矿井安全综合监控三合一系统方案书.docx
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矿井安全综合监控三合一系统方案书
矿井安全综合监测系统
方案建议书
深圳市翌日科技有限公司
前言
目前矿井中各采掘、机电、运输和通风一线的矿工与井上联系,都是通过设在井下各工作站的有线电话,每部电话之间的距离大概有几公里长,如遇突发事故不能及时找到电话向井上汇报,很容易贻误抢险时机。
如果有无线通信系统,矿工们在井下工作,可随时将井下的生产和安全情况汇报到井上,便于调度和及时处理突发事故。
当遇到矿井突发事故,对井下人员的抢救缺乏精确可靠的位置信息,也缺乏语音通信手段,抢险救灾、安全救护的效率仍然不高,效果不理想。
由于通信网络不畅,通信手段单一,网络承受能力差,往往造成领导层信息不畅通,指挥不足,数字不准,不利于事故的抢险,极易造成事故损失的扩大。
矿井对利用相应的矿井人员跟踪定位设备,全天候对矿井入井人员进行实时自动跟踪和考勤,随时掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹、全矿井下人员的位置分布情况等需求迫切。
矿井下作业因为远离地面,地形复杂,如果利用远程视频监控系统,地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控,不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况,而且能及时发现事故苗子,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。
深圳翌日科技致力于矿井安全建设,针对上述存在问题,推出了一套整合的“矿井综合监控系统”
1.系统简介
1.1.系统概述
翌日矿井综合监控系统利用先进的ZigBee无线技术,结合矿井安全生产企业的技术要求和安全标准而设计,由人员定位系统、无线通信系统和环境监测系统三个子系统组成。
1.2.系统基本功能
1.2.1.人员定位系统
通过给井下人员佩带定位卡,地面监控人员可在GIS井下地图实时观测到所有井下人员的真实分布情况、数量、姓名,可对人员进行精确定位,或回放其活动路线。
同时可进行人员考勤管理。
1.2.2.无线通信系统
为井下人员配备手机,实现井下与地面的内部免费通信。
手机之间可互相通话、收发短信,也可井上、井下的固定电话通话。
调度中心可与多部手机同时进行通话,可向手机发送短信。
系统还支持手机与外线电话的通话。
1.2.3.环境监测系统
使用一氧化碳、风速、温度等环境监测传感器,实时采集环境数据,一旦环境量超标,监测现场与调度中心将同时发出警报。
1.3.拓展功能
1.3.1.视频监控系统
使用网络摄像仪录像,以图像方式直观实时监控采掘面、皮带运输、主副井提升等关键生产环节工况。
1.3.2.数据共享
可提供接口与矿井现有办公自动化和人事管理系统联机运行。
1.4.系统特点
1.4.1.三网合一、高效灵活
三个子系统共用一套主要设备(基站、线缆或光缆、电源等),节省大量成本,并且施工更加简单。
后续升级扩容也非常方便,只需要增加相应的终端设备。
1.4.2.信号全覆盖
基站无线覆盖距离可达500米,通过若干基站就可以保证井下信号全覆盖。
1.4.3.精确定位
独有的定位技术,保证调度中心随时可以知道每个人的具体位置。
发生事故时可迅速锁定人员遇难地点,为救援赢得时间。
1.4.4.高速不漏卡
ZigBee特殊的碰撞避免策略以及灵活的随机算法保证高速不漏卡。
经矿井实践证明200张以60km/s的速度同时经过一个基站时不发生漏卡现象。
1.4.5.自动无线切换
当基站和基站之间的线缆中段时,系统自动上报链路信息,并同时将基站和基站之间的传输方式自动切换到无线工作方式。
保证定位数据和少量语音及时传输。
1.4.6.下达撤离和求救报警
当发生中毒或伤害事故时可以按报警按钮,求救信息随时到达井上。
下达撤离时,撤离信息能及时通知到每个人。
只有全井信号覆盖,求救和撤离才有实际意义。
1.4.7.可以非常方便接入井下环网
如果矿井已建设光纤环网,可使用传输接口可以非常方便的接入井下环网。
1.4.8.井下使用通信线缆,不需要光纤,维护方便。
基站和基站之间使用通信线缆,维护方便。
1.4.9.单基站即可实现通信和定位
基站只要通电就可以支持基站无线覆盖范围内的手机通信。
发生透水时即使某个基站被淹,其余基站任可组成通信网络,继续通话、定位。
1.4.10.井上向井下群发短信
支持井上向井下所有手机群发短信。
当发送事故时,可以通过群发短信告知事故及最佳逃离路线。
2.系统设计方案
2.1.设计原理
首先根据企业实际需要在井下区域和巷道中根据现场具体情况(比如井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置)放置一定数量的矿用本安型基站/基站。
典型情况下每隔500米布置一台基站,可保证网络覆盖范围内无线手机及人员定位卡。
为需要定位的下井人员佩带一个KJ272-K矿用本安型定位卡,当井下人员进入井下以后,只要在井下网络覆盖范围内,在任何时刻任意一点,基站都可以感应到信号,并上传到信息工作站,经过软件处理,得出各具体信息(如:
是谁,在哪个位置,具体时间),同时可把它动态显示(实时)在监控中心的大屏幕或电脑上,并作好备份。
井上人员可随时了解井下人员的状态。
管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域,计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。
管理者能实时的观察到井下工作人员的即时位置,实现井下人员定位。
另外一旦井下发生事故,可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况,以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
一旦井下发生突发情况,井下人员可通过所携带的定位仪(识别卡)发出警报。
井下人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警。
在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。
再为需要人员(如班组长、机电工等)佩备一部矿用本安型手机,当人员进入井下以后,只要在井下网络覆盖范围内,就可方便地实现井下无线手机通话功能。
2.2.设备布置规则
2.2.1.基站/基站的位置设置原则
一般设置的位置:
●入井口。
●巷道交叉口。
●巷道分支口。
●进入采掘面入口。
●进入危险区域入口。
●进入废弃巷道入口。
●禁止进入区域入口。
特殊设置位置:
特定需要的检测位置。
2.2.2.布线的规则
通讯线采用的最短布线规则。
大巷(指永久要经过的巷)中的线最好布在大巷的顶端,一般的小巷(指采掘后有可能封闭的巷一般把线布在旁边)。
2.3.设计依据
Q/YRKJ001-2009翌日科技矿井人员管理系统企业标准
Q/YRKJ006-2009翌日科技矿用无线通信系统企业标准
GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分:
通用要求
GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分:
本质安全型“i”
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB/T191-2008包装储运图示标志
GB/T2423.1-2001电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验A:
低温
GB/T2423.2-2001电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验B:
高温
GB/T2423.4-2008电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验Db交变湿热(12h+12h循环)
GB/T2423.5-1995电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验Ea和导则:
冲击
GB/T2423.8-1995电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验Ed:
自由跌落
GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验Fc:
振动(正弦)
GB/T10111-2008随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序
GB/T2829-2002周期检验计数抽样程序及表(适用于对生产过程稳定性的检验)
GB/T9969-2008工业产品使用说明书总则
AQ1043-2007矿用产品安全标志标识
MT1007-2006矿用信息传输接口
MT1005-2006矿用基站
MT/T899-2000矿用信息传输装置
AQ6210-2007矿井井下人员作业管理系统通用技术条件
2.4.设计原则
1、井下所有区域都支持手机通话,支持手机之间快速漫游。
2.5.设备布置图
需根据矿方提供的采掘平面图设计设备布置图。
2.6.设计说明
说明各基站设计依据以及各基站之间连接图。
2.7.设备清单
报价见附件
3.系统技术规格
3.1.1.人员定位系统
1)系统能够覆盖井下所有巷道。
2)对井下人员可实时跟踪监测,自动实时显示人员位置。
3)系统能可靠识别静态或≤80Km/h的高速移动目标。
4)单台基站可同时识别200张以上的人员标识卡。
5)人员定位标识卡采用有源工作方式(独立供电),超低能耗设计,一次性更换电池免维护使用1年以上,并具有欠压指示功能,出现欠压报警指示后定位卡可以正常工作3天。
6)系统具有强大实用的井下人员应急救援功能:
A、当井下人员遇险时,可触发“求救”按钮,当工人发现井下着火、透水时,也可通过定位卡按键向地面管理机关发出对应报警信号,地面将及时报警,并可查询显示是谁、在什么时间、什么地点发出的报警
B、在井下某区域有危险需要撤离人员时,在地面调度人员或系统管理人员可向井下危险区域人员群发紧急撤离通知,井下人员即可通过定位卡震动或声音、指示灯及时收到“撤离”信号;
7)能准确地统计全矿井下及某个区域(如:
工作面)的人员数量。
8)可实时跟踪查询、打印当前及某时间段井下人员数量、活动轨迹及分布情况。
9)基站和人员定位标识卡具有完全独立的发射与接收部件,其核心技术均由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成。
10)人员定位标识卡采用高级嵌入式微处理器,在嵌入式软件的控制下,实现编码、解码、通信及信息碰撞处理等功能。
11)系统软件具有人员标识卡电池管理功能。
12)自动识别功能:
乘车出入的工作人员无需下车,在车辆进入监测区域后,就可自动完成人员考勤及定位功能。
13)识别区域内无方向性、无盲区,对人体没有伤害。
14)井下人员定位基站与地面中心站失去联系时,基站仍能独立工作,自动存储人员监测数据,当通讯恢复后监控主机可提取数据自动完成数据修复,存储数据不小于2小时。
15)系统在进行实时数据采集时,可进行记录、显示、查询、编辑、人工录入、网络通信等。
16)系统中心站及网络终端可以联网运行,使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息,查询、打印各类数据报表。
17)报警功能:
可以对下井人员限制出入时间及地点,如果超过授权时间或进入XX的地点都会触发报警设备发出警示,以便控制人员迅速做出反映,采取安全措施。
18)系统可自动生成人员信息数据库,实现考勤作业的统计与管理等方面的报表资料,提高管理效益。
19)系统具有自诊断功能。
当系统中基站等设备发生故障时,报警并记录故障时间和故障设备,可供查询及打印。
3.1.2.无线通信系统
1)手机与手机之间可以进行通话。
2)手机与井上、井下固定电话之间可以进行通话。
3)手机与手机之间可以相互发送、接收短信。
4)经授权的手机可以拨打外线电话。
5)手机可在多个基站之间漫游通信。
6)手机可向地面监控中心发送短信,有预置的短信模板。
7)系统具有实时监控功能,监控界面以不同的图标表示手机的使用状态,可掌握谁与谁在通话以及通话时长、通话地点。
8)系统可存储所有通话记录(通话号码、时间),并可供查询。
9)系统具有外线拔打管理功能。
10)控制台可拆断手机之间的通话。
11)系统能向手机单发短信或群发短信。
12)系统可存储所有短信收、发记录(收发号码、时间、短信内容),并可供查询。
13)手机具有通讯录功能,可增加、删除电话号码,可存储50条电话号码。
14)手机具有通话记录功能,可查看“未接来电”、“已接来电”、“已拔电话”。
15)手机具有日期/时间设置、显示功能。
16)手机具有信号强度显示功能,超过信号覆盖区域显示无信号。
17)手机具有自动锁键盘功能。
18)手机可以设置背光时间。
19)手机来电提醒方式可设置:
铃声、振动。
20)手机可设置信息提示音、铃音及音量。
21)手机具有充电完成和充电提示功能。
22)手机配有充电器,保证充电良好并具有充电指示功能。
4.系统组成
4.1.系统示意图
4.2.主要设备
4.2.1.KJ272-F定位通信基站
4.2.1.1.设备描述
通信基站安装在巷道或工作面,用来接收定位卡、手机的信息,并将接收到的信息传送至上一个基站或传输接口,也将来自上一个基站/传输接口的信息发送至无线终端设备,或传输给下一个基站。
4.2.1.2.设备特点
●具有无线通信和数据交换的双重功能。
●可综合用于人员定位和无线通信系统、视频监控。
●大范围内同时快速、可靠的识别许多定位仪,并具有微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠等优点。
●小巧,轻便,非常便于安装和维护。
●无线通信方式,可根据实际情况移动。
一旦某一区域不再需要使用,如采掘面挖完,可把该区域内的基站移到其他需要的地方或者回收上来备用。
4.2.1.3.技术参数
工作电压
DC12V
工作电流
500mA
数据存储时间
大于2小时
断电后工作时间
不小于2小时
接口
3光纤接口,一个12VDC电源接口
外形尺寸
307mm×260mm×85mm
外壳材质
冷轧板
重量
4kg
防爆型式
矿用本质安全型
防爆标志
ExibI
基站与标识卡通信:
无线频段
2.4GHz
通信协议
ZigBee(IEEE802.15.4)
发射功率
不大于+18dBm
接收灵敏度
≤-85dBm
无线通信距离
500米(可视距离)
并发识别
200张卡
最大位移速度
20m/s
调制方式
O-QPSK
基站与手机通信:
无线频段
2.4GHz
通信协议
ZigBee(IEEE802.15.4)
发射功率
不大于+18dBm
接收灵敏度
≤-85dBm
稳定通话距离
250米(可视距离)
同时通话数量
每台基站可容纳16部手机同时通话
调制方式
O-QPSK
基站与基站通信:
无线频段
2.4GHz
有线
4芯矿用阻燃光缆
线缆型号
MGTSV-4
4.2.2.KJ272-K矿用本安型定位卡
(A型)(B型)
定位卡相当于“井下身份证”,所有下井人员和机车各携一张,该卡不断地自动向通信基站发送信号,报告其实时地理位置信息,使系统全程掌握人员的活动路线和时间。
4.2.2.1.定位卡特点
●功耗低,两节普通干电池可使用1-2年。
●与基站通信距离远,直线可达500米。
●双向通讯,可向井上报警。
●具有低电报警功能。
●防水、防尘设计;无辐射伤害。
4.2.2.2.技术参数
A型(充电型)
B型(更换电池型)
工作电压
DC3.7V
DC3V
声光报警
声光报警
光报警
无线频段
2.4GHz
2.4GHz
通信协议
ZigBee
ZigBee
电池类型
锂聚合物充电电池
AAA碱性电池
电池规格
1400mA/H
3V/1200mAh
电池寿命
充满电使用3个月,充电最大次数:
500次
12个月,电池可更换
外形尺寸
80mm×55mm×52mm
62mm×52mm×25mm
外壳材质
阻燃ABS塑脂
阻燃ABS塑脂
重量
95g
100g
携带方式
腰卡,穿在皮带上
腰卡,穿在皮带上
4.2.3.KT132-S矿用本安型手机
4.2.3.1.设备描述
矿用本安型手机是专门为矿井设计的无线通话终端设备。
通过该手机可方便实现井下与井下、井下与井上通信。
4.2.3.2.设备特点
●抗干扰性,通话清晰,
●通讯距离远,直线距离达250米。
●功耗低,一次充电可持续通话6小时。
●轻巧,容易携带。
●防水、防尘设计;无辐射伤害。
4.2.3.3.技术参数
工作电压
DC3.7V
最大工作电流
≤400mA
待机电流
≤50mA
持续通话时间
6小时
无线频段
2.4GHz
无线通信距离
250米
振铃响度
大于75dB
通信协议
ZigBee(IEEE802.15.4)
防爆标志
ExibI
外形尺寸
108mm×47mm×21mm
外壳材质
阻燃ABS塑脂
重量
120g
电池类型
锂聚合物电池
电池规格
3.7V/700mAh
充电时间
一般2~3小时
电池寿命
500次充电
配件
手机充电器、手机皮套
包装说明
独立盒保证(含说明书、合格证等)
4.2.4.GW08翌日语音网关
4.2.4.1.设备描述
语音网关主要功能是实现井下手机与井下固定电话以及外部公网电话的互相通话。
4.2.4.2.连接示意图
4.2.4.3.技术参数
电源输入
DC12V2A
最大功率
24W
语音端口数
8路
音频端口配置(RJ11)
4个FXO(接电话交换机),4个FXS(接电话机)
LAN端口配置(RJ45)
1个10M/100M以太网口
串行接口(DB9)
1个RS232接口
电话线传输距离
<500米
外形尺寸
310x41x165mm
外壳材质
冷轧板
重量
1kg
附件
电源适配器、电话线一条
4.2.5.KJ272-J传输接口
传输接口安装于井下或地面,可以通过电缆/光缆相互连接,实现整个系统的通讯。
同时它还可以将通过RS485线缆传输过来的数据进行处理,并传送到地面中心站。
4.2.5.1.技术参数
工作电压
DC12V
最大工作电流
≤500mA
传输信号峰值电压
≤4.0V
外形尺寸
260mm×200mm×85mm;
外壳材质
冷轧板
重量
3.5kg
传输接口与与基站通信:
传输介质
五芯阻燃电缆
通信协议
RS485
传输速率
1152kbps
传输方式
全双工
最大传输距离
500m
传输接口与网络交换机通信:
传输速率
10Mbps/100Mbps
接口类型
RJ45
传输方式
IP协议
4.2.6.KJ272-R读卡器
读卡器用于统计巷道出入人数,安装在不需要对人员进行定位的区域,如小巷道。
读卡器接收来自定位卡的无线消息,传输给基站,也将基站消息转发给定位卡。
4.2.6.1.读卡器特点
●与基站传输距离长,可达2KM。
●当传输网络中断时,可存储定位卡信息,确保信息不丢失。
4.2.6.2.技术参数
工作电压
AC220V
最大工作电流
0.2A
一台基站支持读卡器最大数
8台
与基站传输类型
RS485
与基站有线传输介质
MHYV2x2x7/0.28四芯阻燃通讯电缆
与基站最大传输距离
2KM
最大无线输出功率
-20dBm~+18dBm
断电后工作时间
不小于2小时
防爆型式
ExibI
防水等级
IP54
外型尺寸
280*280*130mm
重量
约1.5kg
外壳材质
阻燃ABS塑脂
4.2.7.工控机
工控机安放于中心监控室,用于接收和处理传输接口传送过来的数据。
4.2.7.1.工控机配置
●机箱:
IPC-810B
●电源:
PS-7270B
●底板:
IPC-6113LP4
●主板:
FSC-1812V2NA
●CPU:
E5300
●内存:
2G
●硬盘:
250G
●光驱:
18XDVD
4.2.8.避雷器
(电源避雷器)(信号避雷器)
电源避雷器安装在井上进电处,用于电源避雷;信号避雷器串联安装在通信线中,用于信号避雷。
4.2.8.1.技术参数
●电源避雷器
产品型号
Type
OVP-D10
额定工作电压
Un
220V
48V
24V
最大持续工作电压
Uc
250V
50V
25V
最大连续工作电流
IL
10A
标称放电电流(8/20μs)
In
5KA
最大放电电流(8/20μs)
Imax
10KA
保护级别(In时)
线/线
UP
≤1200V
≤350V
≤200V
线/地
≤1500V
≤800V
≤700V
响应时间
线/线
tA
≤25ns
线/地
≤500ns
接线方式
串联、接线端子
接地线径
1~6mm2
工作温度范围
-40℃~+80℃
外壳规格
厚度23.3mm
外壳材料
阻燃ABS
外壳防护等级
IP20
安装支架
35mmDIN导轨
执行标准
IEC61643-1、VDE0675、GB18802.1
●信号避雷器
品型号
Type
CRD-05/...
CLD-05/...
CRD-12/...
CLD-12/...
CRD-24/...
CLD-24/...
CRD-48/...
CLD-48/...
CRD-60/...
CLD-60/...
额定工作电压
Un
5V
12V
24V
48V
60V
最大可持续工作电压
Uc
5.8V
15.3V
28.2V
58V
70V
额定负载电流
CRD系列
lL
0.2A
0.2A
0.2A
0.2A
0.2A
CLD系列
1A
1A
1A
1A
1A
标称放电电流(8/20μs)
In
5KA
5KA
5KA
5KA
5KA
最大放电电流(8/20μs)
Imax
10KA
10KA
10KA
10KA
10KA
电压保护水平@In
UP
≤13V
≤29V
≤50V
≤86V
≤100V
响应时间
tA
≤1ns
插入损耗
IL
≤0.1dB@10KHz
适用速率(3dB)
CLD:
10kHz、CRD:
10MkHz(最高可达100M,需订做)
接口安装形式
fg
4PIN压线端子(A型)、RJ11接口(订做)
保护线数
2线或者4线
外壳材料
A系列为铝合金
串接电阻/电感
R/L
CLD系列为100uH电感,CRD系列为10Ω浪涌保护器
4.2.9.YRKJ-V电源
电源安装在巷道或工作面,独立给基站供电,断电情况下可以保证至少工作两小时。
4.2.9.1.技术参数
●输入:
AC220V
●输出:
DC12V
●蓄电池容量:
1.2Ah
●断电后工作时间:
>2H
●防水等级:
IP54
●外形尺寸:
280x190x135mm
●重量:
2.3kg
4.2.10.矿用线缆
(MVV2×1.5)(MHYV2×2×7/0.28+1×7/0
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 矿井 安全 综合 监控 三合一 系统 方案