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关键词:环网 信息监控系统 中心网络 自动化控制
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2011)003-046-02
为了实行网络操作,实现集控的目的,把各变电所、主副井、通压风、选煤选矸、主运皮带、瓦斯监测、人员定位、斜巷运输等等各子系统的视频、信号集中到一个平台,既方便职工整体操作、减员增效。也方便领导掌握全局情况、协调调度。制定如下的建设方案。
1、安全生产综合信息监控系统环网
1.1 环网设备布置
地面环网:地面现场工业环网选用MCTP矿用多通道工业以太网设备,在地面工厂布置KCTl2(B)小型MCTP设备和KJF45(C)带分站通讯功能的小型MCTP设备,与机房的MCTP―M汇聚设备构成地面工业环网。
井下环网:井下工业环网选用MCTP矿用多通道工业以太网综合接入器,在井下布置KJJ50B井下现场节点设备,每个节点设备上配置一块数据接口模块和一块以太网接口模块。
1.2 环网技术要求
环网的现场节点设备能将井下的音频信号、视频信号、RS232/RS485和以太网信号转换成光信号通过光缆传输到调度指挥控制中心,调度指挥控制中心的主节点设备再将光信号还原成电话信号、视频信号、RS232/RS485和以太网信号;其中除视频信号为由现场至调度指挥控制中心单向传输外,其余信号均须实现双向传输。
主要接点设备可以由多点组成双纤自愈环,当一处光纤出故障时,系统可以自动倒换。倒换时间不超过50ms。
环网的节点设备之间采用光纤传输方式,两站之间无中继传输距离不小于30公里,节点设备在电导上完全隔离,提高系统的抗电磁干扰和防雷击能力。
环网应具有网络管理功能,可以实现对整个传输网络的统一监控和管理。应能反映出整个网络所承载的各种传输业务的运行状况,包括服务质量和网络的利用率,提供对网络进行调整和升级的量化依据。
环网应能提供足够的带宽和Qos保障,使用于监测、监控系统误码率不应大于10-7。
2、子系统改造及接入
原有各子系统可能不同程度地存在不能完全实现远程控制与自动控制的因素,为此各子系统将首先进行改造,完善其自动控制功能或补充其过程控制接口,子系统改造完成后,统一接入MCTP现场环网。
各子系统的接口根据接口类型直接与MCTP矿用本安型多通道工业以太网综合接入器的以太网口、RS485数据口、电话音频接口、视频接口等进行连接,综合接入器的传输模式是隧道形式、透明传输,不与其它系统产生冲突问题,根本上避免了带宽挤占和数据风暴。保证了传输的实时性、可靠性。通过光纤传输,不受矿井环境恶劣、电磁干扰严重的影响,保证话音和图象质量,彻底根除雷电对井下环境安全的影响。
3、安全生产综合信息监控系统中心网络
安全生产综合信息监控中心网络是一个综合运用计算机技术、自动控制技术和通信技术以及现场生产工艺等来完成关联控制任务,实现多系统全过程控制的中枢控制平台系统。
3.1 安全生产综合信息监控中心网络结构
安全生产综合信息监控中心网络分两部分建设,即信息管理网络和综合自动化网络,综合自动化网络由监控管理层、现场控制层组成。
3.1.1 管理信息网络
管理信息网络基于B/S模式,连接在管理信息网络上的个人终端通过赋予一定权限后,以WEB浏览的方式获得权限以内的数据,对综合自动化系统进行监测。信息管理系统必须能够支持远程登录进行数据存取,方便各级领导远程察看综合自动化系统层的监测画面和数据,安全浏览和掌握矿井的生产状况。信息管理网络的访问工具采用微软的IE浏览器。调度指挥子网接入管理信息网络,便于同相关管理部门进行数据交换且保障网络安全,已建成的矿办公局域网也接入管理信息网络网络。
3.1.2 综合自动化网络
综合自动化网络分为综合控制层、分系统控制层两层网络体系结构建设,实现不同现场总线子系统的可靠传输和形成统一的实时数据平台,保障矿井自动化系统的可靠性。
系统实施后,操作员可在集控中心终端上监视和控制矿井安全状态、生产过程,完成对全矿安全、生产及相关环节的“五遥”(即遥测、遥控、遥调、遥信和遥视),实现矿井的综合自动化。
(1)综合控制层综合控制层完成控制系统综合信息集成、操作和监控全矿的生产和安全。连接监控操作层各个子系统,操控和监视每个子系统的正常运行。连接信息管理层,将监控操作层子系统的全部数据和其他相关数据、图形、报表,经网间单向传送到信息管理层,为信息管理层的提供基础数据。
综含控制层监测人机界面统一采用HMI Web方式。
综合控制层控制人机界面采用C/S模式HMI。
(2)分系统控制层
分系统控制层完成各控制子系统监控操作,连接现场控制层各个子系统及相关音频、视频设备,操控和监视各个子系统的正常运行。连接监控管理层,将现场控制层的各个子系统和其他相关数据、图形、报表,传送到监控管理层。
分系统控制层监测入机界面统一采用HMI Web方式。
分系统控制层控制入机界面采用C/S模式HMI。已建成的矿安全监控系统网络接入综合控制层网络。
3.2 安全生产综合信息监控中心网络布置
信息管理层:布置1台交换机作为全矿网络平台的核心交换机,1台交换机构成调度指挥网络;1台交换机供办公使用;在核心交换机与外网络相连的防火墙上再连接一个交换机用做服务器集群的建设。
在全矿的服务器网络上由两台服务器组成WEB数据库和WEB实时服务器,进行信息。1台视频数据服务器专供视频数据的存贮与调用。另外布置1台文件服务器供矿上进一步使用。
管理信息网络同时安装关系数据库及工业实时数据库,保证监控数据在信息管理层的实时性。
综合自动化网络:采用双机双网模式,布置2台交换机构建综合自动化网络层,在控制层两台服务器和一个磁盘阵列组成互为热备的实时数据库、管控服务器系统,2台服务器及磁盘阵列组成服务器集群,保证系统运行的互备和冗余。
同时,为了保证综合自动化网络与接入的安全监测子网的安全,在安全监测子网接入到综合自动化网络之间放置一台硬件防火墙,保证两个网络之间的安全性。
4、安全生产综合信息监控中心视频信号处理系统整体结构
摄像头采集到的视频信号通过环网视频业务模块传输到机房后经过视频信号处理系统处理后再送到视频显示系统。视频信号到达机房后经过字符发生器进行画面信息的注释,通过视频分配器对信号进行2路分配,其中一路直接到达硬盘录像机进行画面的存储,另外一路经过画面分割器进行画面的组合然后到达视频切换矩阵,通过矩阼对各路视频信号进行切换控制,并将输出送到显示系统。
5、工业电视设备
地面视频传输全部采用视频光端机通过光缆传输回监控中心机房,井下视频利用“三网合一”中的视频传输通道,部分距离较远的采用光传输方式到MCTP节点设备,再视频通过井下光环网传输回地面监控中心机房。
监控系统的两大功能,即现场实时监控和监控录像回放,同时,满足视频画面的实时网络,保证在矿信息管理网内的用户在得到授权情况下,能够实时查看视频画面图象。
参考文献:
[1]矿井安全生产综合信息监控系统按照最新版国家标准(GB)和行业标准执行[S].
[3]《煤矿监控系统总体设计规范》.
[4]《煤矿监控系统中心站软件开发规范》[S].
[5]《煤矿监控系统性能测试方法》[S].
[6]《防治煤与瓦斯突出细则》[S].