据采集软件对馈电开关读写数据，并对数据进行分析，形成图文报表。

6.3系统功能

一、综合保护器功能：

1)遥测功能

接收并显示各综报当前的过载、过载延时、短路、零序电流、零序电流、漏电延时整定值；接收并显示各综保监测的进线电压值、负载车电流值、芬/合闸状态、故障信息；要侧采集电能，峰谷值，分段计费等。

2)遥控功能

由地面控制高低压开关分闸、合闸、综合保护器完成复位动作。

3)遥调功能

由地面远程设定高低压开关的整定权属于地面调度中心或者属于井下现场；地面中心站可随时根据井下用电负荷对综保宠信设定。

4)短路保护

当高低压开关负载侧出现短路故障时，进行定时限速断保护。

5)过载保护

当高低压开关负载侧出现过载时，进行反时限延时保护，过载时报警。

6)流型漏电保护

对下属电网中出现的单向接地故障，采用零序电流法选择性捡漏保护，漏电时报警。

7)功率方向型漏电保护

对下属电网中出现的单向接地故障，采用功率方向法选择性捡漏保护，漏电时报警。

8)低电压保护

当电网进线电压不足额定值的65%时，采取保护。

9)高电压保护

当电网进线电压超过额定值的118%时，采取保护。

10)显示功能

采用全中文显示，显示当前电网电压数值及负载电流的数值，显示保护动作原因及自检故障原因。并显示各整定值多种信息。

11)跳闸原因记忆查询功能

可记录12次高低压开关负荷侧跳闸原因及故障跳闸的时间，长期记忆并可反复查阅。

12)保护器自检功能

具有开机及复位自检功能，确保综保自身不带故障运行。

13)模拟故障实验功能

具有短路、漏电、监视模拟故障实验功能。

14)仿真分闸实验

可进行过载、短路、漏电、监视仿真分闸实验。

15)保护功能项选择功能

16)瓦斯电闭锁功能

17)缺相保护

当三相电压有一相缺项时，进行保护。

18)通讯功能

通讯子系列保护器采用RS485通讯接口，具有单向（遥测）或双向通讯（遥测、遥调、遥控）功能。

二、地面监控中心功能：

1）系统运行状态

监控系统地面主机实时显示被监测线路的开关分合闸状态、三相电压、电流、零序电压、零序电流、有功功率、绝缘电阻、功率因数等电量数据；能记录电流、电压曲线，统计电能、日报表、月报表；这些监测数据都可以通过综合保护装置监测到，并通过交换机，实现实时数据传输到地面监控主机的组态软件。全矿井实时总用电功率、最大需求量、地面变电所母线电压、主变压器负载率等综合数据由组态软件分析处理，并随时可以任意查询全矿井任一监测点的任一时段的所有历史数据。

2）供电系统图

综合保护装置可以在20毫秒内准确及时定位故障段并执行相应的保护动作，直观显示故障原因。系统报警可以根据管理员设置实时传递到相应远程客户端。

报警方式有声音、图标闪烁、报警弹出窗口等，用户可自行选择，并可将各类不同的报警用不同的报警方式显示给用户。

报警信息显示在主计算机显示器上，包括监测点名称、编号、报警内容、时间、超限参数、操作员操作信息，只有经授权获得密码的操作员通过管理端才能接受报警，并消除报警信息。

3）电器设备参数设置窗口，定值操作，开关操作，复位操作

4）电压电流图表显示，包括柱状图、趋势曲线等；实时/历史SOE事件报表5）定值管理

用户可以根据其分配权限实现对保护装置进行远程定值修改、调整、漏电实验、短路试验和开关的远程分合闸。

6）查询功能：

历史事件查询，操作记录查询，报表查询。

7）用户管理

系统实现了完备的用户和权限管理，具有用户组和用户两级的管理方式。系统可以动态创建和删除用户组和用户，为用户组设置操作权限，用户可以自主设置和修改密码；

说明：四遥功能根据矿方综保实际提供的功能确定，乙方默认综保向外提供所有相关信息，如综保不能提供所需的全部相关信息，以现场综保提供的实际信

息为本部分最终实现功能。

七、双方权利和义务

1、乙方负责现场指导安装、调试及人员培训。甲方对乙方的工作给予配合，并提供便利条件。

2、乙方为甲方实施压风机集控系统和变电所自动化系统，甲方应该保证原有压风机和变电所开关的完全正常运行。

3、甲方负责提供井下现场需要的不小于5A的127V交流电源和地面现场需要的220V电源。

4、乙方在系统调试完毕后向甲方提供相关的技术资料。

5、系统出现故障，甲方解决不了时，乙方技术人员在24小时以内赶到现场，报修响应时间为2小时内给予解决方案。

6、系统保修期为终身保修，质保期一年。

7、其它未尽事宜双方协商解决。

8、本技术协议与合同具有同等法律效力，双方签字生效。

附：《设备清单》

甲方：安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿

签字：

乙方：中国矿业大学

签字：

附件一：设备清单

五沟煤矿安全生产监控系统开发设备配置