矿井抗灾及预防监控系统.pdf

本发明涉及一种矿井抗灾及预防监控系统，包括地面釆集监控服务器、以太环网、摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器及电源，摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器设置在矿井内，通过以太环网与地面釆集监控服务器相连接。传感器和摄像头将所得信息经以太环网传输到地面釆集监控服务器，地面釆集监控服务器设置在地面调度室内，可根据传感器和摄像头所得到的信息控制防火门总成、风门总成及自动洒水装置。本发明的有益效果是，可使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。进一步促进矿井的安全生产，提高对矿井内各种灾害的预防能力和抗灾能力。

1.  一种矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：包括地面采集监控服务器、以太环网、摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器及电源，摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器设置在矿井内，通过以太环网与地面采集监控服务器相连接。

2.  根据权利要求1所述的矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：所述防火门总成由防火门、防火门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、遥控器和动力系统组成，防火门为远程控制自动防火门，防火门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，并安装有位置传感器。

3.  根据权利要求1所述的矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：所述风门总成由风门、风门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、红外开关传感器和动力系统组成，风门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，风门上方安装有喷雾帘和防挤按钮，风门自动控制器通过动力系统自动控制风门相互联锁。

4.  根据权利要求1所述的矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：所述自动洒水装置包括自动洒水控制器和喷雾帘，并配置有温度传感器和烟雾传感器，自动洒水控制器配置有PLC编程器，PLC与地面采集监控服务器进行通讯，在风门上安装喷雾帘。

5.  根据权利要求1所述的矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：所述传感器包括位置传感器、温度传感器、烟雾传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、瓦斯传感器和水压传感器。

6.  根据权利要求1所述的矿井抗灾及预防监控系统，其特征在于：所述电源包括常用电源和后备电源，采用双电源供电冗余设计，现场配置多台后备电源。

矿井抗灾及预防监控系统
技术领域：
本发明涉及一种矿井抗灾及预防监控系统，属矿用设备技术领域。
背景技术：
近年来，煤矿发生事故的数量在不断增加，如何加强安全生产，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。在经济高速发展、能源供应紧张的形势下，如何处理好保证安全和提高产量的关系，需要深入研究，发展不能以牺牲环境和生命为代价。为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。传统的模拟视频监控系统，由于可靠性和性能差，灵活性和扩展性差，查询取证时十分烦琐，难以维护，不能实现多监控中心和多级监控管理，不适合当前有关领导部门对煤矿安全生产监督、管理的要求。
发明内容：
本发明的目的是为了提升安全生产信息化管理水平，进一步促进矿井的安全生产，提供一种矿井抗灾及预防监控系统，可提高对矿井内各种灾害的预防能力和抗灾能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种矿井抗灾及预防监控系统，包括地面采集监控服务器、以太环网、摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器及电源，摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器设置在矿井内，通过以太环网与地面采集监控服务器相连接。传感器和摄像头将所得信息经以太环网传输到地面采集监控服务器，地面采集监控服务器设置在地面调度室内，可根据传感器和摄像头所得到的信息控制防火门总成、风门总成及自动洒水装置。
所述地面采集监控服务器设有OPC接口，可以为第三方软件提供数据共享功能，接入信息化平台。
所述防火门总成由防火门、防火门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、遥控器和动力系统组成，防火门为远程控制自动防火门，常开式能够满足反风要求。防火门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，可程序化处理信号和控制每一个动作，防火门开、关门的时间可以根据现场需要设定。防火门在自动开关动作时，现场有声光语音提示。防火门安装了位置传感器，监测防火门当前状态和自动控制时是否开关到位。当系统出现故障时，在控制器的液晶显示屏指示故障类型和含义，便于快速检修和系统故障排除。
所述风门总成由风门、风门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、红外开关传感器和动力系统组成，红外传感器监测行人和车辆，为风门的开、关提供信号指令。风门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，程序化处理信号和控制每一个动作，风门开、 关门的时间可以根据现场需要设定，风门的开关角度可以设定和控制。风门上方安装有喷雾帘，在发生火灾时自动喷雾，防止高温损坏风门设施。风门自动控制器通过动力系统自动控制风门相互联锁(电气连锁)。风门开关时现场有声光语音提示。风门安装了防挤按钮，可以防止挤伤工人，还可以在红外线传感器出现故障时打开风门，还可以停电状况下通过手动操作，打开、关闭风门。可实现井上对井下风门进行远程控制风门开启和现场就地控制、及遥控。当自动风门系统出现故障时，在控制器的液晶显示屏指示故障类型和含义，便于快速检修和系统故障排除。调度室内的地面采集监控服务器对自动风门运行状态等信息井下实时监控。
所述自动洒水装置包括自动洒水控制器和喷雾帘，并配置有温度传感器和烟雾传感器，自动洒水控制器配置有PLC编程器，PLC与地面采集监控服务器进行通讯，地面工作人员能根据井下实际情况对自动洒水装置工作状态进行实时监控。自动洒水装置通过PLC进行控制，PLC通过采集环境中温度、烟雾等信号来自动灵活的控制洒水装置的启停。在风门上安装喷雾帘，当发生火灾时自动实现喷雾，保护风门总成不被大火烧坏。
所述传感器包括位置传感器、温度传感器、烟雾传感器、风速传感器、CO传感器、瓦斯传感器和水压传感器。
所述摄像头为低照高清防爆摄像头，安装在风门、防火门、洒水装置等区域两侧，可对附近区域人员及车辆通行实现24小时监控，并通过柔性阻燃光纤将高质量图像信号传送地面调度室。
所述电源包括常用电源和后备电源，采用双电源供电冗余设计，现场配置多台后备电源。当全矿井停电后，自动切换到后备电源给全系统供电，保证系统可以正常工作5小时以上。
本发明的有益效果是，能提前发现异常情况，第一时间处理突发事件，预防事态的进一步恶化，为抢险救灾赢得宝贵时间。可使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。进一步促进矿井的安全生产，提高对矿井内各种灾害的预防能力和抗灾能力。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，一种矿井抗灾及预防监控系统，包括地面采集监控服务器、以太环网、摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器及电源，摄像头、防火门总成、风门总成、自动洒水装置、传感器设置在矿井内，通过以太环网与地面采集监控服务器相连接。传感器和摄像头将所得信息经以太环网传输到地面采集监控服务器，地面采集监控服务器设置在地面调度室内，可根据传感器和摄像头所得到的信息控制防火门总成、风门总成及自动洒水装置。地面采集监控服务器设有OPC接口；可以为第三方软件提供数据共享功能，接入信息化平台。传感器包括位置传感器、温度传感器、烟雾传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、瓦斯传感器和水压传感器。摄像头为低照高清防爆摄像头，安装在风门、防火门、洒水装置等区域两侧，可对附近区域人员及车辆通行实现24小时监控，并通过柔性阻燃光纤将高 质量图像信号传送地面调度室。
所述防火门总成由防火门、防火门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、遥控器和动力系统组成，防火门为远程控制自动防火门，常开式能够满足反风要求。防火门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，可程序化处理信号和控制每一个动作，防火门开、关门的时间可以根据现场需要设定。防火门在自动开关动作时，现场有声光语音提示。防火门安装了位置传感器，监测防火门当前状态和自动控制时是否开关到位。当系统出现故障时，在控制器的液晶显示屏指示故障类型和含义，便于快速检修和系统故障排除。
技术参数：
(1)防火门自动控制器：
额定工作电压：AC127V；允许电压波动范围：10％-25％；额定功率：15W；最高直流工作电压：DC12V。
(2)声光语音报警箱：
工作电压：DC12V；额定电流：500mA。
音响响度：85dB；光可见距离：80米(黑暗中)。
(3)位置开关传感器：
输入电压：DC12V。传感器与磁铁有效感应距离：0-40mm。
(4)遥控器：
电压：DC5V；有效距离：50m可调。
(5)动力系统：
供气压力：0.4-0.7MPa；电磁阀：电压为DC12V，电流400mA。
风门总成由风门、风门自动控制器、声光语音报警箱、位置开关传感器、红外开关传感器和动力系统组成，红外传感器监测行人和车辆，为风门的开、关提供信号指令。风门自动控制器配置有PLC编程器和液晶显示屏，程序化处理信号和控制每一个动作，风门开、关门的时间可以根据现场需要设定，风门的开关角度可以设定和控制。风门上方安装有喷雾帘，在发生火灾时自动喷雾，防止高温损坏风门设施。风门自动控制器通过动力系统自动控制风门相互联锁(电气连锁)。风门开关时现场有声光语音提示。风门安装了防挤按钮，可以防止挤伤工人，还可以在红外线传感器出现故障时打开风门，还可以停电状况下通过手动操作，打开、关闭风门。可实现井上对井下风门进行远程控制风门开启和现场就地控制、及遥控。当自动风门系统出现故障时，在控制器的液晶显示屏指示故障类型和含义，便于快速检修和系统故障排除。调度室内的地面采集监控服务器对自动风门运行状态等信息井下实时监控。
技术参数：
(1)风门自动控制器：
额定工作电压：AC127V；允许电压波动范围：10％-25％；额定功率：15W；最高直流工作电压：DC12V。
(2)声光语音报警箱：
最高工作电压：DC12V；额定电流：500mA；音响响度：85dB；光可见距离：80米(黑暗 中)。
(3)位置开关传感器：
输入电压：DC12V；传感器与磁铁有效感应距离0-40mm。
(4)红外开关传感器
输入电压：DC12V，电流：35mA；有效距离：0-8m可调。
(5)动力系统：
供气压力：0.5MPa；气动电磁阀：电压为DC12V，电流400mA。
所述自动洒水装置包括自动洒水控制器和喷雾帘，并配置有温度传感器和烟雾传感器，自动洒水控制器配置有PLC编程器，PLC与地面采集监控服务器进行通讯，地面工作人员能根据井下实际情况对自动洒水装置工作状态进行实时监控。自动洒水装置通过PLC进行控制，PLC通过采集环境中温度、烟雾等信号来自动灵活的控制洒水装置的启停。在风门上安装喷雾帘，当发生火灾时自动实现喷雾，保护风门总成不被大火烧坏。
技术参数：
(1)电源电压127V/36V。
(2)本安输出电压12V。
(3)装置主井电压：127V。
(4)电动球阀电压：24V；球阀直径：20mm。
(5)喷雾管路直径20mm。
(6)供水水压力为≥4Mpa；每个喷嘴流量：≥12.5L/min；喷雾帘喷嘴：6个，总流量：≥75L/min。
系统工作原理
现场风速、温度、氧气、瓦斯、一氧化碳、水压传等传感器，分别把传感器接入到井下巷道需要监测的地点，进行现场的监测数据显示、数据设定，同时把数据和各种状态传到地面调度室的地面采集监控服务器进行显示和控制。自动洒水控制器根据监测值直接控制打开洒水或者接受调度室的控制打开洒水。
通过地面采集监控服务器可以根据实际情况远程控制风门、防火门的关闭和开启动作。可以进行参数设定、系统工作模式切换、抢险救灾预案管理，对系统运行记录及参数等进行存档、编辑、查询打印，并可进行矿局域网的WEB网络发布。地面采集监控服务器具有OPC接口，可以为第三方软件提供数据共享功能，接入信息化平台。
摄像头实时监视井下工作人员及车辆通过风门、防火门的情况及历史图像查询，可用于实时追踪或历史再现井下工作人员、车辆的行走路线；实时图像可以通过网络接入矿方视频监控系统。
电源采用双电源供电冗余设计，现场配置多台后备电源，当全矿井停电后，自动切换到后备电源给全系统供电，保证系统可以正常工作5小时以上。
矿井抗灾及预防监控系统的控制方式：
1、调度室远程控制
在地面调度室，采用矿井抗灾及预防监控系统专用软件作为救灾设施地面控制及监控操作平台，实时监控区域监控图像。当井下主运巷道发生火灾、烟雾等灾害情况时，通过授权，地面调度室现场值班人员可直接远程控制井下抗灾设施的开启/关闭，或启动系统管理软件预设的抢险救灾预案。救灾方式分为“手动救灾”、“半自动救灾”、“全自动救灾”，同时自动记录授权人员、操作人员及操作相关动作时间(永久记录)，相关信息可进行历史查询，作为救灾事故处理完成后总结分析使用，完善矿井抗灾及预防监控系统安全运行管理，进一步提供矿井安全生产条件。
2、遥控器远距离控制
地面远程控制无效时，调度室可派人直接到事故发生的救灾风门附近，救灾人员到达现场附近，在距离救灾风门上风流50米范围内，通过手持式遥控器实现风门远距离控制，实现救灾风门的打开或关闭。
3、就地救灾按钮控制
当以上两种控制方式控制救灾风门均无效时，救灾人员可以通过现场风门自动控制器上的按钮控制风门救灾。为保证现场操作人员的生命安全，按下“救灾”按钮后，根据设定0-200秒后执行救灾开或关门动作。
4风门风流控制
风门调风由地面采集监控服务器软件远程控制，用于救灾调风或临时调风使用。地面远程可以设置调风角度30°、60°、90°，通过手动控制执行调风命令。风门自动控制器接收到调风命令后，风门立即分道执行自动开、关门动作。在风门上安装有开门角度位置传感器，能够准确的控制风门的开关角度。