矿山安全六大系统系统.docx
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矿山安全六大系统系统
“安全避险六大系统”
设计方案
上海华测导航技术有限公司
2013年7月
目 录
一、设计依据3
1.1.国家及地方有关安全避险“六大系统”建设的法律、法规3
1.2.本项目依据的主要技术标准、规范4
1.3.本建设项目依据的矿山技术资料4
二、生产建设工程概况5
2.1矿山概况5
2.2矿山现状7
三、六大系统整体建设方案7
3.1设计原则7
3.2总体目标8
3.3总体拓扑图及设计内容9
四、指挥调度平台及以太环网子系统设计13
4.1指挥调度平台及以太环网子系统功能介绍13
4.2指挥调度平台及以太网子系统拓扑图13
4.3指挥调度平台及以太环网子系统设备清单14
4.4指挥调度平台及以太环网子系统设备描述15
4.5监控中心机房设计17
五、监测监控子系统设计21
5.1通风安全监测子系统功能介绍21
5.2系统特点22
5.3通风安全监测子系统设备清单23
5.4通风安全监测子系统设备描述24
5.5通风安全监测子系统设备布点图26
5.6视频监测监控子系统功能介绍28
5.7视频监测监控子系统拓扑图28
5.8视频监测监控子系统设备清单29
5.9视频监测监控子系统设备描述29
5.10视频监测监控子系统设备布点图30
六、人员定位系统设计31
6.1人员定位子系统功能介绍31
6.2人员定位子系统拓扑图32
6.3人员定位子系统设备清单34
6.4人员定位子系统设备描述34
6.5通风安全监测子系统设备布点图36
七、紧急避险子系统设计37
7.1紧急避险子系统功能介绍37
7.2紧急避险子系统拓扑图37
7.3紧急避险子系统设备描述39
7.4紧急避险子系统设备清单39
八、压风自救子系统设计40
8.1压风自救子系统功能介绍40
8.2压风自救子系统拓扑图40
8.3压风自救子系统设备清单40
8.4压风自救子系统设备描述40
8.5压风自救子系统的设备布点图43
九、供水施救子系统设计44
9.1供水施救子系统功能介绍44
9.2供水施救子系统拓扑图44
9.3供水施救子系统设备清单44
9.4供水施救子系统设备描述45
9.5供水施救子系统设备布点图46
十、通讯联络子系统设计47
10.1有线通信系统47
10.2无线通信系统52
10.3通讯联络子系统设备清单56
十一、工程及投资58
11.1工程人员及组织结构58
11.2工期安排59
11.3工程管理59
十二、培训及售后服务64
12.1系统培训64
12.2售后服务承诺65
12.3售后服务形式65
12.4软件升级66
一、设计依据
1.1.国家及地方有关安全避险“六大系统”建设的法律、法规
(1)文号:
中华人民共和国主席令第70号名称:
《中华人民共和国安全生产法》颁发部门:
中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会实施日期:
2002年11月1日。
(2)文号:
中华人民共和国主席令(七届第65号)名称:
《中华人民共和国矿山安全法》颁发部门:
中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会实施日期:
1993年5月1日。
(3)文号:
中华人民共和国劳动部令第4号名称:
《中华人民共和国矿山安全法实施条例》颁发部门:
国务院实施日期:
1996年10月30日。
(4)文号:
中华人民共和国主席令第二十八号名称:
《中华人民共和国劳动法》颁发部门:
全国人民代表大会常务委员会实施日期:
1995年1月1日。
(5)文号:
中华人民共和国主席令(七届第22号)名称:
《中华人民共和国环境保护法》颁发部门:
中华人民共和国第七届全国人民代表大会常务委员会第十一次会议实施日期:
1989年12月26日。
(6)文号:
中华人民共和国劳动部令第3号名称:
《建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定》颁发部门:
劳动部实施日期:
1997年1月1日。
(7)文号:
国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局令第18号名称:
《非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》颁发部门:
国家安全生产监督管理局(国家煤矿安全监察局)实施日期:
2005年2月1日。
(8)山西省安全生产监督管理局关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知晋安监管一字〔
2012〕20号
(9)国家安监总局《关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知》(安监总管一〔2011〕108号)
1.2.本项目依据的主要技术标准、规范
(1)文号:
中华人民共和国行业标准MT209-90标准名称:
《通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件》实施日期:
1990年12月1日。
(2)文号:
GB50215—2005标准名称:
《矿山工业矿井设计规范》实施日期:
2006年1月1日。
(3)文号:
GB8566-88标准名称:
《计算机软件开发规范》实施日期:
1988年。
(4)文号:
GB50174-2008标准名称:
《电子计算机房设计规范》实施日期:
2008年。
(5)文号:
GB/T50311-2000标准名称:
《建筑与建筑物群综合布线系统工程设计规范》实施日期:
2000年8月1日。
(6)文号:
GB16423-2006标准名称:
《金属非金属矿山安全规程》实施日期:
2006年9月1日。
(7)文号:
AQ2031-2011标准名称:
金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
(8)文号:
AQ2032-2011标准名称:
金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
(9)文号:
AQ2033-2011标准名称:
金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
(10)文号:
AQ2034—2011标准名称:
金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
(11)文号:
AQ2035-2011标准名称:
金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
(12)文号:
AQ2036-2011标准名称:
金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范实施日期:
2011年9月1号。
1.3.本建设项目依据的矿山技术资料
(1)矿井平面布置图。
(2)矿井“六大系统”建设要求及现场调研情况。
二、生产建设工程概况
2.1矿山概况
●矿山交通位置
●矿区范围
2.2矿山现状
●矿山生产规模:
。
●矿床开拓:
。
●采矿方法:
。
●生产中段:
。
●提升运输:
。
●矿井通风:
。
●供排水:
。
●压气:
。
●供电:
。
●通讯:
。
三、六大系统整体建设方案
3.1设计原则
3.1.1先进性
在建立六大系统各子系统时,我们选用该领域较先进的设备,代表发展方向的尖端技术,来保证矿上所建立的系统可以长久、稳定的使用,不会短时间内更
新设备,增加矿上的负担。
3.1.2可靠性
在确保系统先进性的同时,对井下设备进行了防潮、防爆处理,能够保障在恶劣环境下可靠工作,同时,硬件设备稳定可靠,免维护或维护量小;系统本身符合电磁兼容性和电气隔离性能设计要求,高磁场的环境也不影响设备正常工作,这就确保了数据可以准确及时的上传到调度中心,可靠的保证了矿上调度工作的需要。
3.1.3扩展性
六大系统各系统是模块化的设计,这样就增加了系统的可扩展性。
当矿上需要增加点时,只需要增加相应系统的终端设备即可。
当矿上预留的接口用完以后,也只是增加相应系统的分站即可,不需要重新建设以太网、机房调度控制中心等设备。
所以该方案六大系统设计可以方便的增加或者减少相应的点数,扩展性较好。
3.1.4开放性
该方案六大系统的设计,接口采用国际标准接口,凡是符合标准接口的产品,都可以接入网络。
这就避免了标准的多样化,即不同厂家的产品也可以实现互联(其他产品也必须使用国际标准接口),这就保证了系统可与矿上已做使用标准接口的产品连接,最大程度上利用矿上原有系统,降低矿上的投资。
3.2总体目标
本方案的设计范围是:
2号平硐、4号平硐、6号平硐、9号平硐。
本项目建设方案包括地面指挥调度平台、人员定位系统、监测监控系统(包括环境监测和视频监控)、通信联络系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统,具体内容包括地面指挥调度平台建设、井下工业以太环网建设、人员定位系统建设、环境监测系统建设、视频监控系统建设、通信联络系统建设、紧急避险系统建设、压风自救系统建设、供水施救系统建设。
总体设计时考虑矿山规模,参考矿山初步设计,本次项目设计以工业以太网作为矿山信息化建设的主干网络,保证了矿山目前及以后的信息系统、管理系统、生产控制系统建设对网络的要求。
当将来新系统建设需要更多的网络接入点时,
若预留的交换机接口不够时,只需要在适当的位置增加交换机即可解决新建设系统接入问题。
机房和调度中心的建设,尽量考虑矿山各种系统的需求,做到设计具有一定的前瞻性但又不过度超前,保证将来新建系统方便扩容,只需要增加一些必需设备。
人员定位系统、环境监测系统和视频监控系统的设计,以满足矿山当前基本需要为设计原则,若矿山将来需要增加监测点,只需要在就近的分站上接入传感器或视频摄像头即可,若分站不够,只需要在适当的地点增加分站即可,保证环境监测系统和视频监控系统方便增加或减少监测点。
3.3总体拓扑图及设计内容
3.3.1总体拓扑图
如上图所示,系统共包括以下部分:
指挥调度平台设备、监测监控系统(包括通风安全监测系统、视频监测监控系统)、通信联络系统、人员定位系统以及压风自救系统、供水施救系统、紧急避险系统。
监测监控系统通过网络将数据传输到机房,机房和调度中心设备通过核心交换机连接成网络,集中处理各系统上传的数据,以对矿上的生产形成有效的调度,减少矿上事故的发生,提高生产效率。
人员定位系统通过网络将定位信息传输到机房,通过核心交换机连接到网络,将数据上传到系统主机上。
另外,通信联络系统通过井下光纤以太网络进行传输,有线通信设备及无线通信设备统一挂接到光纤以太网络上,调度控制台和电话交换机与核心交换机相连,形成数字网络通信系统的调度功能。
压风自救系统、供水施救系统,分别连接在矿上风管和水管上,避免了管道的重复建设,如果矿上的风管与水管不符合要求,需改造或重新铺设后方能使用。
紧急避险系统,设置紧急避灾线路,配置自救器,符合建设条件的矿山,建议设立避险硐室。
3.3.2设计内容
本设计的内容包括:
指挥调度平台的建设、通风安全监测系统的建设、视频监测监控系统的建设、人员定位系统的建设、通信联络系统(包括有线、无线两部分)的建设、压风自救系统的建设、供水施救系统的建设和紧急避险系统的建设。
1)指挥调度平台的建设
地面指挥调度平台主要由调度中心和主机房两大部分组成,主机房主要由服务器、机房交换机、电话交换机、以太网交换机、UPS不间断电源、显示器、键盘、鼠标等主要设备组成;调度中心主要由监控主机、调度控制台、显示系统等组成。
地面指挥调度平台是各个子系统汇聚的中心,负责各子系统的协调工作、实时监控、数据查询、警示通知、数据运算、数据存储。
将“六大系统”和各种自动化系统、视频信号进行系统集成、统一管理,实现文字、数据、语言、视频、图像、图形等多媒体的传输和处理,实现多个子系统信息交流和资源共享,避免重复建设
2)通风安全监测系统的建设
通风安全监测系统主要由主机、监测分站、各种传感器、电源、通风安全监测软件以及各种通讯线缆组成。
它是由传感器通过信号线连接到监测分站,监测主站通过网口(RJ45)连接到以太网交换机,然后再传到主机上由监测软件接收。
通风安全监测系统主要用来监测CO、风速、风压、风机开停等,当发生异常状况时发出报警。
主要由各种监测传感器、环境监控分站、井下工业交换机、监测监控服务器、监控主机、打印机组成。
实现CO、风速、风压、风机开停等环境参数监测;对异常参数实时报警;实现声光报警;实现图形、列表多种形式实时监测显示。
3)视频监测监控系统的建设
视频监控系统是由主机、视频分站、摄像机、电源、视频监控软件及各种线缆组成。
它是由摄像机通过视频线(75-5)连接到视频光端机,光端机通过光缆连接到地面视频光端机上,然后再传到主机上由视频监控软件接收。
视频监控主要以井下视频和地面视频监控为主,井下视频监控要覆盖主要的井口、马头门、井下车场及其它重点部位。
视频监控系统是一种防范能力较强的综合系统。
以其直观、方便、信息内容详实而被广泛应用于生产管理、保安等场合,矿山视频监控系统的是在一些重要的生产场所安放一个或若干个摄像机拍摄监控现场,然后将视频信号通过一定的传输网络(线缆、无线、光纤或以太网),传到指定的监控中心,再通过存储设备,将媒体存储到存储介质上,同时还可以根据不同需要和途径在现场安装其它的探测装置作为监控系统的辅助设备。
视频监控系统主要功能监控生产场所和安全关键场所,可在低照度使用,提供视频数据存储、查询、回放等功能。
4)人员定位考勤系统的建设
矿山每班最大下井人数为100人,大于30人,根据《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》(AQ2032-2011)规定,需要设计人员定位系统,本设计采用无线Zigbee技术,采用下井人员携带可读写识别卡的方式,进行定位考勤,定位考勤数据通过光纤以太网络接入监控平台。
当出入井人员从定位分站经过时,分站会自动把人员出入井的时间、人员位置信息、识别卡报警信息等传输到监控平台,由监控平台进行人员考勤、定位、记录、查询和统计。
5)通信联络系统的建设
在生产、调度、管理、救援等各环节中,通过发送和接收通信信号实现通信
及联络的系统。
通信联络系统包括有线通信系统和无线通信系统两部分构成,有线、无线通信统一设计,系统由调度主机、数字程控交换机、触摸屏调度控制台、井下综合通信分站(具备定位、无线通信、有线通信功能)、分线盒、矿用电话、矿用手机以及通信电缆组成。
核心交换机与电话交换机、调度控制台、调度主机相连,组成调度通信网络,然后通过光纤以太网络延伸至井下,连接到井下综合通信分站上,然后在通过分线盒连接到井下各处的矿用电话,形成有线通讯系统,实现有线、无线现结合,统一管理、统一调度的综合通信联络系统功能。
6)压风自救系统的建设
压风自救系统包括空气压缩机、送风管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。
在建设该系统时,可根据矿上的具体情况利用矿上的空气压缩机、油水分离器、送风管道等设备,在原用管道上安装终端设备,以达到在矿山发生灾变时,充分利用井上空压机为井下提供新鲜风流,等待救援人员到达,从而得到自救目的。
7)供水施救系统的建设
供水施救系统在矿山发生灾变时,为井下提供足够的生活饮用水,从而达到抢险救灾,施救的目的。
它包括水源、送水管路、三通及阀门、过滤装置、压风自救装置等。
送水管路与井下生产用水管路可共用。
8)紧急避险系统的建设
紧急避险系统是在矿山井下发生灾变时,为避灾人员安全避险提供生命保障的由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。
紧急避险系统建设的内容包括:
为入井人员提供自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。
四、指挥调度平台及以太环网子系统设计
4.1指挥调度平台及以太环网子系统功能介绍
4.1.1指挥调度平台
指挥调度平台主要由调度中心和主机房两大部分组成,主机房主要由服务器、电话调度台、机房交换机、电话交换机、以太网交换机、UPS不间断电源及显示器、键盘、鼠标等设备组成;调度中心主要由监控主机、调度控制台、显示系统等组成。
地面指挥调度平台是各个子系统汇聚的中心,负责各子系统的协调工作、实时监控、数据查询、警示通知、数据运算、数据存储。
将“六大系统”和各种自动化系统、视频信号进行系统集成、统一管理,实现文字、数据、语言、视频、图像、图形等多媒体的传输和处理,实现多个子系统信息交流和资源共享,不需要每个子系统都建立一套自己专用的显示和处理平台。
地面指挥调度平台建成后可以实现矿山的井上和井下的语音通讯、井下关键设备的远程监控、井下关键位置的图像视频监测监控、以及各种环境参数(如CO、风速、风压监测等)的监测监控、井下人员考勤定位监控等。
在此基础上可实现统一生产指挥调度。
根据井下反馈到主控室的实时数据,统一进行生产调度指挥,提高生产效率,及时排除安全隐患。
4.2指挥调度平台及以太网子系统拓扑图
4.2.1指挥调度平台
指挥调度平台有机房和调度中心两部分组成,其拓扑图如下:
如图中所示:
其中机房设备主要有服务器、核心交换机、UPS电源、电话交换机。
服务器、电话交换机通过网线连接核心交换机,组成网络;UPS电源给机房内所有设备供电,在断电的情况下,UPS可快速切换到备用电源,备用电源可以供机房设备正常工作2小时以上。
4.3指挥调度平台及以太环网子系统设备清单
4.3.1指挥调度平台
序号
设备名称
型号或规格
数量
单位
备注
1
人员定位主机
cpu双核/内存2G/硬盘500G/DVD光驱/带声卡
2
台
2
有毒有害气体监测主机
cpu双核/内存2G/硬盘500G/DVD光驱/带声卡
2
台
3
视频监控显示器
LG22寸
1
台
4
UPS电源
山特、3KVA2h
1
台
5
核心交换机
3千兆光口、4电口
1
台
6
矿用交换机
3光4电
3
台
7
电话调度软件
100注册用户
1
套
8
触摸屏调度台
22寸液晶触摸屏、双话机
1
台
9
数字程控交换机
4FXO、4FXS
1
套
10
操作台
6工位
1
套
11
操作台
3工位
1
套
12
机柜
600*800*1200mm
1
套
13
网线
超五类
1
箱
14
室外光缆
8芯
8
km
15
安装辅材
1
套
4.4指挥调度平台及以太环网子系统设备描述
1)机房的建设
●核心交换机:
由机房和调度中心设备的数量以及留有余量,本设计给矿上配备H3C交换机一台,配有24口全千兆以太网口,提高以太网交换机的转发的速度。
●UPS电源:
UPS可以给设备提供稳定、持续的电源,保证设备的良好工作。
UPS电源只用于机房设备及有线通信系统,当发生断电事故时,UPS备用电源保证机房设备与线通信系统可以正常运行2小时以上,根据机房设备及电话的数量和功耗,本设计给矿上配备3KVA、2小时UPS一台。
●电话调度机:
用于电话的通讯和调度。
本次项目设计配备一台双手柄、22寸触摸屏电话调度机。
●地面语音网关:
用于地面程控电话接入,4FXO口、4FXS口。
2)调度中心设备
●监测监控主机:
用来监控井下有毒有害气体、通风情况的主机。
本设计给矿上配备2台监测监控主机,一主一备、双机备份。
●人员定位主机:
用来监控井下人员分布情况、人员出入井情况等数据。
本设计被矿上配备两台人员定位主机,一主一备、双机备份。
●硬盘录像机:
视频数据采集设备,更方便、直观的观察视频,更有效的调度矿上的生产。
●视频监控显示器:
用来显示矿上所有视频数据。
4.5监控中心机房设计
控制中心机房安装在博盛矿业办公区域的监控机房内。
中心机房建设按照国家相关规范设计施工。
主要设备有监测结果显示终端、服务器群、网络设备、ups电源、软件管理平台、报警装置、防雷接地系统及辅助设备等。
中心平台对各系统所采集的数据、预静信息、处理结果等自动存储备份。
中心机房环境温度保持在20℃~30℃,湿度保持不大于85%。
系统工作电压为220(1±10%)V。
监控室环境
(1)机房供配电、UPS系统及照明系统
该系统主要包括:
UPS及供电系统、设备供电插座、辅助电源插座、市电照明。
机房配电系统采用50Hz、220/380V电源,采用放射式和树干式相结合的方式。
机房市电电源从大楼配电房经供电电缆井引入,选用阻燃供电电缆,供电电缆截面70mm2。
机房采用三相五线制TN-S供电系统,电压为380/220V,单相负荷均匀分配在三相线路上。
1UPS
UPS供电系统是保障机房设备365×24小时“全天候”稳定、可靠、安全运行的关键因素之一,根据机房实际用电量并保证适当冗余,建议采用6KW
UPS,保证良好接地。
2机房照明
机房内的照明应分工作照明和事故照明两类,工作照明接入配电柜,事故照明接入UPS。
机房内照明装置宜采用无眩光灯盘,照明亮度应大于400Lux,事故照明亮度应大于60Lux。
3机房内的插座
机房内的插座应分三种,分别是:
不间断电源(UPS)供电的计算机主机专用防水插座,不间断电源(UPS)供电的设备用三孔标准插座,市电直接供电的设备用五孔标准插座。
插座品牌要采用国内外名优产品。
(2)综合布线系统
整个综合布线系统全部采用六类UTP布线系统,线缆、模块、线架、跳线均要求使用同一品牌产品。
线缆均有镀锌金属槽、管、盒保护。
(3)机房接地防雷系统
完备系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:
外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等,其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭,将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等,泄放入大地。
内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。
在需要保护设备的前端安装合适的避雷器,使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。
将可能进入的雷电流阻拦在外,将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流
得以安全泄放入地,确保后接设备的安全。
按国家建筑物防雷设计规范,本设计对机房电气电子设备的外壳、金属件等实行等电位连接,并在低压配电电源电缆进线输入端加装电源防雷器,防雷接地电阻要求小于10Ω。
监控中心平面布置图
图3-29监控中心平面布置图
监控中心实景效果图
五、监测监控子系统设计
5.1通风安全监测子系统功能介绍
通风安全监测子系统主要由各种监测传感器、监测监控分站、监测监控服务器、监控主机、打印机组成。
主要用来监测CO、风速、风压、风机开停等环境参数;对异常参数实时报警,异常情况下自动断电并闭锁;实现声光报警;实现图形、列表多种形式实时监测显示。
●支持多种类型传感器
系统支持各种类型数字、模拟、开关、脉冲等监测传感器。
●传输方式和距离
可以采用工业以太网、CAN总线、RS485、RS422等多种传输方式;最大传输距离不小于10千米。
网络结构可采用树形和环形。
●抗干扰能力强
矿井下电网电压波动大,电磁干扰严重。
采矿设备、运输机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。
要求各类分站、传感器有较强的抗干扰能力。
具有一定能力后备电源。
●能适应恶劣环境
矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外,还有硫化氢等腐蚀性气体,矿尘大、潮湿、有淋水、空间狭小。
因此,矿井监控设备要有防尘、防潮、防腐、
系统具有中心站手动遥控断电/复电功能,断电/复电响应时间应不大于系统巡检周期。
中心站手动遥控断电/复电功能是防止瓦斯超限违章作业的措施之一。
当瓦斯超限时,中心站值班人员可通过系统切断有关区域的电源,待瓦斯浓度降低,通风系统工作正常后,中心站值班人员可通过系统有关区域复电。
中心站手动遥控断电/复电功能,由中心站发送命令,传输系统传至
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