煤矿安全监测系统方案

西安科技大学文档编号产品版本密级MKJCXT-2005-10-17V．1．0内部产品名称：煤矿安全监测系统共页煤矿安全监测系统可行性方案分析报告(仅供开发使用)文档作者：___黄健_________日期：____/____/____西安科技大学通信学院版权所有不得复制目录1系统概述.......................................................................................................................................31.1项目背景.............................................................................................................................31.2项目目标............................................................................................................................32系统总体方案设计.......................................................................................................................42.1系统设计结构.....................................................................................................................42.2系统功能设计....................................................................................................................42.4系统主要配置....................................................................................................................63系统方案详细设计.......................................................................................................................63.1系统模块划分....................................................................................................................63.2中心站监控管理软件设计.................................................................................................63.2.1监控软件设计要求..................................................................................................63.2.2监控软件结构设计.................................................................................................73.2.3监控软件详细控制功能说明.................................................................................73.3上位机监控节点设计.........................................................................................................83.3.1上位机监控节点设计要求.....................................................................................83.3.2上位机监控节点硬件结构设计.............................................................................83.3.3上位机监控节点软件设计......................................................................................83.4系统分站监控节点设计....................................................................................................83.4.1分站设计要求..........................................................................................................93.4.2分站硬件结构设计...............................................................................................103.4.3分站软件设计.......................................................................................................104系统设计可行性分析结论.........................................................................................................121系统概述煤炭行业是一个特殊的行业。瓦斯、矿尘、火灾、水灾、顶压等各种安全隐患严重威胁着矿井作业工人的人身安全。建立煤矿安全信息监控系统实现生产自动化已成为我国煤炭企业迫在眉睫的首要任务。针对煤矿安全生产监控系统的具体特点，结合矿井的一通三防的基本方针，我们设计了煤矿安全生产信息实时监测系统。该系统采用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、自动检测技术等构成的综合监控系统。系统能够对各煤矿生产环境中的瓦斯、风速、温度、一氧化碳、烟雾、运行设备等环境数据、工作状态（通过矿井现场传感单元）进行远程监控及报警。1.1项目背景能源工业是我们国家经济发展的命脉所在，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。但中国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，尤其是重、特大伤亡事故屡见报端，据不完全统计，2005年中国煤炭产量占世界产量的35％，可事故伤亡人数却占80％。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数。这其中固然有很多因素，但各煤矿生产企业安全监测不完备、管理手段落后也是造成事故频发的重要原因之一。随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及矿务局自身现代化管理的需求，煤矿安全监测系统越来越体现出其重要性。从技术和管理的角度出发，煤矿系统联网安全监测已是必然趋势。1.2项目目标煤炭安全管理部门可根据实时上传的告警信息和实时运行信息，确定各煤矿的施工情况或各种指标超标的地方，为管理人员准确、快速的制定安全防范措施，提供极大的帮助。这样，既能克服矿井数量多、地域分散、技术薄弱等问题、减少资金投入，又能充分发挥瓦斯监控设备的作用，便于在煤矿推广应用。2系统总体方案设计我们设计的安全生产监测系统是在生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，对于煤矿的生产运行状况、安全水平、灾害预测预报具有重要的作用。煤矿安全生产监测系统是个实时调度、指挥系统，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全生产事故和经济损失。2.1系统设计结构本系统实施共分为两块：监控中心，矿井现场CAN监控网络。系统设计结构如图1所示：监控中心上位机CAN节点CAN控制网络CAN中继器分站节点n瓦斯传感器负压传感器水位传感器风速传感器温度传感器氧气传感器远动开关断电仪1断电仪8断电仪2。。。分站节点1备用电源距离超过10公里可以考虑加CAN中继器矿井现场图1煤矿安全监测系统结构示意图2.2系统功能设计1）数据安全采集：通过数据采集接口安全地从各分站统读取数据，并且保证数据传输的单向性；2）检测功能：中心站主机通过巡检扫描分站来采集数据，并将处理后的数据进行分类存储，同时通过中心站监控管理软件实时显示监测系统动态数据和图形；在中心站，采集数据的显示具有多种方式：可按图标显示分站的综合状态,也可按分站显示内部各通道数据和状态，还可以按照自定义页面（动态显示的页面）组织和显示测点；既可以在超限测点窗口查看所有超限测点的情况，也可以在提示信息窗口看到测点状态变化的情况，另外，还可在实时曲线显示窗口查看最多为6个测点数据的实时变化曲线；提供实时报警故障记录、逐级报警功能，以保证管理人员实时掌握故障、报警信息；3）控制功能：①在中心站可以定义由中心站实施控制或由分站实施控制；②程序控制与手动控制；③超上限控制与超下限控制；④当出现断线、负漂和溢出等特殊情况时，用户也可设置是否进行控制；⑤既可由模拟量数据控制，又可由数字量状态控制。4）数据处理功能：本系统的数据采用变值变态记录方式，即当测点数值或状态改变时进行记录。优点在于：一方面，当测点数值保持不变或变化范围较小时，不需要重复记录这些相同或基本相同的数值，变值变态记录就使这些重复的记录减少到最低程度；另一方面，当测点数值变化较大、较快时，又可详细记录每一变化的细节。采集的数据可进行二次处理,包括计时、计数、线形计算等。5）统计查询功能：用户可选择某一月内任意时间段内的任意测点进行查看记录、显示曲线的操作，可查看长至一个月、短到一分钟的测点变化趋势，并将处理形成文本文件、图形文件或图像文件保存与硬盘至，以便用户随时调出查看。用户可同时查看不同时间段、不同测点的曲线，并且可以任意放大和缩小，以便进行比较和分析。在报表方面，用户可生成形式与内容均可自定义的各类报表。6）分站集中管理：通过中心站监控软件的设定各个分站的运行参数（具体要求见分站设计）。并远程控制分站执行断电动作逻辑。7）提供关系数据库接口：通过监控软件的的关系数据库接模块可以将数据写入到关系数据库表中，为管理系统使用相关数据提供方便；8）分站具有自动具有瓦电闭锁和风电闭锁功能。当监测到模拟量超限到某个值时要切断工作面电源即实现断电控制，或监测到开关量风机停或风门开时实现断电控制。2.3系统特点1)开放性好：；2)良好安全性：3)响应速度快；4)运行稳定；5)扩展性强；2.4系统主要配置1）研祥工控计算机：祥锐II-P24D22（P4级别），祥捷II-P10S12（P3级别）2）分站数据采集控制模块和板卡（型号待定），CAN中继器，CAN主节点（型号待定）3）数据库服务器4）打印等其他设备3系统方案详细设计3.1系统模块划分本系统主要分3个模块，1）中心站监控管理软件，2）上位机监控节点，3）分站监控节点。拓扑结构请参看图1所示。接下来几个小节就是对这三个模块详细设计说明。3.2中心站监控管理软件