煤矿井下人员定位系统的技术探讨概要.docx
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煤矿井下人员定位系统的技术探讨概要
工 业 技 术
2012 NO.09
ScienceandTechnologyInnovat
科技创新导报
1 引言
近年来,为进一步整顿煤矿安全生产,国家不断加大安全监管力度,要求各级安全监管部门要不间断监测各矿井的安全状况,消除安全隐患,避免煤矿安全事故的发生。
为此,煤矿企业积极响应国家的相关政策,采取各种措施,不断提高安全管理水平和技术手段,纷纷建设相关的配套项目。
其中,井下人员定位系统,由于能够提供井下准确的人员数量和精确位置,已逐步在煤炭行业中得到了越来越多的应用,为安全管理、灾害预防以及事故救助等提供了可靠的保障基础。
2 系统概述
煤矿井下地质条件复杂,作业人员流动性大,一旦发生事故,就无法确切知道他们所处的位置,给救灾工作带来极大的困难。
井下人员定位系统功能就在于:
让我们能借助它实时了解井下人员及机车的流动情况、了解当前井下人员的准确数量及分布情况,查询任一指定下井人员当前或指定时刻所处的区域,查询任一指定人员本日或指定日期的活动踪迹。
另外,作为下井人员考勤系统,统计与考核下井人员的出勤情况,可以对任一日期或指定日期段、任一指定月份,对下井人员进行下井次数、下井时间、下井班次等进行分类统计,产生人员考勤的日报表、月报表,便于考核,并能打印相关报表。
可用来规范人员的活动,防止缺岗、串岗、迟到和早退,提高矿井生产效率,有效防止只考勤不下井或下井不考勤的情况,确保考勤统计数量与井下作业人员的数量完全一致。
当事故发生时,救援人员也可根据井下人员定位系统所提供的数据,迅速了解有关人员的位置情况,及时采取相应的救援措施,提高应急救援工作的效率。
井下人员定位系统是以井下移动人员和移动设备为监测对象,主要由地面调度中心、数据传输通道、无线数据监测分站、无线编码发射器、报警装置和电源等设备组成。
其中,无线编码发射器代表目标特定身份的编码信号,由数据监测分站接收、处理后,通过传输通道传至地面调度中心。
地面调度中心对接收到的包括时间信息、位置信息和目标特征码的数据进行处理,形成可供用户随时查询的多种应用文件或图表,实现了对井下人员和运输车辆位置进行监测等功能,具备了多种报警方式,并利用网络技术手段将国家监管机构、集团、矿区三级网络进行互联,实现了信息共享。
3 系统组成与结构
3.1地面调度中心
地面调度中心是对监测分站的信息和
数据进行处理,并通过文字、图形、图像等
形式,真实表现井下作业人员的当前状态
和告警信息,并且根据要求,保存历史资料
和进行统计分析。
一个完善的地面调度中心主要是由数
据应用服务器、数据库服务器、WEB应用服
务器、短信服务器、实时操作终端、打印机
以及声光告警模块等组成。
当地面调度中心得到监控信息和数据
时,将向数据应用服务器发出请求,数据
应用服务器根据不同事务按照编制的软
件进行处理,当应用服务器需要某些数据
或要进行数据库操作时,就会向数据库服
务器发出请求,这时数据库服务器响应,
提供所需数据或完成请求操作,应用服务
器得到响应完成处理向请求方发出响应,
完成整个过程的处理。
在这些处理过程
中,数据应用服务器可以将被监控对象信
息、状态实时展示在显示终端上,根据告
警级别进行声光告警,并且还可以根据不
同事务向短信服务器发出请求,通过手机
短信向相关负责人发出有关信息,即使人
在外地也可以通过互联网访问WEB服务
器,在权限范围内查询被监控对象的实时
状态和信息,另外,地面调度中心可进行
丰富的业务管理,分析和统计各项数据,
为高层管理人员提供决策依据,对不同管
理员可设置不同的操作权限并在其使用
过程中进行实时监控。
3.2井下部分
以人员定位分站、动态目标识别器、人
员标识卡、矿用电源箱、矿用数据传输光端
机等作为井下人员信息无线检测处理的基
本单元。
在井下主巷道、分支巷道和监测点
等区域采用人员定位分站+矿用本安电源
+动态目标识别器+矿用数据传输光端机
的连接方式,与矿井工业以太网的交换机
相连接,组网灵活、方便,同时可与矿井综
合自动化系统并网运行。
3.3传输平台
煤矿井下人员定位系统是以工业以太
环网(GEPON网作为信息传输平台。
各监
测分站采用标准485通信方式,在井下建成
环网以后,可直接通过GEPON环网传输数
据与信息。
GEPON(GigabitEthernetPassiveOp-
ticalNetwork是千兆无源光纤网络,采用
点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基
于高速以太网平台和TDM时分MAC媒体访问控制方式,并能提供多种综合业务的宽带接入技术。
其主要特点是成本低,带宽可动态分配,系统稳定,易于安装维护,故障率低,组网灵活,易于扩展,适合于综合传输视频、数据、语音等信息。
主要技术参数
主干网络通信速率:
1000Mbps;
主干网络传输距离:
15km;
网络节点数:
单台OLT支持4个环网,40个节点;
网络节点通信速率:
10~100Mbps可调;线路冗余切换时间:
小于100mS。
3.4数据库备份
对于井下人员定位系统的软件部分来说数据库是十分重要的,一旦数据库出现问题造成数据丢失,将使整个系统瘫痪,无法运行。
目前,在数据库服务器中安装的数据库,一般采用SqlServer或Oracle等大型关系数据库管理系统。
完备的数据库备份策略,对于发生自然灾害(如:
火灾、水灾等、病毒攻击、人为操作失误等造成的系统瘫痪,可以通过备份的数据迅速还原数据库,使系统在很短的时间内恢复正常运行。
数据库备份一般采取本机备份和异地备份,即在数据库服务器本机上进行数据自动备份,然后再将备份好的文件定期自动拷贝到其它地方的某一台计算机上,这样,系统数据库的备份策略将是十分完善和可靠的。
4 井下人员定位系统遵循的基本设计原则4.1先进性、成熟性
使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术,使得整个系统既能满足当前的需求,又能适应未来的发展。
4.2可靠性、安全性
实时监控的不间断性,决定了在设计中必须考虑提高系统运行的可靠性,因此,系统在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都选用了高质量的材料,并采用了先进的防火墙技术,以确保安装的监控主机、分站、接收器、发射器与布线系统,能适应煤矿井下高温、高湿、瓦斯等严格的工作环境,实现了系统稳定。
4.3易操作性
以易于使用的图形人机界面功能,为信息共享与交流、信息资源查询与检索等提供了有效的工具。
4.4实时性
分站接收的信息和监控主机显示都能快速反映,充分满足实时性的需求。
煤矿井下人员定位系统的技术探讨
杨静
(河南煤化焦煤集团计讯处 河南焦作 454000)
摘 要:
随着国家对煤矿安全的重视与监管力度不断加强,如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能,保证抢险救灾、安全救护的高效运作,同时如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式,实现管理的现代化与信息化已成为所有煤矿企业关心的课题。
关键词:
井下人员定位双机热备传输平台人员标识卡
中图分类号:
TD745文献标识码:
A文章编号:
1674-098X(201203(c-0063-02
63 科技创新导报 ScienceandTechnologyInnovationHerald
2012 NO.09
TechnologyInnovationHerald
工 业 技 术科技创新导报
统技术条件》提出有补偿频率特性在该电力系统低频振荡区内满足-80°~-135°要求,此角度以机械功率方向为零度。
根据试验的方便情况可采用两种方法:
(1断开PSS信号输入端,在PSS输入端加噪声信号,测量机端电压相对PSS输入信号的相角;
(2PSS环节的相角加上励磁控制系统滞后相角,表1。
由结果可见:
(1通过调整PSS参数可以使有补偿频率特性在较宽的频率范围内满足要求;(2宏伟热电厂#3汽轮发电机组PSS低频段相位补偿特性未能满足要求。
3.4PSS临界增益
增益K
PSS
逐渐增大,监测发电机的定子电压,转子电压和有功;当AVR输出或励磁电压开始出现摆动现象,记录此时的KPSS值,该增益为临界增益;降K
PSS
值至零。
最终整定增益裕量不应大于临界增益的20%~30%。
我们整定值去临界增益的20%。
3.5负载电压给定阶跃响应
做AVR的2%~4%阶跃(我们取3%,录取发电机的定子电压、转子电压、有功、无功的波形。
通过录波图记录有功功率波动情况,观察本机振荡频率下有无PSS的频率
和阻尼的变化,确定该频率下的PSS参数是
否适当。
在试验中,根据试验结果可能重复
此过程。
负载电压给定阶跃响应作为验证
试验项目可以直接观察PSS投入引起地区
内与本机有关振荡模式阻尼比的提高(表
2,图1,图2。
由录波图可以看出,施加相同的阶跃
信号,在无PSS情况下,功率约振荡4次才能
平息;在投入PSS的情况下,功率振荡一次
就可基本平息。
PSS有很强的阻尼作用。
3.6PSS反调试验
人为按照最快的和正常的有功功率变
化速度调节改变有功功率20%P
N
再有无
PSS下观察20S~30S无功功率变化不大于
30%Q
N
。
如果反调作用明显,需要减少PSS放
大倍数。
试验中,在PSS投入的情况下,我们
按照运行时可能最快的调节速度进行原动
机功率调节。
我们将宏伟热电厂#3机组有
功功率从85MW,10分钟内降至75MW,然
后又迅速将有功功率从75MW升至85MW。
此时,观察机组无功功率的波动及反调情
况在允许范围之内。
4 结语
(1试验过程中,试验端子开路有可能
造成发电机强励或失磁,要保证在迭加的信号被屏蔽的情况下进行接线或拆线;(2机组原动机稳定性如果不是很好,且有功功率存在波动现象,如果PSS只采用了有功功率信号,会进一步增加机组有功功率的波动。
因为仅采用有功功率信号的PSS反调现象严重。
因此,我们首先应减小原动机的扰动,其次PSS取较小的放大倍数;(3PSS的输出限幅放大倍数大,PSS输出就容易限幅。
比如取有功功率为信号的PSS放大倍数为1,输出限幅为5%,当有功功率波动大于5%就限幅,即使有功功率波动大到无穷,PSS输出只使基波幅值增加到5%的1.27倍。
一般认为PSS输出限幅可以按5%~10%考虑;
(4确认振荡模式分析结果可以通过励磁系统加入阶跃信号给系统一个激励,分析此时的响应,得到与本机有关的振荡模式,从而确认振荡模式计算分析结果。
我们一般取2%~4%阶跃量即可。
参考文献
[1]DL/T650-1998.大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件.
4.5完整性
提供与各种外界系统通信的功能,确保信息的完整性并充分利用在整体系统的运作上。
4.6互联性和扩展性
充分考虑将来需求的空间,所提供的系统平台与技术充分配合,满足未来功能及扩充项目的需求,以避免将来重复的投资。
标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终,奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。
5 煤矿井下人员定位系统应具备的主要功能
5.1报警功能
对于指定的禁区,如果有人员进入,实时报警,并将报警信息以语音提示、弹出窗口等方式显示,并显示进入禁区的人员信息,对于井下矿工的求救报警,除了以上提示外,在采掘平面图或巷道布置平面图上能切换到求救人员的位置,并且闪烁;通过设定相应工种的下井时间,对超过时间的人员发出报警,并调出相关人员的信息。
5.2人员轨迹和信息查询功能
可查询当前井下人员的数量及分布情况。
查找任一指定井下人员在某个时间段内的活动轨迹,并在图中画出实际的行走轨迹;选定某一区域,可获得当前该区域的人员信息,选定某一无线读卡器,可获得经过无线读卡器的人员信息和时间,以及所在区队班组、主要工作地点、每月下井次数、下井时间、每天下井情况等信息。
5.3丰富的地图功能
具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、图层控制、地图打印等功
能。
具有矢量图管理功能,能够对工程图进
行矢量化和矢量图属性编辑功能,具有放
大、缩小和移动功能,并能在矢量图上定位
并显示人员的准确位置和基本信息(姓名、
性别、年龄、单位、职务、通讯电话…。
能对
入井人员信息按照工作单位、职务、工种等
情况进行分类检索和报表打印输出。
5.4紧急求救功能
发生紧急事件时,通过矿工配带的无
线编码器可主动发出求救信号,及时、准确
地发现紧急情况,同时系统提供最佳逃生
路线,最大程度上保证救援工作的及时性。
5.5人员搜救功能
遇到灾变等严重情况时,首先利用监
测中心站最新的位置信息发现遇险人员的
大致地点,然后利用手持的无线搜救仪去
寻找定位卡,精确的寻找遇险人员位置。
这
样极大的方便了人员搜救,使遇险人员能
够得到及时救助。
5.6完善的考勤功能
可与地面考勤系统互联,用来规范人
员的活动,防止缺岗、串岗、迟到和早退,在
实际运用中,提高了矿井生产效率,有效防
止了只考勤不下井的情况,能分类统计,产
生考勤日报表、月报表,便于考核,并能导
出多种格式的报表数据,方便存储归档,确
保了井下作业人员的出勤率。
6 煤矿井下人员定位系统的技术特点
6.1设备适应性强、无阻碍通过
能对煤矿巷道远距离移动目标进行非
接触式信息采集,识别无盲区、信号穿透力
强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环
境适应性强、可同时识别多人,通行方式无限制,允许多人“成群接队”、“成组成群”通过,通过时不用作任何操作,无阻碍通过,不影响井下人员的正常通行和正常作业;6.2结构简单、可扩展性强、维护方便系统采用四级模式,专用动态目标识别器可根据用户需求灵活配置,并可随开拓进度随时扩容,配置分站及动态目标识别器越多定位区域越多,人员定位的位置越准确;设备采用模块化设计管理、维护方便;6.3设备可复用,减少投资
人员定位系统网络可以和原有的安全监测系统共网复用,减少用户投资;也可以在人员定位系统网络中加各种类型的传感器,构成多功能的综合监测系统。
7 结语
近几年,通过对井下人员定位系统在煤炭行业的不断推广与应用,使我们充分认识到人员定位系统在煤矿应用中的重要性,该系统通过多硬件集成,特定软件辅助,组成了一个功能强大又结合生产实际需求的管理平台,提高了矿井安全管理水平和工作效率,实现了资源共享,保证了数据的准确性与完整性,为矿井的抢险救灾与安全救护,提供了可靠的数据信息。
事实证明,煤矿井下人员定位系统是当今煤炭行业安全生产的充要条件,属于安全生产管理重要的组成部分。
参考文献
[1]汪彦峰.煤炭科学研究总院常州自动化研究院.工矿自动化,2010年第4期.祁南煤矿人员安全监测系统的改造.
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64科技创新导报 ScienceandTechnologyInnovationHerald
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- 煤矿 井下 人员 定位 系统 技术 探讨 概要