安全监测监控系统方案设计

瓦斯安全监控系统

设计方案

1概述

传统的安全监控系统采用总线传输的方式，系统容量受限，通讯平台只能运行特定的系统，反映速度慢，不具备通讯冗余和自恢复功能；易受干扰，运行不稳定；兼容性差；无法实现故障自我诊断，自成系统，数据孤立且重复布线，使用维护工作量大，不能进行综合分析，预警，应急联动。

根据各矿近年生产管理的实际需要，还将在矿井原煤生产过程各环节装备一些新的系统。如果继续采用传统的通讯方式，势必又将采用各自独立安装运行方案，造成矿井监控设备布线越来越复杂、系统维护成本越来越大。

针对传统系统的缺点，此次方案设计选用基于工业以太环网＋现场总线平台的安全监控系统。与传统的系统比较具有相当巨大的优势和在传输速度、质量上的质的飞跃。并能方便实现各系统监测监控数据的综合集成。以直观形象的各种图形方式显示全矿井的生产工艺流程、同时也将方便显示其它诸如矿井瓦斯、矿井人员、矿井抽放、矿井设备运行状况等分类信息。这对提高生产调度管理效率，指导煤矿安全生产具有重要意义。

在子系统接入上协议标准采用现在用途最位广泛TCP/IP的通讯协议，子系统接入工业以太环网平台后，不再需要数据接口和其他平台上所需要的数据转换器（调制解调）。在信号传输方式上真正最大限度上发挥了工业以太环网平台的优势，就近接入环网交换机，不再受数据接口和其他平台上所需要的数据转换器（调制解调）的限制。

2设计原则及依据

本方案在设计过程中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》

➢《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》

➢《矿用信息传输接口》

➢《矿用分站》

➢《矿用信号转换器》

➢《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》

➢《煤矿用信号传输装置》

➢《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》

➢《设备可靠性试验》

➢《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》

➢国务院安全生产委员会办公室[2006]21号文件相关规定

3工业以太环网平台设计

3.1工业以太环网平台结构设计

为满足煤业发展需要，此方案设计为100M工业以太环网平台，采用单模阻燃传输光缆和井下本安网络交换机。

此平台专门为安全监控系统的传输要求所搭建的平台，满足煤矿安全监控系统专网专用的要求。

整个平台分为信息层、控制层和设备层三层结构。其中信息层为矿地面已有的局域网，控制层采用高速工业以太环网，设备层采用现场总线，保证了现场子系统的实时性

和可靠性。

3.2系统特点及功能

1)整个综合控制网采用工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行；

2)系统支持光纤冗余环网工作模式，接节故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短（300ms），通信更加可靠；

3)矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台运行稳定、可靠性好、线路机械强度高矿井工业以太环网光纤冗余环网传输平台通讯协议采用标准的TCP/IP网络协议；

4)平台传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力加强。为整个网管系统可对所有的网络设备进行实时监控，出现故障实时报警。

5)采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强。

6)整个宽带传输网彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，系统节点容量大大增加，稳定性提高；

7)平台同时支持光纤多模、单模、超五类双绞线传输介质，结构灵活；可方便与局域网企业综合管理信息系统连接，实现信息共享；

8)井下交换机经过防爆认证，具有煤安标志，同时增加UPS电源保护，在市电停电后，可运行两个小时以上。

3.3主要技术指标

1)通讯速率：100M

2)系统反应时间：≤ 1s

3)通讯模式：多主并发

4)通讯方式：工业以太网+现场总线

5)协议标准：TCP/IP

6)通讯恢复：自愈≤300ms

7)集成扩展能力：强、方

4系统组成

本系统主要由监控中心监控设备、监控分站、各类传感器及其他辅助设备组成。传输平台采用工业以太环网平台+现场总线。

监控中心监控设备包括监控主机、地面环网交换机、打印机、不间断电源、电源避雷器等设备。中心站设备均采用当时主流技术的通用产品，并满足可靠性、可维护性、开放性和可扩展性等要求。

系统采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。因此本方案设计为分层结构，具体组成如下：

1)地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；

2)传输平台：工业以太环网传输平台。

3)系列化智能监控分站。主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等；

4)各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。