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煤矿无线预警报警及联网方案

时间:2016-10-14


安全生产监测监控无线预警报警 3.0V 系统 及远程多级联网系统

设 计 方 案
中安永恒(北京)工程技术有限公司毕节公司 2013 年 8 月

煤矿安全生产监测监控无线预警报警 3.0V 系统





一、项目概述 ............................................................... 2 二、方案特点 ............................................................... 3 三、产品优势 ............................................................... 4 四、系统设计 ............................................................... 5 4.1 系统构成 ............................................................... 5 4.2 系统架构与实现方式 ..................................................... 6 4.3 各功能子系统概述 ....................................................... 7 五、远程监控联网系统 ....................................................... 8 5.1.远程监控联网系统的作用 ................................................. 8 5.2.远程联网监控系统功能特点 ............................................... 9 六、系统主要功能及界面介绍 ................................................. 9 6.1 登陆界面 ............................................................... 9 6.2 数据监控 .............................................................. 11 6.3 报警 .................................................................. 16 6.4 监测点历史数据曲线图 .................................................. 18 6.5 数据查询 .............................................................. 19 6.6 警声管理 .............................................................. 20

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煤矿安全生产监测监控无线预警报警 3.0V 系统

一、项目概述
近年来,我国煤矿安全生产形势严峻。尽快提高煤矿安全保障能力,实现煤 炭工业安全发展, 成为了党和政府及相关主管部门十分关心的头等大事,煤矿安 全不仅关系到人民群众的生命安全,也关系到社会主义和谐社会的建设。 近几年很多煤矿企业都安装了煤矿安全生产监测监控系统,但几乎所有的煤 矿安全生产监测监控系统都是由计算机及网络运用实现的, 它要求系统操作人员 对计算机及网络有较强的专业技术,否则由于网络或其它原因使计算机出现死 机、系统运行不正常等问题时,操作人员不能及时处理,就会造成监测监控系统 的失效。 所以利用高可靠性的专用数据采集及传输处理设备和运用高新技术手段 减除或降低对安全生产管理人员和系统操作人员的计算机专业知识和专业技能 的要求是十分必要的。 再者,煤矿安全生产监测监控系统都是设立固定的监控室、监控中心,由专 门的工作人员 24 小时进行固定值守,无法进行移动监管,大大增加了工作人员 的工作时间和劳动强度, 也不便于相关人员和主要责任人进行随时查询和对煤矿 安全生产状况进行适时管理。 综上所述,结合我国煤矿企业的现状及煤矿安全生产监测监控系统的功能、 实现方式等特点, 利用煤矿安全生产监测监控无线预警报警系统,对于加强煤炭 安全监管, 提高煤矿安全保障能力具有重要作用。该系统在不需要更换和增加任 何煤矿井下现有设备 的基础上,利用高性能的嵌入式远程控制系统设备和 GSM/CDMA 卫星移动通讯技术及自主研发的核心软件和通信语言,将分布于井下 的生产监控信息通过专用网络传输到移动电话等设备上,实现远程无线连接,管 理人员(使用人)在世界上任何一个 GSM/CDMA 移动网络覆盖的区域内就能通过 移动电话、手提电脑、PDA 等移动通讯设备对矿井的设备运行情况进行 24 小时 查询,而且,当出现瓦斯浓度超限或风机停转等设备故障时,系统自动将各种危 险信息和故障信息发送到移动通讯设备上,实现 24 小时实时报警,管理人员可 在第一时间发出处置指令,将生产事故和损失降到最低。 本系统在现有监测监控系统固定式的值守方式上, 增加了无区域限制和无时 间限制的移动值守方式。 同时具有高可靠性、 可远程维护、 远程升级及数据记录、 存档和多级联网等功能, 不仅解决了煤炭行业监管难的问题,更主要的是实时监
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煤矿安全生产监测监控无线预警报警 3.0V 系统

测监控各个矿井的安全状况,随时调度指挥生产,避免和减少安全事故的发生, 达到群防群治的目的,为煤矿安全生产建立一个更为科学、安全、实用的双通道 防线。

二、方案特点
? 通过此系统的无线监测终端可随时随地、 方便快捷的实现安全生产的监测监 控,极大提高了煤矿安全生产相关人员的工作效率与监测力度。 无线监测终端利用先进的无线网络技术,在不影响原有系统稳定运行的情况 下, 实现了与原有监控系统的无缝衔接,同时丰富了原有系统的数据传递方式及 应用深度。 煤矿企业无需更换安全生产监测监控设备,即能实现安全生产监测监 控操作人员移动值守,企业领导可异地进行信息数据查询。管理人员(使用者) 在世界任何一个中国移动或中国联通网络服务可联通的区域就能通过移动电话 (手机 PDA) 、手提电脑、等移动通讯设备对矿井的设备运行情况及生产情况进 行 24 小时随时查询。 ? 结合现有煤矿安全生产管理模式,将数字化技术与安全生产管理体系相结 合,提供分级授权,多级报警及信息管理等多种安全生产管理手段。 当出现矿井瓦斯浓度超标、一氧化碳超限、通风系统、分站工作情况、井下 人员动态(选配) 、产量计量(选配)等各种危险信息、故障信息发送到移动通 讯设备上,实现 24 小时分级实时报警,以便管理人员(使用者)在第一时间做 出相关指令。同时可实现新疆建设兵团各级多个煤矿、多个移动设备联网、并能 设立查阅权限、报警权限等分级管理功能。为煤矿安全生产建立一个更为科学、 安全、实用的第二道防线,将安全生产隐患降到最低。 ? 通过此系统的分级授权定制与历史曲线图分析, 科学高效的实现了预警报警 的高准确性与高送达率。 此系统在充分结合本矿安全生产管理体系和制度的基础上,灵活分析各种实 际生产要求与特例, 准确高效的实现了安全生产的预警与报警。各种历史数据的 查询手段, 通过曲线图的方式为故障分析提供了有效的工具。同时可对历史数据 进行记录、显示、存档及打印。 ? 基于先进的无线通讯技术、嵌入式工控技术以及 Linux 软件系统,并通过高 可靠性、可远程诊断、远程维护及远程升级等技术极大降低了系统故障率和
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系统运行维护成本 此系统在技术方面整合集成了 GPRS、CDMA、卫星及微波等各种先进的无线技 术,利用工控嵌入式系统,在高稳定性和高可靠性的前提下,具备了自动修复, 自动维护升级,以及无病毒感染等诸多先进特点。飞机“黑匣子”形式的工业模 块化设计,安全性高、不易出现故障、可进行远程故障诊断、远程维护及远程升 级, 保障系统稳定性的同时极大降低了煤矿用户管理维护的繁琐与费用支出。系 统联网和数据传输采用专用协议,安全性更高,可靠性更强。完全避免了 PC 机 或 Windows 系统带来的感染病毒、黑客侵入、死机等现象,确保了矿井监控设备 的正常运行,真正达到煤矿安全监控的真实、高效、可靠。 ? 低投入,免维护,在充分满足现有联网数据与视频传输的基础上,以更为便 捷的方式为各煤矿及管理机关的数字化建设提供了极佳的手段 通过现有成熟的 CDMA 和 GPRS 网络,不但能以低投入换来稳定可靠的无线网 络, 还能免去对网络故障的维护。 同时对接现有视频监控, 井下人员定位等系统, 可将其他类监控数据与视频传输至各级监控室, 并能以无线监控终端的方式实现 移动监控。随着 3G 网络的陆续开通,无线网络的传输速度将大为提高,到时本 系统又能顺利过渡到 3G 网络,由此也充分体现出了本系统的发展潜力与投资长 期回报。 综上所述, 本方案是基于奎屯天北矿业公司红山煤矿四号井安全生产实时监 控系统的基础上, 建立了一套完善的、符合中国煤矿安全生产要求的预警报警系 统与服务体系。

三、产品优势
本项目中,我们将提供一台安全生产监测监控无线预警报警(LT-KJ3.0V)主 机设备, 煤矿各类数据处理与传输等程序运行在我们自主定制开发的矿端无线主 机设备中, 如下图所示:

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采用该设备的优势如下: ? 飞机“黑匣子”形式的工业模块化设计,安全性高、不易出现故障、可进行 远程故障诊断、远程维护及远程升级,保障系统稳定性的同时极大降低了煤 矿用户管理维护的繁琐与费用支出。 ? ? 整机无风扇,低功耗设计,结合多项工控技术,硬件稳定性极高。 让矿端的程序尽量少的运行在现有的煤矿监控系统上,从而尽量减少对现有 煤矿监控系统的影响。 ? ? ? ? 集成 GPRS/CDMA 双通道,实现远程无线连接。 能够使得矿端的安装实施简单易行。 该设备同时起到对矿端井下监控系统的监察作用。 集成嵌入式 Linux 系统, 该系统具有极高的稳定性和可靠性,能够满足 7x24 小时的服务要求。

四、系统设计
4.1 系统构成 在结合当地各矿的特征及煤炭行业管理体系的基础上,我们将系统分为以 下几个部分: 4.1.1 煤矿矿端采集系统 通过自主研发的专用矿端采集主机,结合工控技术及无线技术,为整个系 统的矿端数据采集提供了稳定可靠的数据采集与传输。 4.1.2 数据中心 中安永恒(北京)监控中心的数据中心,承担着整个系统核心数据的存储

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与处理,高标准的机房不但保障了系统运行的稳定可靠,更为本系统今后的运 行维护提供了极大的便捷,将煤矿的运维工作降到了最低。 4.1.3 无线网关(移动与联通) 为保障本系统的绝对稳定与高效,以及无线监控终端(PDA 或笔记本)的 实时监控,本系统在移动和联通都对接了专有的无线网关,从而为随时随地的 无线监测监控提供了充分的保障。 4.1.4 无线监控终端(手机或电脑) 采用各类智能手机以及笔记本,为煤矿安全生产的监管人员提供了灵活便 捷的监控手段,也为未来各类系统对接入移动办公网络做好了充足的准备。 4.2 系统架构与实现方式 ? 矿端无线主机通过“原有安全监控主机”获取井下数据,然后通过有线或无

线方式发送到“无线网关” ,再传送到监控中心的数据处理中心。 ? 经过数据中心的智能处理后,本地所有无线监测终端就能看到联网后的数

据, 煤矿无线监测终端能看到本矿数据, 通过无线监测终端能看到所辖煤矿数据, 机关无线监测终端能看到所辖煤矿数据。 ? 中心监控室可以利用大屏幕等显示设备,通过互联网查看联网后的所辖煤矿

的数据。 ? 与传统传输监控示意图:

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4.3 各功能子系统概述 本联网系统相对其他联网系统提供了更多更高新的系统功能,共由 9 个应 用子系统整合构成,概要介绍如下: ? 矿端无线主机 a) GPRS 与 CDMA 双通道模式 b) 嵌入式 Linux 系统 c) 工业级 CDMA/GPRS Modem ? 矿端无线主机软件系统 a) 通过矿端服务器数据伺服子系统获取矿端实时数据。 b) 数据差异化分析 c) 数据加密,采用 DES3 d) 数据压缩,减少无线传输的流量,提高传输速度 e) 自动升级和维护
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f) 基于双通道模式的实时数据传输 ? 矿端监控数据采集子系统 a) 支持各种井下监测监控系统,生成符合国家标准的数据格式 b) 系统能够自动升级和维护 c) 提供给矿端客户端数据采集子系统稳定可靠的数据传输接口 ? 数据中心数据处理子系统 采用负载均衡和集群的方式接收数据, 支持线形扩展, 基于企业级 Linux 系统搭建服务系统。 ? 数据中心短信预警报警子系统 与中国移动和中国联通的无线网关对接, 实现各无线手机终端的预警报 警发送。 ? 数据中心 WEB/WAP 浏览子系统 通过监控程序,实时浏览各个联网煤矿的监控数据的分类查看与查询, 并可通过基于 WAP 技术实现的煤矿实时数据的分类浏览与查询。 ? 数据中心管理子系统 a) 分级授权 b) 分级管理 c) 分级报警 ? 数据统计分析子系统 提供完整的数据的统计查询,以及历史数据的曲线分析功能。 ? 系统实时故障分析子系统 当系统有异常的时候, 矿端客户端将采集相关信息传输到数据中心,通过监 控软件即可实时了解情况,协助工作人员尽快分析问题,解决问题。

五、远程监控联网系统
5.1.远程监控联网系统的作用 针对于多煤矿的集团设计开发,集团用户只要登陆了此系统, 就可以看到所 辖煤矿的监测监控系统数据,最小化到任务栏,如有报警信息将会自动弹出报警 信息窗口,并伴随着报警声音。不会影响到其他的办公,而且报警信息窗口会自
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动跳到最前的页面,可以直观的显示。 5.2.远程联网监控系统功能特点 ? 网络的安全性 要进入远程联网监控系统需要输入网络密码, 输对了网络密码才能连接上我 们的数据中心,保证了访问的安全性和稳定性。 ? 页面直观人性化的显示 进入远程联网监控系统后, 能从地图上直观的看到川煤集团哪些煤矿安装了 该系统,那些地方还没有安装过该系统,并可通过各矿旁边的红,绿,警灯等图 标看到各个煤矿的设备运行情况; 人性化则体现在一旦进入到远程联网监控系统 后可以最小化不耽误做其他的事情, 一旦有报警信息出现时信息会总在最前方弹 出。 ? 提高了监测力度 只要能上网都可通过登陆此平台、方便快捷的实现安全生产的监测监控,极 大提高了煤矿安全生产相关人员的工作效率与监测力度。 ? 分级授权与历史曲线图功能 通过此系统的分级授权定制与历史曲线图分析, 科学高效的实现了预警报警 的高准确性与高送达率。

六、系统主要功能及界面介绍
6.1 登陆界面
在网络密码, 用户名, 密码后面的文本框输入相应的信息后点击登陆进入安全监测监控 远程联网系统的地图监控模块。 注:1.网络密码是分配给用户的专门密码,只有使用此密码才能使用我们的专网登录到 远程监控联网系统,保证了用户的安全性。 2.只有当网络密码、用户名、密码三者全都输入正确时才能进入系统平台,输错任 何一项都登陆不了远程监控联网系统。 3.输入正确后进入,地图监控页面。

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◆界面原型:

注:此页面是 10 秒钟刷新一次,状态都是实时的。 在进入这个模块后我们可以看见各矿旁边都有小图标,我们共有三个小图标:

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●绿灯图标表示 BOX 连接正常, ●红灯图标表示 BOX 连接中断或 BOX 连接但数据采集不正常, ●警灯图标有安全生产隐患(可能是瓦斯,CO 超标,风机不运行等) 。

6.2 数据监控 6.2.1 对联网所有矿监控数据进行查看
◆系统功能:查看所有已安装过的煤矿监测监控数据。 ◆操作要点:有两种方式进入: (1)单击页面中的进入按钮。 (2)单击页面上方导航栏中检测点数据查询项。 ◆界面原型:

注: 页面左侧列出的是已安装过的煤矿, 单击其中的一个会对这个矿进行单独循环滚动, 白色三角形状标记的地方是收缩/弹出栏(可以展开或收索) 。展开后如下图所示:

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此功能页面提供了不同的查询方式及功能,其中包括: ● 整屏查询 系统功能:将各矿的监测点数据一屏一屏翻滚的方式进行显示。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的整屏查询的项。 ● 逐行查询 系统功能:将各矿的监测点数据以一行数据的高度为滚动距离向上滚动。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的逐行查询项。 ● 逐级查询 系统功能:将各矿的监测点数据以电影结束后字幕滚动方式缓慢向上滚动。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的逐级查询项。 ● 暂停 系统功能:将屏幕上向上滚动的数据停止滚动,页面静止。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的暂停项。 ● 更换显示方式 系统功能:将页面显示方式改变。对比(如图) (1)第一种显示方式:

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(2)第二种显示方式:永远显示有的数据,监测点有数据才能显示。

● 返回地图 系统功能:从现有界面返回到上一级的地图界面。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的返回地图项。 ● 更换登陆用户

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系统功能.:从现有界面退回到登陆界面进行更换用户重新登陆。 操作要点:点击屏幕上方导航栏中的更换登陆用户项。

6.2.2 对该市内的煤矿进行查看
◆系统功能:查看某市内的煤矿的监测监控数据。 ◆操作要点:在地图上页面单击要进入的该市的名称。 ◆界面原型:

对该市内的所有矿的监测监控数据查询 有两种方式: ◆ 点击该页面中的进入按钮。 ◆ 点击屏幕上方导航栏中的监测点数据查询。 两种方式进入后显示如下图:

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注:该页面中的查询方式中各项功能和上文提到的是一样的。

6.2.3 对单个矿的监测监控数据进行查看
◆系统功能:提供单个矿监测数据进行查看。 ◆操作要点:在地图页面直接对地图上显示的矿名单击即可。 ◆界面原型:

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6.3 报警 6.3.1 报警条件与报警方式:
有两种报警条件: ● 有报警记录产生时报警。 ● 从监测数值超标开始报警,一直持续到数值恢复正常。

6.3.2 报警三种方式:
● 声(警报声音) 。 ● 光(地图模块中的报警灯) 。 ● 消息(弹出报警消息提示) 。

6.3.3 报警信息展现方式:
● 光:跟地图模块绑定,当触发报警条件时,煤矿状态图标变成警灯图标。恢复正常 时,图标变回煤矿状态图标。 ● 声:从登录进入系统后自动运行,并且不能停止。当触发报警条件时,不需要界面 展现,发出报警声音。恢复正常时,报警声音关闭。 ● 消息:从登录进入系统后自动运行,并且不能停止。弹出提示窗口以红色字体汇总 显示总的报警数据条数。

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6.3.4 对报警信息进行查看:
点击弹出对话框中显示报警条数的红色字体, 会对报警信息的发送进行查看。 点击后以 时间排序显示详细的报警记录内容。用户可以确认此消息,点击后被确认的消息消失。报警 信息汇总窗口和报警信息详细内容窗口可以被关闭。 下一个读取数据周期如果没有未被确认 的报警记录和新的报警记录,不再弹出提示窗口。如果有就继续弹出。 点击报警条数后显示:

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6.3.5 对报警监测点的详细情况查看:
可单击报警的煤矿,进入后该煤矿有报警的监测点会在最上方显示,便于查看。 界面原型:

6.4 监测点历史数据曲线图
◆系统功能:对某段时间内的该监测点的数据用曲线图的形式进行展现。 ◆操作要点:点击某个数据监测点,即可查看该监测点的曲线图。 ◆界面原型:

此模块是在数据监控页面中, 当用户点击某个监测点的名称后弹出相应监测点的最近一 段时间内的历史数据曲线图。以当前时间点为结束,以过去 1 小时为开始。
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曲线图的展现不实时刷新。

6.5 数据查询 6.5.1 历史数据查询:
◆系统功能:可以对某个监测点某段时间的历史数据进行查询。 ◆操作要点:单击屏幕上方的导航栏的历史查询项。 ◆界面原型:

注:在相应的文本框中输入要查询的条件,点击查询按钮即可进行查询。

6.5.2 报警数据查询:
◆系统功能:可以查看报警的数据。 可根据煤矿名称,监测点名称, 类型名, 报警时间, 报警信息的用户名单独进行查询。 ◆操作要点:单击屏幕上方的导航栏的报警数据查询项。 ◆界面原型:

例 1:这是根据时间条件进行查询,在报警开始结束时间内输入您想得到的时间段即可 弹出此时间段的报警信息。 (注:如不加其余条件,输出的是这个时间段的所有有报过警的 煤矿信息)如下图:

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注:如想根据矿名称,或监测点名称查询直接在对应的文本框总输入想查的名称即可。

6.5.3 报警信息查询:
◆系统功能:对给用户手机上发送的报警信息内容进行查询。 ◆操作要点:鼠标单击屏幕上方导航栏的报警信息查询项。 ◆界面原型:

进行查询时点击报警开始时间右侧的日历图标, 选择要查询的报警信息的时间, 点击查 询按钮即可查询你选择的时间段的报警信息。之后点击返回就可以返回到地图监控界面。

注: 在进行查询时管理员身份登陆能查看所有人的报警信息, 普通的用户查询只能查看 自己的报警信息。

6.6 警声管理
◆系统功能:可对报警的声音进行关闭,也可在打开。
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◆操作要点:鼠标单击屏幕上方导航栏上的警声管理项。 ◆界面原型:

点击煤矿右侧对应的方框,即可以取消使用报警声音。如果方框中没有小对勾,即为使 用报警声音。

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