2022年非煤矿山安全避险大系统整体解决方案 .pdf

矿山安全数字化整体解决方案国发 201023 号文，即国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知,强制推行先进适用的技术装备，保障矿山安全。煤矿、非煤矿山要安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于 3 年之内完成。逾期未安装的，依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。在大型尾矿库安装全过程在线监控系统，积极 推进信 息化建设，努力提高企业安全 防护 水平。矿山企业要 充分利 用数字 矿山技术，实现 矿山安全 与生产信 息化、数字化、自动化与智能化，建设本质 安全型矿山，实现 生产监控 视频化、环境 监测数字化、工作人员定位 化、通讯畅通化、过程控制自 动化 和调度指挥科学化，达到事前实时 监测 预警，事后及时应 急救 援，将损失降到最低。矿山安全 数字化是数字 矿山技术在矿山安全中的具体应 用，就是在三维 可视化平台上，无缝集 成在 线监测监控系统和生产过程自动化系统，一 方面 通过 物联网全面、实时地感 知矿山，进行监测预警，最大限度地消除 安全 隐患，另一方面 通过 三维模拟仿真 和系统 分析，科学高效地 进行 预案演练、应急救 援与调度指挥，将事故危害降到最低。山 东金软科 技有限公司 成立以来 一直从 事黄金及金 属矿业 应 用软件开 发、矿山安全 应用电子 产品研发与生产、矿山信 息化 服务与数字矿山 建设 的软件企业和 高新技术企业，为矿山 提供采矿数字化、安全数字化 的专业产 品和整体解决 方案，应用于矿山安全生产管理 中的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 19 页 -事前监测 预警 和事后应 急救 援指挥调度。如下图所示 金软科 技提供矿山生产 经营管理 ERP系统、数字化 采矿软件系统、安全 数字化 系统等 数字矿山 建设 一体化产品，围绕 矿山安全数字化，金软科 技提供综合 产品、技术 与服 务。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 19 页 -力，各子 系统 既能独立运 行，又能协作运行，保障 调度指挥 通畅高 速。如井下定位和通信系统可以是独立 安装 运行，也 可集成一 体化 运行，但必须有 一个统一的系统 集成平台，有效集 成这些独立 的子系统，统一分析与 管理。以下提供的产 品和技术适 合不同 矿井需求，用户可根据现场安全 管理需求选择各 系统。1.井下工业以太环网矿山井下 采矿活动随巷道逐渐延伸，用于 传输 井下监测监控 数据的网络系统的 稳定性尤为重 要，在断电、断纤 等特殊情况 下能正常 工作，保障矿山生产安全系统稳定传输，传统的系统 不能保证网络稳定运行，井下 需要布设环 状网络。系统 特点如 下：1）井下工业 以太 环网利 用闭合 环网 冗余 传输特点，如果一处光纤损坏，环网能 自动冗余 备份，自动协商到达最 近节点的路径，网络拓扑重新 配置，达到 正常 网络状态 只需 10 毫秒；2）环型结构 采用光纤介质类型，在 传输 中有低损 耗的特性，使得传输 线路的无中 继传输 距离变长；3）环网 传输 带宽为 1Gbps，同时采用新的多数据处理技术，使得网络在 重负荷 情况 下，仍能保持很 高的带宽。这些 优点非常适用于矿山井下 复杂 多变 的恶劣 环境，保证 网络传输稳定、高速和安全。冗余 电源支持 井下 停电 6 小时以上，网络系统仍能正常运 行。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 19 页 -井下工业以太环网布置示意图2.井下人机定位系统井下人员定位系统是集 井下人员 跟踪 定位、下井 考勤、灾后急救、日常管理为 一体的综合性 应用系统。通过 遍布全矿井关 键部位的 读卡器对佩戴 定位 卡下井工人 不断 地监测 实时 位置，使管理 人员能够随时掌握井下人员的 运动轨迹，以便于进行 合理 的调度 管理。一旦意外 事件发生，救援人员可 根据 该系统 所提供的 数据、图形，迅速了解有 关人员的位 置情况，及时 采取相 应的救援措施，提高应 急救 援工作的 效率，主要功能如下：1）井下人员 实时动 态跟踪 监测，位 置自动显示。2）井下人员在 指定时间段 所处区域 及运动轨迹回放。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 19 页 -3）井下人员下井 考勤，查询统计井下人员 出入 井情况。4）对指定区域 人员进行 搜寻和定位，以便及时 救护。5）非法进 入禁区报 警和查询。6）定位 卡报 警按钮 分中 毒、火灾和水 灾等三种形式，方便井下矿工遇到险情时及时 报警和地面调度中 心通知紧急 撤离。井下人 机定位系统 分布示 意图3.井下漏泄通讯系统井下 漏泄 电缆通讯系统可 以建立一个高速数字化 的有线或无线的覆盖 区域，实现实时 语音 通讯、网络远程诊断、远程爆破、人员和设备定位、跟踪 等，提供了最有效的井下矿山 车辆 调度 和人员 调配的组织管理 手段，也为预防事故 发生、防止事故 的扩大、提高 救援效 率提供了有利的工 具。系统的技术 优势主要表现在：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 19 页 -1）先进的 诊断系统。配备有独特 的本地 诊断和远程诊断系统，可以在线实时 监测和 确认问题 点，使系统的 维护 和管理 极为容易、总是处于良好 的运行状态。2）上行流和下行 流各有 15 MHz的带宽，其通信 能力是 其它 类似系统的 3 到 15 倍。3）500 米的放大器的间距，降低 了系统的成 本、缩短 了安装 所用的时间和相关费用、提高 了系统的可 靠性、较少 了维护 和修理费用。4）减轻 了系统 对供电中心的依 赖。井下 相邻电源之间的距离 可达 9000 米。5）扩大的系统 覆盖范 围。在 正确安装的 前提 下，系统 离开电 缆的最小通信 距离 是 30 米。这不 仅降低 了系统安装的成 本，还大大 改善了使 用人员 对通信的 苛刻 要求和对技术的 满意 度。井下 漏泄 通讯系统 布置图4.井下人机定位与无线通信综合一体化系统实现 井下人 机定位 与无线 通信 综合管理，在一 套系统、一根线缆名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 19 页 -上实现 人员定位、语音 通讯共网传输，为用户节省大量成本，同时也可传输 井下工作 环境 在线监测、视频 监控系统，实现 四网合一,一套价格，四套 服务，四个子 系统可 合可分，功能任选。后续升级扩容 非常方便。与单独定位、通讯系统 相比，该综合 系统 实现 井下作业人员 看得见、联系 得上，定位 精度高、通话音 质好，维护 简单，方便调度指挥。主要特点为：1、矿井信号全 覆盖，其它 同类系统 无法实现。基站 无线 覆盖 距离可达 500 米，通过一定 数量基站 就可以保证井下信号全 覆盖。2、精确 定位，而非传统的 区域 定位。保证 获取定位人员的 具体位置，发生 事故时 可迅速锁定人员 所在地点,为救援赢得时间。3、高速不 漏卡。经矿山 实践证明 100 张以 60km/h 的速度同时经过一个基站 时不发生 漏卡现象。4、有线中 断时瞬间自动切换 成无线 工作 方式。当基站 和基站 之间的线缆中断时，系统自 动切换 到无线 工作 方式，通过 ZIGBEE特有的信号 重叠，保证定位 数据及时 传输，不影响系统 正常运 行。5、双向 定位 卡实现 双向 通讯，紧急 情况 下调度中 心可下 达撤离信息到 每个带卡 矿工，井下矿工 当发生 中毒或 伤害事故时 可以按定位卡报警按钮 求救。6、可 以非常方便接入井下 环网，只要井下 有网络就可接入该 系统。7、井下可 以使用光纤通信，也可使用线缆，维护方 便。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 19 页 -8、单基站 就可以通信和定位。基站 只要通 上电就可以支持 基站无线覆盖范 围内的 手机 通信，而不用通过 服务器来处理。9、井 上向井下 群发短信。支持 井上向井下 所有 手机 群发短信。当发送安全 事件时，可 以通过 群发短信告知并提 供最佳逃 离路 线。10、井下 手机 之间、井下 手机 和固话之间可实现无线 通 话、通话监控及查询。监控 中心可切断或插入通话，也可与多部 手机 同时通话。11、系统可 扩展应用于井下 温度、湿度、风 量、有害气体监测。井下人机定位与无线通信综合一体化系统示意图5.远程视频监控系统有别于传统监控系统，该系统 充分利 用网络进行 视频数 据传输，嵌入式视频 采集前 端可以方便地布置在网络的任 何地方，视频 图像可以灵活地在网络上的任何地点被接收、查看。有别于传统视频 监控系名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 19 页 -统，主要特点为：1、利用现有的网络资源，不需 要为新 建监控系统 铺设光缆、增加设备，轻而易 举地实现 远程视频 监控；2、扩展能力 强，只要有网络的 地方 增加监控 点设备就可扩展新的监控 点；3、授权 用户可通过企业内 部网或 Internet浏览 视频 监控 实时 画面，实现 远程视频 监控矿山 重点 部位安全 情况。基于 IP 网络视频 监控系统 布置示意图6.井下应急网络广播报警系统系统 是基于网络进行 广播 和警报，当井下发生 突发事件时，在地面调度中 心能控制井下矿 房及巷道 里的照明灯有 规律 的闪烁，并通过在井下 巷道 及矿房内安装的 扩音 喇叭 进行 广播喊 话，以警示现场作业人员迅速撤离作业 地点，指挥 引导 井下人员 沿指 定路线有序撤离。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 19 页 -系统扩展方便，只要有 网络地方就 可增加报警设 备，进行井下 与地面双向喊 话报警。同 时可对任意区域 进行定 点广播、独立地对某一区域进行 广播 而不干扰 其它 区域，也可同时对几个区域 进行 广播、全体广播 和背景 音乐、安全知 识等宣传广播。井下 应急广播 系统 报警系统 示意图7.尾矿库监测预警系统通过 对坝体渗压和 弱面位移、内部变形、库区水位、降雨量、干滩高度 等关 键指标的实时 监测 与分析 处理，实现 尾矿库 科学调 洪、安全预警，便于企业和安全监 管部门快 速及时掌握 与尾矿库安全 密切相关的技术 指标，随时掌握 其运行状况和安全 现状，提高 尾矿库的安全监管水平，保障人 民的生 命财 产安全。主要有库水位、干滩 长度、坝体位移、坝体内部孔隙 水压 力、安全超高、浸润 线、构筑物变形、渗流水量及浑浊 度、暗渠 稳定性监测。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 19 页 -尾矿 坝监测 传感器布置示意图8.通风自动化控制系统通过 实时 监测矿井风压、风量、通风 机功率、轴承温 度、电机绕组温度以及通风 机开停、反风等状态 信号，随时了解全矿风 机的运行状况以 及井下 主要中段的风 量、空气温 度、空气 中氧气、CO等含量，根据生产 需要随时对某些风机开停，及时 发现矿井通风 异常情况，在满足生产 需风的 同时最 大限度地 节约通风 能耗，降低 通风 费用。系统 远程操纵 风机的启停控制、运行显示、风机电流、温度的监测以及风量、温度以及空气 中氧气、CO含量的监测，实时 传输 到上位计算机进行 数据分析 处理，将风机的运行状态 和各种监测数据以图表和组态显示，当检测到风机过载或需风时，及时预警 并远程控制。9.排水自动化控制系统通过水 仓安装的 超声波液 位计，吸水管道 安装的 电磁流量 计、排水管道 安装 电动阀等基础设施，对排水系统的 液位、电流、流量、时间等指标综合 检测和 组态显示。为充分利 用夜间的谷段，对电机运行名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 19 页 -的用电时段进行 有效控制，工作水 泵在设定允许的 时间范围内启动，节约能源，降低 劳动强度，实现 排水泵房的无人 值守 和自 动排水。10.矿山安全生产调度指挥中心调度指挥中 心是 矿山安全 数字化 的 中枢系统，是集现 场信息 采集、传输、处理、切换、控制、显示、决策、调度指挥 于一体的高科技综合性 系统 中心，可随时对各种现场信号和 各类计 算机图文信号进行多画面显示和分析，及时 做出判断和处理，发布调度指 令，实现实时监控和 集中调度。通过调度中 心将远程视频 监控、自 动化 控制、人员定位 与 尾矿 坝等在 线监测系统等 视频 信号和 计算机 信号在大 屏幕上进行 单屏、跨屏、全 屏显示，通过 操作台进行 远程调度指挥。大屏幕拼 接系统一 般有 DLP和 LCD两种类型，由于 LCD屏高亮度、高清晰 度、耗电少、故障率低、维护 费用少，适用于 长时间不间断播放，近年来逐渐 替代 DLP屏，是发展的新技术，被用户广泛采用。调度指挥中 心效果图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 19 页 -二、安全数字化系统集成矿山安全 数字化，不仅是在线监测监控生产 环境、设备和作业人员，进行 事前预警，还要在发生 突发事件后能模拟分析、科学 决策与调度指挥，这就需要有统一的 三维 可视化集 成平台，集成管理 矿山安全在线监测监控系统、生产过 程自动化控制系统等，各系统 互相联动，数据共享，便于三维模拟与分析，为调度指挥提 供科学 依据。1.三维可视化平台通过 三维建模 和仿真虚拟，模拟 采掘生产 活动，建立与系统 设备无关、数据共享的通用 三维 可视化分析 决策系统 平台，进行系统 集成、智能分析 和综合 调度。通过 该三维 可视化平台，将各安全生产 子系统有效集 成，统一进行 数据处理、综合 分析 和集中 显示，便于整体决策与调度指挥。1）矿山 虚拟设 计系统。由反映井下 巷道 连接关系的 二维系统 图，配置监测 传感器、线路等相关信 息，生成 采掘虚 拟工程和虚拟环境，用于漫游 与三维分析。2）三维 可视化 系统。用 户对矿区虚拟场景进行 漫游、属性 查询，进行逼真的虚拟体 验。虚拟采掘环境与 监测 传感器准确关联，随时获得精准的监测 数据，驱动虚拟场景即时改变状态，体现真实环境中 的各系统工作 状态，在虚拟世界 中实现最 接近真实 采掘环境与 运行状态的分析 决策与调度 管理。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 19 页 -三维 可视化平台集 成显示井下定位系统2.系统集成利用三维 可视化平台 对矿山安全生产运行系统进行 集成管理 和三维分析，各系统 协同 工作、有效配合，实现 从现场监测监控、数据分析、预警到调度、指挥 一体化 的科学、系统、综合管理，为矿山安全管理 提供技术 支撑和手段，加强安全 防范，防患 于未 然，提高应 急救援效 率，将损失降到最低。当井下 粉尘 或有害气体浓度超标，监测系统 将自动报警，地面调度中心大屏显示报警事 件。管理 人员接到报警后，从报警信息中 了解到超标 地点和报警事 由后，首先点击报警地点得到当前位置的粉尘 或有害气体浓度，在远程控制通风 机通风的 同时，从定位系统 中查询出事地点当前的人员 数量，通过 三维 可视化平台 对 事件模拟 逃生路线，制定最优救援方案 和最佳逃 生路线，通过井下 应急广播 报警系统通知名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 19 页 -该工作 点人员全 部撤离，通过定位系统 对该区域 工作人员定位 卡进行有害气体超标闪烁 报警，并通过井下 无线 通讯系统通知 该工作 区域 管理员组织撤 离，同时调度中 心可以通过 视频监控 或定位系统 查看有无人员未 撤离，通过无线 通讯远程调度指挥 逃生避险。利用该 系统，避免了传统人工 方式传递信息的低效 率、不准确、救援的盲目性和冒险性，为有 效地 组织 救援赢得宝贵 的生命时间，使灾 难的危害降到最 小提供非 常重 要的 不可替代 的决策支持。如果发生 如冒顶、着火、透水等 严重事故，导致事发现场线缆中断、停电等情况，系统自 动启动保护功能，系统自备 电源可保证 整个系统运行 6 小时以上，井下 环网 自动链接到最 近点，保证 网络系统 畅通无阻。即使部 分系统 由于事故中 断运 行，系统 也有 历史记录 供查询参考。管理 人员通过定位系统中的数据查询出 事地 点的人员 数量和事发后人员的 动态分布情况，通过 录像调出出 事之 前出事地 点的情况，以便实施搜救。并 考虑 现场环境（查看粉尘、气体监测）等多种因素，如果有超标 现象，则控制通风 机进行通风，然后根据 事故现 场情况 组织并派人带着搜救设备下 去，根据 定位系统 提供的 数据在最短时间内确认位置并进行 搜救，从而避免了以前搜救工作的 低效 率、盲目 性和不准确性。三、矿山安全数字化典型案例1.招金矿业尹格庄金矿安全监测预警与调度指挥示范系统系统 以安全生产 三维可视化平台 为基础，集成管理 矿山井下监测预警系统 与自动化 系统，通过 三维模拟与仿真，对应急预案进行 模拟名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 19 页 -演练，实现 矿山安全 管理 数字化 和调度指挥科学化。主要包括 井下 网络系统、井下 泄漏 电缆移动通讯系统、井下人 机定位系统、井下 视频监控系统、三维 可视化集 成平台、调度指挥中 心与安全 管理信息系统等内容。某金矿安全监测 预警与调度指挥系统2.山东中矿安全监测预警与应急救援调度指挥系统实现 该 矿业 公司 三个主要矿井安全监测预警与应 急救 援调度指挥，主要包括 井下工业 以太 环网、井下人 机定位与通信 综合 系统、远程视频 监控系统、井下 应急广播 报警系统、尾矿库监测预警 系统、调度指挥中 心建设 等。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 19 页 -3.山东招远 曹家洼 金矿监测预警与应急救援调度指挥系统主要包括 井下工业 以太 环网、井下人 机定位 与通信 综合 系统、远程视频 监控系统、井下 应急广播 报警系统、调度指挥中 心建设 等。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 19 页 -4.招金矿业金 翅岭金矿监测预警与应急救援调度指挥系统名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 19 页 -度指挥系统四、成功案例产品的使用厂家使用厂家地址说明山东省招金矿业大尹格庄金矿招远市齐山镇2008 年 4 月完成，合同额80 万山东省招金矿业河东金矿招远市蚕庄镇2008 年 11 月完成、合同额28 万山东省招金矿业金翅岭金矿招远市张星傎2010 年 8 月完成，合同额400 万山东省招金矿业大秦家金矿招远市大秦家镇2009 年 10 月完成、合同额25 万山东省中矿金业玲南金矿招远市玲珑镇2010 年 7 月完成、合同额150 万山东省中矿金业阜山金矿招远市阜山镇2010 年 8 月完成、合同额240 万山东省中矿金业罗山金矿招远市玲珑镇2010 年 10 月完成、合同额195 万山东阜山矿业有限公司招远市阜山镇2010 年 11 月完成、合同额87 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