安全监控系统技术方案投标书.doc

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安全监控系统技术方案

一 、概述

KJ102N型煤矿安全监控系统（以下简称系统）是一种具有煤矿安全监控功能、瓦斯抽放监控功能及风电甲烷闭锁功能的，全新的监控系统。

它由井上部分和井下部分组成，采用了分布式总线结构，主要由监控主机、传输接口、监控分站和各种传感器、控制执行器等组成。

井下监控站具有独立工作的能力。

井上部分由计算机、通信接口、打印机及网络系统组成地面中心站。

中心站可集中地监测并控制井下各种环境参数及设备运行情况。

具有实时监控、即时报警、数据查询、数据报表、地面控制等功能。

1、产品型号及含义

KJ102N

登记序号

矿用监测、控制系统或设备

使用环境条件

1）系统中用于机房、调度室的设备，应能在下列条件下正常工作

a）环境温度：

15℃～30℃；

b）相对湿度：

40%～70%；

c）温度变化率：

小于10℃/h，且不得结露；

d）大气压力：

80kPa～106kPa；

d）GB/T2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。

2）除有关标准另有规定外，系统中用于煤矿井下的设备应在下列条件下正常工作

a）环境温度0℃～40℃；

b）平均相对湿度：

不大于95%（+25℃）；

c）大气压力：

80kPa～106kPa；

d）有爆炸气体混合物，但无显著振动和冲击，无破坏绝缘的腐蚀性气体。

二、 系统结构

1、系统组成

系统在地面由监测主机、打印机、KJJ28A型通信接口、避雷器；井下由KJF47A型监控站、KDW92B矿用隔爆兼本安型不间断电源、KDG3/36型远程断电器、声光报警器及各种传感器组成。

系统组成框图见图1。

KJF47A

8模、8开、5控

≤32

图形终端

打印机

图形终端

图形终端

KJJ28A接口

信号避雷器

信号避雷器

备用主机

监控主机

集线器

网络服务器

断电器

传感器

断电器

KJF47A

8模、8开、5控

KDW92B

不间断电源

传感器

传感器

断电器

KJF47A

8模、8开、5控

传感器

断电器

KJF47A

8模、8开、5控

图1KJ102N型煤矿安全生产监控系统框图

地面

井口

KDW92B

不间断电源

KDW92B

不间断电源

KDW92B

不间断电源

2、硬件

1）工作主机、备用主机

a）工业控制计算机，额定工作电压AC220V，电源波动范围-10%~+10%；

b）CPU：

Intel奔腾Ⅳ处理器；

c）内存：

2G以上；

d）双硬盘：

200G以上；

e）显卡：

独立显卡；

f）显示器分辨率：

1024*768；

g）稳压直流电源（非本安，为通信接口供电）

a）产品型号：

CX-556；

b）输入电压：

AC220V±10%；

c）输出电压：

DC12V；

d）输出电流：

DC1000mA；

e）频率：

50/60Hz。

2）KJJ28A型通信接口

a）防爆型式：

一般兼矿用本质安全型“[Exib]Ⅰ”；

b）额定工作电压：

DC12V，

c）工作电流：

不大于150mA；

d）通信接口与分站的传输方式：

主从、异步、半双工、485；

e）通信接口与分站的传输速率：

2400bps；

f）通信接口与分站的最大传输距离：

10km；

g）通信接口与计算机的传输方式：

主从式、半双工、RS232；

h）通信接口与计算机的传输速率：

9600bps；

i）通信接口与计算机的最大传输距离：

5m。

3）KJF47A型监控站

a）防爆型式：

矿用本质安全型“ExibⅠ”；

b）额定工作电压：

DC18V，允许电压波动范围9V～20V；

c）工作电流：

≤250mA；

d）监控站容量：

8路模拟量信号输入、12路开关量信号输入、5路控制量信号输出。

4）KDW92B矿用隔爆兼本安型不间断电源

a）防爆型式：

矿用隔爆兼本质安全型“Exd[ib]Ⅰ”；

b）额定工作电压：

AC660V，允许电源波动范围：

75%～110%；

c）工作电流：

≤150mA；

d）控制输出：

控制输入信号高电平≥3V，低电平≤0.5V；控制输出信号为断电器接点输出，1常闭/1常开（可转换）；接点容量为AC36V/5A；

e）最大输出电流：

5路直流18V/350mA、五路共地；

f）备用电池供电时间：

电网停电时，应保证系统井下设备正常工作时间不小于2小时；

g）最大组合负载：

每路直流18V/350mA输出可供2个GJC4/40煤矿用高低浓度甲烷传感器

5）KDG3/36型矿用远程断电器

a）本安输入动作电流（Ia）：

2mA≤Ia≤10mA；本安输入动作电压（Ua）：

3V≤Ua≤4V；

b）触点常开输出，通断能力：

AC36V/3A；

c）控制设备至断电器最大距离：

2km，断电器至被控设备最大距离：

50m。

6）电缆

a）中心站到井下KJF94C监控站之间使用的电缆型号和规格：

MHYBV型，截面积为1.5mm2；

b）KJF94C监控站与传感器、断电器之间使用的电缆型号和规格：

MHYVRP型，截面积为1.5mm2；

c）系统中井下设备所使用的电缆应具有阻燃性能；具有防爆合格证和“MA”标志。

7）接地及防雷保护措施

a）接地：

系统应有单独接地,不允许与其它系统共地。

地面中心站设备的外壳和通讯电缆的屏蔽层应接到安全保护地，接地电阻不应大于2Ω。

系统通讯电缆干线的屏蔽层仅允许在地面中心站机房或竖井一处可靠接屏蔽地上，决不允许多点接地。

其他井下设备的接地要求应满足《煤矿安全规程》第482～487条的规定。

b）防雷保护措施：

在系统的通信接口﹑入井口应有SR-E24V/2S型防雷装置；在地面中心站设备电源应有AM2-40/2型防雷装置。

3、软件

操作系统、数据库、编程语言等应为可靠性高、开放性好、易操作、易维护、安全、成熟的主流产品。

软件应有详细的汉字说明和汉字操作指南。

1）操作系统：

简体中文WindowsXP；

2）主机监控软件：

KJ92N型煤矿安全监控系统软件V1.0；

3）数据库：

SQLServer2000开发版。

三 、基本功能

1、数据采集

1）系统具有甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。

2）系统具有馈电状态、风机开停、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。

3）系统具有瓦斯抽采（放）量监测、显示功能。

2、控制

1）系统必须由现场设备完成甲烷浓度超限声光报警和断电／复电控制功能。

a）甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；

b）甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁；甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；

c）与闭锁控制有关设备（含甲烷传感器、分站、电源、断电控制器、电缆、接线盒等）未投入正常运行或故障时，切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

2）系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能。

a）掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5%CH4时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；

b）掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；

c）被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度达到或超过0.5%CH4时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度低于0.5%CH4时，自动解锁；

d）局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；

e）局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%CH4时，必须对局部通风机进行闭锁使之不能起运，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%CH4时，自动解锁；

f）与闭锁控制有关设备（含分站、甲烷传感器、电源、断电控制器、电缆、接线盒等）故障或断电时，进行声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备接通电源1分钟内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

3）具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。

4）系统具有异地断电/复电功能。

3、存储和查询

1）甲烷浓度、风速、负压、一氧化碳浓度等重要测点模拟量的实时监测值；

2）模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）；

3）报警及解除报警时刻及状态；

4）断电/复电时刻及状态；

5）馈电/复电时刻及状态；

6）局部通风机、风筒、主通风机、风门等状态及变化时刻；

7）瓦斯抽采（放）量等累计量值；

8）设备故障/恢复正常工作时刻及状态等。

4、显示

1）系统具有列表显示功能：

a）模拟量及相关显示内容包括：

地点、名称、单位、报警门限、断电门限、复电门限、监测值、最大值、最小值、平均值、断电/复电命令、馈电状态、超限报警、馈电异常报警、传感器工作状态等；

b）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、传感器工作状态、报警及解除报警状态及时刻等；

c）累计量显示内容包括：

地点、名称、单位、累计量值等。

2）系统具有能在同一时间坐标上同时显示模拟量曲线和开关状态图等。

3）系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。

4）系统具有开关量状态及柱状图显示功能。

5）系统具有模拟动画显示功能。

6）系统具有系统设备布置图显示功能。

5、打印

系统具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。

6、人机对话

系统采用菜单式人机对话方式完成各种功能的操作。

7、自诊断

系统应具备自诊断功能，及时发现监控站、供电电源、传感器和传输电缆的故障，并予以报警。

8、双机切换功能

值班人员能时刻观察工作主机的操作界面，即时发现工作主机的故障，立即手动更换接线至已通电待用的备用主机，使备用主机投入正常工作。

9、备用电源

系统具有备用电源。

当电网停电后，保证对甲烷、风速、风压、一氧化碳、主通风机、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。

10、数据备份

系统采用在不同的硬盘上进行自动数据备份。

11、防雷

在系统的通信接口﹑入井口应有SR-E24V/2S型防雷装置；在地面中心站设备电源应有AM2-40/2型防雷装置。

12、其他

1）系统应具有网络通信功能。

2）系统应具有软件自监视功能。

3）系统应具有软件容错功能。

4）系统应具有实时多任务功能，能实时传输、处理、存储和显示信息，并根据要求实时控制，能周期地循环运行而不中断。

四 、软件功能

1、操作管理

软件必须具有操作权限管理功能，对参数设置、控制等必须使用密码操作，并具有操作记录。

2、主菜单

在各种显示模式下都必须有主菜单显示，主菜单包括：

参数设置、页面编辑、控制、列表显示、曲线显示、状态图及柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、帮助、其他等。

在主菜单下必须设置子菜单：

（1）参数设置：

系统参数、模拟量、开关量、累计量、其他：

（2）页面编辑：

列表、曲线、模拟图；其他；

（3）控制：

控制逻辑、操作、其他；

（4）列表显示：

报警（模拟量、开关量）、断电控制（模拟量、开关量）、馈电异常（模拟量、开关量）、调用（模拟量、开关量）、设备故障、其他；

（5）曲线显示：

报警、断电控制、馈电异常、调用、其他；

（6）状态图与柱状图显示：

状态图、柱状图、其他；

（7）模拟图显示：

通风系统、瓦斯抽采（放）、系统自检、其他；

（8）打印：

编辑、报警（模拟量、开关量）、断电控制（模拟量、开关量）、馈电异常（模拟量、开关量）、调用（模拟量、开关量）、设备故障、其他；

（9）查询：

报警（模拟量、开关量）、断电控制（模拟量、开关量）、馈电异常（模拟量、开关量）、调用（模拟量、开关量）、设备故障、其他；

（10）帮助：

参数设置、页面编辑、控制、列表显示、曲线显示、状态图与柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、其他。

3、分类查询

（1）报警查询：

根据输入的查询时间，将查询期间内的全部报警的模拟量和开关量显示或打印。

（2）断电查询：

根据输入的查询时间，将查询期间内的全部断电的模拟量和开关量列表显示或打

印。

（3）馈电异常查询；根据输入的查询时间，将查询期间内的全部馈电异常的开关量和模拟量显示或打印。

（4）调用查询：

根据输入的被查询量和查询时间，将查询期间内被查询量显示或打印。

4、快捷方式

在任何显示模式下，均可直接进入所选监控量的列表显示、曲线显示或状态图及柱状图显示、模拟图显示、打印、参数设置、页面编辑、查询等方式。

5、中文显示与打印

软件必须具有汉字显示、汉字打印和汉字提示功能。

6、更改存储内容

软件必须具有防止修改实时数据和历史数据等存储内容（参数设置及页面编辑除外）功能。

7、模拟量数据表格显示

1）显示内容

模拟量数据表格显示包括如下内容：

（1）传感器设置地点；

（2）传感器所测物理量；（3）单位（可缺省）；（4）报警门限（除用于监察外，可缺省）；（5）断电门限（除用于监察外，可缺省）；（6）复电门限（除用于监察外，可缺省）；（7）断电范围（除用于监察外，可缺省）；（8）监测值；（9）平均值；（10）最大值；（11）最小值；（12）报警／解除报警状态及时刻；（13）断电／复电命令及时刻；（14）馈电状态及时刻；（15）实时时钟等。

2）实时显示

模拟量报警、模拟量断电、馈电异常必须实时显示。

3）调用显示

根据所选择的模拟量显示其相应内容：

地点、名称、单位（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、监测值、最近一次统计的最大值、平均值、最后一次报警或解除报警时刻、最后一次断电或复电时刻等。

4）报警显示

当模拟量大于或等于报警门限时，自动显示超限时刻等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、监测值、最近一次统计的最大值（可缺省）、平均值（可缺省）、报警时刻、最后一次断电／复电时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、措施（报警后所采取的安全措施，其中所采用的安全措施为人工录入，采用措施时间自动生成，以下同）等。

5）断电显示

当模拟量大于或等于断电门限时，自动显示断电命令及时刻等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、监测值、报警及时刻、断电及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、安全措施等。

6）馈电异常显示

当模拟量断电命令与馈电状态不一致时，自动显示馈电异常时刻等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、监测值、报警及时刻、断电及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、安全措施等。

7）报警记录查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内的累计报警次数等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、报警浓度（可缺省）、累计报警次数、累计报警时间、报警期间最大值及时刻、每次报警期间最大值及时刻、每次报警时间、每次报警起止时刻、每次报警措施、查询起止时刻等。

8）断电记录查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内的累计断电次数等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）,累计断电次数、累计断电时间、查询期间最大值及时刻、每次断电最大值及时刻、每次断电时间、每次断电命令及起止时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、安全措施、查询起止时刻等。

9）馈电异常记录查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内累计馈电异常次数等，显示内容包括：

地点、名称、断电区域（可缺省）、馈电异常累计时间、累计次数、每次馈电异常时间、起止时刻、措施、查询起止时刻等。

10）统计值记录查询显示

根据所选择的模拟量及查询时间，显示查询时间内模拟量的平均值、最大值等，显示内容包括：

地点、名称、单位（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、查询期间最大值及时刻、平均值、每次统计起止时刻、最大值、平均值、最小值等。

8、开关量状态表格显示

1）显示内容

开关量状态表格显示包括以下内容：

（1）所监测设备地点；

（2）所监测设备名称；（3）报警状态（除用于监察外，可缺省）；（4）断电状态（除用于监察外，可缺省）；（5）断电范围（除用于监察外，可缺省）：

（6）当前状态；（7）状态变动时刻；（8）报警／解除报警时刻；（9）断电／复电时刻；（10）馈电状态及时刻等。

2）调用显示

根据所选择的开关量显示其相关内容：

地点、名称、报警及断电状态（可缺省）、设备状态及时刻、报警／断电及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、措施及时刻等。

3）报警与断电显示

当开关量为报警与断电状态时，自动显示报警与断电时刻和状态等，显示内容包括：

地点、名称、报警／断电状态（可缺省）、设备状态及时刻、断电／报警及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、措施及时刻等。

4）馈电异常显示

当开关量断电命令与馈电状态不符时，自动显示馈电异常状态及时刻等，显示内容包括：

地点、名称、报警／断电状态（可缺省）、设备状态及时刻、断电／报警及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻、措施及时刻等。

5）状态变动显示

当开关量状态发生变化时，显示当前状态变化的开关量的状态变动时刻和状态变动状况等，一般保持5min或10min。

显示内容包括：

地点、名称、报警及断电状态（可缺省）、设备状态及时刻、断电／报警及时刻、断电区域（可缺省）、馈电状态及时刻等。

6）报警及断电记录查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内开关量累计报警次数等，显示内容包括：

地点、名称；报警及断电状态（可缺省）、累计报警及断电次数、累计报警及断电时间、每次报警及断电时间、起止时刻、措施及采取措施时刻、查询起止时刻等。

7）馈电异常查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内的开关量断电命令与馈电状态不符次数等，显示内容包括：

地点、名称、断电区域、馈电异常累计时间、累次次数、每次时间、起止时刻、措施及采取措施时刻等。

8）状态变动记录查询显示

根据所选择的查询时间，显示查询时间内开关量状态变动次数等，显示内容包括：

地点、名称、报警及断电状态（可缺省）、累计报警及断电时间、累计动作次数、每次动作状态及时刻等。

9、模拟量曲线显示

将模拟量监测值和统计值随时间变化的状况用带坐标和门限值的曲线直观地显示出来，并可无极放大或弹出放大窗。

坐标的竖轴为监测值和统计值，横轴为时间。

用平行于横轴的黄色虚线给出报警浓度，用平行于横轴的红色虚线给出断电浓度，用平行于横轴的兰色虚线给出复电浓度。

实时监测值、最大值、平均值、最小值等用不同颜色表示。

在屏幕上方标明传感器设置地点、所测物理量名称，起始、终止日期和时间，断电门限（可缺省）、复电门限（可缺省）、报警门限（可缺省）、断电范围（可缺省）、监测值、最大值、平均值、小值等曲线的颜色等。

为便于读值，应设置游标，游标所到之处应标出对应点的时刻、监测值、最大值、平均值、最小值、断电起止时刻及累计时间、报警起止时刻及累计时间、馈电异常起止时刻及累计时间、措施及采取措施时刻等。

并随着游标的移动，起始、终止日期和时间变化。

10、开关量状态图与柱状图显示

1）开关量状态图显示

将开关量状态随时间变化的状态用直线显示，在屏幕上方标明传感器的设置地点、所测物理量名称、起始和终止日期和时间、报警状态（可缺省）。

为便于读值，应设置游标，游标所到之处应标出对应区间的起止时刻、报警及断电状态、馈电状态、措施等。

2）开关量柱状图显示

将开关量单位时间内的开机效率（单位时间内开机时间）用直方图直观显示。

坐标竖轴为开机效率；横轴为时间。

在屏幕上方标明传感器设置地点、所测物理量名称、起始、终止日期和时间、报警状态（可缺省），为便于读值，应设置游标，游标所到之处应标出对应区间的开机效率、开机时间、开停次数等。

11、模拟图显示

在具有说明巷道、设备布置等背景图上，将实时监测到的开关量状态，用相应的图样在相应的位置模拟显示，将实时监测到的模拟量数值在相应位置显示。

同时用红色等标注报警、断电及馈电异常。

点击设备模拟图或模拟量显示值，可以弹出相关信息的选择菜单，供进一步查询。

对于较复杂的系统，模拟图可以分为总图及局部详图，并具有漫游、弹出详图等功能。

采用GIS技术的模拟图显示还具有地理位置显示等功能。

1）通风系统模拟图显示

通风系统模拟图显示包括如下内容：

①能够说明通风系统网络及设备配置的模拟图。

②根据实时监测到的开关量状态，实时显示通风网络风流、设备工况（如主通风机、局部通风机、风门、风窗等）。

⑧在相应位置实时数字显示甲烷、风速（或风量）、风压、一氧化碳、温度等。

2）瓦斯抽采（放）系统模拟图显示

瓦斯抽采（放）系统模拟图显示包括如下内容：

①能够说明瓦斯抽放系统管路和设备配置的模拟图等。

②根据实时监测到的开关量状态，实时显示相关设备工况（如抽放泵、阀门等）。

⑧在相关位置实时数字显示甲烷浓度、温度、风压、流量等。

3）监控系统自检模拟图显示

显示系统运行情况、设备布置情况和故障状况包括如下内容：

①能够说明监控系统设备（传输接口、分站、传感器等）布置和电缆敷设的模拟图形等。

②根据系统自检情况，将具有故障的设备用不同颜色显示出来（如正常时为兰色，故障时为红色）等。

12、报警

当模拟量监测值超限（需要报警或断电）、馈电异常（断电命令与馈电状态不符）或开关量状态为报警状态时，发出报警信号。

1）声音报警

当模拟量监测值超限（需要报警或断电）、馈电异常（断电命令与馈电状态不符）或开关量状态为报警状态时，报警喇叭或蜂鸣器应发出声响或语音提示，点击后关闭。

2）光报警

在表格显示方式中，当模拟量监测值超限（需要报警或断电），馈电异常（断电命令与馈电状态不符）或开关量状态为报警状态时，有关该模拟量或开关量的文字、数值和图符等用红色显示，或用红色显示加闪烁。

在模拟量模拟曲线显示和图形显示方式中，当模拟量监测值超限（需要报警或断电）、馈电异常（断电命令与馈电状态不符）或开关量状态为报警状态时，相应的曲线和图样应变为红色，数值变为红色，或红色显示加闪烁。

13、存储记录

1）统计值记录

定时将模拟量平均值、最大值、最小值等存储在磁盘等存储介质上。

2）模拟量报警记录

当模拟量报警、解除报警、填写备注时，自动将相关内容及时刻记录在磁盘等存储介质上。

3）模拟量断电记录

当模拟量断电、复电、填写备注时，自动将相关内容及时刻记录在磁盘等存储介质上。

4）