煤矿数字化矿山建设方案

煤矿数字化矿山建设方案煤矿数字化矿山建设方案目录5第1章前言51.1某煤矿简介51.2数字化矿山建设的必要性61.3项目建设范围91.4设计要求91.5某煤矿项目意义10第2章综合信息化系统平台总体设计102.1总体架构122.2信息综合平台功能142.3平台逻辑结构142.4平台组成162.5设计依据19第3章数字化矿井网络平台建设193.1网络总体设计203.2网络拓扑图203.3传输平台电源设计213.4设备清单23第4章生产自动化系统建设方案234.1系统总体设计234.1.1自动化系统架构254.1.2总体设计要求264.1.3设计依据284.2地面生产自动化系统28第5章安全生产管理信息系统建设方案285.1生产监控系统295.1.1子系统接入325.1.2数据整合325.1.3系统功能335.2报表系统335.2.1调度报表335.2.2统计报表345.3通风安全管理信息系统345.3.1计算功能385.3.2成图功能:395.3.3一通三防的各种图纸的绘制405.3.4风机曲线拟合415.3.5一通三防的报表系统425.4采矿设计系统445.5矿井供电设计与计算系统445.5.1基本绘图平台455.5.2电网计算485.5.3电网设计505.5.4设计说明书515.5.5数据库管理525.6机电设备管理系统525.6.1系统概述525.6.2系统功能635.7煤矿安全生产技术培训管理系统635.8煤矿作业规程编制系统655.9煤矿三维可视化综合信息系统655.9.1矿井地面、井下生产与安全综合工况实时动态展现675.9.2系统平台子系统集成695.9.3系统平台具备的子系统735.9.4系统平台的特点735.10矿井灾害预警系统755.11应急救援指挥管理信息系统755.11.1总体结构765.11.2系统功能80第6章项目托管806.1项目概述：806.2项目托管内容：826.3项目托管时间：826.4托管服务费用：826.5托管双方责任义务：846.6托管保障措施及实施方案：846.6.1编制原则856.6.2编制依据856.6.3项目目标866.6.4托管方案指导思想866.6.5托管项目组织的原则866.6.6项目的施工组织介绍906.7实施及托管工作部署906.7.1主要实施安排916.7.2实施现场准备916.8与其他单位配合916.8.1实施前的配合要求916.8.2实施期间的协调工作916.8.3与甲方的配合926.8.4与其他承包商配合926.8.5加强成品保护意识926.8.6不可预见的协调926.9项目实施计划进度安排936.10质量、售后服务及保障体系936.10.1质量保证936.10.2保修服务946.10.3服务响应的承诺946.11工程实施 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 文件946.11.1前言956.11.2安装工程流程图956.11.3接受任务及准备工作966.11.4开工现场会976.11.5到货验收986.11.6勘察、设计施工方案986.11.7安装996.11.8测试1006.11.9验收、交付竣工资料1006.11.10工程总结及维修保养建议第1章前言1.1某煤矿简介1.2数字化矿山建设的必要性数字化矿山现在是一个热门话题，国家科技部的中长期科学发展规划里边也有了这样的内容。但是到目前为止，关于数字化矿山还没有一个准确的定义。在此，我综合国外矿山信息化建设的各种战略设想，还有一些学者对数字化矿山的理解，将数字化矿山分为三个层次。第一个层次是矿山数字化信息管理系统，这是初级阶段。第二个阶段是虚拟矿山，是把真实矿山的整体以及和它相关的现象整合起来，以数字的形式表现出来，从而了解整个矿山动态的运作和发展情况。第三个阶段是远程遥控和自动化采矿的阶段。就是说坐在办公室里边就可以操纵很远的地方，比方说几十千米以外的井下设备运转。总体来讲，数字化矿山就是矿山地面和井下的、人类从事矿产资源开采的各种动态、静态的信息都能够数字化，而且用计算机网络来管理，同时利用空间技术、自动定位和导航技术实现远程遥控和自动化采矿。虽然某煤矿近年来投资建设了一批自动化监测监控系统，在矿井自动化建设方面取得一定的成绩，但是存在以下问题：·早期的生产自动化监测监控系统处于相互独立的状态，各系统自成体系，信息不能互通，形成“信息孤岛”现象。·通讯线路重复投资建设，费用过高，不仅系统维护量大，且整体可靠性差，维修、维护困难。·早期的各生产自动化子系统无法实现网络共享，无法统一监测，无法统一调度，严重影响了生产力水平的提高。·由于各自动化子系统采集信息不能综合利用，所以很难从系统工程的角度来整体对企业进行统一的自动化管理，难以有效的整合各种资源和发挥自动化的最大效益。·企业业务管理各子系统没有统一数据 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、业务规范，不能有效整合底层自动化数据及企业管理数据为领导决策提供合理的依据。作为数字化矿山建设的重要组成部分，必须通过此次某煤矿矿井综合自动化项目建设，依托国内外信息和网络技术，解决以上这些长期困扰企业安全生产的难题，将某煤矿建设为国内一流的安全高效的数字化矿井。1.3项目建设范围目前某矿已建设或正在建设以下自动化子系统：1)水处理系统2)综采工作面监控系统3)矿井瓦斯监测系统4)微震矿压监测系统5)主、副井提升监控系统因此，根据以上具体情况，本项目的建设内容如下：1)矿井自动化网络平台建立千兆级骨干环网：包括地面工业以太环网和井下工业以太环网，用于承担整个矿井自动化网络的干线传输，保证数据、视频、音频三网合一。按照交换机就近接入原则，在运转区设立供电、排水、压风及主扇控制中心，可实现远程监控、报警、数据报表查询、视频监视、运行参数显示、电量管理和设备工况监测等功能。调度指挥中心安装核心交换机、各种服务器、数据存储设备、网闸、人机界面设备、工程师站、工业大屏幕、打印设备等，担负全矿井自动化系统的总集成，以及数据处理、远程控制、故障报警、报表管理、网络安全等功能。2)井下主排水无人值守实现排水系统自动化，就必须对现在排水装置进行改造，在主排水泵房安装PLC控制系统，将所有需要人工开关的阀门全部更换为电动阀门，安装水位传感器，压力传感器，流量传感器，视频监视等，通过工业以太网交换机传到调度指挥中心，在地面进行远程控制和运行参数监测3)矿井主扇通风机监控通过主扇在线监测系统掌握设备运行过程中的风量、风压、电压、电流、风门状态等的实时信息。接入已经安装的PLC控制柜，对风井高压柜保护器进行必要改造，通过工业以太网将控制信号及信息分别传送到矿调度指挥中心，可实现远程操作和在线实时监控，在矿调度室可实时监视其运行状态。4)束管监测系统对井下任意地点的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环监测，通过烷烯比、链烷比的计算，及时预测预报发火点的温度变化，为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。5)井下皮带监控系统根据煤矿皮带监控系统的经验，结合某矿实际情况，确定接入方案。实现在矿调度室对全部主要皮带运输系统的集中控制。考虑单台运行及检修需要，设置就地控制方式。具有完善、可靠的皮带保护与预警功能。实现在矿调度室对所有皮带机的监控监测。6)电力调度系统对中央变电所高低压开关进行改造，对其它变电所高、低压智能保护器进改造，以满足自动化控制要求。各个变电所安装防爆PLC控制柜，防爆UPS电源及防爆交换机实现变电所自动化控制功能。在中央变电所通过交换机，利用工业以太环网协议Ethernet/IP上传到调度指挥中心。7)工业视频监控系统通过光缆电缆、无线网络等手段将地面工业广场、井下重要工作场所、主要巷道硐室等地点实时视频信号传输到地面调度指挥中心，同时要求部分摄像机与调度程控指挥系统、煤矿报警系统通过关联、智能存储及转发，使调度人员和相关生产指挥人员更直观、准确的掌握各生产环节的实时情况，从而更有效的指挥生产，处理和解决生产中出现的问题。同时通过存储 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，对事件全过程进行录像备份，为事后事故调查、违章取证等提供直观证据。8)电机车信、集、闭系统在指挥中心内设置模拟盘，可以将整个车场及水平大巷机车运行状态，信号、道岔等开启状态一目了然地反映出来，在机车上安装速度检测及位置检测传感器，实现调车，岔位指示智能化，同时可以将模拟盘上所显示的数据通过以太网传至矿调度指挥中心，在调度室可以观测到电机车的各种运输状态，保证井下电机车运输安全。9)调度指挥中心平台设计调度中心机房是综合信息网络的核心机房，承载着各种信息网络的集中和汇接业务，是信息化各种应用系统的数据中心，其安全程度不仅关系着综合信息网的畅通，更关系到整个矿井自动化系统和各应用子系统的能否安全运行。10)地面生产自动化系统对地面筛选系统、装车系统现有的高低压开关设备进行改造，高低压开采用智能保护器，利用现场总线进入筛选及装车系统工业以太网子网，在地面筛选控制室实现集中控制。现场安装各种皮带机保护传感器提高系统可靠性。装车系统可采用无极绳铁牛自动调车的装载方式，快速调车，实现调车，装车与地衡数字化自动控制，达到安全，高效目的。根据生产过程，合理确定工艺流程，将筛分系统，跳汰系统及装车系统进行统一考虑，组成选煤厂集中控制中心，工业电视现场监视，计算机人机界面操作，大屏幕显示实时工艺流程。11)锅炉房监控系统12)矿井压风机监控系统在三处压风机站安装压力、流量、温度等传感器，具有超温、断水、缺相等完备的保护功能。发生故障时均有相应的保护措施，及报警信息。安装PLC控制柜，通过工业以太网将数据信息传到调度指挥中心，可在地面进行远程控制及各种工况数据监视。13)地测三维系统矿井三维可视化综合信息系统是针对生产矿井实现安全生产信息、工程信息和地质信息综合直观地共享而开发的三维可视化系统。它运用了强大的三维矢量化造型、数据管理及三维动画功能，将矿井复杂的井巷工程、生产系统和地测信息通过三维图形逼真地表现出来，构建了三维虚拟数字化矿井，为矿井生产安全管理提供了有效的可视化、数字化管理工具。1.4设计要求根据管控一体化思想，结合工业自动化技术、信息化技术、嵌入式技术、网络技术和通讯技术等一系列现代化手段，搭建某煤矿矿井综合自动化系统。解决所有子系统传输物理通道和接入问题；对所要求子系统进行数据采集、处理、存储、发布，完成一个信息集中管控/网络发布平台，实现生产、管理等环节的信息交流和资源共享，实现文字、数据、语音、视频、图像、图形等多煤体的传输和处理，达到自动监控、监测和检测生产过程，实现高层决策、管理和生产过程无缝连接，全面提升矿井自动化水平，并最终实现建立高产、高效的数字化矿井的目的。具体建设目标如下：（1）建设一套完整的全矿井综合自动化系统。系统建成后，可实现矿井主要生产环节（如：原煤生产、运输、提升、供电、通风、压风、排水、选煤厂等）的远程集中监测、控制。（2）应用计算机技术、网络和自动控制技术实现在矿调度指挥中心监测井下环境参数，集中控制井上、下机电设备，减少井下作业人数，达到减人增效和提高矿井安全水平的目的。（3）通过应用软件，实现生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化，并能实现对关键设备的状态监测和故障 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。（4）保证煤矿生产安全，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力。（5）利用先进的技术和合理的方案，使系统具有良好的性价比。系统建设完成后，应能够使某煤矿井上下各生产环节的生产工况信息和视频信息在一个统一网络平台上运行，在异构条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各自独立的监控系统信息实现共享。系统建设完成后能够对全矿井安全、生产的主要环节进行实时监测、监视和必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化、科学化，为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，提供有效手段，为企业信息化的应用和发展奠定基础。1.5某煤矿项目意义该项目通过对矿井供电、提升、通风、排水、运输、采煤工作面、选煤等生产子系统远程监控，实现了地面主要生产车间及井下机电硐室无人值守，所有设备的状态监视和控制均在调度指挥中心完成，实现全矿井的集中控制。通过构建综合自动化系统，提升了现代企业自动化管理水平，促进了矿井安全高效发展，简而言之就是“本质安全、经济运行、减人提效”。本质安全：利用计算实时监测及控制技术、使安全隐患及时发现、灾害情况及时预警等；同时，通过计算机控制、远程操作及时调整设备和系统运行状态，使其处最佳安全运行状态，从机理上杜绝恶性事故发生。经济运行：主要通过优化生产流程实现：利用合理的削峰填谷等负荷分配手段、利用降低设备的无效运行时间等控制手段、利用高低压变频等节能手段，来达到最经济的运行效果。减人提效：通过完善系统的自诊断功能及控制模型，提供系统自我调节和远程控制能力，实现机电设备和系统的无人或减人值守，达到减员提效的目的。第2章综合信息化系统平台总体设计2.1总体架构根据煤矿企业信息化建设的特点和业务需求，峻德煤矿公司综合信息化系统的总体结构如下图所示：峻德煤矿公司综合信息化系统由基础网络平台、业务支撑平台和业务应用系统组成。基础网络平台：包含以太网络、光纤网络和工业控制网络，以及相关的应用服务器、数据库服务器，操作系统、数据库管理系统。业务支撑平台：按照总体规划，分步实施的原则，业务支撑平台是为了解决各产业务应用系统的互联互通、业务数据交换、统一管理等问题。该平台提供标准化软件接口、标准化信息和标准化通信协议，以开放平台方式支持各种业务应用系统的接入和融合。业务应用系统：业务应用系统是指与整个企业生产管理、指挥调度、经营管理直接相关的各个业务系统，根据不同的应用层次，可划分为设备执行层、生产管理层和经营管理层。生产管理根据部门结构和应用范围又可分成：生产技术系统、安全管理系统、调度指挥系统和生产自动化系统。生产管理层通过数据交换平台实现与设备控制层的信息采集和数据处理，实现统一的数据交换。业务应用系统通过协同办公平台和工作流引擎实现协同办公。通过综合信息平台实现个业务应用系统的统一入口、统一认证、统一管理和统一信息发布。2.2信息综合平台功能信息综合平台使系统所有的用户（企业领导、企业员工、客户、供应商、合作伙伴等等）授权访问企业应用系统，获取和分析他们所需要信息单一的入口。它具有以下功能：·底层数据信息存储与交换底层是企业当前存在的各种专业系统及各种内容来源，包括文件系统，关系数据库系统，文本管理系统，电子邮件系统等。它是企业内容管理及综合平台的内容的源泉。·数据协作区数据协作区是综合平台内外网之间数据协作交换的虚拟区域。数据协作区由核心数据库和一组数据接口转换程序组成，数据接口转换程序可将外部数据传入核心数据库，也可将核心数据库以各种外部程序需求情况来提供不同的数据。·内容管理整合内容管理平台是整个信息综合平台中最关键与最重要的一环，是信息综合平台的基础。采用先进的内容管理软件构建内容管理平台，它提供了实现异构信息源交换整合时，所遭遇的两个核心问题的解决方案：异构信息源的访问：能够简便，快速地访问到异地异构的信息。无论信息源是何种信息，内容接口能适用于不同的数据或信息类型，可以是数据库的结构化数据、或是经过处理的文件、或是原始未经任何程序处理的数据流，都可以透过整合接口的沟通，进而达到统一管理的目的。但这只解决了异构信息的共享问题，要想将各种内容综合处理，组织成综合信息，必须依据工作业务流程，人员职责分工，应用系统种类等条件进行分类管理，以保障业务信息流动的保密安全性与有效性。整合信息的管理：从异构的信息源找到后的信息，到成为用户或应用系统可以使用的“成品”，是一段动态的整合过程。在过程中系统保持前端调用信息，后端信息源，及相关的元数据或索引数据的版本的一致性与统一性。企业在实现内容的处理时，会面临许多工作流程、工作方式或人员职责分工的调整，内容管理整合层中提供了弹性的工作流，能随用户与业务的需求，灵活改变工作流程的制定，以适应不可避免的不确定性与变动性。其中也包括功能测试，整合区，版本控制及回溯等管理功能。·企业应用集成搭建信息综合平台系统，可以将企业生产管理、调度指挥、经营管理、决策支持、办公管理等生产管理业务应用系统集成到一起，一方面可以平台户系统中获取这些系统中的数据，另一方面也可以从平台系统中将数据写入到业务系统中去，从而完成企业相应的业务流程和资源管理，例如客户交易、产品发布、邮件集成、请求处理、人事管理、项目安排等。·个性化、多渠道的平台表现面向信息综合平台的用户，我们提供不仅仅是平台网站单一的访问渠道，尤其是针对每天工作中对计算机依赖程度不高的非技术性用户，还可以依据用户与业务的需要，考虑采用其它方式，例如将一些整合后的数据，整合成为电子邮件或短消息的格式后，主动发给适合类型的用户。用户通过不同渠道所得到的信息，应该统一一致。同时应用设计应尽可能的考虑各种各样访问用户的具体要求和技术限制来提供友好的，有效的用户界面。2.3平台逻辑结构基础网络平台为各部门提供了访问应用系统的基础通路；各部门业务应用系统通过企业应用整合平台实现互联互通、数据交换、信息共享；综合信息平台实现了各业务应用系统的单点登录、统一认证、统一平台、协同工作和个性化设置；内网和外网用户通过综合信息平台访问授权的应用系统和信息。业务支撑平台为建立统一、开放、互联互通的应用系统提供了支持，应用系统平台为各部门业务应用提供了相关的系统。2.4平台组成根据企业生产经营管理业务需求和系统的应用范围，峻德煤矿公司综合平台分成自动化子系统、安全生产管理信息系统、经营管理系统、决策支持系统四大模块，如下图所示：自动化子系统包括：1.地面上产自动化系统2.井下综采工作面工况监控系统3.井下轨道信、集、闭系统4.矿井压风机监控系统5.疏干井无人值守6.矿井通信、定位系统7.矿井粉尘监控系统8.矿井水纹监测系统9.束管监测系统10.工业视频监控系统11.数字程控调度系统12.大屏幕显示系统13.瓦斯发电监控系统安全生产管理信息系统包括：1.生产调度系统2.机电设备管理系统3.通风安全管理信息系统4.采矿设计系统5.矿井供电设计与计算系统6.矿井三维可视化综合信息系统7.矿井灾害预警系统8.应急救援指挥管理系统经营管理系统包括：1.计划管理系统2.财务管理系统3.供应管理系统4.运销管理系统5.人力资源管理系统6.协同办公管理系统决策支持系统包括：1.数据挖掘系统2.企业绩效管理系统3.供决策分析系统4.企业内部控制系统2.5设计依据从矿井的用途和实际出发，把安全放在第一位，综合自动化系统设备的设计和制造应符合适用的中国最新版国家标准（GB）或在国际范围内被接受的具有不低于下列标准的标准。井筒中和井下只准使用防爆设备。矿井综合自动化系统的设计和制造应执行最新版国家标准（GB）和行业标准。《煤矿安全规程》2009；《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252–94[1994.12]；《电力工程电缆设计技术规范》；《电气测量仪表装置设计技术规程》；《低压电器电控设备》；《低压开关和控制设备》；《低压开关和控制设备的外壳防护等级》；《煤炭工业选煤厂设计规范》；DL5003–91《电力系统调度自动化设计技术规范》；GB/T13729–92《远动终端同工技术条件》；GB/T1514–91《微机线路保护装置通用技术条件》；GB/3047.1《面板、架和柜的基本尺寸系列》；GB11920–89《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》；SD227–87《电力系统通信运行管理规范》；《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；《爆炸性环境用防爆电气设备防爆型电气设备》；《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》；《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件》；《煤炭工业矿井设计规范》GB50215—2005；《监测监控质量标准化实施标准》；《煤矿安全装备基本要求》；《煤矿监控系统总体设计规范》；《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；《煤炭工业调度信息化建设总体规划纲要》（试行）；《煤炭调度信息化装备技术规范》（试行）；《计算机软件开发规范》GB8566；《电子计算机房设计规范》；《煤炭工业信息化“十一五”发展规划》；IEEE-802.3标准；EIA/TIA568工业标准及国际商务建筑布线标准；YD/T926.1-1997大楼通信综合布线系统标准（邮电部部颁行业标准）；《建筑与建筑物群综合布线工程设计规范》（CECS2000）；《AQ6201－2006煤矿安全监控系统通用技术要求》；《MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》；《MT/T1006-2006矿用信号转换器》；《MT/T1007-2006矿用信息传输接口》；《MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》；《煤炭工业给排水设计规范》；《建筑设计防火规范》；《建筑内部装修设计防火规范》；《煤炭工业矿井设计规范》；《建筑工程消防监督审核管理 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 》；《煤炭工业给排水设计规范》；《矿山安全条例》；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》；《爆炸危险场所安全规定》；《软件开发规范》；《计算机软件可靠性和维护性管理》；《计算机软件质量保证计划规范》；GBGF001–9001《中国国内电话网No.7信号方式技术规范》；GBGF0029002.1《中国国内电话网No.1信号方式技术规范》；GB9254–88信息技术设备的无线电干扰极限和测量方法；《邮电部电话交换设备总技术规范》；《CCITT七号信令技术规程》；《国内No.7信令方式技术规范综合业务数字网用户部分(ISUP)》；《中国No.7信令方式技术规程》；MT/T889–1995煤矿通讯井下汇接装置通用技术条件；MT/405–1995煤矿生产调度自动交换电话总机通用技术条件；《中华人民共和国公共安全行业标准》；《建筑电气设计规范》《电气装置安装工程施工及验收规范》；《用户终端设备耐过压和过电流能力规范》；《信息技术设备包括电气设备的安全规范》；《信号防雷》；《通信网技术标准汇编GB84》[1989.10]；《30MHZ~1GHZ声音和电视信号的电缆分配系统BG6510–85》；《有线电视广播系统技术规范》GY/T1061–1999；《有线电视系统工程技术规范》GB50200–1994；《电子设备雷击保护导则》GB7450-87；《国际标准化组织（ISO）》；《国际电工委员会（IEC）》。第3章数字化矿井网络平台建设3.1网络总体设计峻德矿巷道共分为4层：140层、-50层、-250层和-500层，根据用户需求网络建设主要有如下内容：1、搭建公司办公楼和矿区信息管理数据骨干网络：采用千兆以太网技术，再实现百兆到用户办公桌面，满足用户数据传输的带宽要求。2、矿区建设工业控制数据骨干网络：采用千兆工业以太网技术，在竖井及地面建设工业控制网环网，在140巷预留网络接口，不铺设光纤；-50层铺设工业控制骨干网络（根据实际情况和需求情况决定井下网络不采用环网形式）；-250层铺设工业控制骨干网络；-500层目前属于新开采区，巷道较短，对现有巷道铺设光缆并进行预留；井下及地面各子系统采用交换机就近介入的方式，具体光纤铺设划为各子系统设计范围。3、使用先进的高性能路由设备，解决企业信息网网络出口问题，实现与Internet及与集团公司的联网。4、利用防火墙实现内生产管理控制网络与办公管理网络，和办公管理网络与到互联网Internet的隔离，满足矿企业办公管理和生产安全的需求。5、采用核心交换机双冗余技术实现网络核心物理上的热备份，实现核心网络物理加固需求。6、综合布线根据各个业务科室的实际需要，本着经济、合理、适用和可扩展性的原则进行传输线路铺设，数据信息点与语音信息点采用适当的标准化接口模块予以满足。7、在网络设备（交换机、防火墙等）设置安全策略，严格控制办公网进出业务的各种访问；在网内部署防火墙系统、防毒杀毒系统及应用网络设备安全策略与安全配置，杜绝非法及越权访问；同时有效预防、发现、处理异常的访问，确保网络安全。3.2网络拓扑图3.3传输平台电源设计1、UPS电源设计·地面调度指挥中心：安装1套APCUPS，为三进三出型（三相输入，三相输出）全数字在线式智能交流不间断电源系统，电池诞时时间不低于4小时,业内独一无二的UPS防雷技术，内置D级防雷装置，可承受8/20us6KV/3KVA的浪涌冲击，可外配C级防雷箱·地面环网交换机UPS电源：每台交换机安装1套山特UPS，1KVA不间断电源,4小时延时·井下环网交换机UPS电源：每台交换机安装1套井下矿用隔爆型不间断电源，供电时间不小于4小时2、电源接入设计峻德矿地面交流用电是220V/127V交流，工业以太网交换机所需的是24V直流，因此配置了220V交流转24V直流的赫思曼RPS30模块。井下交流用电是127V/380V/660V交流，同样工业以太网交换机所需的是24V直流，在电源转换上做如下考虑，井下127V或660V交流接入井下防爆UPS电源，变压为24V直流，再连接到交换机的电源模块。这样保证了交换机的双路供电，在有一个电源模块损坏或停电情况下，交换机设备可正常工作，完全不影响整个工业环网的传输，这点也是本方案设计的关键点之一。地面设备供电连接图如下：井下设备供电连接图如下：3.4设备清单 序号 设备名称 规格型号 生产厂家 数量 单位 调度指挥中心核心交换机 1 SCALANCEXR324-12M(24V) 8个千兆光口,8个千兆电口核心交换机 西门子 2 台 2 MM992-2CUC 千兆单模SFP 西门子 6 台 3 MM992-2LD 8个10/100/1000Mbit/s端口，双绞线，RJ45口 西门子 4 块 4 SITOP电源 电源模块 西门子 2 块 5 冗余电源模块含CABLE 西门子 2 块 6 冗余电源安装框 西门子 1 块 井下140巷交换机 1 SCALANCEX414-3E 模块化千兆环网交换机 西门子 1 台 2 MM492-2LD 4x1000Base-光纤，SFP端口插槽模块 西门子 1 块 3 MM491-2 1x1000Base-LX,单模光纤模块 西门子 3 块 4 SCALANCEX307-3LD 4x10/100Base-TX,RJ45电口模块 西门子 3 块 5 SITOP电源 卡轨式电源模块（冗余设计） 西门子 2 个 6 UPS电源 1000VA,4小时、防爆 山特 1 套 7 机柜 定做 定做 1 个 8 不间断电源箱 KDW16A 5 个 井下-50巷交换机 1 SCALANCEX414-3E 模块化千兆环网交换机 西门子 5 台 2 MM492-2LD 4x1000Base-光纤，SFP端口插槽模块 西门子 5 块 3 MM491-2 1x1000Base-LX,单模光纤模块 西门子 15 块 4 SCALANCEX307-3LD 4x10/100Base-TX,RJ45电口模块 西门子 15 块 5 SITOP电源 卡轨式电源模块（冗余设计） 西门子 10 个 6 UPS电源 1000VA,4小时、防爆 山特 6 套 7 机柜 定做 定做 5 个 8 不间断电源箱 KDW16A 5 个 井下-250巷交换机 1 SCALANCEX414-3E 模块化千兆环网交换机 西门子 5 台 2 MM492-2LD 4x1000Base-光纤，SFP端口插槽模块 西门子 5 块 3 MM491-2 1x1000Base-LX,单模光纤模块 西门子 15 块 4 SCALANCEX307-3LD 4x10/100Base-TX,RJ45电口模块 西门子 15 块 5 SITOP电源 卡轨式电源模块（冗余设计） 西门子 10 个 6 UPS电源 1000VA,4小时、防爆 山特 6 套 7 机柜 定做 定做 5 个 8 不间断电源箱 KDW16A 5 个 井下-500巷交换机 1 SCALANCEX414-3E 模块化千兆环网交换机 西门子 5 台 2 MM492-2LD 4x1000Base-光纤，SFP端口插槽模块 西门子 5 块 3 MM491-2 1x1000Base-LX,单模光纤模块 西门子 15 块 4 SCALANCEX307-3LD 4x10/100Base-TX,RJ45电口模块 西门子 15 块 5 SITOP电源 卡轨式电源模块（冗余设计） 西门子 10 个 6 UPS电源 1000VA,4小时 山特 6 套 7 机柜 定做 定做 5 个 8 不间断电源箱 KDW16A 5 个 综合布线 1 地面48芯单模光缆 室外，可地埋 国产 5 千米 2 井下48芯单模光缆 矿用阻燃 国产 25 千米 3 超五类双绞线 非屏蔽 国产 5 箱 4 机架式光缆终端盒 国产 国产 18 个 5 3M单模跳线 国产 国产 100 根 6 ST陶瓷芯耦合器 国产 国产 900 个 7 光缆熔接点 　 国产 900 芯点 8 企业网网络机柜 600mm*600mm*2200mm 国产 2 台 9 企业网网络机柜 600mm*600mm*500mm 国产 8 台 10 交流转直流模块 18 个第4章生产自动化系统建设方案4.1系统总体设计4.1.1自动化系统架构某煤矿自动化系统拟采用自动化领域世界领先的西门子推出的一种无缝集成的开放式结构TIA作为解决方案，整体架构如图1所示。其主要思想是将网络系统与设备有机地结合在一起，用以监控生产，将信息流扩展至整个生产过程，以及利用企业的其他信息，将生产现场各个部分连接成网络，实现过程控制数据与信息方便可靠地在PLC（可编程控制器）、HMI（人机界面）、变频器、FCS（现场总线控制系统）、DCS（分布式控制系统）之间进行交换传递，从而建成一个透明的、开放式结构体系的自动化系统。图１　TIA架构TIA基于四级网络层：管理层（Ethernet）、操作层（Ethernet）、控制层(PROFINET、PROFIBUS)以及现场层(PROFINET、PROFIBUS)。其系统结构如图1所示，各层网络的功能非常明晰。（1）操作层。这一层采用符合标准TCP/IP协议的以太网结构，它提供上层计算机系统通过以太网访问车间级的数据，主要为全厂范围控制系统的数据采集、监控、计算管理、统计、设备维护管理、生产流程以及物流跟踪服务，同时可以使计算机访问使用结构化查询语言（SQL）的开放性数据库。系统管理员可在这层网络上对系统进行监控，对控制器中的程序进行修改，使计算机系统存取生产现场的数据达到实时监控的目标，并对PLC提供支持。由于采用了TCP/IP协议，可以方便地将工业控制网络接入企业局域网（Intranet），实现控制系统和MES（制造执行系统）以及ERP系统的集成。（2）控制层。它在各个PLC之间及其与各种智能化控制设备之间进行控制数据的交换、控制的协调、网上编程和程序维护、远程设备的组态，编程和故障处理，也可以连接各种人机界面产品进行监控。允许网络上的所有节点同时从单个的数据源存取相同的数据，并共享数据和信息。控制网主要完成智能化的高速实时控制和I/O数据网络以及准确的数据传输功能,它满足连接PLC处理器、HMI以及其它智能化设备所需的实时、高信息吞吐量应用的要求。（3）现场层。在现场层上采用的设备网，主要把底层的工业设备直接连接到车间控制器上，并对其进行配置和监视。这种连接无需通过I/O模块，即可用方便而快速的实现与工业现场的大量设备的高速数据的采集，极大地减少了接线。设备网是一种柔性地、开放性的网络，可与世界上150家以上的厂商提供的产品兼容。这主要包括：·传感器和执行器·工业通讯，诸如PROFIBUS、工业以太网和PROFInet·SIMATICS7控制器和基于PC的自动化·SIMATICPCS7过程控制系统·SIMOTION运动控制系统·驱动技术（例如SINAMICS）SINUMERIK数控系统·SIMATICIT制造执行系统（MES）·安全系统（SafetyIntegrated)·SIMATICHMI可视化系统4.1.2总体设计要求1)现场协议采用PROFINET协议，工业以太网协议采用国际电工委员会（ＩＥＣ）的Ehternet/IP工业以太网国际标准通信协议，三层交换技术，网络冗余。2)各种新设备的选型必须遵守矿井整体环网的通信架构保证系统的兼容及一致性，避免重复建设和资源浪费。3)以千兆工业以太网作为整个矿井系统整合的基本框架，最后达到数据、视频、音频三网合一。4)通过应用软件，实现生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化，并能实现对关键设备的状态监测和故障分析。5)保证煤矿生产安全，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力。6)利用先进的技术和合理的方案，使系统具有良好的性价比。系统建设完成后，应能够使某煤矿井上下各生产环节的生产工况信息和视频信息在一个统一网络平台上运行，在异构条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各自独立的监控系统信息实现共享。能够对全矿井安全、生产的主要环节进行实时监测、监视和必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化、科学化，为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，提供有效手段，为企业信息化的应用和发展奠定基础。4.1.3设计依据从矿井的用途和实际出发，把安全放在第一位，综合自动化系统设备的设计和制造应符合适用的中国最新版国家标准（GB）或在国际范围内被接受的具有不低于下列标准的标准。井筒中和井下只准使用防爆设备。矿井综合自动化系统的设计和制造应执行最新版国家标准（GB）和行业标准。《煤矿安全规程》2009；《电力工程电缆设计技术规范》；《低压开关和控制设备》；《电气测量仪表装置设计技术规程》；《低压电器电控设备》；《低压开关和控制设备的外壳防护等级》；《煤炭工业选煤厂设计规范》；《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252–94[1994.12]；DL5003–91《电力系统调度自动化设计技术规范》；GB/T13729–92《远动终端同工技术条件》；GB/T1514–91《微机线路保护装置通用技术条件》；GB/3047.1《面板、架和柜的基本尺寸系列》；GB11920–89《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》；SD227–87《电力系统通信运行管理规范》；《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；《爆炸性环境用防爆电气设备防爆型电气设备》；《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》；《监测监控质量标准化实施标准》；《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件》；《煤炭工业矿井设计规范》GB50215—2005；《煤矿安全装备基本要求》；《煤矿监控系统总体设计规范》；《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；《计算机软件开发规范》GB8566；《煤炭工业调度信息化建设总体规划纲要》（试行）；《煤炭调度信息化装备技术规范》（试行）；IEEE-802.3标准；《电子计算机房设计规范》；《煤炭工业信息化“十一五”发展规划》；EIA/TIA568工业标准及国际商务建筑布线标准；《建筑与建筑物群综合布线工程设计规范》（CECS2000）；《AQ6201－2006煤矿安全监控系统通用技术要求》；YD/T926.1-1997大楼通信综合布线系统标准（邮电部部颁行业标准）；《MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》；《MT/T1006-2006矿用信号转换器》；《MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》；《MT/T1007-2006矿用信息传输接口》；《建筑设计防火规范》；《煤炭工业矿井设计规范》；《建筑内部装修设计防火规范》；《建筑工程消防监督审核管理规定》；《煤炭工业给排水设计规范》；《矿山安全条例》；《煤炭工业给排水设计规范》；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》；《软件开发规范》；《爆炸危险场所安全规定》；《计算机软件可靠性和维护性管理》；《国际标准化组织（ISO）》；GBGF001–9001《中国国内电话网No.7信号方式技术规范》；《计算机软件质量保证计划规范》；GBGF0029002.1《中国国内电话网No.1信号方式技术规范》；《邮电部电话交换设备总技术规范》；《CCITT七号信令技术规程》；《信息技术设备包括电气设备的安全规范》；《信号防雷》；《通信网技术标准汇编GB84》[1989.10]；《30MHZ~1GHZ声音和电视信号的电缆分配系统BG6510–85》；《有线电视广播系统技术规范》GY/T1061–1999；《中华人民共和国公共安全行业标准》；《国际电工委员会（IEC）》。《有线电视系统工程技术规范》GB50200–1994；《电子设备雷击保护导则》GB7450-87；《国内No.7信令方式技术规范综合业务数字网用户部分(ISUP)》；《中国No.7信令方式技术规程》；MT/T889–1995煤矿通讯井下汇接装置通用技术条件；MT/405–1995煤矿生产调度自动交换电话总机通用技术条件；《建筑电气设计规范》《电气装置安装工程施工及验收规范》；《用户终端设备耐过压和过电流能力规范》；4.2地面生产自动化系统第5章安全生产管理信息系统建设方案5.1生产监控系统生产监控系统将各生产子系统以B/S方式实时画面展示。系统接入公司办公网络，在办公网络内可以支持多用户同时访问各监控画面，使得管理人员在办公室即可即使准确的了解到现场的生产数据，用户可从画面查看点的实时变化曲线及历史曲线，并有查看点历史值的功能。5.1.1子系统接入5.1.1.1子系统网络接入根据峻德矿技术要求，全矿须接入的生产子系统主要采用两种方式接入综合自动化监控系统。1.对于数据没有进上位机的PLC系统，直接与子系统控制器联接。2.对于有上位机的系统直接与上位机软件联接。下面对上述的两种接入方式提出具体技术要求。5.1.1.2子系统接入要求1、子系统接入硬件要求·采用PLC方式接入时a)PLC控制器须采用国际知名的主流设备b)PLC须具备支持以太网的模块·采用上位机接入方式时c)上位机要求采用冗余系统配置d)上位机要求预留接入以太网的通讯接口·所有接入方式的硬件接口须采用标准以太网接口(RJ45)·其它接入方式时可参照上位机或PLC的接入要求注：子系统未能直接提供以太网接口的，必须经转换后提供标准以太网接口(井下转换装置必须有MA认证)。2、子系统接入软件要求·上位机软件支持标准OPC接口，数据通讯延时不能大于0.5秒·子系统厂商须提供需要的所有组态图形及I/O变量（包括外部变量和内部变量）、中英文名称、数据类型、解释、与图形的对应关系等，如需增加新的变量则子系统厂家须配合·子系统及OPC接口的验收需矿方与集成方和子系统厂商共同确认，必须有懂得开发的工程师配合集成方来完成监控中心的集成开发·子系统提供OPC接口软件，集成商负责系统接入(子系统定制开发另议)·子系统作为OPC软件的服务器端时，要启动OPCServer的服务功能；集成商在OPCClient完成与子系统间的数据通讯。5.1.1.3子系统接入方式接入方式一：直接与子系统PLC控制器联接。（PLC系统自带以太网通讯接口）接入方式一接入方式二：直接与子系统控制器联接。（控制器须增加接口转换模块，接入工业以太网）接入方式二接入方式三：与子系统控制主机联接。接入方式三5.1.1.4子系统接入特点·当某子系统的通讯或元器件出现故障时，不能影响其他子系统的的通讯和整个网络的传输性能。·子系统需要能支持以太网通讯并能提供标准的OPC接口，就可以无缝接入。·以太网接口（RJ45）和工业标准通迅协议(OPC)，具有良好的兼容性、可靠性和扩展性.。5.1.2数据整合通过数据采集的不同种方式：自动采集控制子系统实时数据、手工录入、来自其他系统历史数据库，所有数据汇总到同一的平台服务器实时数据库中，并重新将实时数据保存到关系数据库中进行存储。由于此处汇总了全矿所有生产及经营的数据，因此为后期的数据挖掘、数据分析等功能提供基础。·自动采集控制子系统实时数据通过平台实时库软件（wincc）对于现场所有控制子系统的连接，实现对现场各子系统数据的自动采集。·手工录入手工录入部分数据时指为各分厂及化验科等部门提供web方式的重要数据录入界面，数据通过井下及地面网络保存至平台关系数据库中。·来自其他系统历史数据库系统实现与其他办公系统如考勤系统、协同办公系统、ERP等系统的无缝连接，达到整合各分散子系统的功能。5.1.3系统功能1)实时画面显示将各自动化子系统画面以B/S结构显示，系统采用wincc软件组态并利用其发布功能实现发布，在此可以根据用户需求灵活组态新画面，新画面将在整合全矿数据的基础上综合展现各系统数据。2)趋势数据实时趋势：动态实时显示点值的变化数据历史趋势：自定义时间段显示数据历史趋势，并能查看历史某时刻点值。3)重要数据报警系统可以实现对现场各系统中的重要参数：开关量、模拟量、组合计算量、逻辑关系量等数据的实时报警功能，此系统即可实现对单点超限报警等，也可实现不同逻辑运算关系的组合式报警，使得调度人员能更好的从整体上对全厂的生产安全做到防范，起到预警作用。5.2报表系统5.2.1调度报表调度报表可根据报送对象的不同设置多种调度报表，调度报表的内容可以包括：·依据数据库及手工录入数据·计划统计数据·调度指令记录汇总·生产总结或提示·计划执行情况的显示除报表外，提供棒图、趋势等图表显示。5.2.2统计报表报表统计功能模块能够实现企业的生产报表统计与查询功能，包括日报查询和班报查询功能，报表的种类和样式由报表组态软件灵活设置。支持Excel格式；系统提供各种来自于各种工业现场实践的统计功能,如最大值、最小值、平均值等。报表统计模块可以将计算机采集来的数据进行自动分类、归档，用户可自定义打印时间间隔，如将8小时或24小时的监测数据每隔一小时为一组打印报表输出。同时有关的运行指标也以报表形式打印输出，供管理人员和技术人员分析、决策、保存使用。手工录入的数据可灵活的插入到各种表格中。手工录入数据有错误，可通过授权修正。报表系统提供方便的公式和算法，支持复杂的运算，形成功能完善的报表，并可根据用户需求调整报表的内容和格式。在系统自动生成企业的各种报表中，可能有的数据有些问题，如现场仪表本身有故障导致数据偏差大或数据错误等情况，会导致数据的统计错误，统计结果就没有多大参考意义。这时，可通过人工方式对统计数据进行修正，完善有问题的统计报表，修改者需得到系统的相关授权才能进行修正操作，并将这些操作信息记录到系统日志中。生产统计分析分为生产日、月报等类别，包括：产品数据，装置运行情况数据，装置消耗核算等。5.3通风安全管理信息系统系统设有巷道通风参数库、风机参数库、构筑物参数库、节点参数库、巷道参数库、风流方向库、网络拓扑与参量数据库。5.3.1计算功能1)阻力测定计算通风阻力测定是生产矿井通风技术管理工作的重要内容之一。通过阻力测定可以达到下列目的：·了解现有通风系统中阻力分布情况，发现通风阻力较大的区段和地点，为了使通风系统更为经济合理，提出切合实际的改进意见。·提供实际的井巷通风阻力系数和风阻值，为矿井扩建、延深提供有关通风设计的实际资料，使风量调节有可靠的技术依据。·为拟定发生事故时的风流控制方法提供必要的参数。·为矿井通风系统自动化控制提供原始资料。井巷的风阻是反映井巷通风特性的重要参数，通风阻力测定的主要内容是通过测量各种类型井巷的通风阻力和风量，以标定它们的标准风阻值和标准摩擦阻力系数值（指井下平均空气密度的对应值），将其编集成册，作为矿井通风技术管理的基本资料。有时为了分析问题，需要沿着某一路线连续测量各区段的通风阻力，以得出整个路线上通风阻力的分配情况。上述测量内容是做好生产矿井通风技术管理工作的基础，也是掌握生产矿井通风情况的重要手段。（1）、参量计算当井下实测工作结束后，须将实测数据认真、仔细地整理、计算。①空气密度式中P—空气的压力，Pa；T—空气的绝对温度，T＝273.15+t，K；φ—空气的相对湿度，％；PS—饱和水蒸汽分压力，Pa。②风量，m3/s式中S—测点处巷道断面积，m2；V—测点处的平均风速，V=V表（S-0.4）/S,m/s。③通风阻力式中、(井巷测段始末点的密度，kg/m3；、(井巷测段始末点的风速，m/s；其他变量见前式。④巷道风阻巷道标准风阻值：式中ρ0—井下空气密度的标准值；ρ0=1.2kg/m3；EMBEDEquation.2—两断面间空气密度的平均值；kg/m3；⑤巷道百米风阻式中Rr—所测平直巷道的摩擦风阻，Ns2/m8；EMBEDEquation.2—两测点间的距离，m。⑥摩擦阻力系数,Ns2/m4式中L(巷道测段的长度，m；U(巷道周界，m。巷道摩擦阻力系数的标准值：2)风网解算矿井通风系统网络解算是矿井通风安全技术管理中一项十分重要的工作。通过矿井通风系统网络解算可以科学有效预防矿井自然发火,增强矿井防灾抗灾能力,有利于矿井通风和瓦斯管理工作,实现矿井富裕风井资源的有效最大利用,实现矿井通风系统的安全、技术、经济、可靠运行。全面掌握矿井通风系统的基本情况，主要通风的运转情况和全矿井通风系统的稳定性与可靠性，提高矿井通风管理水平，加强通风管理，提高通风系统的抗灾能力。进一步优化矿井通风系统，充分挖掘通风系统的潜力，优化重新整合和配置风井网络和设备资源，提高矿井通风能力。适时对矿井通风系统定性定量分析,通过整合配置风井网络和设备资源，并超前实施，满足矿井不同生产时期对通风系统的基本需求,稳定和提高矿井通风能力，使通风系统时时与生产实际相适应。解算方法：采用国内外广泛使用的Scott-Hinsley方法，这种方法算法简单，占用内存较少.Scott-Hinsley方法以图论为基础，首先需要构造最小树，然后确定余数，选定回路，最后进行风量迭代计算，直至满足一定精度.风网解算的基本模型为［2］：bkjQj=0　(k=1,2,…,j-1)（风量平衡方程），　　　　　　　　　　　　　（1）式中：j为分支序号；k为节点序号；N为分支总数；Qj为j分支的风量，m3/s；bkj为表示风流方向的符号函数.fi(Q)=aijRj|Qj|Qj-Pi-Fi(Qi)=0（风压平衡方程），　　　　　　　　　　　　　（2）式中：fi(Q)为i回路的阻力或风压的代数和，Pa；Rj为j分支的风阻，N.s2/m8；Fi(Qi)为i号风机的风压，Pa；Pi为回路自然风压代数和,Pi=aijpj,其中pj为j分支的自然风压；aij为风流方向的符号函数,5.3.2成图功能:根据煤矿井下巷道的真实三维坐标自动生成通风系统图、通风立体图、避灾路线图、防尘系统图等通风图件；并能在通风立体