矿山安全集成监控系统技术方案

矿山安全集成监控系统技术方案内容摘要：

.............. 50 系统结构与界面（示意图） ..................................................................................... 51 安全报警 系统 现有的和新建的系统集成 ............................................................................ 53 系统组成与作用 ...................................................................................................... 53 系统功能与特点 ...................................................................................................... 53 系统结构与界面（示意图） ..................................................................................... 55 8 1 系统 概述 中国的 矿山 安全事故率居高不下，除 管理不善外， 缺乏集成式一体化的 安全监 管 设备是主要原因之一。 如何 充分利用 先进 的监 管 系统 技术手段 ，达到加强安全生产， 提高预警和事后搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。 我们认为 提升安全生产信息化管理水平， 克服现已运行的系统均是孤立的不能协作工作的固有弊端，需尽快建立集成式一体化的安全动态定位监控系统， 加强以灾害预防、 智能监控、定位 搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国 矿山 安全生产工作的必由之路。 我们 结合国内 实际引进消化北美先 进 技术， 在国内 率先推出 了 具有自主知识产权的 适用于 贵金属、有色金属、稀有金属、稀土和煤矿等矿山 地面和井下 的 安全 集成 监控系统。 本系统 集井下 人员 定位 考勤、 巡检 考核、监督报警 与 移动 搜救， 全 数字 视频 监控 ， 双向语音通讯， 各种 无线 与 有线 检测设备与报 警终端 ，各种 信号 的 一线通 宽带 传输、中心控制、远程监管等 系统之大成，是 矿山 安全监管各方面 全方位的解决 方案 ，可以实现 现有 矿山 各孤立 运行 系统监控信息的集成传输和综合应用。 利用 本 系统， 各级 监 管 人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安 全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手 多种 资料。 尤其 重要的 是， 由于 矿山各级安全 监管人员的监控行为也同时受到了本 集成 系统的 实时督察 ，从而可以有效避免单一、分立 的监控系统（如瓦斯监控系统）虽然报警，但因监管人员未及时采取处警行动而酿成的事故。 此 外， 上级 各 安全 监管部门可从各自安 检 管理中心或者通过手机 Wap 上网两 种方式，实时 远程监看井下 安全生产 状况， 及时 提出整改方法，减少事故隐患， 使 矿山 安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进， 大幅 提高矿山 安全管理水平。 本系统 按 照集成系统平台 体系 结构设计，其包含 的 关键系统 主要包括 ： 井下 系统主要有： （ 1） 一线通 宽带 传输 系统； （ 2） 人员 定位 考勤、 巡检 考核、监督报警 与 移动 搜救 系统； （ 3） 矿车定位监控 与管理 系统； （ 4） 全数字 视频监 控 系统； 9 （ 5） 远程产量计量监控 ； （ 6） 双向语音通讯 系统； （ 7） 电子地图 系统； （ 8） 三维 GIS 应用 系统 ； （ 9） 瓦斯 安全监控系统； （ 10）安全生产设施监控系统 ； 此外，还包括以上已建系统和未来新系统的无缝集成（电力系统除外）。 地面 系统主要有： （ 11） 无线报警监督、视频监督与应急指挥 系 统 （可加配移动应急指挥车） ； （ 12） 大屏幕 数字拼接墙（含显示公告牌）系统； （ 13）服务器 （含硬件网络设施） 系统； （ 14）监控中心 数据库与数据仓库 系统； （ 15）监控中心 智能 会商系统； 本系统 易于 实施 对现有孤立系统的升级改造与 新系统的集成，其总体建设 成本 、营运成本和系统 的功能、 性能均优于各孤立监控系统之和， 能够到 达 1+1≥ 2 的效果， 是 矿山安全监 管 系统的发展方向， 达到了真正的自动 实时、 遥测 遥控、 移动 远距 、 集成 智能 、 监管督察、 安全 可靠和 易扩充、低成本与 可管理 的目 标。 10 2 系统需求与设计原则 现有问题 长期以来，中国 矿山 事故不断，包括瓦斯爆炸、塌方、渗水等事故越来越严重。 究其原因，除了没有进行严格的按照规定的安全检查外，主要在于缺乏及时跟进掘进生产面的定位监控报警系统， 和 没有及时发现、处理 报警问题 ，以至造成严重后果。 例如 ，传统的所谓“在线式”瓦斯监控报警系统，实际上不能够做到真正的在线实时报警，一是因为这些设备落后，做不到实时在线报警；二是因为监控点安装的位置有限，很难及时根据掘进面做相应增加，而掘进面恰恰又是事故高发地带，因此，不能及时有效的避免事故的发生；三是因为这些传统设备缺乏完备的故障自检远程报 警维护功能，加上瓦斯安检员的责任心不 强 ，以为安装了这些瓦斯监控的地方不需要人员下到井下检查，一旦设备出现故障不能及时发现和排除， 或者因为诸多检测报警系统均为由各厂商分别设计的各自独立运行的孤立系统， 没有把它们集成起来，不能发挥集成系统的监测互补与督察功能， 各孤立系统的弊端不能由集成系统 克服 ， 从而造成 矿山 安全事故 的 频繁发生；四是缺乏井下动态定位监测与搜救系统，不能实时掌握井下安全生产的情况，一旦发生 事故由于矿工的井下位置难以 确定 ，得不到及时搜救，造成人员伤亡率增高。 因此，迫切需要一套先进而行之有效的设备和配 套的监管 系统来突破 矿山 瓦斯 、一氧化碳、负压、地下水、电气和动力等设备的 安全监 控和管理的瓶颈，进而平滑扩充逐步完善对井下和整个矿区的实时在线安全定位监控与管理，并且能够兼容或者兼并取代现有的系统和网络。 系统需求 我们在分析近期 矿山 发生的特大事故时发现： （ 1）地面与井下人员的信息沟通不及时； （ 2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业实况； （ 3）当班安全监管人员责任心不强，未能事先及时处理安全隐患和报警事件， 加上至今各孤立的监控系统不具备智能监督功能，上级领导也难以及时掌握现场的紧急情况， 11 致使应急处置不到位或者根本就没有采取应急处置措施； （ 4）一旦事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低， 且不能移动定位搜救以及 搜救效果差。 目前， 矿山 安全监控系统普遍存在着下列问题： （ 1） 现有已建各监控 子 系统均为相对孤立的系统， 切 各 孤立 系统 信息 资源 难以共享，更不能 互 补利用； （ 2） 缺乏 井下 宽带信号传输系统、 远程视频监控系统 、动态定位搜救系统、双向语音通讯系统、无线报警指挥系统等 一系列 先进 的 IT 系统，更没有一套完整的全方位集成式一体化的 矿山 安全动态定位监控 系统的解决方案； （ 3） 已建系统 因受 早期 技术限制， 性能与安全稳定性不高， 缺 乏自检远程维护功能。 随着 传输 技术和计算机技术的发展，在 矿山 安全监控系统中引入 数字化 远程视频监控系统 、井下宽带信号传输系统、 远程视频监控系统 、动态定位搜救系统、双向语音通讯系统、无线报警指挥系统等一系列先进的 IT 系统必然是发展的大 趋势。 集成式一体化的 矿山 动态定位 监控系统满足以下 关键 功能 需求 ：  所有井下系统 设备满足 矿山 防爆、隔爆 安全 等级要求 ；  具备现有各单个系统的全部功能；  运用 GIS 集成技术建立的具有真实地理坐标的井下坑道电子地图系统，是各安全监控系统可视化的基础， 又 是建立空间属性数据管理一体化与 各 应用 系统高度集成 需求 的软件 平台 基础。 基于 GIS 技术的安全设施管理系统，以井下坑道电子地图为基础，实现各种安全设施和设备的实时定位监测监控与维护，人员的定位考勤和应急搜救，各种矿图的资源共享和应用集成。 特别是三维 GIS 应用系统，以三维全方位视角方式展现井下坑道立体图及其对应的地面电子地图为基础，包括矿山三维 GIS 显示查询系统、保留矿柱井上下三维对照制图系统、一通三防三维测算制图系统、三维采掘设计图自动更新等子系统，可大大提高 矿山 对井下设施的设计、施工、制图、维护的管理水平。  所建的 井下 人员定位系统，集人员定位 考勤、巡检考核 、监督报警 和移动搜救 四个子系统于一体。 除有效解决了弯道和岔道的定位外，其高精度定位分站可以在80～ 250 米（包括岔道、 U 型弯道）识别范围内精确定位（ 1～ 250 米可调），完全 12 可以满足≯ 180 米的采掘工作面人员的实时精确定位。 其中： 人员考勤子系统，着重 对缺勤、迟到和早退等人员的自动化处理，干部带班下井情况的实时统计， 具有对无效下井人员自动监管的功能； 巡检子系统则可实时考核巡检人员的巡检到位情况； 监督报警子系统是一套对识别卡非法进入、 非法离开、故障 损坏和非法摘取（可选）进行监督报警的先进系统； 移动搜救子系统则是一套全新的可移动实时搜寻井下失踪人员位置，具有在盲区逐步精确定位搜救下井人员的独到功能，探测生命特征（可选）的先进 功能。  具有对井下采掘设备 /矿车进行安全生产 动态定位监管的 功能。  具有 客户端仅仅利用 IE 浏览器，通过 Inter/Intra/LAN 宽带并发 实现 访问和 实现 控制视频监控的功能， 支持的全数字 视频信号 质量 从 CIF（ VCD） 、 DVD、 D1像素级 （ PAL 制，最高 704 576， 1～ 25 桢 /s 可调 ； NTSC 制最高 704 480， 1～30 桢 /s 可调，占用带宽 800Kbps～ 2Mbps 可调）。  既支持音视频 信号 的同步采集与传输，又支持与井下全双工的语音通讯 （小灵通）系统。 其中，井下全双工的语音通讯（小灵通）系统 自成体系，可免电信话费实现井 下 和地面的双向语音通讯，还可选 与电信公网的固话、手机和小灵通 的 通话功能（接听免费）。 此外，利用本子系统具备的人员定位和报警功能，可弥补非重点区域因未布设高精度人员定位系统而不能对人员定位和报警的不足。  应急指挥系统，包含无线报警监督 、视频监督、 应急指挥三个子系统 和一个独立的野外移动应急指挥车系统（可选）。 其中： 无线报警监督子系统，包含对 井下 瓦斯、 一氧化碳、 温度、负压、水位、局扇、 风机 、水泵、电力 等 各种危险要素和 安全 设施的 报警 监控 系统 运行状态 的 实时监看 ，并 可 实时督 察安检操作员和各级 安监 管理 人员对 报警信息 的处理情况 ，逐级向上级安监人员发送无线报警监察信息，可有效避免人为 因素 延误处理报警事件酿成的灾难 ； 视频监督子系统 则 可 弥补人员定位考勤系统中难以自动识别的弄虚作假（代班、以少充多） 的考勤 和杜绝无卡人员的下井； 应急指挥子系统是在语音通讯、视频监督、电子地图、 视频 会商和应急预案库子系统 支持 下的 具有 辅助 决策支持 功能的 系统 ；。