矿井安全远程监控系统方案

　 一、 需求分析         GPRS 是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS 的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS 的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。          在煤炭企业，安全生产是摆在各级领导工作的第一位大事。而目前国内的煤炭生产安全事故不断，特别是不断发生的重大瓦斯爆炸事故造成了严重的损失，已经引起各级部门领导的高度重视，正采取措施保障煤炭安全生产。         随着企业信息化的不断深入，安全生产信息化成为企业信息化首当其冲的重要内容。利用现代化的信息技术手段，建设安全生产监督管理信息网络系统，才能将安全生产监督管理工作落到实处。          在我国煤炭行业，大多数企业都已经或正在进行生产调度、监测监控等系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用；但是由于各种系统建于不同时期，使用不同的技术，各系统无法有效的集成，使安全生产监测监控信息不能很好的整合、利用。将安全生产监测监控信息及时、准确的传送到各级相关人员手中，缺乏有效的手段。系统需要在地面的中央控制室可对全矿井生产过程及设备实现自动化监测和控制，并能把信息通过网络传送给矿级领导，使领导在办公室即可随时了解生产、安全等信息，实现全矿井的统一调度和统一管理。需要系统的信息由下而上逐级集中，可与矿务局、焦煤公司的局域网内的计算机联网，实现实时远程查看。而控制既可集中于监控层操作，也可分散于设备控制层实施。各个子系统均可独立自成体系，可以按照矿井要求分步配置，进而实现最佳配置。         针对这些问题，厦门四信通信开发人员，在多年的网络测控经验的基础上，采用目前世界上最先进的数据通信技术，开发出了矿井安全远程监测GPRS网络系统，可以对煤矿进行分级管理，进行有效监管，预防和减少安全生产事故的发生。该系统采用先进成熟的GPRS 无线数据终端为远程传输模块，依托稳定、可靠的中国移动GPRS 网络，系统运行可靠，数据采集实时性强。该系统有效的解决了其他通信方式存在的各种问题。在保证数据传输的及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低；同时，通信链路由专业的运营商来维护，避免了用户在使用监测系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。             GPRS 无线传输数据有以下优势：   1．GPRS 用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。   2．终端价格比较低，与 DDN 相比，较 DTU 或 DDN 专线 Modem 其终端价格便宜很多。   3．仪器设备反向控制：本系统对符合环保总局制订的标准数据协议的仪器设备，可以实现仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能。  

  4．GPRS 资费便宜，计费合理。GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。环保数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在 GPRS 网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。   5．GPRS 能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。   6．GPRS 网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于 GPRS 网本身就是一个分组型数据网, 支持 TCP/IP、X.25 协议，因此无需经过 PSTN 等网络的转接，直接与分组数据网（IP 网或 X.25 网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP 协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM 短信息）而言，网络接入更加直接方便。   7．覆盖较好，比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。

二、解决方案 1．网络结构图         2、         功能模块组成 a． 安全数据采集/传输   　　矿井原始数据采集（使用网络、RS485、RS232、RS422 等接口直接采集瓦斯、一氧化碳以及硫化氢等有害气体的浓度以及通风、掘进等数据）；   　　告警阈值数据设定（设定有害气体的告警阈值，用以进行告警判断）；   　　将实时数据通过远程无线网络传输到上一级单位；   　　上级单位接收下属各矿上报的实时数据，并存入本地实时数据库；   b. 安全信息告警   　　告警信息生成（将矿井原始数据和告警阈值进行比较，如果超过阈值则产生告警）；   　　告警数据上报上级单位（将告警数据上报给上级单位）；   　　逐级通知安全责任人（根据告警策略将告警信息逐级发送到安全责任人的手机上，督促其尽快处理）。在通知安全责任人时，可以根据告警策略的设置，分级分时通知安全责任人。当同时发生几种告警时，根据系统的设定可以自动选择发送优先级，例如同时发生瓦斯和硫化氢告警时优先发送瓦斯告警）。   c. 安全信息分析统计   　　系统定期将安全信息进行汇总、统计，并可输出各种报表。   d. 基本管理   　信息源管理（对原始数据和告警阈值数据进行配置和管理）；   　告警策略管理（配置安全数据的告警策略，例如通知安全责任人的顺序等）；   　数据管理（数据库备份、恢复等功能）；

3. 系统功能   （1）系统具备具备的功能有：监测瓦斯、风速、负压、温度、一氧化碳、馈电及风门开关等环境参数，还可以监测煤仓煤位、水仓的水位及主要机电设备开停等生产参数；监测电压、电流、功率等电力参数；机电设备运行保护参数。   （2）配接更大的面积上显示更多的工艺流程模拟图、监测曲线、表格和文字，

          ① 系统生成及操作；   ② 测点生成及操作；   ③ 工艺流程模拟图形显示；   ④ 各测点数据表格显示；   ⑤ 井上、井下各类模拟量参数的实时表格、拄状图、变化曲线显示；   ⑥ 井上、井下主要设备开停等开关量的实时值和开/停时间显示；   ⑦ 原煤产量等累计量的实时值和累计值显示；   ⑧ 各类报警除表格显示外，还有声讯信号；   ⑨ 时钟和日期显示；   ⑩ 系统相关设备及软件操作说明跟踪显示。   （3）系统可配置显示屏，可以显示动、静态模拟图形、数据表格、历史曲线、分层显示采掘平面图、测点配置，实时数据显示等。也可通过显示屏控制主机编制矿井实时矿井安全信息或提示。   （4）系统的人机界面十分友好，所有显示和打印有操作人员只要用鼠标进行简单的点击即可，任何人都可方便使用，即使偶尔有错误的操作也不会影响系统的正常工作。为了确保系统配置等信息不被破坏，专门为系统管理人员、普通操作人员定义了操作权限并配置相应的口令密码，只有口令密码正确才能进入系统进行操作权限范围内的操作。   （5）系统所有被检测的参数、开/停信息及累计量累计、存储，并可连续保持一年（系统软件每三分钟存盘一次），如有特殊情况可保存更长时间，这些数据可随时用表格、二维曲线等形式显示出来，可以打印保存。对重要设备用户能够调整模拟量或设备开停信息和存储时间。   （6）系统有简便的绘图工具。所有动态、静态图都可由矿上一般操作人员绘制（绘图时不影响主机实时监测功能）。   （7）系统具有列表显示功能。模拟图及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、监测值、最大值、平均值、最小值、断电命令、馈电状态、超限报警、断电逻辑不符报警、传感器故障、封锁与解锁等。开关量显示内容包括地点、名称、开/停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态、闭锁与解锁等。累计量显示内容包括地点、名称、单位、累计量值等。

 （8）系统具有模拟量实时曲线和历史曲线功能，在同一坐标上用不同颜色显示最大值，平均值，最小值曲线，在一屏上，最多显示6个模拟量曲线，并设时间标尺，可显示对应时间标尺的模拟量