煤矿网络

2024-06-27

煤矿网络（共10篇）

煤矿网络篇1

科学、合理的供电系统接线方式可保证供电系统的可靠、经济运行, 然而部分煤矿井下供电接线方式不合理, 给安全生产带来隐患, 主要为:大部分重负荷集中在线路末端, 采用多级供电形式;供电电缆短, 短路电流大;大型设备驱动频繁, 驱动电流大, 时间长, 电压质量差;保护动作级差小, 过流保护电流和时间级差无法配合, 越级跳闸时, 停电范围增大, 影响保安负荷工作等。为保证井下电网安全经济运行, 需对其进行优化。

1系统优化原则

供电系统的接线方式应保证供电可靠、合理、经济、安全, 运行方式调整方便;故障时保护装置能够迅速、有选择地切除故障点;保证不同等级负荷的可靠性要求;简化接线, 减少供电级数, 便于运行和检修;在保证供电质量和安全生产前提下减少投资、降低线损;接线方式便于随开采工作面延伸变化调整。

2供电网络优化实例分析

某矿东翼6 kV供电系统接线方式如图1所示, 3#变电所、2#变电所、13#变电所、东一泵房等各变电所由中央变电所双回路供电。改造前采用多级供电形式 (简称多级式) , 3#变电所、2#变电所、13#变电所接线方式相同, 如图2所示。正常情况下都采用单母线分段分列运行方式, 时常发生电缆放炮、越级跳闸等故障, 严重影响安全生产。经优化分析, 对系统进行改造, 采用双回路干线式供电 (简称干线式) , 各分变电所供电接线方式如图3所示, 各变电所正常情况下都采用单母线分段分列运行方式, 东三变电所直接由井下中央变电所双回路供电, 大大提升了系统的可靠性和稳定性。

2.1多级式供电系统接线方式分析

多级式供电系统接线方式复杂。由于供电电缆短、截面大、阻抗小, 短路电流大, 各级短路电流相差较小, 加之过电流保护电流、时间级差受上级供电部门继电保护时限和《煤矿安全规程》的要求限制, 保护动作时间及动作电流级差小, 配合困难, 甚至一些变电所进出线开关和母联开关无合适整定值, 越级跳闸时有发生, 保护失去选择性。如图1所示, 从中央变电所到东一泵房电缆总长度不超过3.6 km, 共分5级, 当3#变电所母线侧二相短路电流为4 100 A, 东一泵房变电所母线侧二相短路为4 164 A, 各级间电流级差很小, 过流速断保护的动作电流无法整定;中央变电所至3#变电所电缆长2.1 km, 3#变电所至东一泵房变电所电缆长仅1.5 km, 负荷非常集中, 使3#变电所、2#变电所、13变电所及东一泵房所定时限的过流保护的电流级差和时限级差无法配合, 一旦东一泵房变电所母线侧发生短路或630 kW电机启动时引起故障等, 将直接越级至3#变电所, 造成大面积停电。

如采用系统微机防越级跳闸综合保护, 上下级需设置复杂的时间关联, 当调整运行方式或接线方式时关联发生变化, 过流保护值也需重新整定, 增加了系统维护工作量。

2.2干线式供电方案及效果对比

干线式供电由于级数少、接线方式简单, 按图3所示接线方式, 各变电所至中央变电所都为二级供电, 高爆开关可采用挡位式整定, 整定步长大, 使过流保护容易配合, 当某一分站母线短路时, 仅该段母线失压, 有效缩小了停电范围。

用多级式供电方式时, 当3#变电所母线侧发生短路时, 3#变电所的Ⅰ段或Ⅱ段母线进线高爆开关跳闸, 将使该矿东翼全部停电;采用干线式供电方式时, 仅3#变电所母线停电, 停电范围大大减小。

如某变电所Ⅰ段或Ⅱ段母线检修或接入新的负荷时, 需调整运行方式, 采用干线式供电方式时不影响其他变电所的运行。采用多级式供电方式时不仅高爆开关倒闸复杂, 而且各开关整定值需进行调整, 期间不仅影响生产还易引发事故。

2#变电所、东三变电所带有风机专用变、瓦斯抽放泵、水泵等保安负荷, 由于多级式供电可靠性差, 局部易出现瓦斯积聚等不安全状况;采用干线式供电方式时, 也可根据实际情况将保安负荷直接接于供电干线上。

随着东三上下山采面延伸, 负荷增大, 东三变电所直接由井下中央变电所双回路供电, 不仅线损减小, 也提高了供电质量。

多级式供电时, 上级变电所进线高爆开关带本变电所负荷的同时, 需带下级变电所所有负荷, 至下级出线的高爆开关也需带下级变电所所有负荷, 使高爆开关容量增大, 接线盒、电缆头、电缆热稳定性降低, 事故率增加。从经济角度讲, 多级式供电不仅高爆开关容量增大, 每个变电所需增加2台高爆开关。

由于干线式供电电缆较长, 电缆漏电时不易检测, 可根据实际情况在某两变电所 (如在2#变电所和3#变电所之间) 加装一高爆开关, 此开关不加装保护, 仅作为检漏时使用。

3结语

鉴于煤矿井下供电系统供电级数多接线复杂、常引起越级跳闸事故的情况, 提出了采用双回干线式供电方式, 分支不分级, 简化了供电结构和保护整定配合。改造后, 运行中从未发生越级跳闸等事故, 降低了事故率, 有效地保证了系统的安全运行。

摘要：煤矿井下供电系统中, 合理、科学、便于及时调整的接线方式可以保证井下供电系统的可靠、经济、安全运行。分析了当前煤矿井下供电网络结构中的不足, 提出了在井下电网采用双回路干线式供电代替多级供电方式及减少线损的网络优化方案, 该技术方案的实施, 有效提高了矿井供电的安全可靠性。

关键词：供电系统,接线方式,井下电网

煤矿网络篇2

为了保障矿高压供电系统的安全运行，特要求如下

一、变电所运行管理1、35KV变电所必须完善以下管理制度，并在变电站进行张贴悬挂：

值班制度；交接班制度；巡视检查制度（明确各种设备及所内线路的检查周期、内容及完好标准）；设备验收制度；设备缺陷管理制度；运行维护工作制度；运行分析制度；设备预防性试验制度。

2、变电站必须有设备布置图、供电系统图（35KV、6KV），且每季度末进行更新审批1次。

3、严禁无证人员操作和检修高压电器设备。

4、所有机电科电气副科长、电气技术员必须具有

5、变电站所有正值班员必须具有高压值班运行维修操作证。副值班员至少具有低压值班运行维修操作证。所有值班员必须具有35KV进入网操作许可证。

6、各坑井机电科（机运段）必须明确有资质的工作票签发人以及开关操作发令人，并经过机电副总、机电副矿长进行审批，并在变电站内张贴。

7、机电科（机运段）调整变电站值班员时，必须经过机电副总和机电副矿长的审批。

8、每年由机电副总负责，对变电站值班员上报公司备案。

二、变电站的检修

1、各机电科（机运段）根据检修规定、设备的运行情况在年初详细制定变电所各种设备的检修计划以及季节性的工作（预防性试验等）并经过机电副总的审批。

3、千坑、木坑变电站35KV线路、设备检修时必须提前1周，写出申请票，并经大台变电站北沟调度进行审批。审批完毕，按照审批时间进行检修。

4、大台35KV设备、线路检修时必须提前1各月填写出申请票，并经门头沟供电局调度进行审批。按批准时间进行检修。

5、所有35KV线路设备的检修工作票由供电技术员、或副科长签写，由电副总进行签发。

6、严禁无计划检修。

7、各变电站以主用路运行为正常的电网运行状态。当采用备用路运行时应提前将倒路的事由以及倒回主用路的预计时间上报矿调度室，矿调度室负责汇报公司调度室。并做好一切应急准备。如果不能按时完成检修计划，应提前汇报公司调度室，并做好应急准备。

三、变电站通讯的规定

1、应设与矿调度室直通的电话。

2、应设与上级变电站通话的市话。

3、应设矿内拨号电话。该电话应设置通话权限，避免事故处理时受到外界干扰。其中:大台站、木坑站、千坑站相互之间必须设直通电话。

4、以上三种电话的通讯必须有录音、播放功能。

5、每月由机电副总带队，组织安监、技术科对各坑变电站的运行、设备完好情况检查一次。

四、电力架空线路运行管理

1、各机电科对6kv以上每条供电线路建立档案，档杆包括：

（1）对每级杆塔必须进行编号并挂牌管理。编号为线路名称在前，编号在后，如：大木35KV 1#杆、632-1#杆。（1）线路长度及规格，杆塔数量、杆型。（2）线路的供电范围（附供电系统图）。

（3）对每一级杆、每一空线及其附属设施的运行情况详细记录。

2、每季度对地面架空线路必须进行巡视一次。机电科电气副科长或电气技术员必须全部参加；机电科长、机电副总每年全覆盖一次；

3、加强线路的特殊性巡视。在恶劣气候过后如：大风（五级以上）、暴雨、大雪或覆冰等其他特殊情况下，应立即对线路的全部或重点部分进行巡视检查。

4、细化巡视检查的内容，明确各种设施的完好标准（附件1），对一些关键部位的检查应重点强调。

5、按要求做好供电线路及其附属设施的预防性试验。

五、事故的汇报规定

1、值班员按巡视路线和巡视要求进行巡视，发现异常立即汇报科值班领导。

2、当值班主机或信号报警系统发出故障报警信号，值班员按应立即进行查看故障现象和报警类型，并立即汇报科值班领导和电气副科长。

3、当开关（35KV、6KV）掉闸时，科值班负责人接到汇报后，立即汇报电气副科长或电气技术员、坑井调度室、机电副总、机电副矿长，并告知影响范围。等待电气负责人下令解决，严禁私自下令处理。

4、调度室接到通知后根据停电的范围，和计划处理的时间，立即通知值班领导，并启动停电应急预案。（附件2）

六、停电事故处理流程及措施

（一）安全规定

1、变电站值班员坚守岗位，发生突然停电事故，立即汇报科（段）值班干部和坑井调度室，详细说明掉闸回路和故障

现象。

2、系统发生故障停电，值班员应立即汇报，严禁私自进行送电。

3、只有上级调度、停送电负责人有权下令停送电操作，任何人严禁直接给变电站值班员下令进行停送电操作。

4、非有权下令人下令，变电站值班员告知无权下令和进行相关操作，并对造成的严重后果明确告知。

5、紧急情况下（指发生人身伤害、设备异常、着火、电击等重大灾害等事故），变电站值班员直接调度设备（301、302开关、主变压器、6KV以下所所有设备）。断电后未查明原因不得送电。

6、井下高压出线开关（设备）发生故障跳闸，变电站值班员应立即拉开出线刀闸，立即汇报，等待命令。

7、井下故障停电严禁试送电，查明故障原因后方可试送电。

8、必须执行谁停电、谁送电的原则。

9、开关检修时必须断开上一级开关，并采取一定的安全技术措施。

11、检修线路或设备时,必须执行以下安全技术措施：（1）、停电;停上一级开关，必须有明显断开点。（2）、验电：使用符合电压等级的验电器进行验电。（3）、放电：必须使用专用放电器进行放电。

（4）、悬挂接地线和标示牌。必须使用专用的接地线。

12、井下双回路严禁并列运行。特殊情况下，需进行并列操作时，必须上报机电副总、总工程师审批。详细说明故障原因，并列时间。

13、井下严禁长时间（超过2天）使用备用电源供电，当主供电源发生故障时，必须及时修复。特殊情况下，需报矿机电副总、总工程师审批。

14、严禁借他人停电在自己不能控制的设备或线路上进行检修等操作。

15、严禁违章指挥非机电运输有资质专职检修人员，对高压设备的隔离开关拉合以及检修等工作。

16、严禁约时停送电,严禁带电检修。

17、高压操作必须两人同时进行，一人操作，一人监护。

18、当工作负责人在现场下令时必须签字确认，不在现场时，下令、回令时必须使用录音电话进行录音。

19、各站之间联系必须使用录音电话。

20、计划停送电是指正常的检修、倒闸、倒电源操作。

21、故障停送电是指电源突然失电、开关掉闸，线路以及设备发生影响人身安全及设备损坏的停送电。

（二）、35KV系统计划停送电流程: 1、35KV系统计划停送电 2、35KV系统是指345、31、32、33开关停送电。

3、千、木坑35KV系统由北沟调度进行调度，任何人无权利发布命令。

4、由电气负责人提前一周向北沟调度提出书面申请（填写停送电申请票）。

5、经过北沟调度审批同意后，由工作负责人填写工作票。

6、工作票由电气负责人签发后生效，并安排按计划检修。

7、执行安全技术措施；

（1）、停电（断开上一级开关，并有明显断开点）；（2）、验电（使用电压等级合适并且试验合格的验电器）；（3）、放电（使用专用的放电器）；（4）、悬挂标识牌和接地线。（5）、安排专人看闸。

8、检修时前，由工作许可人（井下为安全负责人）、工作负责人签字确认采取的安全技术措施。

9、开始检修：由工作负责人指挥检修，安全负责人对现场采取的措施进行监督执行。

10、工作终结，由工作负责人清点工具、材料，不得有遗漏。

11、工作负责人清点工作人员，确认工作人员全部撤离工作地点，确认线路(设备)无人工作，宣布工作终结后，办理送电手续，送电。

12、观察送电后各种参数，不正常，向北沟调度汇报故障现象；听从北沟调度指挥。

13、正常后停送电工作结束。

（三）、6KV系统计划停送电流程: 1、6KV系统是所有6KV系统开关停送电；

2、由电气负责人向调度室申请停电时间，申请时告知停电影响区域。

3、由工作负责人提前2天向电气负责人提出书面申请工作票；

4、经过电气负责人审批同意后，由工作负责人填写工作票；

5、工作票由电气负责人签发后生效；准备施工的材料，工具，按计划进行检修。

6、执行安全技术措施；

7、由工作许可人（井下为安全负责人）、工作负责人签字后方可工作；

8、工作终结，由工作负责人清点工具、材料，不得有遗漏。

9、工作负责人清点工作人员，确认工作人员全部撤离工作地点，确认线路(设备)无人工作，宣布工作终结后，办理送电手续。

10、观察送电后各种参数，不正常，返回到2.2.6继续操作；

11、正常后方可离开。

（四）、35KV系统故障停送电流程 1、35KV系统故障停送电 2、35KV系统是指345、31、32、33开关的故障停送电。

3、向北沟调度汇报，向科段值班室汇报，科段值班干部向调度室汇报，告知停电影响区域，申请估计恢复所用时间。

4、系统发生故障停电，值班员应立即汇报，严禁私自进行送电。

5、通知电气负责人，电气负责人并安排人员检修，明确工作负责人和安全负责人。

6、由安全负责人申请检修需采取的安全技术措施。（1）、停电（断开上一级开关，并有明显断开点）；（2）、验电（使用电压等级合适并且试验合格的验电器）；（3）、放电（使用专用的放电器）；（4）、悬挂标识牌和接地线。（5）、安排专人看闸。

7、经北沟调度核对同意。

8、、由北沟调度下令执行安全技术措施。

9、由工作许可人、工作负责人签字对安全技术措施核对同意后签字（电话录音）。

10、开始进行检修工作，查明故障。

11、工作终结，由工作负责人清点工具、材料，不得有遗漏。

12、工作负责人清点工作人员，确认工作人员全部撤离工作地点，确认线路(设备)无人工作，宣布工作终结后，办理送电手续。

13、观察送电后各种参数，不正常，向北沟调度汇报故障现象，等待命令。

14、正常后检修工作结束。

（五）、6KV系统故障停送电

1、系统发生故障停电，严禁私自进行送电。

2、向科段值班室汇报，科段值班干部向调度室汇报，告知停电影响区域，告知估计恢复送电所用时间。

3、通知电气负责人，电气负责人安排人员检修，明确工作负责人和安全负责人。

4、工作前，工作负责人应根据工作任务到现场查清电源和工作范围，以及设备编号等。并应根据查活情况，制定现场安全措施。工作负责人在工作前，应向全体工作人员交待工作任务、工作时间、质量要求、人员分工、停电范围和各项安全技术措施。现场实施安全技术措施后，应再向全体工作人员指明临近带电设备和交叉带电线路等情况。

5、由安全负责人申请检修需采取的安全技术措施。（1）、停电（断开上一级开关，并有明显断开点）；（2）、验电（使用电压等级合适并且试验合格的验电器）；（3）、放电（使用专用的放电器）；（4）、悬挂标识牌和接地线。（5）、安排专人看闸。

6、由工作负责人执行安全技术措施。

7、由工作许可人、工作负责人签字对安全技术措施核对同意检修后现场签字（或电话录音）。

8、由工作负责人组织人员开始进行检修工作，查明故障。

9、工作终结，由工作人员应清扫整理现场，清点工具，检查临时接地线是否拆除，被检修的断路设备、隔离开关等应做拉合试验，试验后应处于检修前的位置。

10、工作负责人应在工作范围内做周密检查，正确无误后，召集集体工作人员撤离工作地点，宣布工作终结后，方可办理送电手续。

2.3.3送电后观察各种参数是否正常。

2.3.4在电气设备上施工作业严格执行《北京地区电气规程汇编》。

附件

1、架空线路巡视主要内容和标准

架空线路巡视的主要内容和标准： 1.杆塔巡视：

⑴.杆塔是否倾斜，铁塔构件有无丢失、变形、锈蚀，螺栓有无松动；混凝土杆有无裂纹、酥松、钢筋外露、焊接缝有无开裂锈蚀，脚钉是否缺少；

⑵.基础有无损坏、下沉，周围土壤有无挖掘或沉陷，保护设施是否完好，标志是否清晰，杆塔周围有无危及安全运行的异常情况。

2.横担及金具巡视：

⑴.横担有无锈蚀、歪斜、变形；

⑵.金具有无锈蚀、变形，螺栓是否紧固，开口销有无锈蚀、断裂、脱落。3.绝缘子巡视：

⑴.瓷件有无脏污、损伤、裂纹和闪络； ⑵.铁脚、铁帽有无锈蚀、松动、弯曲； ⑶.绝缘子有无爆裂；

⑷.绝缘子串是否偏斜、开口销及弹簧销是否缺少或脱出。4.裸导线（包括避雷线）巡视：

⑴.有无断裂、损伤、烧伤痕迹，化工污染地区有无腐蚀现象； ⑵.三相驰度是否平衡，有无过紧、过松现象；

⑶.接头是否良好，有无过热现象，连接线夹螺帽是否紧固、脱落等；

⑷.过（跳）引线有无损伤、断股、歪斜，与杆塔、架构及其他引线间距离是否符合规定； ⑸.固定导线用绝缘子上的绑线有无松驰、开断现象；⑹.导线上有无抛扔物。5.绝缘导线巡视：

⑴.绝缘导线的外层绝缘是否完整有无鼓包变形磨损、龟裂及过热烧熔等； ⑵.各相绝缘线引垂是否一致，有无过松或过紧； ⑶.沿线有无树枝或外物刮蹭绝缘导线； ⑷.各绝缘子上的绑线有无松弛或开断现象；

⑸.接头是否过热，连接线夹螺帽等是否齐全紧固。

6.防雷设施巡视：

⑴.避雷器瓷套有无裂纹、损伤、闪络痕迹，表面是否脏污；

⑵.避雷器固定是否牢固，各部分附件是否锈蚀，引线连接是否良好，接地端焊接处有无开裂脱落； ⑶.保护间隙有无烧损，锈蚀或被外物短接。7.接地装置巡视：

⑴.接地引下线有无断股、损伤、保护管是否完整； ⑵.接头接触是否良好，线夹螺栓有无松动、锈蚀； ⑶.接地体有无外露，在埋设范围内有无土方工程。8.拉线顶（撑）杆、拉线柱巡视：

⑴.拉线有无锈蚀、松弛、断股和张力分配不均等现象； ⑵.拉线绝缘子是否损伤或缺少； ⑶.水平拉线对地距离是否符合要求； ⑷.拉线棒、抱箍等金具有无变形、锈蚀；

⑸.拉线固定是否牢固，接线基础周围土壤有无突起沉陷、缺土等现象； 6.顶（撑）杆、拉线柱、护桩等有无损坏、开裂、腐朽等。9.柱上开关设备（断路器、负荷开关、分段器等）巡视： ⑴.套管有无破损、裂纹、严重脏污和闪络放电的痕迹； ⑵.开关固定是否牢固，引线连接和接地是否良好； ⑶.油开关外壳有无渗漏油，油位是否正常； ⑷.固定金属件有无锈蚀。10.离开关、熔断器巡视：

⑴.瓷件有无裂纹、闪络，破损及脏污；

⑵.触头间接触是否良好、有无过热、烧损、熔化现象； ⑶.各部件组装是否良好、有无松动、脱落； ⑷.引线接点是否良好；

⑸.操动机构是否灵活、有无锈蚀现象； ⑹.熔断器的消弧管是否受潮、变形而失效。

11.线路变压器（柱上变台或地上变压器台）巡视： ⑴.套管是否清洁，有无裂纹、损伤、放电的痕迹； ⑵.油温、油色、油面是否正常，有无异声、异味； ⑶.呼吸器是否正常，有无堵塞现象； ⑷.各电气连接点有无锈蚀、过热和烧损现象；

⑸.各部密封垫有无老化、开裂，缝隙有无渗漏油现象；⑹.各部螺栓是否完整，有无松动，外壳有无脱漆锈蚀，焊缝有无裂纹、渗油，接地是否良好；

⑺.变压器台架高度是否符合规定，有无锈蚀、倾斜、下沉，木构架有无腐朽、砖石结构有无裂缝和倒塌的可能，地面安装的变压器围栏是否完好；

⑻.台架周围有无杂草丛生、杂物堆积，有无生长较高的植物接近带电体； ⑼.名牌及其它标志是否完好齐全。12.沿线情况巡视：

⑴.沿线有无易燃、易爆物品和腐蚀液、气体；

⑵.导线对地、对道路、公路、铁路、管道、河流、建筑物、电力线、通讯线等距离是否符合规定，有无可能触及导线的铁烟囱、天线等；

⑶.有无威胁线路安全的工程设施； ⑷.导线与树、农作物距离是否符合规定； ⑸.查看线路的污秽情况。

三.线路巡视结束后，认真填写《高压线路巡视情况记录表》。四.将线路巡视存在问题逐级向上报告。

附件

2、木城涧煤矿2013年度停电应急预案

木坑停电应急预案

一、总则

（一）编制目的

为避免井下因突然停电发生事故，并安全恢复供电，最大程度地减少停电造成的影响和损失，保证安全生产，特制定木坑停电应急预案。

（二）编制依据

依据《中华人民共和国安全生产法》.《煤矿安全规程》和《转发国家安全生产监督管理总局等三部委关于加强煤矿企业供用电安全管理文件的通知》.《关于加强煤矿企业供用电安全管理工作的紧急通知》，根据我坑实际制定本预案。

（三）适用范围

本预案适用于木城涧煤矿木坑井下范围内发生的停电事故及停电事故带来的连锁事故的现场应急处置和救援活动，以及恢复供电恢复井下生产。

（四）工作原则

1.预防为主。坚持“安全第一.预防为主”的方针，加强井上.下供电设施安全管理，落实事故预防和隐患控制措施，有效防止井下停电事故发生。

2.统一指挥。在坑长统一指挥和协调下，通过应急指挥机构，组织开展事故处理.事故抢险.供电恢复.应急救援.恢复生产等各项应急工作。

3.分工负责。机电科.通风段.运输段及各生产单位.相关职能部门在自己职责范围内按照预案分工负责。4.保证重点。在停电事故处理和控制中，首先保证恢复通风的安全。

二、组织机构

（一）应急指挥机构 1.应急领导小组

总指挥：坑长联系电话：35341 副总指挥：

（1）安全副坑长（35322）（2）生产副坑长(35711)（3）机运副坑长(35388)（总指挥不在矿时，副总指挥按（1）～（3）顺序代行总指挥权）事故现场总指挥：安全副坑长.生产副坑长

坑应急指挥中心设在调度室，联系电话：35195、35196 应急指挥中心主任：调度室副主任，联系电话：35326 2.相关部门（应急机构）

机电科、通风段、运输段、调度室、技术科、地测科、安监站、劳资科考勤室以及各生产单位。

（二）职责

1.应急领导小组职责：当停电事故发生后，根据停电事故及影响范围，制定抢险救灾方案，组织指挥事故应急救援工作。2.应急领导小组成员职责（1）坑长

组织应急救援领导小组制定抢险救灾方案，指挥应急救援工作，并及时向上级汇报。（2）安全副坑长

负责监督抢险救灾安全技术措施的落实，保障应急救援工作中的安全。（3）生产副坑长

落实抢险救灾方案，负责事故现场应急救援的具体指挥工作及组织相关人员制定相应的安全技术措施。（4）机运副坑长

指挥机电.运输部门开展应急救援工作，提供所需机电设备；做好恢复供电.通讯和井下运输工作。3.相关部门职责

（1）机电科：负责为矿井抢险救灾提供所需机电设备；做好恢复供电、供风、通讯保障工作。（2）运输段：做好抢险救灾物资和人员的运送工作，及时将伤员送出地面。

（3）通风段：作好调整.恢复矿井通风系统及局部通风系统，监视、监测事故地点的通风状况，组织完成必要的通风工程，并执行与通风有关的其它措施。

（4）调度室：负责记录事故时间、地点、性质、范围、人员和发生原因等情况，并立即按事故汇报程序汇报；及时向下传达应急指挥中心命令。

（5）技术科、地质科：负责制定抢险救灾技术方案，编写抢险救灾安全技术措施，为应急救援工作提供所需技术资料和图纸，根据需要到事故现场实施测量放线工作，绘制事故现场示意图。

（6）安监站：对抢救工作的安全和入井人员的控制实行有效的监督。

（7）考勤室：坑口考勤室利用考勤系统，查清在井下人数.姓名及超时间未出井人员名单，并迅速报告调度室。（8）各生产单位：组织现场人员救灾并将事故时间.地点.性质.范围.人员和发生原因等情况报告矿调度室，如灾情严重无法处理，迅速带领灾区人员按避灾路线撤到安全地点，并随时准备接受应急指挥中心命令。

三、事件分级

按照停电影响范围和事故严重程度，分全坑停电、水平停电.局部停电三个等级。

（一）全坑停电事件

1.因上级电网原因造成全坑范围内停电。

2.因坑变电站.主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电。

（二）水平停电事件

水平供电电力设施发生故障造成水平范围内停电。

（三）局部停电事件

采区供电设施、主要设备供电设施发生故障造成局部范围内停电。

四、应急响应

（一）全坑停电事件响应 1.事件报告

（1）发生全坑停电事件时，调度室立即报告应急领导小组，同时汇报矿机电副总和机电矿长以及值班矿领导。（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，并将有关情况向调度室汇报。同时宣布启动预案。

2.事件通告

发生全坑停电事件后，应急领导小组负责召集有关部门（单位），就事故影响范围.发展过程.抢险进度.预计恢复时间等

内容及时通报，使有关部门（单位）对停电情况有客观的认识和了解。在全坑停电事件应急状态宣布解除后，及时向有关部门（单位）通报信息。

3.应急处置

1.机电科值班室.立即向坑(井)调度室汇报，向主管电气副科长汇报，主管电气副科长赶赴变电站，要立即查明：（1）停电原因；（2）如系内部原因，则应积极进行复电；（3）如系外部原因，则应与前级电力系统联系配合复电。2.调度室职责：（1）立即向矿山救护队报警；（2）向矿长.总工程师报告；（3）向机电副总工程师、机电矿长报告； 3.矿总工程师职责：（1）在接到事故报告后，查询停电原因及范围.地面主扇及井下风流状况及泵房水情等情况。（2）对事故作出判断，预计复电时间，并按照按复电时间的三个档次（10min以内，30min以内，超过30min以上）制订应急措施：1）如停电在min钟以内，则应通知井下人员就地待命；2）如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至进风巷待命；3）如停电在30min以上时，则应通知井下人员尽快从安全出口撤出地面；4）通知主扇房打开防爆门保证自然通风。

4.矿长职责：根据停电情况及总工程师提出的意见作出决定，命令：（1）切断井下电源；（2）打开回风井风门；（3）根据停电时间撤出井下人员；（4）排除故障进行复电。

5.副总工程师职责：协助总工程师处理灾变。

6.机电科的职责：地面变电所停电，积极排除故障进行复电；主扇房，打开防爆门，实现自然通风；中央水泵房，测量抽水小井水位变化并向调度室报告；在水量超过警戒水位人员已经撤离危及区域的情况下，经矿长同意科关闭水泵房.变电所的防水门和水仓与配水巷之间的闸门；只有在淹没泵座时，司泵工才能从管子道撤离。

7.通风段的职责:检测自然通风后的风量；通知瓦斯检查员检查风流中的瓦斯浓度；复电后必须先检查瓦斯，只有在瓦斯不超过规定的情况下，才准许送供电风。

8.副矿长职责：组织井下人员安全撤离；复电后检查安全情况，根据矿长指派，组织排险。9.其他部门职责：按照“预案”规定和矿长命令，积极参加排险工作。

（二）停电后应急措施：

1.出现大面积停电，在10min内不能恢复供电，直接通知值班矿领导，迅速将停电后所影响范围内的工作人员立即撤到安全区域待命。

2.主电源故障应急措施：

（1）矿35KV主用回路为大木线，备用回路为木千线，如果电源出现故障，立即汇报大台变电站，申请倒电源，等待处

理。

3.主变压器出现故障应急措施

断开故障主变压器，倒用备用主变压器，恢复正常供电。4.各水平及主扇的主供电线路出现故障应急措施：（1）先找出故障点并将其断开。（2）投入备用回路，恢复供电。

（3）及时抢修故障点，抢修完毕后，再恢复到正常运行状态。5.由于紧急情况供电局要求我矿紧急压低负荷应急措施：

（1）以先降生活用电，后降生产用电，保证安全负荷用电的原则。

（2）压低负荷顺序是：断开生活用电负荷—断开矿区用电负荷—断开各压风机房用电负荷—断开煤仓用电负荷—断开生产用电负荷。

6.雨季期间井下排水量加大应急措施：

（1）如主变压器容量不能满足排水要求时先断开生活用电负荷，后断开生产用电负荷。

（2）因坑井变电站.主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电，如能确定停电在10min以内，则应通知井下人员就地（在进风巷内的安全地点）待命；如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至主进风巷内的安全地点待命；如停电在30min以上时，应立即通知井下人员尽快从安全出口撤至地面。

（3）切断井下电源，以防复电时井下瓦斯聚集超限发生爆炸。（4）通风段将可能开启的限制风门打开，保证实现自然通风。（5）各主要设备司机撤离时将设备电源置于零位。

（6）立井和斜坡绞车如正在运行时停电，司机立即将绞车闸死。4．应急结束

如上级电网原因造成全坑停电时，在上级电网恢复正常后，变电站按操作规程规定逐级恢复送电。

因变电站.主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电时，在故障处理完毕后按操作规程规定逐级恢复送电。

（二）水平停电事件响应 1.事件报告

（1）发生水平停电事件时，调度室立即报告应急领导小组。

（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，同时宣布启动预案。2.应急处置

发生水平停电事件时，如能确定停电在10min以内恢复，则应通知井下人员就地（在进风巷内的安全地点）待命；如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至主进风巷内待命；如停电在30min以上时，应立即通知井下人员尽快从安全出口撤至地面。

3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程规定逐步恢复通风。

（三）局部停电事件响应 1.事件报告

发生局部停电事件时，采区人员或岗点人员立即撤出独头巷道到进风巷内的安全地点并立即向调度室报告。2.应急处置

发生局部停电事件时，工作面人员撤至新鲜风流处待命；主要设备司机将设备开关置于零位。3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程规定逐步恢复通风；各操作岗点按岗点操作规程启动各设备。

五、应急保障

机电科成立处置停电事故抢险小组，配备抢险器材、工具。

六、培训和演习

（一）培训

各相关单位认真组织本单位员工对应急预案进行学习和演练。

（二）演习

应急领导小组每年组织一次应急预案的联合演习，加强和完善相关部门之间的协调配合工作。

七、后期处置

（一）事故调查

应急领导小组成立事故调查组进行事故调查。调查停电事故原因、影响范围、损失情况等，并总结经验。

（二）改进措施

各相关单位应总结应急救援工作的经验和教训，进一步完善和改进停电应急救援、事故抢险与紧急处置体系。根据实施过程中发现存在问题或出现的情况，及时修订完善本预案。

大台井停电应急预案

一、总则

（一）编制目的

为避免井下因突然停电发生事故，并安全恢复供电，最大程度地减少停电造成的影响和损失，保证安全生产，特制定木坑停电应急预案。

（二）编制依据

（三）适用范围

本预案适用于木城涧煤矿大台井下范围内发生的停电事故及停电事故带来的连锁事故的现场应急处置和救援活动，以及恢复供电恢复井下生产。

（四）工作原则

1.预防为主。坚持“安全第一.预防为主”的方针，加强井上.下供电设施安全管理，落实事故预防和隐患控制措施，有效防止井下停电事故发生。

2.统一指挥。在井长统一指挥和协调下，通过应急指挥机构，组织开展事故处理.事故抢险.供电恢复.应急救援.恢复生产等各项应急工作。

3.分工负责。机电科.通风段.运输段及各生产单位.相关职能部门在自己职责范围内按照预案分工负责。4.保证重点。在停电事故处理和控制中，首先保证恢复通风和排水的安全。

二、组织机构

（一）应急指挥机构 1.应急领导小组

总指挥：井长联系电话：34861 副总指挥：

（1）安全副坑长（34857）（2）生产副坑长(34821)

（3）机运副坑长(34816)（总指挥不在矿时，副总指挥按（1）～（3）顺序代行总指挥权）事故现场总指挥：安全副坑长.生产副坑长

坑应急指挥中心设在调度室，联系电话：34891、34892 应急指挥中心主任：调度室副主任，联系电话：34873 2.相关部门（应急机构）

机电科、通风段、运输段、调度室、技术科、地测科、安监站、劳资科考勤室以及各生产单位。

（二）职责

1.应急领导小组职责：当停电事故发生后，根据停电事故及影响范围，制定抢险救灾方案，组织指挥事故应急救援工作。2.应急领导小组成员职责（1）井长

组织应急救援领导小组制定抢险救灾方案，指挥应急救援工作，并及时向上级汇报。（2）安全副井长

负责监督抢险救灾安全技术措施的落实，保障应急救援工作中的安全。（3）生产副井长

落实抢险救灾方案，负责事故现场应急救援的具体指挥工作及组织相关人员制定相应的安全技术措施。（4）机运副井长

指挥机电.运输部门开展应急救援工作，提供所需机电设备；做好恢复供电.通讯和井下运输工作。3.相关部门职责

（4）调度室：负责记录事故时间、地点、性质、范围、人员和发生原因等情况，并立即按事故汇报程序汇报；及时向下传达应急指挥中心命令。

（6）安监站：对抢救工作的安全和入井人员的控制实行有效的监督。

三、事件分级

按照停电影响范围和事故严重程度，分全坑停电、水平停电.局部停电三个等级。

（一）全坑停电事件

1.因上级电网原因造成全坑范围内停电。

2.因坑变电站.主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电。

（二）水平停电事件

水平供电电力设施发生故障造成水平范围内停电。

（三）局部停电事件

采区供电设施、主要设备供电设施发生故障造成局部范围内停电。

四、应急响应

（一）全井停电事件响应 1.事件报告

（1）发生全井停电事件时，调度室立即报告应急领导小组，同时汇报矿调度室，矿调度室汇报机电副总和机电矿长以及值班矿领导和总工程师。

（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，并将有关情况向调度室汇报。同时宣布启动预案。

2.事件通告

发生全井停电事件后，应急领导小组负责召集有关部门（单位），就事故影响范围.发展过程.抢险进度.预计恢复时间等内容及时通报，使有关部门（单位）对停电情况有客观的认识和了解。在全井停电事件应急状态宣布解除后，及时向有关部

门（单位）通报信息。

3.应急处置

1.机电科值班室.立即向坑(井)调度室汇报，向主管电气副科长汇报，主管电气副科长赶赴变电站，要立即查明：（1）停电原因；（2）如系内部原因，则应积极进行复电；（3）如系外部原因，则应与前级电力系统联系配合复电。2.调度室职责：（1）立即向矿山救护队报警；（2）向矿长.总工程师报告；（3）向机电矿长、机电副总工程师报告；（4）向公司调度室(电话：21182)汇报。

3.矿总工程师职责：（1）在接到事故报告后，查询停电原因及范围.地面主扇及井下风流状况及泵房水情等情况。（2）对事故作出判断，预计复电时间，并按照按复电时间的三个档次（10min以内，30min以内，超过30min以上）制订应急措施：1）如停电在min钟以内，则应通知井下人员就地待命；2）如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至进风巷待命；3）如停电在30min以上时，则应通知井下人员尽快从安全出口撤出地面；4）通知主扇房打开防爆门保证自然通风。

4.矿长职责：根据停电情况及总工程师提出的意见作出决定，命令：（1）切断井下电源；（2）打开防爆门；（3）根据停电时间撤出井下人员；（4）排除故障进行复电。

5.副总工程师职责：协助总工程师处理灾变。

6.机电科的职责：地面变电所停电，积极排除故障进行复电；主扇房，打开回风井，实现自然通风；中央水泵房，测量抽水小井水位变化并向调度室报告；在水量超过警戒水位人员已经撤离危及区域的情况下，经矿长同意科关闭水泵房.变电所的防水门和水仓与配水巷之间的闸门；只有在淹没泵座时，司泵工才能从管子道撤离。

8.救护队职责：根据矿长命令参加排除或下井组织工人撤离；营救悬吊在井筒内的滞留人员出井；复电后协助通风段对瓦斯超限区域进行通风排放瓦斯。

9.副矿长职责：组织井下人员安全撤离；复电后检查安全情况，根据矿长指派，组织排险。10.其他部门职责：按照“预案”规定和矿长命令，积极参加排险工作。

（二）停电后应急措施：

1.出现大面积停电，在10min内不能恢复供电，直接通知值班矿领导，迅速将停电后所影响范围内的工作人员立即撤到安全区域待命。

2.主电源故障应急措施：

（1）矿35KV主用回路为轴王大支线，备用回路为王大线，32开关（王大线总开关）处于热备状态。如果轴王大支线出现故障，先断开31开关，后合上32开关。

（2）在全矿恢复供电后，立即向供电局汇报。3.主变压器出现故障应急措施

（3）及时抢修故障点，抢修完毕后，再恢复到正常运行状态。5.由于紧急情况供电局要求我矿紧急压低负荷应急措施：

（1）以先降生活用电，后降生产用电，保证安全负荷用电的原则。

（2）压低负荷顺序是：断开生活用电负荷—断开矿区用电负荷—断开各压风机房用电负荷—断开煤仓用电负荷—断开生产用电负荷。

6.雨季期间井下排水量加大应急措施：

（1）如主变压器容量不能满足排水要求时先断开生活用电负荷，后断开生产用电负荷。

（2）如主变压器容量还不能满足要求，可将1#和2#主变并列运行，确保排水.通风和主运输的供电负荷。（3）切断井下电源，以防复电时井下瓦斯聚集超限发生爆炸。（4）通风段将可能开启的限制风门打开，保证实现自然通风。（5）各主要设备司机撤离时将设备电源置于零位。

（6）立井和斜坡绞车如正在运行时停电，司机立即将绞车闸死。4．应急结束

如上级电网原因造成全坑停电时，在上级电网恢复正常后，变电站按操作规程规定逐级恢复送电。

因变电站.主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电时，在故障处理完毕后按操作规程规定逐级恢复送电。

（二）水平停电事件响应

1.事件报告

（1）发生水平停电事件时，调度室立即报告应急领导小组。

（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，同时宣布启动预案。2.应急处置

（1）水平停电后，机电科立即向井调度室汇报，确定停电影响范围。（2）由调度室调度员通知值班井领导和各段队值班人员。

（3）段通知井下带班管理人员或班长.受影响工作面的所有工作人员，由带班管理人员或班长带领，从工作面经过安全通道撤离到通风良好的安全地点并清点人数。

（4）机电科主管领导立即到故障地点现场指挥，组织维修人员进行抢修，在最短的时间内，恢复正常供电。（5）抢修完成后，机电科通知调度室，由值班井领导组织通风段对各工作面进行有害气体检测，当通风恢复正常后，再组织恢复生产。

3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程规定逐步恢复通风。

（三）局部停电事件响应 1.事件报告

发生局部停电事件时，（1）工作面停电后，带班人员或班长立即向段值班室汇报.段值班人员向井调度室汇报，局扇通风的工作面所有人员立即撒到通风良好的地点等候通知，并清点人数。

（2）段安排机修人员立即到现场查明停电原因，并进行设备维修。如本单位无法解决，向井调度室汇报，由井调度室安排机电科组织人员进行检修。

（3）检修完成后，检修人员向段值班室和调度室汇报，由通风段对工作面进行有害气体检测，当通风恢复正常后，再组织恢复生产。

（4）采区人员或岗点人员立即撤出独头巷道到进风巷内的安全地点并立即向调度室报告。2.应急处置

发生局部停电事件时，工作面人员撤至新鲜风流处待命；主要设备司机将设备开关置于零位。3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程规定逐步恢复通风；各操作岗点按岗点操作规程启动各设备。

五、应急保障

机电科成立处置停电事故抢险小组，配备抢险器材、工具。

六、培训和演习

（一）培训

各相关单位认真组织本单位员工对应急预案进行学习和演练。

（二）演习

应急领导小组每年组织一次应急预案的联合演习，加强和完善相关部门之间的协调配合工作。

七、后期处置

（一）事故调查

应急领导小组成立事故调查组进行事故调查。调查停电事故原因、影响范围、损失情况等，并总结经验。

（二）改进措施

各相关单位应总结应急救援工作的经验和教训，进一步完善和改进停电应急救援、事故抢险与紧急处置体系。根据实施过程中发现存在问题或出现的情况，及时修订完善本预

千坑停电应急预案

一、总则(一)编制目的

千坑发生井下停电时，避免井下因停电发生事故，并安全恢复供电，最大程度地减少停电造成的影响和损失，保证我坑安全生产。

(二)编制依据

依据《中华人民共和国安全生产法》.《煤矿安全规程》和《转发国家安全生产监督管理总局等三部委关于加强煤矿企

业供用电安全管理文件的通知》.《关于加强煤矿企业供用电安全管理工作的紧急通知》，根据我坑实际制定本预案。

(三)适用范围

本预案适用于木城涧煤矿千坑井下范围内发生的停电事故及停电事故带来的连锁事故的现场应急处置和救援活动，以及恢复供电恢复井下生产。

(四)工作原则

（1）预防为主。坚持“安全第一.预防为主”的方针，加强井上下供电设施安全管理，落实事故预防和隐患控制措施，有效防止井下停电事故发生。

（2）统一指挥。在坑长统一指挥和协调下，通过应急指挥机构，组织开展事故处理.事故抢险.供电恢复.应急救援.恢复生产等各项应急工作。

（3）分工负责。机运段及通风段各生产单位在自己职责范围内按照预案分工负责。

（4）保证重点。在停电事故处理和控制中，首先保证恢复通风系统。

二、组织机构

（一）应急机构 1.应急领导小组

总指挥：千坑坑长联系电话：46188 副总指挥：（1）安全副坑长（46009）（2）生产副坑长(46010)（3）机运副坑长(46036)。（总指挥不在矿时，副总指挥按（1）～（3）顺序代行总指挥权）

事故现场总指挥：安全副坑长。生产副坑长

坑应急指挥中心设在坑调度室，联系电话：46062、46063 应急指挥中心主任：坑调度室主任，联系电话：46061 2.相关部门（应急机构）

机运段、通风段、调度室、技术科、地质科、安监站、考勤室、各生产单位。

（二）职责

1.应急领导小组职责：当停电事故发生后，根据停电事故及影响范围，制定抢险救灾方案，组织指挥事故应急救援工作。2.应急领导小组成员职责

（1）坑长

组织应急救援领导小组制定抢险救灾方案，指挥应急救援工作，并及时向上级汇报。（2）安全副坑长

负责监督抢险救灾安全技术措施的落实，保障应急救援工作中的安全。（3）生产副坑长

落实抢险救灾方案，负责事故现场应急救援的具体指挥工作。（4）机运副坑长

指挥机电、运输部门开展应急救援工作，提供所需机电设备；做好恢复供电、通讯和井下运输工作。3.相关部门职责

（1）机运段：负责为矿井抢险救灾提供所需机电设备；做好恢复供电、供风、通讯保障工作、做好抢险救灾物资和人员的运送工作，及时将伤员送出地面。

（2）通风段：作好调整、恢复矿井通风系统及局部通风系统，监视事故地点的通风状况，组织完成必要的通风工程，并执行与通风有关的其它措施。

（3）调度室：负责记录事故时间、地点、性质、范围、人员和发生原因等情况，并立即按事故汇报程序汇报；及时向下传达应急指挥中心命令。

（4）技术科.地质科：负责制定抢险救灾技术方案，编写抢险救灾安全技术措施，为应急救援工作提供所需技术资料和图纸，根据需要到事故现场实施测量放线工作，绘制事故现场示意图。

（5）安监站:对抢救工作的安全和入井人员的控制实行有效的监督。

（6）考勤室: 坑口考勤室利用考勤系统，查清在井下人数、姓名及超时间未出井人员名单，并迅速报告调度室。（7）各生产单位:组织现场人员救灾并将事故时间、地点、性质、范围、人员和发生原因等情况报告矿调度室，如灾情严重无法处理，迅速带领灾区人员按避灾路线撤到安全地点，并随时准备接受应急指挥中心命令。

三、事件分级

按照停电影响范围和事故严重程度，分全坑停电、水平停电、局部停电三个等级。

（一）全坑停电事件

1.因上级电网原因造成全坑范围内停电。

2.因坑变电站、主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电。

（二）水平停电事件

水平供电电力设施发生故障造成水平范围内停电。

（三）局部停电事件

采区供电设施、主要设备供电设施发生故障造成局部范围内停电。

四.应急响应

（一）全坑停电事件响应

1.事件报告

（1）发生全坑停电事件时，调度室立即报告应急领导小组，同时汇报矿调度室。

（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，并将有关情况向矿调度室汇报。同时宣布启动预案。

2.事件通告

发生全坑停电事件后，应急领导小组负责召集有关部门（单位），就事故影响范围、发展过程、抢险进度、预计恢复时间等内容及时通报，使有关部门（单位）对停电情况有客观的认识和了解。在全坑停电事件应急状态宣布解除后，及时向有关部门（单位）通报信息。

3.应急处置

1.机电科值班室.立即向坑(井)调度室汇报，向主管电气副科（段）长汇报，主管电气副科（段）长赶赴变电站，要立即查明：

（1）停电原因；（2）如系内部原因，则应积极进行复电；（3）如系外部原因，则应与前级电力系统联系配合复电。2.调度室职责：（1）立即向矿山救护队报警；（2）向矿长.总工程师报告；（3）向机电副矿长、机电副总工程师； 3.矿总工程师职责：（1）在接到事故报告后，查询停电原因及范围.地面主扇及井下风流状况及泵房水情等情况。（2）对事故作出判断，预计复电时间，并按照按复电时间的三个档次（10min以内，30min以内，超过30min以上）制订应急措施：1）如停电在10min钟以内，则应通知井下人员就地待命；2）如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至进风巷待命；3）如停电在30min以上时，则应通知井下人员尽快从安全出口撤出地面；4）通知主扇房打开防爆门保证自然通风。

4.矿长职责：根据停电情况及总工程师提出的意见作出决定，命令：（1）切断井下电源；（2）打开回风井风门；（3）根

据停电时间撤出井下人员；（4）排除故障进行复电。

5.副总工程师职责：协助总工程师处理灾变。

（二）停电后应急措施：

1.出现大面积停电，在10min内不能恢复供电，直接通知值班矿领导，迅速将停电后所影响范围内的工作人员立即撤到安全区域待命。

2.主电源故障应急措施：

（1）矿35KV主用回路为木千线，备用回路为千安线，如果电源出现故障，立即汇报大台变电站，申请倒电源，等待处理。

3.主变压器出现故障应急措施

（3）及时抢修故障点，抢修完毕后，再恢复到正常运行状态。5.由于紧急情况供电局要求我矿紧急压低负荷应急措施：

（1）以先降生活用电，后降生产用电，保证安全负荷用电的原则。

（2）压低负荷顺序是：断开生活用电负荷—断开矿区用电负荷—断开各压风机房用电负荷—断开煤仓用电负荷—断开生产用电负荷。

6.雨季期间井下排水量加大应急措施：

（1）发生全坑停电事件后，如是上级电网原因，不能确定恢复供电时间，应立即通知井下人员尽快从安全出口撤至地面。

（6）立井和斜坡绞车如正在运行时停电，司机立即将绞车闸死。

4.应急结束

如上级电网原因造成全坑停电时，在上级电网恢复正常后，坑变电站按操作规程逐级恢复送电。

因坑变电站、主输电线路等发生故障造成全坑范围内停电时，在故障处理完毕后按操作规程逐级恢复送电。主扇房恢复供电后按操作规程恢复主扇运转；各水平、采区按操作规程逐步.逐级恢复通风。

（二）水平停电事件响应

1.事件报告

（1）发生水平停电事件时，调度室立即报告应急领导小组。

（2）应急领导小组组长主持召开紧急会议，确定停电原因，就有关重大应急问题作出决策和部署，同时宣布启动预案。

2.应急处置

发生水平停电事件时，如能确定停电在10min以内，则应通知井下人员就地待命；如停电在30min以内，则应通知井下人员撤至进风巷待命；如停电在30min以上时，应立即通知井下人员尽快从安全出口撤至地面。

3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程逐步恢复通风。

（三）局部停电事件响应 1.事件报告

发生局部停电事件时，采区人员或岗点人员向调度室立即报告。2.应急处置

发生局部停电事件时，工作面人员撤至新鲜风流处待命；主要设备司机将设备开关置于零位。

3.应急结束

故障处理完毕后，各采区按操作规程逐步恢复通风；各操作岗点按岗点操作规程启动各设备。

五、应急保障

机电科成立处置停电事故抢险小组，配备抢险器材、工具。

六.培训和演习

（一）培训

各相关单位认真组织本单位员工对应急预案的学习和演练。

（二）演习

应急领导小组每年组织一次应急联合演习，加强和完善相关部门之间的协调配合工作。

七、后期处置

（一）事故调查

应急领导小组成立事故调查组进行事故调查。调查停电事故原因.影响范围.损失情况等，并总结经验。

（二）改进措施

煤矿网络篇3

【关键词】煤矿企业；计算机网络；管理；安全措施

企业计算机系统是一个分级分散的大型城域性网络，网络管理不是局部性的工作，仅仅依赖于集中式的网管系统也难以对整个网络实施有效管理的。为确保整个网络的通畅，及时定位、快速修复网络故障，一定要对整个网络实行全面管理，掌握整个网络的运行状况。煤矿企业这样的地域宽广、用户量较大的大型计算机网络，进行分布式管理是较好的解决方案，分布式管理系统不但能提高管理效率，保障管理的安全可靠性，也有利于逻辑集中，关于协作关系的分布系统，使全局性的管理工作更明确、简单、实用。

1、网络管理

1.1网管中心的总体建设目标

（1）煤矿企业网管中心一般负责骨干网和核心服务器群的管理，并具备对下级网管中心进行监督指导的技术手段和工具。

（2）二级网管中心的主要职能是确保煤矿企业总部与工作单位的网络畅通和数据的完整接收与上传，并具备对三级网管中心进行监督指导的技术手段和工具，同时在网络管理上发挥承上启下的作用。

通过各级网管中心的分工协作，对整个企业计算机网络的配置、故障、性能、状态实现集中指导下的分级分布式管理。

1.2网络管理系统总体要求

（1）网络管理功能。全网管理中心设在煤矿企业总部网络中心，在二级下属单位设立二级网管中心，进行分布式管理。计算机网络管理软件可以实现对网络的拓扑管理、状态监控、性能管理、故障管理等；支持煤矿企业计算机网络信息系统跨地域的各分支机构局域网内部可能存在的IP地址重叠状况，还具有分布式管理的能力。

（2）服务器监控。在各级网管中心对计算机应用系统的服务器进行监控，主要包括服务器状态、重要的性能参数、进程状态、文件变化等内容，确保服务器的正常运行。在发生问题时，可以及时报警，并按其需要，对不同的管理员采用不同的报警方式，确保在最短时间内查出问题出现的原因。

（3）故障管理。在各级网管中心建立故障管理系统，收集各种管理功能产生的故障事件，并按照事件类型、事件源对事件进行分类显示。

（4）软件分发管理。在各级网管中心对煤矿企业计算机应用系统的服务器进行集中的软件分发管理，管理员在中心完成软件的打包、下发、确认等软件更新管理，以实现快速软件部署。

（5）资源管理。在各级网管中心对计算机应用系统的资源进行统计，主要包括软件、硬件配置信息。资源信息存放在关系数据库中，人员能运用资源管理系统进行资源查询。

（6）远程控制管理。在各级网管中心对各级应用系统的服务器进行远程控制，实现远程技术支持。通过远程控制，中心管理员能够获得远程机器的键盘、鼠标和屏幕，监视或控制其操作，并能与对方通信，远程下发给对方需要的文件，以实现对远程服务器的支持。远程控制管理要在广域网上工作。

（7）存储备份管理。在各级网管中心对主要应用系统的服务器进行数据备份，主要包括重要文件和应用数据，如数据库数据，以确保在发生故障时，能够进行数据恢复。

（8）决策分析管理。在各级网管中心对网络系统的管理信息进行汇总和相关的决策分析，以全面了解网络系统运行的状况，发现隐患，为提高管理水平提供决策信息。

1.3网络管理系统的功能

它主要包含网络配置管理、网络故障管理、网络性能管理、网络安全管理和网络自动化管理等功能。

2、网络安全措施

煤矿企业的信息网络系统在规划、设计和建设开发应用初期，一定要重视网络安全和信息安全，通常需要网络信息安全方面的技术人员及专业公司进行规划设计。煤矿企业网络与信息系统的安全必须解决以下几个问题：物理链路安全问题；网络平台安全问题；系统安全问题；应用安全问题；管理安全问题。

（1）网络和信息安全体系设计原则。即整体安全；有效管理；合理折中；责权分明；综合治理。

（2）网络和信息安全体系结构。此模型由安全服务、协议层次和系统单元三个层面描述，在每个层面上，均包含安全管理的内容。此模型在整体上表现为一个三线立体框架结构。

3、实施措施方法

在煤矿企业信息系统的安全实施中，需要综合使用备份技术（数据镜像、备份线路、备份设备）、VLAN技术、lP地址绑定、ACL技术、负载均衡技术、防火墙技术、NAT技术等构建企业网络安全防范系统。使用VPN技术，实现企业驻外机构和移动用户访问企业Intent资源的数据保密通信，构建企业内部保密通信子网。

（1）网络安全防范。①网络优化；②防火墙设备配置；③安全策略的实施。

（2）网络数据保密。①互联网、ADSL和拨号用户的VPN解决方案。②构建保密通信子网。

（3）入侵检测系统。选用金诺网安入侵检测系统，分别放置在SSN区域、中心交换机的监控目上，重点保护子网所在的VLAN网段。

（4）安全评估系统。在煤矿企业网络系统中，需要配备一套安全评估软件，定期对局域网内的服务器、网络设备、安全设备进行扫描，及时发现网络系统中存在的弱点和漏洞，并采取相应的补救措施。扫描内容主要包括服务器的设置合理与否、防火墙的规则配置状况、路由器的路由表是否能被轻易修改等。此安全评估软件能从不同角度对网络进行扫描，能安装在管理网段的一台机器上，也能安装在笔记本电脑上，从外部网络扫描内部网络。

4、煤矿企业数据中心系统

在煤矿企业信息化中，建立安全、可靠、高效的数据中心系统非常重要。

（1）主机系统。基于系统软件和可靠性等多方面的具体情况，数据中心服务器：一是数据库服务器，二是应用服务器。其中，数据库服务器由于要求高性能和高可靠性可由多台小型机组成集群系统，提供24小时不间断的数据存取服务；应用服务器要按各个应用系统需求不同，分别配置不同性能的PC服务器。

（2）操作系统平台。煤矿企业中心机房小型机使用UNIX操作系统；其他PC服务器-般可采用MS，Windows或LINUX服务器版操作系统，工作站及个人微机可使用几个桌面操作系统。

（3）数据库系统平台。数据库系统要着眼大型数据库，实现海量数据存储与处理；有良好的兼容性，采用标准SQL，能与其他数据库系统兼容；移植性强，能运行在较宽范围的硬件上和VMS、DOS、UNIX、Windows等多种操作系统平台上能与多种通信网络相连，支持各种协议（TCP/IP、DECnet、LU6.2等）；能提供多种开发工具，方便用户进行开发。

煤矿井下多功能网络的设计篇4

近年来, 煤矿企业为了实现安全、高效的生产目标, 投入了大量的人力物力, 建设了许多面向生产过程的自动化系统, 但由于缺乏统一的标准和设计平台, 致使这些系统自成体系, 彼此之间没有关联, 形成信息孤岛, 并导致在一个矿井中同时存在各自分离的通信和视频线路、有多种类型的监控软件, 造成管理和维护上的困难。因此, 建立覆盖全矿井生产自动化系统的高速光纤网络是解决上述问题的一个有效途径。以该网络为基础, 笔者提出了煤矿井下多功能网络的设计方案, 实现了控制网、视频网、音频网信息传输的三网融合, 可大大减少矿井通信网络的资源占用, 简化矿井各种通信网络的结构 (只需建立一个高速网络即可同时传输多种信息) 。

1 多功能网络的研究内容

(1) 构建高效的功能网络

构建一个针对煤炭企业的多功能网络, 用一个网络替代传统的多种不同网络, 并根据煤炭企业特点, 实现系统级、区域级和设备级的不同接入方式, 实现一网多能、全网覆盖。在煤矿企业首次采用“双环双网双冗余”的结构构建工业以太网络。

(2) 对接入网络的系统进行重新设计和规划

在构建多功能网络融合的宽带网络的同时, 对需要接入宽带网络的各子系统进行统一设计, 并制定相应的标准, 无论是以PLC、DCS为基础的自动化控制系统、网络IP视频监控系统、IP调度电话, 还是无线移动通信系统等, 都真正在同一网络上传输, 改变以往“有网无系统”的局面[1]。

(3) 实现工业级无线网络在煤矿的应用

实现有线工业网络和无线工业网络的完美融合, 解决因矿井特殊情况造成的布线困难问题, 提高整个网络的灵活性、便捷性和适应性。

矿井自动化建设是以矿井生产和安全相关的各类自动化执行子系统为基础, 利用先进高效的传输网络将各执行子系统的信息进行综合, 并将综合处理之后的控制决策指令反馈各执行子系统。矿井自动化建设的总体结构如图1所示。

2 网络融合实施方案

以下以煤矿井下多功能网络融合方案在开滦集团东欢坨煤矿现场应用为例, 介绍该方案的具体实施情况。

2.1 网络性能指标

(1) 主干网络采用千兆工业以太网, 整个网络提供48个千兆端口、282个百兆端口接入, 可全面覆盖矿井的主要区域和设备

(2) 采用全双工交换式以太网, 降低网络负载, 具有报文优先级技术。

(3) 采用双环双网双冗余结构, 具备环网冗余功能, 一条链路出错后, 网络在500 ms时间内可重新使用, 2个环网之间的冗余时间小于3 s, 增强了网络容错能力, 提高了网络运行的可靠性。

(4) 采用链路聚合技术, 增强了网络的负载均衡能力以及容错性。

(5) 对各子系统建立虚拟专用网, 从而保证各子系统的相对独立运行。

(6) 网络系统设备模块化, 具有热插拔结构。

(7) 支持虚拟局域网技术 (VLAN) 、质量服务 (Qos) 、多播过滤功能 (IGMP) [2]。

(8) 能实现有效的流量限制, 防止广播风暴对控制系统造成灾难。

(9) 网管及故障诊断:支持SNMP协议, 可实现远程实时在线故障诊断功能[3]。

(10) 具有统一的编程组态方式。

(11) 能与Internet无缝集成, 实现数据共享。

(12) 为解决工业网络会受到病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁问题, 采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离, 并通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。

(13) 网络数据的通信协议主要采用OPC协议, 通用性好, 连接方便。

(14) 数据采集时间:对重要的开关量信息响应时间设置为毫秒级。

2.2 井下网络布线

井下环网的布线方式非常重要, 要综合考虑布线长度、覆盖面、矿井建设过程中巷道的废止和开拓等各方面的因素[4,5]。井下光缆走线及交换机安装位置示意图如图2所示。

2.2.1 光缆布线方案

光缆从副井下, 又从副井上来, 没有走主井筒, 北一采区变电所到-480胶带硐室光缆直接连接。图2中, 北一采区变电所到北二采区变电所再到-480胶带硐室 (虚线部分) 已布置了光缆, 但北二采区变电所没有安装交换机, 所以光缆已布好, 但没有使用。

2.2.2 交换机安装地点

分别在-690底中央变电所、-500中石门变电所、-480胶带硐室、北一采区变电所、1号和2号煤仓附件硐室、-500中央变电所、北二采区变电所安装了交换机。每个地点安装设备 (主要包括防爆UPS、密封交换机柜 (内部包括防爆交换机/光缆配线箱等) ) 所需空间大约为长度2 m、宽度1.5 m、高度1.5 m, 所有地点都能提供永久性660 V的交流电源。

2.2.3 光缆走向安装方式

井下光缆走向安装方式如表1所示。

2.3 地面网络布线

2.3.1 地面光缆布线

地面光缆走向及交换机安装位置示意图如图3所示。

2.3.2 交换机安装地点

在110 kV变电站低压配电室、主井绞车房控制柜安装室、洗煤厂低压配电室、副井绞车房控制室安装了交换机, 安装设备所需空间大概为长度1 m、宽度1 m、高度2.5 m, 所有地点都能提供永久性220 V的交流电源。

2.3.3 光缆走向安装方式

地面光缆走向安装方式如表2所示。

2.4 多功能网络的构建

2.4.1 井下胶带控制系统网络

东欢坨煤矿井下共有15条胶带远输机, 可设置13台胶带控制分站, 各胶带控制分站之间全部通过该多功能网络通信, 各胶带控制分站就近通过光缆接入交换机, 取代传统的各胶带控制分站之间采用现场总线通信模式, 克服了现场总线通信模式传输距离短、效率低的缺点, 实现了高速、高效传输。

2.4.2 井下供电自动化控制系统网络

东欢坨煤矿井下共有10个固定变电站/变电所, 在每个配电点配置1台或2台通信分站, 各通信分站直接就近通过光缆接入交换机, 采用以太网通信模式 (不经过端口转换) , 取代传统的通信分站采用的现场总线通信模式, 实现了高速、高效传输。

2.4.3 工业视频监控系统网络

东欢坨煤矿在地面及井下共配置63个网络IP摄像仪, 用于对关键场所及设备进行实时视频监控。摄像仪为高清一体化网络IP摄像仪, 内置编码器, 图像直接转换成数字信号, 通过就近的交换机端口接入网络, 直接按以太网方式进行传输, 克服了传统的光纤型摄像仪需要单独敷设大量多芯光缆的缺点, 简化了井下网络, 实现了工业视频的实时高清传输。

2.4.4 无线通信网络

东欢坨煤矿井下采用基于WiFi技术的无线通信系统, 该系统主要由无线基站 (AP) 和无线终端 (本安手机) 及控制系统组成, 共设置35个无线基站, 覆盖矿井的主要区域, 其中30个基站通过光缆就近接入多功能网络的交换机端口, 另有5个基站以无线方式进行级联, 取代传统的无线通信采用漏泄电缆或专用网络的模式, 不再需要单独敷设专用网络。

2.4.5 人员定位系统网络

东欢坨煤矿井下采用基于RFID技术的人员定位系统, 该系统由基站、标志卡和管理系统组成。人员定位系统的基站与无线通信的基站复用, 每个基站配置2套天线, 一套为无线通信使用, 一套为人员定位使用, 基站之间的通信方式采用以太网通信 (30个基站采用光缆, 5个基站采用无线) 。

2.4.6 井下调度电话网络

在东欢坨煤矿井下新开水平及采面增加了部分调度电话, 在井下重要区域增加5台电话交换机 (该交换机可接入8部普通模拟电话, 并转换成数字信号接入以太网) , 每台电话交换机就近接入多功能网络交换机端口, 实现数字语音通信功能, 取代传统的模拟通信模式, 节省了大量通信电缆。

2.4.7 其它自动化控制系统网络

多功能网络可以接入主通风机自动化控制系统 (采用无线方式) 、主井提升机控制系统、副井提升机控制系统、洗煤厂控制系统、-690泵房控制系统, 以上系统均可就近通过光缆接入多功能网络的交换机端口, 取代传统的以现场总线方式或现场总线转换以太网的方式进行传输, 从而实现这些系统的高效、高速接入。

3 结语

多功能网络融合方案在东欢坨煤矿实施以后, 实现了以双环双网双冗余的结构搭建统一的高宽带、高可靠性的通信网络, 开创了在煤矿企业从系统级、区域级、设备级的全方位接入的先例, 达到了预期的设计要求, 取得了显著的经济和社会效益。

摘要：针对目前煤矿企业的各种生产自动化系统自成体系的问题, 提出了一种以建立覆盖全矿井生产自动化系统的高速光纤网络为基础, 实现控制网、视频网、音频网三网融合的设计方案;详细介绍了该方案在开滦集团东欢坨煤矿的实现, 即井下环网的布线方式和地面环网的布线方式及各生产自动化系统的接入方式。实际应用表明, 该方案实现了以双环双网双冗余的结构搭建统一的煤矿通信网络。

关键词：矿井自动化,工业以太环网,信息传输,三网融合,双环,双网,双冗余

参考文献

[1]刘海滨, 王立杰, 赵志明, 等.煤炭企业信息化框架结构及建设模式[J].中国煤炭, 2007, 30 (7) :19-20.

[2]HOLUB J, MICKAJ.End-to-End Network Si mulatorfor Conversational Quality Measurements[C]//Wireless Telecommunications Symposium, 2009.

[3]JURCIK P, HANZALLEK Z.Construction of theBounded Application-layer Multicast Tree in theOverlay Network Model by the Integer LinearProgramming[C]//Emerging Technologies andFactory Automation, 2005.

[4]VERITY B.网络布线原理与实施[M].吴越胜, 译.北京:清华大学出版社, 2004.

煤矿网络篇5

关键词：网络监测系统矿井瓦斯 KJ101N系统安全管理

0 引言

煤矿生产过程中，存在着很多灾害直接影响煤矿的安全生产。比如顶板事故、突水事故、瓦斯事故、粉尘危害等几大灾害。要保证煤矿生产安全高效运行，必须有效防治瓦斯灾害。唐山开滦林西矿业公司现用KJ101N型煤矿安全监控系统。这种矿井瓦斯监控系统的管理模式在煤矿生产中正快速发展中，对提高煤矿的经济效益和社会效益有巨大作用：①能够实现远距离的连续传输和对工作面的实时监测，也可实现超限报警，自动断电；②对数据处理，可以在井上处理，方便工程技术人员对通风系统的管理；③可以对井下的设备参数进行自行处理和编辑，同时实现数据的共享；④在井上进行数据处理，其环境给操作者提供了简洁易用的界面。

1 KJ101N系统

1.1 KJ101N矿井安全监控系统的基本组成

KJ101N矿井安全监控系统的主要组成包括以下几部分：

①地面中心站；②井下防爆电源；③各种矿用传感器；④井下分站；⑤井下交换机；⑥矿用机电控制设备；⑦KJ101N安全生产监控软件。

1.2 KJ101N监控系统工作原理

地面中心站计算机给井下分站各端口进行定义后，通过分站接口送到传感器。传感器工作后，产生模拟信号，经光纤传输到分站，分站主板将模拟信号转变成数字信号，数字信号经分站通讯板、光纤环网传输到井下交换机，经交换机接收／发送到地面中心站计算机。经过处理，能以数据、图形、曲线等多种形式实时显示矿井设备运行状况及环境参数。当前情况下，煤矿生产中所使用的监控设备已经在各个生产工作面、掘进面等一些主要的机电硐室均被广泛应用，正是由于KJ101N矿井安全监控系统在煤矿的广泛使用，使得煤矿单一的传统监控模式得到了彻底改变。这既提高了煤矿的生产效益，又弥补了由于井下瓦斯员的疏忽大意所导致的数据不准确等所造成的定时定点汇报的不足，实时监测监控，并且可以利用监测数据库进行安全趋势分析研究，对井下灾害进行预测预报，实现安全管理的双保险。

1.3 使用的注意事项与建议

①及时排除故障，加强系统维护，确保其正常运行。②按照要求及时对传感器进行调试、校正，保证监测数据的可靠性。③备用监控系统的操作与功能。在由于人为或外界因素导致主监控服务器的监测应用程序停止工作或服务器断电等造成不能进行正常监测的时候，备用监控服务器可在5s内人为手动打开监测应用程序，保证监测的正常进行，保证了用户应用程序的连续性。④及时和厂家联系，解决安全监控系统运行中出现的问题。

2 系统结构

该监测网络系统是在各煤炭企业已形成的监测监控系统基础上，将整个系统建立两级数据监控中心，形成一个“三层四级”网络体系结构。

①建立一级数据监控中心。②在国有重点煤业集团建立二级数据监控中心。③在煤炭管理部门设立二级数据监控中心。

3 实施瓦斯网络化监管

必须对一些高瓦斯矿井或者按照高瓦斯矿井管理的煤矿采取网络式的监管方式，实现对矿井的监测监控系统的有效管理，将这些数据上报到安全监管部门，便于上级部门对煤矿瓦斯进行有效的监管。各监管部门的监管人员应及时对数据进行处理，更有效地对煤矿瓦斯进行监测和监控，并且要将数据处理结果上传到网上，方便工程技术人员参考。这种监管模式对煤矿的安全高效生产能够起到很好的监督和监控作用，同时，对煤矿安全生产形势的稳定好转具有积极意义。只有有效保证煤矿瓦斯网络化实时监控，才能使煤矿安全得到进一步保证，很好扮演电子警察的角色，强化煤矿的多级管理。这样，在煤矿生产中就形成了多级监管体系和安全生产综合信息网络，如果在煤矿工作面出现了瓦斯超限等问题，矿监控中心将立即报警，并且将报警的数据直接上报到监控中心，便于煤矿领导部门更方便查明超限原因和及时采取有效措施，将瓦斯事故消灭在萌芽状态。对防止以瓦斯等恶性事故,提高煤矿管理水平具有重要意义。这种监控系统——KJ101N系统，对煤矿的瓦斯治理具有重要意义：①改造煤矿瓦斯的监控系统，更好更快提高煤矿的安全管理和装备水平；②以前实行的是填表上报，这就有可能因为瓦斯监测人员中的偷懒者，不检测数据，而是对数据进行修改，然后上报，使得数据极不真实,多数情况下也无法追溯核实。造成瓦斯事故在煤矿生产中高发的一个重要原因；③监控網络不改变煤矿的安全管理模式，它为各级管理部门提供了实时监控的工具，提高了工作效率。

4 结语

综上所述，KJ101N系统，实行通过网络对瓦斯进行监测。该监控系统的管理模式在煤矿生产中正快速发展，对提高煤矿的经济效益和社会效益有巨大作用。KJ101N系统在煤矿瓦斯监测系统中得到广泛应用，既增强了系统的稳定性和有效性，对整个系统的功能也是一个很好的完善和补充，对协调我国矿井设备落后与高生产效率要求之间的矛盾也有一定的积极意义，并使网络在矿井瓦斯监测系统中得到充分应用，从而可以实现发现问题及时处理，把安全隐患消灭在萌芽状态。

参考文献：

[1]粱秀荣，朱小龙.煤矿安全监测监控系统有关问题的探讨[J],煤矿安全，2006.

[2]程德强，李世银，李鹏等.矿井安全监测监控系统[J]，煤炭技术，2008.

[3]李炳才，陈词，黄宗杰等.一种新型的煤矿安全监测综合信息系统结构[J]，煤炭科学技术，2005.

煤矿安全网络化监测系统的设计篇6

1 煤矿监测网络系统的总体架构

系统分为地面部分与井下部分, 两者通过光纤和光纤调制解调器系统连接。井下部分为CAN总线网络, 由子系统和CAN总线构成, 子系统由具有通信功能的智能传感器构成, 用以监测矿井里的CH4, CO, O2, 其数据通过CAN总线及光纤传给主控系统。地面部分由主控系统 (ARM系统) 、无线Modem、GPRS、以太网控制接口、主控PC等组成, 整个网络架构如图1所示。其中主控系统以ARM9芯片为核心, 负责对井下部分的测试数据进行处理, 根据数据处理的结果于现场发出声光报警, 将报警信息通过GPRS发送到政府安全监管部门的相关人员;其中GPRS和以太网控制器设计在ARM主系统的电路板上。主控系统可以将CAN网络监测到的信息通过以太网传输给监控机房的主控PC, 由主控PC通过电话通知安全管理人员, 政府安全管理部门可以通过GPRS或互联网查询煤矿的安全生产数据, 方便政府部门加强安全监管工作。主控PC用来记录网络监管的数据, 若监控室装1个LCD大屏幕显示器, PC机应用程序可以将现场数据显示在LCD上, PC机与电话线连接, 可以通知安全管理人员。为系统添加语音图像输入输出器件, 系统能传输语音和图像, 在事故发生时可以作为救生通信系统用。

2 系统地面部分的设计

主系统控制芯片选用ST公司生产的ARM9芯片:STR912FW44×6, 具有三相电感式电机的控制功能, 支持DSP指令。片内集成了544 kB的闪存及96 kB的SRAM, CPU内部工作频率是96 MHz, 支持以太网, USB, UART, I2C和CAN通信, 有10个输入输出 (GPIO) 口, 分别为P0, P1, …, P9口, 其P4口支持8路10位逐次逼近模数转换的模拟信号输入, 可以实现8种参数的测量, 因而也可以用在井下部分的CAN总线网络上实现测量与控制功能。所选用的ARM9 CPU芯片有3个URAT口, 但只有UART0支持全双工模式, 而GPRS和光纤调制解调器都是需要有握手信号的, 因此需要扩展1个全双工的UART口。用1片UART收发芯片如ST公司的ST16C550或TI公司的TL16C550将GPRS连接到ARM CPU的GPIO口, P6口接16C550的数据口, P8口接16C550的地址口, 这样16C550就成为GPRS接入的扩展UART口, 扩展的UART用来连接GPRS (明基公司的M23无线Modem) 。UART0通过1对光纤调制解调器与井下部分离井口最近的节点的CPU (MCU0) 的UART口相连, 见图2。

MCU0接收井下系统所有节点的报文, 并将数据通过光纤调制解调器转发给ARM系统。光纤调制解调器选用SEMTECH公司的ACS102A, 也可以选用ACS103, ACS104A, ACS102A连接距离可达25 km, 数据传输速率达162 kb/s, 可以通过单光纤或双光纤进行全双工通信。如果要求更高的速度, 可以选用高速的光纤Modem。对于小煤矿, 单位时间内需传输数据量不大, 也可以使用普通的贺氏Modem进行传输。ARM系统与主控PC以太网MAC的连接用以太网控制芯片STE100P (或CS8900) 和网络变压器YL18-2050S, RJ45插座实现, STE100P通过CPU的P0口, P1口与CPU通信, STE100P的以太网收发信号通过网络变压器耦合到RJ45插座上, 通过5类UTP与主控PC的网卡连接。GPRS、光纤Modem、以太网接口都集成在ARM系统的电路板上。主控PC用来处理和记录ARM系统转发的井下系统监测的数据, 并将数据显示在LCD屏幕上, 主控PC通过程序将监测数据及报警信息通过电话通知安全监管人员。语音输入通过CPU的P4口输入, P4.0脚作为语音信号输入脚, 语音信号用于紧急救生时井下与地面通信用。

3 井下CAN总线监测网络方案

3.1 井下特殊环境因素的考虑

井下环境特殊, 湿度高, 空气中粉尘含量高, 采掘爆破会产生NO2等腐蚀性气体, 这些因素对井下监测网络的电器装置有损害作用, 对气体传感器的精度也有影响。因此电器装置的导电部件如元件、接线端子、电路板等要与环境空气有良好的隔离。为了防止粉尘对测量结果的影响, 进入气体传感器测量气室的气体应有过滤装置。另一方面, 煤矿井下一般都是巷道纵横, 长达几千米, 大煤矿的巷道总长达到几十千米。标准的CAN总线是直线型的, 其最大传输距离小于10 km;传输距离越长, 传输速度下降越快。要在煤矿安全监测中使用CAN总线, 就必须对CAN在应用层进行一些定义, 同时对CAN的物理层进行合理的改进, 也就是采用中继的方法延伸总线的传输距离, 采用网桥的方法改变CAN总线网络的拓扑结构, 将CAN总线分成若干个子网。

3.2 CAN总线网络物理层的设计

井下安全监测网络由CAN总线、CAN总线中继器或网桥, 以及接入CAN总线的各种智能传感器组成。中继器、网桥和传感器是从功能上对井下系统的划分, 实际设计的网桥和传感器是井下系统的子系统。二者在物理实体上是合一的, 即传感器是智能传感器, 具有CAN通信和CAN网桥的功能。它是采用支持CAN通信和ADC的嵌入式CPU设计, 如前述的STR912FW44×6, 或ADI公司的ADSP-BF537, 或者支持CAN的单片机, 如Phillip公司的P87C591。这些嵌入式的MCU片内集成CAN控制器和模数转换器, 支持多个CAN通信端口, 具有多路ADC输入口和丰富的I/O口。通过软件设计可以同时具有CAN的桥接功能和智能传感器的功能。智能传感器的功能设计框图见图3。

图3中传感器电路只画出一路红外气体传感器, 上述的CPU一般支持6~8路, 在1个子系统上实现多种安全参数的监测。每个智能传感器还接有现场的声光报警电路。从CPU的1路时钟输出信号经过触发器分频电路产生音频的波形信号, 信号通过三极管输出给喇叭和LED, 由1个I/O脚输出信号给相应的三极管的基极控制三级管的导通, 当传感器监测到险情时, 就向报警输出脚输出信号, 启动报警电路。如监测到O2浓度低于8%时, 红色LED闪烁, 喇叭发出啸叫, 提醒矿工不要走近缺氧区;当监测到CH4浓度超标时黄色的LED闪烁, 喇叭同样发出声音。

当标准的直线型的CAN总线某1点断路时它就会瘫痪, 因此它不适宜于井下纵横交错的巷道[1] , 必须改变其拓扑结构, 方可应用于煤矿安全监测网络。这就需要采用CAN中继器 (Repeater: RP) 和CAN网桥 (Bridge) 。其基本功能是延伸CAN物理总线的长度, 增强和转发CAN报文信号。二者的区别是中继器不理解报文, 不具有报文滤波和校验的功能, 错误的信号和干扰信号也会被中继器转发;而网桥则相反。如前所述, CAN的网桥是子系统的附加功能, 通过对网桥CAN应用程序的设计, 可以实现报文缓冲转发, 报文滤波, 报文校验和报文路由的功能。定义由中继器连接的CAN总线的不同部分为CAN的网段, 被CAN网桥桥接的CAN总线的不同部分为CAN的子网。CAN的中继器可以采用商用的中继器, 也可以按井下环境的特殊要求设计。另一中继方法是使用CAN光纤调制解调器 (如3One Data Commuication的MODELL211 ) , MODELL211可以将CAN总线物理层延伸几千米到几十千米, 可以自动侦测信号速率, 传输速率可高达1 Mb/s, 零延时转发, 节点掉线保护。使用中继器联接的网段必须具有相同的通信工作状态, 即具有相同的波特率、相同的总线状态, 同1组彼此相邻的中继器联接的网段在同一时候只能有1个发送节点。而由网桥桥接的子网则相反, 如果采用缓冲转发的方式, 相邻的子网可以以不同的波特率进行, 实时转发则否。不相互邻接的子网可以有不同的总线状态。如前所述基于STR912FW44×6的智能传感器支持3个CAN口, 可以接3个子网, 网桥功能是由智能传感器应用程序所增加的附加功能, 不需增加硬件。CAN报文滤波, CAN报文收发的串并转换, 报文校验等由CPU片内集成的CAN控制器实现。CAN寄存器的配置, 报文ID的设置, CAN端口的映射由CPU的应用软件实现。通过应用软件, 设置报文接收滤波的ID屏蔽码, 网桥可以通过接收报文滤波实现报文路由。通过网桥的报文滤波的, 选择报文的转发路由, 可以减少冗余报文的传送, 提高网络的通信效率。井下系统综合使用中继器和网桥来构建CAN总线的拓扑结构, 其结构如图4所示。

CAN的子网通过网桥联接, 子网之间呈树型结构, 子网内的网段用中继器 (RP) 联接, 每个网段及只有单一网段的子网均接成环型结构, 亦即双总线结构[2] , 但双总线在空间上分开布线, 这样当总线某处出现断点时, 总线变成直线型, 依然正常工作。使CAN总线以树型的方式扩展到矿井每个巷道, 其中由井口到主要工作面的主巷道由子网直线型连接, 构成井下系统CAN总线的主干线。靠近井口节点的CPU MCU0的UART0口接光纤调制解调器ACS102A。

4 数据处理

将传输的数据分为上行数据和下行数据。由井下节点向地面系统方向传输的数据为上行数据, 包括监测结果、报警报文以及节点的状态数据;反之则为下行数据, 包括系统发给各节点的控制命令, MCU0发送给各节点的远程帧。上行数据的流量大于下行数据。井下系统可按照CAN规范V2.0A和V2.0B进行通信, 由于系统监测的数据类型不多, 基于成本要求, 监测站点不能设得很多, CAN报文的帧格式采用V2.0 B的标准帧, 即所有帧的ID采用11位基本ID。11位ID可表示的数据达211个。报文识别符ID映射报文的数据类别及源节点地址, 报文的路由通过报文接收滤波实现。所选用的ST CPU片内CAN控制器报文RAM有256 B的ID屏蔽码, 报文的优先权设置是按报文ID码的大小从高到低增大的, 报文的滤波是以ID码从小到大顺序进行, 意即从ID码的高位开始。所以最小的ID码分配给报警报文, 其次分配给命令字, 即ID码0D—3D作为报警报文, 4D—11D作为命令字, 其余的ID码分配给网络的各站点, 其中最小的ID分配给MCU0。报警报

文和命令字报文的数据域的后2个字节用来表示数据源地址, 不足部分以0填充, 其余正常的帧按CAN规范的标准格式编码。通过应用软件有规划地配置报文ID和各个节点的用于接收滤波的ID屏蔽码, 使报文ID既能映射报文的数据类型和数据源站, 又能减少网桥不必要的报文的转发, 这样能提高通信效率, 方便地面系统追溯数据源, 便于安全管理。井下系统的每一节点的智能传感器从其模数转换端口读取要测量的参数, 并与应用程序设定的值进行比较, 一旦超过警戒值, 就在现场发出相应的报警信号。正常情况下, 由MCU0以轮询的方式发送远程帧, 依次读取各节点的数据, 并将数据通过光纤Modem转发给ARM系统。除有报警信号之外, 各节点不需竞争总线, 各个节点只接收MCU0的远程帧和发送数据帧。网桥的ID屏蔽码向下行方向包括其下辖的所有子网的节点的ID码, 以便将其下辖的所有子网的节点数据转发给MCU0和将MCU0的报文转发给下辖的子网的节点, 子网基本节点则按各自的ID进行接收滤波和应答。地面系统的ARM系统根据报警报文启动报警系统, 将CAN报文转换成以太网数据, 发送给PC机, PC将数据按照节点的ID对应的矿井位置和数据分类绘制数据表, 添加时间信息, 显示在屏幕上, 并保存文件, 遇有报警报文时, 报告相关人员。

5 结论

采用网络化、智能化的煤矿安全监控与检测系统, 能及时发现安全隐患, 该监控系统分为地面和井下两部分, 地面部分负责数据处理和报警, 井下部分负责检测井下安全数据。井下部分由测量各种参数的智能传感器组成, 这些传感器用CAN总线网络联接起来。CAN总线网络采用局部环型整体星型的拓扑结构以适应煤矿的特殊环境要求, 采用智能中继器是延伸总线长度并将CAN的直线型结构变为星型结构的合理办法。

摘要：论述了以网络化的系统实时监测煤矿多种安全环境条件以及灾难救生的安全系统方案, 并详述各部分的设计。监测系统分为地面部分和井下部分。地面部分由ARM系统、PC系统及安全管理相关部门组成, 地面部分是对井下部分监测结果作出响应、报告和执行的部分;井下部分由CAN总线连接的智能传感器组成, 各智能节点实时监测煤矿的安全因素, 并具有现场声光报警功能。井下部分与地面部分通过高速的光纤调制解调器系统连接。重点论述了井下监控的CAN总线网络硬件设计。

关键词：煤矿安全监测系统,CAN网络,ARM,单片机

参考文献

[1]Robert Bosch GmbH..[S].BOSCH.CAN Specifiication Version2.0.1991, Postfach300240, D-70442Stuttgart.

基于网络的煤矿井下视频监控系统篇7

随着煤矿井下自动化程度的不断提高,需对井下生产的重要环节、岗位和场所进行视频监控,方便井上调度人员实时、直观了解井下人员工作状况和设备运行状况。视频监控系统经历了三个发展阶段:模拟视频监控系统、基于微机平台的数字监控和基于网络的视频监控[1]。目前,国内煤矿主要采用第二代监控系统——基于微机平台的数字监控,但其存在系统可拓展性差、需要额外铺设传输线路等缺点。基于网络的视频监控克服了第二代监控系统的缺点,而且随着Internet和宽带网络技术的日益发展,其可靠性、数字化、网络化、性价比越来越高,得到了煤矿领导和广大技术人员的青睐。

1 系统总体结构设计

基于网络的煤矿井下视频监控系统把煤矿井下已建设好的1000M工业以太环网作为传输介质,将井下主要生产环节、重要设备、关键场所和主要巷道的实时图像传送到井上矿调度指挥中心和相关部门领导办公室,使调度人员和矿领导可以实时了解井下一线生产状况,掌握重要设备的运行状况,提高科学调度指挥和管理的现代化水平。

系统主要由视频数据采集部分、信号传输和图像处理与显示三部分组成,主要设备包括网络摄像仪、防爆光纤交换机、核心交换机、数字解码器、分配器、视频矩阵、分割器、网络硬盘录像机和电视墙组成。系统总体结构图如图1所示。

2 视频数据采集

视频数据采集采用网络摄像头仪,具有高清晰度、高灵敏度、高信噪比、在低照度环境下可获得真实自然图像等特点,摄像仪同时具有红外拍摄功能,在无光情况下可自动开启红外功能,适合煤矿井下光照条件使用要求,摄像仪经本安处理后符合煤矿井下安全要求,主要安装于变电所、泵房、工作面、主运输带、主巷道和猴车等要害场所。网络摄像仪内置一个嵌入式芯片,采用嵌入式实时操作系统,将摄像头采集的模拟视频信号按一定标准编码压缩,转换为可以在工业以太网中不失真传输的数字化信号,同时具有web服务器的功能,允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问,观看实时图像及控制摄像机的镜头和云台。

信号系统信号格式为D1视频信号格式,分辨率为720×576,帧数为25,一路视频信号所占带宽为720×576×2×25×8bit/s,不采用视频压缩技术的话,巨大的数据量会给网络带宽和存储器的存储容量带来巨大压力,所以选择一个编码速度快、压缩比高、网络信道适应性好、失真度小的编码算法尤为重要[2]。本系统选择H.264,它代表了当前业界最先进的视频压缩技术,具有无可比拟的优越性,并采用了“网络友好”码流结构和语法[3],经编码压缩后一路视频信号仅占用1.5Mbps带宽。

网络摄像仪以距离防爆光纤交换机的距离,根据就近原则选则较近的交换机相连,并给每一台网络摄像仪分配一个IP地址,编码压缩后的数字视频数据经千兆工业以太环网传输到图像处理与显示设备。

3 信号传输

信号传输主要是井下监控现场和图像处理与显示设备的信号传输,一方面是网络摄像仪的视频信号要传输到图像处理与显示设备,图像处理与显示设备的控制信号也要传输到网络摄像头;另一方面就是网络摄像头的电源传输。

网络摄像仪的电源由井下监控机房集中供电至前端电压,供电电压为24V,采用开关电源,布线时单独布电源线,并进行本安处理。

视频信号和图像处理与显示设备控制信号都通过千兆工业以太环网传输。工业以太网与传统采用的现场总线相比,虽然具有传输速率高、开放性好、可靠性高、可传输音频和视频信号的优点,但由于以太网采用冲突检测载波监听多点访问(CSMA/CD)机制解决通信介质层竞争问题,这造成以太网通信响应时间的不确定。本系统采用在冲突域应用交换机技术进行网络分段解决这一问题,各个工作站通过交换机接入网络,传入工作站的视频数据包经分析后由交换机直接转发目的站点,类似于一组点对点连接,这样不仅可以控制网络风暴,还可以减小冲突发生。

井下工业以太环网采用防爆光纤交换机,端口延时不超过10微妙,支持127V/660V供电,内置4小时不间断电源,与外部设备的传输接口也全部要进行本安处理。防爆光纤交换机主要设置在距离采掘工作面较近的变电所,这样本安网络摄像头与其连接时可最大的节省传输电缆。核心交换机采用双机双备份方案,保证数据传输的可靠性,且提供OPC协议和接口,支持监控软件的集成,方便对设备统一管理。

工业以太网采用环网设计,且支持高速冗余环网,其中一台核心交换机作为冗余管理器,实时监测网络状态,当网络上的连接断开或者交换机故障,通过一个替代路径恢复另一种线型结构,网络重构时间小于50ms。国内外学者研究表明,以太网的实时性和确定性主要受网络负载量的影响,对于视频数据包的传输,其实时性要求为100ms,数据传输带宽应控制在总带宽的30%左右[4],一路视频信号占用1.5Mbps带宽,传统100Mbit/s主干网络最多可传输20路视频信号,难以满足煤矿井下监控需求,所以采用1000Mbit/s工业以太环网,可支持200路以下视频信号的传输。

4 图像处理与显示

4.1 大屏显示系统

大屏显示系统用来显示工业电视监视图像,使监控中心成为一个具有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先进的显示观察窗口,实现对监控中心网络信息和计算机信息、监控视频图像等相关资讯进行实时显示、监控和智能化管理,有利于监控中心各种应急事件的及时观察、处理,满足监控中心的指挥、调度、决策功能需求。

本系统采用DID超窄缝液晶拼接单元拼接而成。中部以16块46”DID超窄边液晶拼接单元以4行×4列的排列方式组合,最小拼缝可达到7.3mm。两侧各配以12台40”窄边液晶显示单元,布置成4行×3列。上部配置双基色LED显示屏,可以显示日期、时间、值班信息及生产数据等文字信息。大屏显示示意图如图2。

4.2 视频处理系统

视频处理系统主要包括:(1)核心交换机、(2)数字解码器、(3)分配器、(4)分割器、(5)视频矩阵和网络硬盘录像机。

核心交换机配备两台,其中一台为冗余备份,所有防爆光纤交换机转发的视频数据包经核心交换机传输到数字解码器解码;

数字解码器应用H.264编码将压缩视频数据包重新解码为模拟视频信号,同时将各路视频信号分开;

分配器将解码后的各路视频信号分别进行三分配,三分配的三路信号分别输入到分割器、视频矩阵和硬盘录像机。

视频分割器输入为4路摄像仪视频信号,具有四画面和单画面两种显示方式,这样可以有效增加两侧屏幕显示的视频图像的数目,所有分割器通过RS232串口总线串联并与计算机相连,实现对分割器的控制功能;

视频矩阵可以通过阵列切换的方法将多路或者一路路摄像头视频信号显示在中部拼接大屏,具有缩放、漫游、单屏、全屏和混合等多种显示方式;

网络硬盘录像机主要功能是存储各路视频信号,支持历史画面回看功能,自带RJ45接口,可通过交换机连入矿局域网,监控图像存储时间不小于10天。

5 总结

本文设计了一套基于网络的煤矿井下视频监控系统,该系统利用网络摄像仪进行视频采集,采用目前最先进的H.264编码技术,通过煤矿已有千兆工业以太环网传输视频数据包,经过图像处理后显示在电视墙上,使用硬盘录像机完成视频数据的存储,系统具有可靠性高、性价比高、拓展性高的特点,提高了煤矿的自动化监控水平。

参考文献

[1]苏丽.基于网络视频监控系统的编码技术研究[D].天津:天津工业大学,2008

[2]陈尧红.基于网络的视频监控系统[D].浙江省杭州市:浙江大学,2006

[3]何浩.基于H.264的网络视频监控系统的设计与实现[D].湖南省长沙市:湖南大学,2009

煤矿网络篇8

1.1 信息源特征。

对煤矿各种传输信息分析表明, 煤矿综合业务网的信息源主要分为三大类: (1) 速率低于100~32kbit/s左右的数据信号, 包括了现有监测、监控系统的分站和交流采样的单路传感器的数据; (2) 32, 16或8kbit/s的数字话音信号; (3) 普通6~10MHz带宽的模拟视频信号, 或1.5Mbit/s, 或n×64kbit/s的视频信号[1]。

1.2 信息传输特征[2]。

(1) 煤矿综合业务网中信息流向是不均匀的, 大量的信息是上行信息, 而下行信息相对较少。 (2) 由于煤矿生产环境的特殊性, 生产事故等意外事件的突发性, 要求煤矿综合业务通信网能适应移动和随机接入的需要。 (3) 由于煤矿生产的流动性, 随着工作面的推进与工作面的转移, 通信网络的结构和布置应能随之变化, 因此, 煤矿综合业务通信网应是一个变结构网络。 (4) 煤矿综合业务通信网的另一特点是各种信息源的信息速率跨度大。从每天几个比特的数据到数字化的图像信息每秒几兆的信息传送速率 (或n×64kbit/s) 。网络对各种不同速率信息的适配能力要强, 应能灵活分配和复用信道。

1.3 传输信道特征。

井下可用的通信信道较为单一, 传输介质主要有防爆阻燃电缆、光纤和漏泄电缆。我国煤矿多选用PUYV39-1型或PUYV31型防爆阻燃电缆为主要通信介质。在煤矿综合业务网络平台中, 为适合传输需要更宽带宽的较高速率信息, 我们主要考虑光纤传输信道与漏泄传输信道。光纤传输的损耗小, 带宽宽, 系统价格低, 且其基本不受煤矿环境的影响, 特别适合煤矿防爆的要求, 是一种理想的高速传输媒介。然而, 光纤传输通道不适用于用户线, 特别是移动用户的信息传输。漏泄电缆 (1) 在矿井移动通信系统中有着接入方便、本质安全等技术优势, 因此, 在需要考虑移动信息传输的场合, 用漏泄电缆作为传输信道是适宜的。我国已有漏泄通信设计的煤矿多选用MSLYF (Y) VZ-75-9型矿用漏泄同轴电缆。

2 光纤混合接入网络平台架构方案

综合业务光纤混合接入网络平台的架构完全符合矿井下传输数据信息多样化及工作面不断变化的实际要求。IS-FHA-NP平台符合MSTP (Multi-Service Transfer Platform) 多服务传输平台的架构标准[3]。设计目的在于将井下各类传感器采集到的数据信息, 工作面的视频信息及工业电话系统的音频信息在同一条主干网上高速传输, 以实现“三网合一”、“一网到底”, 最终达到数据信息综合利用, 节约投资成本的目标。LTE的网络结构:

2.1 网络架构结构。

主干网服务器终端负责监控井下各类节点终端经智能路由器IAR (Intelligent Access Router) 上传的数据信息, 并有权限配置井下各智能路由器节点的工作状态。服务器端的软件设计应基于B/S (Browser/Server) 三层体系架构。对数据库的访问、应用程序的执行以及系统的维护和升级工作都将在服务器端进行, 不需对客户端进行任何改变。客户端只需装有通用的浏览器即可实现不同的人员, 从不同的地点, 以不同的接入方式 (比如LAN, WAN, Internet/Intranet等) 访问和操作共同的数据库。这种结构能有效地保护数据平台和管理访问权限, 大大简化了客户端电脑载荷, 减轻了系统维护与升级的成本和工作量, 降低了用户的总体成本。需提供备用服务器备份数据库信息。

2.2 智能路由分组及数据帧结构。

井下各类传感器节点间连接采用环形拓扑结构, 传输协议遵从CAN2.0B标准。工作状态下, 由井下监测监控分站以令牌轮询方式传输各传感器节点信息, 对所采集信息进行数据融合处理后经由各主节点IAR打包上传至服务器终端。IS-FHA-NP网络平台中, 每一个IAR被定义为一个交换节点, 所有的IAR节点组成分组交换网络。当一个IAR节点一次所需发送报文大于最大分组数的报文阈值时, 需将报文分组。分组以2种方式传输:数据报方式和虚电路方式。针对IS-FHA-NP网络平台数据传输特点, 我们对IAR数据帧结构做如下定义: (1) 物理层定义。网络中物理层的作用是通过直接的物理联接线路, 逐位传输数据位流中每个比特位。在IS-FHA-NP网络平台中, 各类用户终端 (监测监控分站、话音系统和工业电视系统) 与IAR之间为物理接口。由于各类终端的通信方式不管其高层协议如何, 在物理层都为串行异步通信, 故物理层采用标准EIA-232串行数据格式。 (2) 链路层定义。该层提供字符和报文同步 (帧) , 确保特定联接节点之间的数据块可靠传输, IAR在该层功能有: (1) 帧的定界、对齐和信息的透明处理; (2) 在控制字段实现数据/语音/视频编码 (H.264压缩编码) 的复用; (3) 传输差错检测, 出现错误进行重发。该层的软件应能实现数据的封装、识别帧的类型、生成应答信号和重发功能, 为网络层的物理连接提供一个无差错的链路。 (3) 网络层协议设计。网络层软件为网络内用户之间的报文流提供服务, 它在链路层的基础上再增加一个分组包头在源、目的节点间传输。因为各通信用户不需直接与物理层、链路层相连, 所以该层负责路由选择和数据交换。在本网中, 该层包头的设计原则是:便于分组的路由选择和分组的重组成原来的报文。

包头长与包长根据实际传输的数据量而定。分组序号是信息分组的编号, 是便于目的节点重组报文 (如某数据通道或语音通道的数据) 和防止出现重复分组而设计的。路由时间字段每经过一个节点就减1, 若目的节点发现该字段已减为0, 说明该包没有在规定的时间内到达, 视为无效包, 予以删除, 并向源节点发出一个重发请求。路由标志用于记录特殊的路由情况 (如阻塞、异常等) 。源、目的地址是路由算法所需要的。

3 下一代煤矿网络平台分析

随着基于Zig Bee等无线传输协议的传感器被越来越多的应用于矿井环境下, 无线网络平台将成为下一代煤矿网络平台发展的主要方向。根据传感器主节点是否可移动, 煤矿综合业务网络平台又可细化为基于移动Ad Hoc网络 (Mobile Ad Hoc Network) 与基于无线传感器网络 (Wireless Sensor Network) 两个方向。整体网络架构仍应遵从于B/S三层体系架构, 应具有较强的自适应性和健壮性, 能够实现自我配置。客户浏览器端与无线传感器网络间应配只有网关传感器节点, 具有自适应通信速率匹配和路由选择功能。考虑到节点能量消耗问题将成为制约整个无线网络平台稳定运行的关键性因素, 数据融合应在OSI参考模型的最高层, 既应用层完成;数据采集节点间通信链路的建立应主要基于射频RF (Radio Frequency) 技术, 并具有多跳通信的能力;井上与井下通信链路的建立, 透地技术将融合人员定位系统得到进一步的发展。

摘要：为解决我国现有各类矿井监控与通信系统在数据传输方面所遵从的数据传输协议互不兼容, 进而导致对通信线路的重复投资与低效建设的现状。提出一种基于光纤混合接入方式的矿井综合业务网络平台的设计应用方案。给出光纤混合接入网络结构、网络配置架构及IAR分组数据帧结构设计方案, 并对下一代矿井综合业务网络平台给出分析。

关键词：光纤混合接入,网络平台,综合业务,IAR

参考文献

[1]张申.煤矿井下综合业务数字网网络结构及其无线接入关键技术的研究[D].徐州:中国矿业大学, 2001.

[2]张申, 丁恩杰, 武增.矿井下综合业务数字网网络结构的研究[J].煤炭学报, 2002, 27 (2) :206-207.

[3]孙辉.基于B/S架构的煤矿综合业务混合接入网络平台[J].煤矿机械, 2009, 30 (10) :206-208.

煤矿网络篇9

文章在深入研究某煤矿的单轨吊系统上, 开发了一套适合单轨吊系统的统一的调度平台, 对其进行了实施应用, 取得良好的收益。

1 煤矿井下调度系统设计

1.1 单轨吊调度指挥系统主要功能设计

单轨吊调度指挥系统功能设计主要有信号闭锁、单轨吊机车定位、司控道岔、地面调度室控岔制道、语音联络、车载移动视频、道岔到位视频、车辆靠近告警等方面[2,3], 下面逐一介绍。

1) 信号闭锁。根据井下运输区单轨吊机车通行负载, 最优化地把运输区划分成若干个闭锁区间, 在2个闭锁区间的衔接处设置一双面交通灯, 通过信号灯颜色来引导井下单轨吊机车有序运行, 避免单轨吊机车在井下堵塞, 见图1。

2) 单轨吊机车定位。在地面机车调度室的大屏上完整地展现井下巷道拓扑图、巷道信息以及单轨吊机车的准确位置, 定位精度不大于15 m。在上位接界面上能看到机车的平滑移动, 而非跳跃性移动, 能接近真实地反映井下机车的运行状态, 见图2。

3) 司控道岔。当机车要通过道岔时, 司机不需下车, 直接操作司机室车载台上的按钮, 通过无线方式扳动道岔, 节省了时间, 提高了运输效率。

4) 地面调度室控制道岔。通过上位机软件界面的相关操作, 产生控制信息, 控制信息通过主干环网传送到井下网关, 再传送给道岔主控器, 道岔主控器收到控制信息后, 执行相应的动作。

5) 语音联络。井下语音联络采用矿用本质安全型WIFI手机, 具有拨号呼叫、对讲、来电显示、紧急呼叫等功能。可以直接与井下、地面调度室、固定电话进行联络, 无需中转。音质清晰, 无缝漫游。连续通话时间大于6 h, 待机时间不小于72 h。手机还可作为测试网络通断的、测试信号强度的工具, 为排除故障提供方便[3]。

6) 车载移动视频。采用移动视频技术, 把车载摄像的动态视频通过WIFI无线技术上传至调度室显示并存储, 可以动态的监视巷道环境。当井下发生事故或故障时, 工作人员可以取下摄像机随地拍摄, 及时为井上工作人员提供现场资料。图3为从地面机车调度室截取的视频资料, 画质清晰。

7) 道岔到位视频。在每副道岔处安装1台矿用隔爆型高清网络摄像机, 来监视道岔状态和巷道里货物运输及人员工作情况, 起到监视督导作用。

8) 车辆靠近告警。当同向行驶的两车距离小于100 m时, 司机室声光报警, 告警司机附近有车通过, 以避免追尾事故发生。同时, 在上位机软件上有红色的警报灯闪烁。

1.2 技术实现设计

Zig Bee技术具有低功耗、低成本、技术成熟稳定、组网方式灵活等优势。此研究中, 单轨吊机车定位、遥控道岔采用Zig Bee技术, 选用2.4 GB的11号信道。

由于车载视频占用的带宽较大, 每路视频约占用1~2 MB/s的带宽, 而Zig Bee的理论带宽只有250 k B/s, 所以Zig Bee网络不能承载视频的传输, 必须引进WIFI技术实现。此研究选用IEEE802.11g协议, 理论带宽54 MB, 在1个WIFI基站下可同时传递4路2 MB摄像机的视频数据。WIFI选用2.4 GB的6号信道传输视频和语音数据[4]。

另外, 调度系统业务类型多样化, 有视频数据、语音数据、监测与控制数据。所以采用IEEE802.3协议传输信息。

2 单轨吊调度系统实施方案

该系统的实施过程主要分为网络拓扑的设置、系统设备实施和机房的设定, 下面逐一描述。

2.1 拓扑结构

井下WIFI基站通过MGXTSV (10B) 矿用光纤通信, 在巷道里300 m放置1台, 覆盖方圆150 m的范围。在其覆盖范围里, 该系统中的所有WIFI信息, 包括WIFI视频信息、WIFI语音信息都会被它接收。

根据巷道的分布, 把网络设计成树形结构, 每支线路基本覆盖一条巷道, 接收此巷道的WIFI终端信息。WIFI基站级联后, 接入就近变电所里的环网交换机, 把信息通过光纤送到信息干线上。机车调度室机房配置4台专业服务器, 分别为视频解码服务器、信集闭服务器、SIP服务器与存储服务器。机车调度机房配置了1台语音网关, 用于调度系统电话与其他部分电话的互通, 也可以与手机互通[5]。

2.2 系统设备实施

1) 道岔控制装置。道岔机械体是选路装置, 它由机械体、活动轨道、销子3部分组成。活动轨道左右摆动进行选路。活动轨道选路后, 销子插下, 防止活轨滑摆。其中, 销子上下活动或活轨的左右摆动用气缸的伸缩驱动。用2台气缸分别控制活轨的左右动作和销子的上下动作。

道岔控制装置就是利用电子技术控制电磁阀的通断, 即气路的通断来控制气缸的伸缩, 从而达到控制道岔的矿用设备。道岔控制装置还可以根据道岔传感器信号, 控制岔位指示灯显示。

在每副道岔附近的巷道壁上通过打锚杆, 固定道岔主控器的支架。道岔主控器的气源采用巷道风管里的气, 由于道岔主控装置的气管为Φ10 cm, 与风管出头不一致, 需加转接头。

岔位指示灯可用钢丝悬挂在道岔上方的横梁, 选择视觉角度恰当、双向都可以看到的位置。

2) 车载机。在单轨吊机车两头的司机室便于司机操作的位置各安装1台车载机, 车载机的面板应斜45°角面向司机, 方便司机的操作。车载机自身带电池, 不需另外的供电。

3) 车载移动摄像机。车载移动摄像机通过专门的保护架安装在起吊梁正前方, 天线固定在保护架上, 从单轨吊机车控制箱取DC 12 V本安电源。

4) 固定摄像机。道岔监视用摄像机通过摄像机支架安装在道岔附近角度合适的位置, 选择位置能看清道岔的活轨和销子为宜。由于井下光线较弱, 配置专门的白光灯。白光灯通过双环卡和摄像机炮筒固定在一起。摄像机的视频信号通过光纤接入就近的通信分站。

2.3 机房

机房由4台专业服务器、6台139.7 cm LED电视机组成的电视墙、1台专业服务器机柜、1套操作台、语音网关、地面通信分站、网络交换机、光纤收发器、IP电话、3台液晶显示器、3块通信板卡组成。

3 单轨吊调度系统应用情况

为了验证系统的有效性和稳定性, 笔者选取了某单轨吊系统煤矿进行了模拟实施。对此煤矿东一、东四轨道巷, 左翼轨道巷和皮带巷, 413轨道巷口往里约500 m进行了覆盖。并在主要的巷口、巷道安装了无线接收机、道岔主控器、岔位显示器、车载机等。系统运行后, 主控机可自动调度指挥列车运行, 同时调度员可随时通过系统提供的各种方式进行人工干预;系统管理员可登陆该控制系统, 输入、修改调度方案及其他系统参数;调度员和系统管理员通过该机可以实时查看运输现场各车辆的运行情况, 而摄像仪, 通信手机, 司控道岔等发挥作用显著。

经过1年的运行使用, 该系统稳定可靠, 井下单轨吊机车有序运行, 没有出现过堵车现象。井下、井上联络快捷方便, 不需要通过皮带机头的电话中转, 联络效率显著提高。地面调度员能充分掌握井下的工作情况, 合理调度, 提高了生产效率。

摘要：针对目前煤矿运输系统的不足, 提出了一套单轨吊运输调度系统, 首次实现了单轨吊运输系统在地面和井下的调度、指挥与监控, 实践结果表明此系统为地面调度员更合理地指挥机车运输提供良好的平台, 提高了井下安全运输的效率。

关键词：煤矿,单轨吊,调度系统

参考文献

[1]王东.新阳能源单轨吊运输网络建设与实施[J].山东煤炭科技, 2012 (3) :34-35.

[2]张圣强, 庹仓斌, 马洪刚, 等.煤矿井下单轨吊辅助运输系统的构建[J].煤矿机械, 2013 (6) :187-189.

[3]王志文.南岔煤矿单轨吊辅助运输的设计[J].山西煤矿, 2011 (9) :37-39.

[4]林在康, 王建军, 杨健, 等.用Excel和Power Point联合开发煤矿调度信息系统[J].山西煤矿, 1996 (6) :20-22.

煤矿网络篇10

煤炭开采主要是地下作业,井下处理灾害的能力受限并且矿井环境复杂多变,因此有效监控煤矿环境参数并有效预警是保障煤矿安全生产的有力措施。我国矿井重大事故中70%以上是瓦斯事故,所以矿井环境参数监测的重点是瓦斯浓度检测,除此之外还包括煤尘浓度,CO,NO,SO2,H2S,NH3有害或易燃气体浓度,风速,风压等参数的监测。由于煤炭井下各种大型电气设备产生较恶劣的电磁噪声污染,并且煤矿环境下要求各电气设备符合本质安全防爆特性,所以矿井环境监测智能设备之间的通信网络必须具有强抗干扰能力、具有本质安全防爆特性。目前工控场合广泛使用的网络是现场总线式网络,本文研究采用矿用屏蔽双绞线作为传输媒介的HART协议网络[1]。

1 传感器网络总体设计

根据煤炭开采井下作业的地理分布特点,煤矿环境参数监测传感器网络三层拓扑结构如图1所示。地面中心计算机是系统结构的最顶层,完成煤矿环境参数的最终汇集、分析、预警工作。中心计算机通过工业高速以太网连接井下各个开采通道的监测计算机。位于拓扑结构中间层的监测计算机通过HART协议总线网络连接自己所在开采矿道的传感器节点。各类智能型传感器节点位于拓扑结构的最底层,完成包括瓦斯浓度、煤尘浓度、CO浓度等环境参数的监测工作[2]。

可寻址传感器数据通路HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)是具有代表性和普遍性的一种既支持新型智能仪表的数字信号又兼容传统的模拟信号的过渡期协议。如图1所示的电流环路采用矿用屏蔽双绞线作为介质,信号传输距离可以达到2 000 m。拓扑结构第三层的传感器将环境参数实时测量后通过HART协议总线网络反馈给第二层的井下监测计算机,经过初步加工处理后通过工业以太网传递给第一层的地面中心计算机完成数据汇总、分析和煤矿安全预警计算。

本文主要研究传感器网络采用的HART协议总线网络设计方法。HART协议参考了ISO/OSI七层模型,采用它的简化三层模型结构,包括第一层物理层,第二层数据链路层和第七层应用层。物理层规定了信号的传输方法,信号电平;数据链路层规定HART协议帧的格式;应用层规定HART命令集。在图1中描述的HART网络结构位于监测计算机侧的HART接口结构和位于传感器侧的接口结构是类似的,下文对位于监测计算机侧的HART接口结构进行详细设计。

2 物理层设计

煤矿井下监测计算机HART协议通信系统由主机和从机两部分组成。主机是由监测计算机实现,主要任务是完成人机界面接口,即选择HART功能命令和显示HART应答数据。从机是由嵌入式微处理器实现,完成对HART调制解调器的操作,实现发送命令由数字信号调制成音频信号和接收的组态响应由音频信号解调成数字信号。主机与从机之间通过USB总线通信。从机的电路由USB通信模块、嵌入式微处理器模块、HART调制解调器模块、显示模块组成。

2.1 USB通信模块设计

USB串行通信模块采用PL2303芯片,用于实现USB和标准RS 232串行端口之间的转换。PL2303模块外围电路的晶体振荡器频率是12 MHz。RXD和TXD分别是异步串行接口的接收和发送引脚,用来完成与嵌入式处理器的通信。DP和DM引脚分别连接USB母座接口的D+引脚和D-引脚,完成与主控机监测计算机的通信。

2.2 嵌入式微处理器模块设计

HART接口控制核心采用Xilinx公司推出的低功耗、高性能的Zynq-7000全可编程系列芯片XC7Z20-1CLG400。芯片由双核ARM Cortex-A9 CPU和FPGA可编程逻辑组成。此芯片既继承了ARM处理器优异的软件编程能力,也继承了FPGA强大的硬件可编程能力[3]。

首先,芯片ARM系统提供的GPIO端口工作在MIO模式,完成控制HART调制解调模块发送和接收状态的切换;ARM系统提供的两个UART控制器,其中一个完成与调制解调模块的数据通信,另一个完成与USB模块的通信。其次,芯片FPGA可编程逻辑实现自定义的硬件VGA的IP核,提供HART接口的数据显示功能。

2.3 HART调制解调器模块设计

在HART模块选用A5191HRT芯片,该芯片适用于符合HART协议现场仪表和主控设备的CMOS调制解调器。HART模块使用较少的外围元件就可以满足HART协议物理层的规定,实现调制模块、解调模块、接收滤波模块、载波检测模块和发送信号整形模块。HART模块采用半双工的1 200 b/s频移键控FSK调制方式。

如图2所示,HART模块由A5191HRT U1、电压跟随器U2和电子开关U3组成,U2电压跟随器用来提高A5191HRT的OTXA引脚输出音频信号的负载能力;HART模块的接收信道和发送信道共用图中的HART节点,由于发送信道的输入阻抗低,因此在HART模块接收音频信号时使用电子开关U3增加发送信道的输入阻抗[4]。

当芯片U1的INRTS引脚处于高电平、电子开关U3断开时,模块处于接收状态从而信号被解调,OCD载波检测信号引脚通知微处理器有解调数字信号生成,微处理器从ORXD引脚读入数字信号。当INRTS引脚处于低电平、电子开关U3闭合时,模块处于发送状态,微处理器将待转化信号从ITXD引脚送入HART模块。

3 数据链路层设计

在数据链路层具有完整逻辑意义的几个基本数据单位组成的数据帧按照数据流向可分为:由主控设备PC机传向现场从设备传感器的主从数据帧或命令帧,由传感器反馈给PC机的主从数据帧或应答帧。主从数据帧格式包括先导字符、分界符字节、地址字段、命令字段、计数字段、数据字段、校验字段。

4 应用层设计

HART网络系统顶层属于应用层设计,由运行在井下监测计算机上Visual Basic语言设计的应用软件实现。这个应用软件由两个功能模块组成,包括连接传感器节点控制模块和读取传感器当前各项工作参数模块。

在连接传感器控制模块中实现了两项功能:完成检测计算机与本地HART接口的连接;发送HART协议0号命令读取传感器设备类型代码、版本、设备标识码。检测计算机与本地HART接口的连接使用Visual Basic语言中的MSComm控件进行设计,代码如下:

发送的HART协议0号命令帧格式:先导字符5个&HFF、分界符字节&H02、地址字段&H80、命令字段&H00、计数字段&H00、校验字段[5]。

5 结语

本文设计了完整的煤矿环境参数监测传感器网络系统,其中HART协议传感器系统已经取得实用新型专利CN204790453U。开发生产的HART接口物理设备在带有HART协议智能阀门定位器的用户现场已稳定运行大约两年的时间。系统通信数据准确,工作稳定可靠。

参考文献

[1]孙改平,郭海文.煤矿井下环境安全评价系统的研究[J].煤炭技术,2015,34(6):320-322.

[2]马纳吉,马安昌.基于DSP的煤矿数字监测系统的设计[J].煤炭技术,2015,34(8):265-266.