雅礦井下礦網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

張新勝

（新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司）

雅礦井下礦網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

張新勝

（新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司）

文章主要介紹雅礦井下礦以數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)為平臺，實現(xiàn)井下礦監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、通訊聯(lián)絡(luò)功能及應(yīng)用。采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)是確保井下礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是確保井下作業(yè)人員生命安全的重要措施，為礦井的自動化系統(tǒng)提供一個高速、安全、可靠的信息傳輸平臺。

監(jiān)控監(jiān)測；人員定位；通信聯(lián)絡(luò)

聯(lián)系人：張新勝，男，31歲，本科，自動化工程師，哈密（839000）新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司

E-mail：zhangxs1@bygt.com.cn

1 前言

雅滿蘇鐵礦井下礦隸屬于新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司，設(shè)計能力為30萬t/a，設(shè)計開采垂深180m，中段高度 60m，分別為 820m、760m和 700m三個中段。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定要求，礦井建設(shè)必須建設(shè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。為保障礦井安全及為井下人員提供必需的安全條件，在雅礦井下開采系統(tǒng)建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)。

2 數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)概述及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)架

數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)基于礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌V井各環(huán)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息、安全信息實時傳遞到礦井生產(chǎn)安全調(diào)度指揮中心，為礦井的自動化系統(tǒng)提供一個高速、安全、可靠的信息傳輸平臺，為各級管理提供充分的、實時的信息依據(jù)，為礦井建設(shè)自動化平臺提供基礎(chǔ)平臺?！皵?shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)”平臺其主要任務(wù)之一是建立高速的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)絡(luò)，解決所有子系統(tǒng)傳輸物理通道。具有數(shù)字化、高速化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，安全可靠、易擴充升級的特點，以此保障生產(chǎn)活動的正常進行和井下工作人員的生命安全。因此要確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的冗余性以及所組網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，同時要能夠適應(yīng)井下惡劣工作環(huán)境的要求。井下數(shù)字綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線的自動控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正受到廣泛的應(yīng)用，以工業(yè)環(huán)網(wǎng)為架構(gòu)，確保光纖網(wǎng)絡(luò)中的任何位置發(fā)生一個斷點事故均可在瞬間內(nèi)完成鏈路通信的恢復(fù)。具體的組網(wǎng)方式見圖2。

圖1 雅礦井下數(shù)字化綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)測監(jiān)視、工業(yè)電視監(jiān)控、井下廣播、無線通信及人員定位等組成，采用溫度、壓力等傳感器現(xiàn)實井下環(huán)境實時監(jiān)測，采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭實現(xiàn)全面直觀的了解掌握井下作業(yè)情況，采用IP網(wǎng)絡(luò)廣播及無線通訊，實現(xiàn)無障礙全方位溝通聯(lián)系及生產(chǎn)調(diào)度，采用ZigBee技術(shù)實現(xiàn)井下作業(yè)人員實時動態(tài)定位，確保礦井安全。

3.1 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)簡述

監(jiān)控系統(tǒng)采用集散式控制體系結(jié)構(gòu)，配置靈活，可滿足礦井不同情況的需要。礦井監(jiān)測監(jiān)控部分采用三級結(jié)構(gòu)：第一級為地面監(jiān)控中心；第二級為數(shù)據(jù)傳輸鏈路；第三級為前端數(shù)據(jù)采集、控制部分，包括各類傳感器、控制器等設(shè)備。

地面監(jiān)控中心由1臺工控機作為主控機，1臺熱備，主機通過環(huán)網(wǎng)平臺地面、井下傳感器通訊。地面、井下傳感器總線分別就近接入環(huán)網(wǎng)交換機實現(xiàn)與監(jiān)控主機通訊。為了防止意外停電對整個系統(tǒng)的影響，在監(jiān)控中心設(shè)置不間斷電源1臺。中心站可在監(jiān)控主機實時顯示環(huán)境參數(shù)、生產(chǎn)工況參數(shù)，動、靜態(tài)圖形，數(shù)據(jù)，曲線，采掘工程平面圖，模擬量配置圖等。安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備安裝地點見表1。

表1 安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備安裝地點

3.2 工業(yè)電視系統(tǒng)簡述

工業(yè)電視井下視頻信號就近接入的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機，通過劃分的獨立工業(yè)電視監(jiān)控環(huán)網(wǎng)VLAN，傳輸?shù)降孛婧诵慕粨Q機進入管理網(wǎng)；地面工業(yè)電視信號光纖直接接入核心交換機。所有視頻信號進入中心機房的網(wǎng)絡(luò)視頻管理服務(wù)器（服務(wù)器+磁盤陣列柜）進行錄像存儲，網(wǎng)絡(luò)用戶通過授權(quán)訪問服務(wù)器能夠監(jiān)控圖像定點、循環(huán)或選擇循環(huán)顯示,還能夠控制全方位攝像儀的動作（云臺的上、下、左、右旋轉(zhuǎn)，鏡頭的變焦大小、調(diào)焦遠近、光圈明暗等），并可通過網(wǎng)絡(luò)對錄像文件進行查詢回放。

3.3 無線通信及人員定位管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，TCP/IP協(xié)議，WiFi協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)礦區(qū)井上與井下系統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)裙δ?。KT130R型礦用無線通信系統(tǒng)由SIP軟交換系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)平臺、礦用光網(wǎng)絡(luò)終端、KTW139C礦用無線基站、KTW140B礦用 WiFi手機、監(jiān)測分站、無線接收器、無線編碼發(fā)射器及其它配套設(shè)備組成。無線通信服務(wù)器作為系統(tǒng)的軟交換中心，采用IP語音通信，集成了全套的語音、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)及多種整合通信功能，滿足礦方的調(diào)度通信要求，并能適應(yīng)未來的發(fā)展。主機支持多種信令，包括七號、PRI、一號；IP協(xié)議支持SIP協(xié)議和H.323協(xié)議，并具備多種接口，包括FXS模擬用戶線接口、FXO模擬外線接口、IP電話接口、E1數(shù)字中繼等。礦用無線基站作為無線收發(fā)單元，從用戶到網(wǎng)絡(luò)以及從網(wǎng)絡(luò)到用戶之間的通信傳輸站，實現(xiàn)無線通信和人員定位功能，含工業(yè)級、網(wǎng)管級、冗余以太網(wǎng)交換機（可選）及不間斷電源。

4 結(jié)束語

雅礦井下監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對井下CO濃度、溫度、風(fēng)速的動態(tài)監(jiān)控，并制定了緊急情況下及時斷電撤人制度，為礦井安全管理和避險救援提供決策、調(diào)度和指揮依據(jù)。系統(tǒng)配置人員定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對入井人員的動態(tài)管理，可以準(zhǔn)確掌握各個區(qū)域作業(yè)人員的情況，加強了對人員的安全管理并及時有效避險。通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的投入，實現(xiàn)井上下和各個作業(yè)地點通信聯(lián)絡(luò)，為防災(zāi)抗災(zāi)和快速搶險救災(zāi)提供準(zhǔn)確的信息。

[1]中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬非金屬地下礦山通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范.AQ2036-2011.

[2]中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬非金屬地下礦山人員定位系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范.AQ2032-2011.

[3]中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬非金屬地下礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范.AQ2031-2011.

Application of Integrated Digital Synthesize Supervisory Network System in Underground of Yamansu Mine

ZHANG Xin-sheng
（Xinjiang Iron&SteelYamansu Mining Co.Ltd）

This paper introduces the integratedmonitoring system for digitalplatforms,realization ofundergroundmine monitoring and controland personnel fixed position and communication.The system is to ensure that fundamentalbasis forundergroundmine safety production，alsoensure safety ofoperator.Mineautomationmessaging platform system is fast and secureand reliable.

supervisory control;personnel fixed position;communication

TP277

A

1672—4224（2014）01—0044—03