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郑州恒宇煤矿掘进机智能电子围栏防误入系统

发布时间：

2024-03-26

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作者：

　　一、总体设计原则
　　考虑到“煤矿综合自动化管控系统”的实际应用状况和将来的发展趋势，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，以“整体设计，分布实施”为原则，建设煤矿智能化管理系统，实现煤矿企业的规范化、标准化和智能化管理；达到监、管、控一体化及减员增效的目的。提高煤矿企业的综合管理水平，降低管理成本，提高管理质量。整体方案设计遵循以下设计原则：
　　1、先进性
　　智能化涉及面广、内容丰富，产品以实用性为原则，信息取舍既考虑了全方位应用和管理需要，又防止了产品过于庞大。同时，在功能、数据、性能、接口、编码等各方面进行科学规划设计，确保产品实用、好用、易用。
　　2、系统稳定性
　　稳定性好、容错能力强，能够长时间、不间断稳定运行，以实现高质量的煤矿各监测监控子系统的监控运行。
　　3、实用性
　　在兼顾系统具有先进性能的同时，按照实用性的原则，系统具有高度友好的界面和使用性。提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，整个系统的操控直观、简便、灵活、快捷、环节少，易学易用，便于管理和维护，多操作平台整体设计、统一操作，既充分体现快速反应的特点，又便于决策层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息，进行业务处理和综合管理；采用科学的联网建设模式，在保障联网功能和作用充分发挥的前提下，减少系统投入，充分利用现有监控信息平台设备资源，降低联网运行成本和费用；同时充分考虑客户需求，分清主次、重点突出，贴近实际，以保证不同文化层次的操作者及有关领导熟练操作系统，以最少的投资创造出最大的收益。
　　二、项目建设依据及原则
　　(1)《煤矿安全规程》（现行版）；
　　(2)《煤炭工业矿井设计规范》；
　　(3)《煤矿安全装备基本要求》；
　　(4)《煤矿监控系统总体设计规范》；
　　(5)《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；
　　(6)《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》；
　　(7)《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；
　　(8)《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT 209）；
　　(9)《设备可靠性试验》（GB 5080.1～7）；
　　(10)《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；
　　(11)《矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定》；
　　(12)《煤炭调度信息化装备技术规范》；
　　(13)《监测监控质量标准化实施标准》；
　　(14)《矿用一般型电气设备》GB12173-90
　　(15)《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
　　(16)《矿山电力设计规范》GB50070-94
　　第三节电子围栏防误入系统自动控制建设
　　一、系统现状
　　现成没有电子围栏防误入系统，掘进机在开采过程人员误入不能保证人员人身安全，可能会造成伤亡事故。
　　二、目前市场现状
　　（1）UWB电子围栏仅能识别佩戴定位卡人员，对于未配备定位人员不能识别与报警。
　　（2）UWB形式的电子围栏受到环境的限制较多，同时因为人员活动速度不一样，误差也不同，会造成误报警。影响正常作业。
　　三、系统组成
　　系统主要由：上位机及系统软件、PLC控制器、各类传感器、传输电缆等设备组成。
　　PLC控制器主要由：主控模块、电源、稳压器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块及其它配套设备组成。
　　传感器：热释传感器、声光报警器等。
　　四、建设方案
　　通过在掘进机后10-20米位置安装两道热释传感器，综掘机机载语音播报的形式对人员误入危险区域的情况进行报警，通知到掘进机司机及误入人员。危险区域划分为预警区域和报警区域，预警区域的距离大于报警区域的距离。
　　本发明公开了挖掘机移动作业电子围栏，包括:控制单元和监控警报装置。通过上述方式，本发明挖掘机移动作业电子围栏，通过挖掘机的机身装设角度传感器，检测挖掘机转动部件的角度大小，并且通过控制器和监控报警装置在移动作业周围构架一个看不见的电子围墙，实时跟随在挖掘机的周围，防止机械臂的上下移动超出上界，触碰高压线的危险，经济又方便，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑、安全环保等优点，同时在移动机械的应用及普及上有着广泛的市场前景。
　　①当人员进入系统定义的报警区域后，系统会发出报警，警示进入人员和掘进机司机。
　　②当人员进入系统定义的闭锁区域后，人员进入并立即触发设备闭锁，实现断电停止作业。
　　最终实现“人员接近报警、人员闯入闭锁”的安全保障功能。
　　五、系统拓扑图

　　六、系统实现功能
　　（1）警告功能
　　当人员进入系统定义的报警区域后，系统会发出报警，警示进入人员和掘进机司机。
　　（2）停机功能
　　人员进入系统定义的闭锁区域后，人员进入并立即触发设备闭锁，实现断电停止作业。
　　（3）断电报警
　　当供电电源断电时，自动切换，由备用电源供电，并应发出报警信号。
　　（4）自检及故障报警功能
　　具有自检、自诊断能力，且具有设备故障报警功能。
　　（5）报警联动功能
　　防区被触发时，报警信号通过网络同时输出给电脑主机及联动模块，模块通过预设的程序分析出防区的具体位置并且反应给录像机，录像机通过管理软件根据接收的信号弹出该防区的监控画面。同时监控自动记录报警画面，做到及时处理，提高了保安处理警情的效率，以高科技的技术防范来确保安全。
　　（6）人数统计
　　周期性在划定的区域内进行人数统计；人数统计功能和人员入侵功能可以同时存在，也可以单独存在。
　　（7）权限管理功能：人员操作时需要有管理员级权限和访客权限。
　　（8）网络接口功能：系统具备接入远程终端和图形工作站的能力,具备向上一级网络传送数据的能力。可提供web浏览功能，使在局域网中的任何计算机，经授权均能浏览各类曲线、报表和实时图形。
　　（9）软件接口：系统具有标准软件接口，可以与其它矿用系统实现无缝链接，从而实现全矿井的管控一体化。免费提供系统接口通讯协议。
　　（10）电子围栏准确率高，误报率低，可靠性高，不受粉尘、地形、气候等影响，防范效果佳。电子围栏系统在使用过程中，若有入侵者试图通过剪断或短接电箱进入防区，系统主机将立即报警并联动视频监控画面，准确定位，可让安保人员第一时间掌握现场情况。安装方便，适用多种地形，无盲区，无死角，可移动、操作简单，可通过软件一键布撤防。
　　（11）可以实现云端监控和手机APP等功能。
　　七、设备配置
　　1、
　　KXJ127（A）煤矿用隔爆兼本安型可编程控制箱
　　1.1、基本参数
　　（1）额定工作电压：AC 127V，工作电流：≤1A。
　　（2）防爆型式：矿用隔爆兼本安型；
　　（3）防爆标志为Exd[ib]I Mb。
　　1.2、主要技术参数
　　（1）控制箱具有4个按键开关(本安型无源接点信号)。
　　（2）控制箱具有开关量、模拟量采集功能。
　　（3）控制箱具有液晶屏显示功能。
　　（4）控制箱具有语音播报功能。
　　（5）控制箱输出二路本安12V电源,一路本安18V电源
　　（6）输入信号（本安）
　　Ø8路开关量信号；
　　Ø8路模拟量信号：电流型4～20mA，或电压型0～10v；
　　（7）输出信号（本安）：2路音频信号：350～3400Hz。
　　（8）输出信号（非安）：8路有源接点信号。
　　（9）以太网电信号
　　Ø传输方式:RJ45；
　　Ø接口数量：1路；
　　Ø传输速率：10/100Mbps（自适应）；
　　Ø最大传输距离：100m（使用MHYV4×2×1/0.97通信电缆）；
　　（10）RS485信号
　　Ø接口数量：3路；
　　Ø传输速率：9600bps；
　　Ø最大传输距离：1000m；
　　（11）本安参数：
　　2路DC 12V：Uo：DC12.5V；Io：1.5A；Co：25μF；Lo：0.1mH；（不共地）
　　1路DC 18V输出：Uo：18.4V，Io：1.0A，Co：2.2μF，Lo：0.2mH。
　　RJ45网口：（由KT16S0T本安型可编程控制器输出）Uo:5.5V；Io:50mA；Co:10μF；Lo:10mH；
　　RS485端口：（由KT16S0T本安型可编程控制器输出）Uo:5.5V；Io:50mA；Co:10μF；Lo:10mH；
　　2、KTK18矿用本安型扩音电话
　　1.1、
　　主要技术参数
　　（1）供电：
　　Ø工作电压：18V；
　　Ø工作电流：≤40 mA；
　　Ø
　　（2）电池组：
　　Ø充电电流：≤40 mA；
　　Ø充电电压范围：DC 10.5V～18.5V；
　　Ø电池组型号、规格：PL123450矿用锂离子电池（锰酸锂），单节3.7V/1500mAh（两节串联）；
　　Ø电池组最高开路电压：≤8.4V；
　　Ø电池组最大输出电流：≤1.0A；
　　（3）基本参数：
　　Ø音频输出：输出信号不低于600mV；音频输出失真度≤10%(MIC输入1000Hz、70mV时)；
　　Ø话音强度：不低于85dB（A计权），喇叭失真度≤10%(MIC输入1000Hz、70mV时)；
　　Ø频响：频率在350Hz～3000Hz内不超过±6dB（测试条件：MIC输入1000Hz，70mV）；
　　Ø1路本安按钮开关输出，接点容量：DC24V/200mA、闭合电阻≤2Ω、断开电阻≥100kΩ；
　　Ø打点信号频率：1300±100Hz；
　　Ø打点声音响度：≥90dB（A）。
　　（4）功能：单工扩音通话；打点功能。
　　3、GUR2热释温控传感器
　　
　　（1）额定电压：DC12V
　　（2）电压变化范围：11V～13VDC
　　（3）工作电流：≤40mA
　　（4）输出信号：开关量，有人时输出≤0.5V低电平，无人时输出≥5V高电平。
　　八、设备清单

表电子围栏防误入系统

序号	设备名称	规格	单位	数量	备注
1	掘进区人员闯入系统软件V1.0	V1.0	套	1
2	组态软件	SCADA	套	1
3	工控机	IPC-610/i7/8g/128g固态/1t/dvd/键鼠/27寸显示器	台	1
4	矿用隔爆兼本安型可编程控制箱	KXJ127(A)	台	1
5	矿用声光报警器	KTK18	台	1
6	矿用本安型热释温控传感器	GUR2	台	4
7	安装附件及辅材	定制	套	1
8	调试费	/	套	1

　　第四节售后服务及保证措施
　　我公司负责免费培训矿方人员，提供系统全套的技术资料和设备使用说明书、设备煤矿安全标志。在现场施工过程中,我公司为矿方培训使用和维护人员,了解系统的基本原理知识,学会系统及设备的基本故障诊断和处理办法。根据矿方需要,我公司可以为矿方进行专业的人员培训。我公司负责提供系统升级的软件技术支持,并定时访问,对系统进行长期的优质售后服务，设备保修一年。
　　我公司可以根据需要在当地设立办事处，并配有固定人员、并配备售后服务车辆、专职技术人员联系名单、备品备件等。以便为用户提供更及时周到的售后服务。
　　为客户提供如下服务方式：
　　客户服务部的服务人员将对贵方定期回访，及早发现问题及早解决，做到防微杜渐；
　　现场技术咨询服务，派专业技术人员对用户技术人员进行讲解；
　　现场安装调试服务；
　　厂家技术支持：在遇到疑难问题时，我公司可请厂商技术人员配合解决故障;
　　定期维护和回访;
　　定期与客户有关系统管理人员会晤，了解系统运行情况，及时掌握系统运行情况，对出现的问题及时解决，对出现的问题和解决的结果形成书面文件及时返回给客户。
　　第五节安装调试培训计划
　　培训方式（三种方式）：
　　（1）集中培训
　　在安装使用前，对相关系统操作维护人员及专业技术人员进行培训学习（免技术培训费）。内容包括必要的理论学习和实际操作，主要注重培训他们的实际操作能力，通过前期的技术培训，使维护人员、操作人员对设备系统的性能、技术原理、操作使用方法，维护管理技术能够有详细的了解。培训的重点是系统应用与维护的培训，主要包括理论知识及实际管理操作中的注意事项、故障的诊断和处理等的学习。通过培训来提高用户的系统维护的能力、应用能力，尽可能充分的保障系统高效、安全的运行。
　　（2）现场培训
　　现场培训的具体详细内容、方法、时间及规模、场地需根据矿方实际情况，结合用户具体要求另行安排。
　　公司将负责在现场培训矿方的技术人员及维护人员，让其学会简单的设备安装、操作、管理以及一些简单故障的排除方法。从理论和操作上对系统有一个初步的认识，为以后的具体详细培训打好基础。
　　通过以上的具体培训，基本上可以达到以下目的：
　　①经过培训的人员可以完成对监控系统设备的日常维护和使用，确保系统的正常运行。
　　②在使用和一般维护方面可以培养出几名技术骨干人员。
　　（3）后续培训
　　甲方操作人员在系统的使用中，如操作维护人员还要求进行再培训也将免费继续培训，直到熟练掌握为止。
　　在系统正式交付使用后，由双方协商具体培训时间及人数。
　　第六节服务流程
　　为了及时解决客户在工作过程中遇到的系统故障和设备故障等问题，公司制定了详细的服务工作流程，以做到有章可循、迅速解决问题，从而保证了技术工程师及时做出反应。
　　（1）当用户的网络或设备发生故障向该项目的项目经理发出服务请求时，公司的整个技术支持体系就开始运行。
　　（2）项目经理向技术部经理说明情况，由技术支持部经理委派相应的工程师进行现场服务，这时工程师会根据所了解的情况，及时处理。
　　（3）工程师根据故障现象进行判断。如果是系统故障，由公司负责解决。如果是硬件故障，由工程师和公司商务部经理联系，查询库房是否有相应的备件。当库房有相应的设备时，会立即对用户的设备进行更换，由公司商务部负责和设备供应商协商解决设备更换或维修事宜；如果公司没有相应的替换产品，由商务部负责和原供应商联系，由原厂商指派工程师进行现场服务，对相应的硬件进行更换，由工程师予以配合。
　　（4）当用户的问题解决以后，由客户根据工程师的表现填写“客户服务跟踪表”，对工程师的工作进行监督。
　　（5）工程师随后会对整个问题解决过程编写详细的技术文档，同时填写“系统故障登记表”。
　　（6）文档完成以后，交由技术支持部经理审核合格后，一份提交给客户，以方便客户进行备案和以后查询；一份交给行政事业部商务助理进行存档，以便作为以后的技术参考和在以后的时间进行查询。
　　（7）公司的现场服务和技术支持体制的制定以迅速解决客户问题为出发点，在实际工作过程中得到了很好的落实，同时公司在长期实践过程中积累的丰富经验，也为迅速解决客户网络故障提供了可靠的保障。
　　第七节后续支持服务
　　在保修期结束后，我们承诺将继续为客户单位提供技术咨询、系统维护以及系统升级扩充方案设计等后续服务，并以优惠条件提供本项目所需的备品备件等。技术经理负责安排每次服务后，由商务助理进行服务满意度调查，填写服务满意度调查表。
　　我们此次在给该项目中提供及时专业的设备维护和系统应急故障抢修这类传统化服务的同时，向贵方提供咨询、培训等知识型的服务，使贵单位工程维护人员的技术水平和问题处理能力提高，能够熟练使用各系统，并能进行日常管理和维护，处理简单的故障和突发的事件。如服务器管理和维护，尽量减少由于非专业人员操作失误或不当而引起的不必要的损失和故障。