煤矿安全生产综合调度分析系统设计方案v1Word文档下载推荐.docx
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通过构造基础信息库,对相关生产、管理的业务信息以及外部信息进行采集;
优化信息资源结构,深度整合基础信息,实现了对信息资源深度开发、及时处理、传播共享。
该项目成功实施后,可以帮助各级管理、技术人员及时准确地了解掌握本职工作所需的各类信息,特别是企业安全生产的动态运行信息。
同时,还可以及时准确地做好安全生产调度指挥工作,及时准确的处理突发事件,消除安全隐患,保证安全生产,确保企业始终运行于“安全、高效、优质、低耗”的状态之下。
2、系统分析
2.1系统需求
煤矿系统具有复杂、动态、开放的特点,各个组成部分相互影响、相互制约。
对矿山生产中的人员、机器、设备和生产环境等实施有效监控和管理,建立集安全、定位、预警、决策为一体的综合自动化调度管理系统,就成为提高煤矿安全管理水平,提升煤矿生产效率的必然要求。
本项目就是要充分利用现代科学技术手段,搜集各种信息资源,通过分散信息集成化、集成信息融合化、融合信息模块化、模块信息智能化、智能信息网络化,提炼加工综合集成,形成1+1>
2的交互效应。
内容包括:
1)通过数据采集系统实时采集各控制系统的生产实时数据;
2)建立实时数据库,集成实时信息;
3)通过生产工况图、历史数据趋势图、报表分析等工具,提供KPI指标、综合联动、预警、分析、图表,建设安全管理综合分析执行系统;
4)提供与上层管理系统的数据交互、转发等开发接口;
5)集成管理系统数据,建设全矿统一安全权限管理,提供统一的信息访问门户。
2.2建设思路
本次项目将按照“先重点,后全面”的建设思路稳步推进,主要建设目标为建成集矿井生产全集成自动化及经营管理信息化为一体的矿井综合信息系统,实现真正意义上的“管控一体化”。
通过数据的深层次挖掘、归类,再结合各个部门的生产管理数据库,可在地面中央监控室实现对矿井主要生产环节如:
煤流、采、运、主井提升等,及供电、通风、排水、压风、辅助运输、给排水等辅助生产环节的集中监测,有效提高矿井生产效率;
另外可将环境监测、辅助运输信号、副井提升、调度通信等系统的信息集中于统一的数据库管理、存档、检索。
同时可实现整个矿井的生产信息、管理信息的集成化管理,矿井调度人员、矿级领导和有关职能部门可以通过网络终端进行矿井生产实时监测、矿区调度和同步掌握生产设备运行状态、产量及质量的情况,快速做出反应,及时调度。
系统建成后,使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合,实现关联业务数据的综合分析及生产状态的实时评估;
集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和控制,实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化,为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。
最终达到监、管、控一体化及减员增效的目的,建成本质安全型的数字化矿井。
2.3设计原则
实现本系统的关键在于系统的设计。
我公司在此次系统设计上遵循“实用、适用、先进和平台化”的原则。
在项目实施过程中遵循“统一领导、统一规划、分步实施、步步见效”的原则。
在硬件部署方面遵循“统一、安全、可靠、高效”的原则。
具体而言,我公司在本次系统设计中遵守以下基本原则:
一体化原则:
我公司将充分利用长期积累的软件项目设计和开发经验,对本项目进行统一规划和一体化设计,以便在系统设计阶段就消除信息孤岛,确保本项目一体化目标。
依据一体化设计原则,我公司将结合已有系统及可预见的未来可能建设的系统,对数据和应用进行一体化设计(包括共享数据抽取、相关信息关联、公共功能构件化、跨专业功能互操作、跨部门业务流衔接、统一功能调用入口、统一消息机制等),并在统一的平台上予以一体化实现。
该设计原则对于消除以往由于各专业独立组织开发的各应用系统孤岛,减少信息多重维护负担,保障数据一致性具有重大意义。
平台化原则:
我公司将主要使用我公司自主知识产权的SDA系统进行数据采集,同时,搭配使用我公司自主知识产权的GeniusPlatform平台以满足各类管理需要。
我公司将使用面向对象动态建模和自动应用生成等模型驱动和构件化平台技术对客户的未来业务发展需要提供全方位支持。
我公司将提供完全动态的面向对象建模工具、完全图形化的工作流建模工具、界面设计工具、报表绘制工具、个性化用户菜单工具、基于协议的免编程数据交换工具以及多粒度的安全策略定义工具(用于应用层权限控制)等,其中我公司的对象建模工具能完成对象模型向关系模型的自动映射,动态改变和调整后台数据库,系统管理人员无需面对复杂的数据库结构。
实用性与先进性原则:
我公司通过基于业务基础软件平台理念的基础开发平台确保本项目的技术先进性,通过我公司长期积累的软件设计及开发经验,将我公司长期积累的先进的管理思想和模式引入该项目中,通过信息化手段实现对业务管理的提升,避免成为现有手工系统的简单仿真。
安全性与可靠性原则:
我公司针对本项目提供的硬件和软件均具有高可靠性和高安全性保障,考虑网络安全防护,尽量避免病毒攻击、外界恶意攻击、非法入侵等,确保系统的安全运行。
我公司对本系统设计的均衡服务体系架构允许构建其上的应用系统在投运后根据负荷承载情况逐步建立均衡服务器、备用服务器和相应的数据备份系统,实现数据的自动或手工备份,通过这些技术手段有效保障系统中基础数据的正确性和一致性;
系统提供方便有多达五级的权限控制机制,可由用户根据实际需要选择控制强度,权限管理维护操作简单易用。
系统提供系统运行日志和审计功能,提供对系统实施的全过程管理。
系统在系统可靠性方面具有多种保障手段,并经受过大量实际系统的长时间考验,完全满足调度生产管理所需的高可靠性要求,具有负载均衡、故障自愈、数据库集群、异常捕获和跟踪等许多系统稳定保障技术,支持7×
24小时不间断运行,最大限度地提高系统可靠性。
2.4设计框架
煤矿安全生产综合调度分析系统由三大部分组成。
第一部分是直接面向用户的统一的、界面友好的信息系统门户,负责所有信息的展示、操作、管理。
该部分由各个应用系统组成,针对煤矿各生产科室,分为综合监测、生产调度、安全管理、数据分析等应用模块。
各生产科室用户只需要通过各自对应的应用即可进行相关信息的管理及执行工作。
第二部分是支持应用系统的信息资源平台及应用支撑平台,该部分通过将各自动化子系统上传的各类生产数据、管理数据、公共数据、系统数据进行汇总分析、应用集成,从而为信息门户中的各类应用提供数据支撑。
第三部分是以数据采集为核心的生产监控平台,该平台可将矿井分散及异构的数据通过各种方式进行采集,从而对上层数据分析及信息应用起到支撑作用。
同时,系统在设计是还考虑了运营维护体系和信息安全体系建设工作,通过这两个体系的建设,可以保证系统稳定、可靠、持续运行,从而对企业综合调度及安全生产起到保障作用。
3、系统设计
3.1系统总体设计
系统总体框架如下图所示:
根据本项目的实际情况,我们将整个系统设计采用分层设计的方案,分为控制层、网络层、数据汇聚层、执行层、管理层和门户层。
系统最底层是生产控制层,该层主要包括各子系统及构成子系统的传感器、执行器、开关柜、智能变配电装置、行程开关等现场设备。
在生产控制层,PLC分站、电机智能控制器、其它智能监控分站等对现场设备实现运行参数的采集,并负责传达集中控制信号至现场设备。
该层子系统目前已基本建设完成。
在生产控制层之上是网络层,通过矿井工业以太环网的建设可以统一整合现有单功能型检测监控子系统、工业电视和有线/无线调度通信系统,建立井上、井下统一工业控制专网,使井上、井下各种功能的监控系统成为一个完整的综合自动化子系统,在网络层消除“信息孤岛”现象。
网络层考虑使用矿方目前现有网络。
在数据汇聚层,通过数据采集系统及实时数据库对海量的数据进行采集和保存,实现安全生产自动化数据与管理数据的紧密集成。
实时数据库采用pSpace实时数据库系统,数据采集采用我公司SDA数据采集系统。
pSpace及SDA的结合完全可以满足系统稳定性、可靠性及扩展性的需要。
执行层以采集整理后的各生产自动化及管理系统数据信息为基础,建立不同层面面向现场的生产调度指挥平台,实时监测生产现场的状况,实现煤流、运输、通风、人员、工作面等多种安全生产分析模型。
该层主要包括综合监测、煤流分析、人员分析、通风分析、采区分析及各子系统监测。
管理层主要面向各业务科室,通过信息手段收集安全、生产、调度等各种数据,利用数理统计、图表分析、预测判断、图影成像、电子地图等现代技术工具和数据挖掘手段,综合提炼形成各个具有分析、提示、判断、决策等功能的应用,为企业各级各类管理、技术、监控、生产人员提供分析、决策的支持。
该层主要包括生产调度、安全管理、数据分析等功能。
最顶层是直接面向用户的统一的、界面友好的企业信息门户(EIP),系统将综合自动化集成的数据及业务管理的数据通过统一的门户形式进行展现,所有的系统通过单点登录即可实现全面的访问及控制,并同时提供全矿统一安全权限管理。
根据本矿的实际情况,我们将本系统分成两大部分,一部分为安全生产综合监测分析平台,包含执行层、管理层及企业信息门户层,可将其分为:
综合监测、生产调度、安全管理、数据分析及企业信息门户等五大模块。
一部分为实时数据库及数据采集平台,实现数据汇聚层功能。
为了保证管理网络、现场控制、信息传输各部分的安全独立机制,我们将整个系统分为三个区域,生产区、调度区及管理区。
在三个区域之间,采用安全可靠的隔离技术,在子系统控制网络与实时数据库之间建立数据传输通道,同时实时数据库与调度系统网络之间基于信息网应用采用安全数据传输建立数据访问接口,门户系统基于管理网应用开发系统通信中间件与传统ERP系统进行数据交换。
通过三个区域的数据逻辑隔离形成了良好的数据安全机制。
3.2安全生产综合分析系统设计
3.2.1综合监测
3.2.1.1综合监测
本部分可以实现对人员定位、瓦斯监控、产量监控、皮带运输集控系统、视频监控、原煤计量、选煤厂自动化系统、轨道衡系统、调度通信系统、地磅计量、原煤质量检测系统、电力监控系统、煤矿无线通信系统、矿井电机车运输监控系统、压风监控系统、水位水量监控系统、污水处理系统、主通风在线监测系统、绞车运输监测系统、机电设备监测系统及其它自动化监测系统(如:
巡检、矿压等)的综合集成,对各个子系统的数据进行综合的分析汇总,工作人员直观的看到巷道图上所显示的各个子系统的数据,根据这些数据对井下情况进行综合的分析并进行生产调度。
综合查询:
系统可对整合后的数据进行综合查询,例如,对瓦斯监测点进行查看,可同时了解该瓦斯监测点附近人员信息、设备信息、巡检员信息等。
如下图所示:
系统同时整合了各类生产信息,可了解实时的生产情况,并可以了解各队组、各工作面生产、设备、环境等综合信息。
联动报警:
当生产出现异常情况后,系统在第一时间对实时数据采集并进行综合分析判断,可根据各类事件实现实时推送报警,并实现多种报警方式,包括声音报警、图像报警、短信报警等。
在报警的同时,系统可强制推送报警画面,并自动切换报警点视频。
同时,可提供对于该事件的详细相关信息,并提出事故原因及应急预案的参考信息,以方便安全管理人员进行安全调度。
系统软件能为矿井用户建立一个对各种故障的预案库,联动报警主要用于在各个子系统发生报警信号时,根据预先设定好的预案,自动弹出预案提示,指导调度指挥人员正确及时的进行处置,在矿井允许的情况下还可调用指定的子系统,进行联动,及时高效地应对突发事件。
例如在某监控点的烟温感探测器检测到有火灾情况发生,综合监测系统软件收到火灾报警的消息时,系统立即根据管理员预先设定的联动预案,通知视频监视系统将大屏幕的视频信号源切换为报警点附近的摄像机图像,并以声光的形式提醒监控管理人员注意已有火灾报警情况发生,在监控终端上显示有关报警的信息,如果在监控的PC机上接有外置的音箱,还可以播报出相应的语音报警信息。
在瓦斯报警时,系统判断该报警是哪个检测器所发出,并启动联动预案,GIS画面上立即标示出该设备并且闪烁,启动语音报警提示有瓦斯报警,调用大屏显示预案,将该区域的摄像头所监视到的画面显示到大屏幕上。
其中联动预案可根据需要设置,也可根据需要改变和删除。
此外为了防止硬件误报的信号导致的误操作,本系统提供了自动和手动联动的选择,在手动方式下允许管理人员在面对突发事件时,经过核实确认后再进行相应的联动报警操作。
本系统允许设置联动报警源;
配置联动预案,为管理人员提供了更加灵活自由的设置。
另外还提供了报警信息和联动预案动作的查询,便于管理人员的管理。
报警及报警处理可设定不同的报警优先级,以区分不同级别的报警信息,同时可以用声光提示操作人员处理。
工作站屏幕的底部归报警栏专用,报警栏提供优先级最高的几个报警的概要信息。
选中其中一个报警,操作员就能直接进入该过程报警对应的过程流程图进行报警处理。
报警优先级、报警信息简报和报警管理使操作员能够只关注最重要报警。
系统可以对报警进行分类,分级管理。
影响安全,影响生产,普通报警,故障等类型,每种类型还可以分为多个级别,使监控管理的报警事件处理过程和重要性更加清晰。
联动提示:
在某子系统运行中,如果出现和其他子系统关联的事件,系统将进行联动提示。
自动提取其他相关子系统数据,方便用户进行判断。
例如,矿井主要斜巷绞车轨道是矿井各采区运输材料、矸石、设备等的主要通道,司机接受提示信号运行绞车,当轨道中有行人时,容易造成撞伤事故。
通过综合系统,在绞车司机控制室和地面监测中心都能够直观的监测到现场的实际情况。
若绞车监测系统监测到绞车启动,则可联动监测人员定位系统,发现矿工误入巷道,可进行联动提示,提醒调度人员及时反应甄别,保证绞车的安全运行和矿工的人身安全。
联动分析:
当对某一方面数据进行统计分析时,系统可提供该报数据相关数据的历史趋势、影响范围、周边环境等信息。
同时,通过对异常数据的分析,结合生产情况及历史记录,可圈定重点区域,对重点区域实现动态实时监测。
自主管理:
用户可以添加、删除各类的监测点,包括瓦斯监测点、人员定位监测点、皮带、产量等。
系统可以对不同的监测点给予不同颜色的图标进行展示,方便用户区分。
用户还可以自由拖动监测点的位置。
3.2.1.2生产综合监测
●工作面参数
可以点击工作面弹出此工作面的基础信息,包括煤长、煤高、采长等。
●皮带状况
可以直观观察皮带的开停状态。
点击皮带可以看到皮带电流、皮带电压、皮带速度等信息。
通过视频监测点可以观察皮带运行情况的视频。
●原煤产量
可以直观的显示原煤实时产量,包括其中皮带的班产量,日产量,旬产量等,点击可以弹出皮带信号,速度、流量、负荷、累计产量、运行时间、运载时间等实时数据。
系统可对整合后的数据进行综合分析并提供各种综合监测应用。
例如实时生产监测同时整合了各类生产信息,可了解实时的生产情况,并可以了解各队组、各工作面生产、设备、环境等综合信息。
3.2.1.3人员分析
●人员情况
可以方便的了解到当前下井人数、下井人所在基站。
点击小人图标可以弹出此基站所有人的信息数据,包括部门、工号、射频卡号、姓名、工种等
●人员轨迹情况
可以方便的了解应采区、下井人轨迹(包括历史轨迹和当前轨迹)。
可以很清晰的掌握各个不同工种的员工是否在其岗位上工作情况。
可以很清晰的掌握目前每条大巷的人员分布情况。
通过对人员信息的分析处理,可实现对员工的严格考勤,控制入井人数,控制进入采煤工作面、掘进工作面等重点区域人数,控制井下作业人员超时工作,防止井下作业人员误入盲巷、采空区等限制区域,加强对瓦斯检查员等特种作业人员的管理。
3.2.1.4通风分析
●瓦斯实时监测
可以直观显示井下瓦斯监测点分布图。
点击瓦斯监测点可以显示瓦斯基础信息包括有基站编号、传感器编号、安装位置、名称、类型、单位、量程下限、量程上限、报警下限、上限、断电值、复电值、当前值。
●瓦斯超限报警
当瓦斯异常时,系统能做出声光电等多种提示。
点击报警瓦斯监测点弹出此监测点的安装位置、名称、类型、单位、量程上限、量程下限、报警上限、报警下限、断电值、复电值、当前值等。
●风扇运行情况
可以直观显示风扇(主扇和局扇)的运行情况。
点击风扇图标可以弹出风扇的信息包括基站编号、传感器编号、安装位置、名称、类型、单位等。
●测风点信息
可以直观显示测风点的通风量。
通过测风点的风速,通过计算得出此测风点的风量。
3.2.1.7子系统监测
1、瓦斯监控
本模块通过子系统界面可以了解到井下瓦斯分站的分布情况,并能够获取瓦斯的报警信息;
通过实时数据报表可以查看个站点的瓦斯实时数据,并且可以获取瓦斯最大值的时间等信息;
通过图表分析可以清楚地获取瓦斯值的涌出值分析、日趋势、周趋势和月趋势,为掌握瓦斯情况提供基础资料。
系统主要监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、水位、煤位、风速、负压、温度、湿度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、主通风机开停、局部通风机开停等,具有甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等控制功能。
系统功能包括:
●对瓦斯及其他安全系统进行数据监测,包括实时监测、超限报表、监测统计、监测曲线等;
●在井下出现安全隐患时,能够及时报警,报警方式包括:
⏹图形报警。
当发生安全隐患时,自动推出报警画面,并能够自动切换到报警所在地点图形上;
⏹文字报警。
通过弹出窗口列表显示报警点、来源、类型、时间和原因等信息;
⏹声音报警。
对不同性质的报警产生不同音调的报警声;
●提供方便的报警确认方式,可以在图形上确认报警,也可以在报警窗口中确认报警。
调度人员确认了报警后,相应的闪光、音响等一切报警标志均可自动清除。
●用户可以禁止某些报警,避免由于通道干扰等原因造成大量误报警。
●对于报警信息,应对实际监测到的数据进行分析处理,判断出安全隐患发生的可能原因,提出相应的应急预案,辅助调度人员进行调度;
●在意外发生时能够及时准确定位该区域的人员信息,以便指挥井下人员撤离;
●能够生成各类瓦斯报表,包括月报、日报等;
2、人员定位
本模块通过子系统界面可以直观的了解到人员定位基站在井下的分布情况和各基站的人数情况;
通过实时数据报表可以获取各个基站的人员详细信息,可以快速定位井下人员,并提供井下人员的信息。
●系统具有携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻等监测功能;
●系统具有携卡人员出/入巷道分支方向监测功能;
●系统能对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别监测;
●系统能识别多个同时进入识别区域的识别卡进行监测;
●系统具有人员轨迹查询、回放等功能;
3、产量监测
该系统主要监测煤炭产量,具有超产报警、工作异常报警等功能。
能够监测各矿各班产量、每日产量、每月产量、每年产量等信息,并能够与计划产量进行分析对比。
●数据采集功能,能够实时采集传送来的数据,并进行实时处理。
历史数据存储,系统所接检测数据的存储及查询,并产生报表及历史曲线,曲线可放大缩小。
所有数据可以存储一年。
可以进行设备运行异常信息存储及查询。
可以进行设备运行参数的存储及查询。
●系统具备进行各被测量的瞬时值和历史记录显示,分站巡检及传输系统故障状态显示,测控设备的运行故障实时显示,实时时钟显示,数据报表显示,各种模拟量历史曲线显示,异常记录处理,日报表,月报表,年报表的打印,设备运行异常记录打印,历史曲线打印等功能。
●系统具备自诊断功能,及时发现计量分站、增量式编码器转速传感器和电阻应变式称重传感器,并予以报警。
4、视频监控
从监控发展趋势来看,监控系统集中体现在系统的视频数字化、网络化、多媒体化、管理的智能化和合作的专业化等五个方面,在矿上联网的任意一台计算机上,根据权限都可以观看图像和记录图像,对摄像点情况进行实时的监控。
对录像进行事后分析和查看,解决存在的问题。
在煤矿企业的IP网络中,基本都是“尽力而为”传输模式,而且网络存在异构网,结构复杂,稳定性差。
并且每一个接收端与视频服务器的连接都是点对点的通信模式,需要为每一个连接的客户端建立传输通道,使得网络中有大量的冗余数据包,视频数据的传输效率低,当由多个接收端同时接收同一路图像时,需要建立多个数据通道,进行多次数据复制,大量相同的数据包在网络上传输,网络传输效率低,存在大量冗余信息。
因此,当多个客户端同时访问一个视频编码器时,一方面图象传输所需带宽成倍增长,另一方面编码器的负荷也成倍增加,非常容易系统产生由于系统过热而产生的编码不稳定。
远端视频信号经过矩阵切换或者直接通过传输信道传输至视频服务器,视频服务器利用压缩算法对模拟图像进行实时压缩,一方面可以在本地对压缩得到的视频数据包进行预览和实时存储:
另一方面,数据包可通过网络端口发送到网络中供远端浏览,因此,只要连接上网络的任意授权客户端均可以接收浏览现场视频监控信号。
综合系统通过调用视频服务器经过采集和数字化处理的信号。
使得网络
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