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關鍵詞:環網 信息監控系統 中心網絡 自動化控制
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2011)003-046-02
為了實行網絡操作,實現集控的目的,把各變電所、主副井、通壓風、選煤選矸、主運皮帶、瓦斯監測、人員定位、斜巷運輸等等各子系統的視頻、信號集中到一個平臺,既方便職工整體操作、減員增效。也方便領導掌握全局情況、協調調度。制定如下的建設方案。
1、安全生產綜合信息監控系統環網
1.1 環網設備布置
地面環網:地面現場工業環網選用MCTP礦用多通道工業以太網設備,在地面工廠布置KCTl2(B)小型MCTP設備和KJF45(C)帶分站通訊功能的小型MCTP設備,與機房的MCTP―M匯聚設備構成地面工業環網。
井下環網:井下工業環網選用MCTP礦用多通道工業以太網綜合接入器,在井下布置KJJ50B井下現場節點設備,每個節點設備上配置一塊數據接口模塊和一塊以太網接口模塊。
1.2 環網技術要求
環網的現場節點設備能將井下的音頻信號、視頻信號、RS232/RS485和以太網信號轉換成光信號通過光纜傳輸到調度指揮控制中心,調度指揮控制中心的主節點設備再將光信號還原成電話信號、視頻信號、RS232/RS485和以太網信號;其中除視頻信號為由現場至調度指揮控制中心單向傳輸外,其余信號均須實現雙向傳輸。
主要接點設備可以由多點組成雙纖自愈環,當一處光纖出故障時,系統可以自動倒換。倒換時間不超過50ms。
環網的節點設備之間采用光纖傳輸方式,兩站之間無中繼傳輸距離不小于30公里,節點設備在電導上完全隔離,提高系統的抗電磁干擾和防雷擊能力。
環網應具有網絡管理功能,可以實現對整個傳輸網絡的統一監控和管理。應能反映出整個網絡所承載的各種傳輸業務的運行狀況,包括服務質量和網絡的利用率,提供對網絡進行調整和升級的量化依據。
環網應能提供足夠的帶寬和Qos保障,使用于監測、監控系統誤碼率不應大于10-7。
2、子系統改造及接入
原有各子系統可能不同程度地存在不能完全實現遠程控制與自動控制的因素,為此各子系統將首先進行改造,完善其自動控制功能或補充其過程控制接口,子系統改造完成后,統一接入MCTP現場環網。
各子系統的接口根據接口類型直接與MCTP礦用本安型多通道工業以太網綜合接入器的以太網口、RS485數據口、電話音頻接口、視頻接口等進行連接,綜合接入器的傳輸模式是隧道形式、透明傳輸,不與其它系統產生沖突問題,根本上避免了帶寬擠占和數據風暴。保證了傳輸的實時性、可靠性。通過光纖傳輸,不受礦井環境惡劣、電磁干擾嚴重的影響,保證話音和圖象質量,徹底根除雷電對井下環境安全的影響。
3、安全生產綜合信息監控系統中心網絡
安全生產綜合信息監控中心網絡是一個綜合運用計算機技術、自動控制技術和通信技術以及現場生產工藝等來完成關聯控制任務,實現多系統全過程控制的中樞控制平臺系統。
3.1 安全生產綜合信息監控中心網絡結構
安全生產綜合信息監控中心網絡分兩部分建設,即信息管理網絡和綜合自動化網絡,綜合自動化網絡由監控管理層、現場控制層組成。
3.1.1 管理信息網絡
管理信息網絡基于B/S模式,連接在管理信息網絡上的個人終端通過賦予一定權限后,以WEB瀏覽的方式獲得權限以內的數據,對綜合自動化系統進行監測。信息管理系統必須能夠支持遠程登錄進行數據存取,方便各級領導遠程察看綜合自動化系統層的監測畫面和數據,安全瀏覽和掌握礦井的生產狀況。信息管理網絡的訪問工具采用微軟的IE瀏覽器。調度指揮子網接入管理信息網絡,便于同相關管理部門進行數據交換且保障網絡安全,已建成的礦辦公局域網也接入管理信息網絡網絡。
3.1.2 綜合自動化網絡
綜合自動化網絡分為綜合控制層、分系統控制層兩層網絡體系結構建設,實現不同現場總線子系統的可靠傳輸和形成統一的實時數據平臺,保障礦井自動化系統的可靠性。
系統實施后,操作員可在集控中心終端上監視和控制礦井安全狀態、生產過程,完成對全礦安全、生產及相關環節的“五遙”(即遙測、遙控、遙調、遙信和遙視),實現礦井的綜合自動化。
(1)綜合控制層綜合控制層完成控制系統綜合信息集成、操作和監控全礦的生產和安全。連接監控操作層各個子系統,操控和監視每個子系統的正常運行。連接信息管理層,將監控操作層子系統的全部數據和其他相關數據、圖形、報表,經網間單向傳送到信息管理層,為信息管理層的提供基礎數據。
綜含控制層監測人機界面統一采用HMI Web方式。
綜合控制層控制人機界面采用C/S模式HMI。
(2)分系統控制層
分系統控制層完成各控制子系統監控操作,連接現場控制層各個子系統及相關音頻、視頻設備,操控和監視各個子系統的正常運行。連接監控管理層,將現場控制層的各個子系統和其他相關數據、圖形、報表,傳送到監控管理層。
分系統控制層監測入機界面統一采用HMI Web方式。
分系統控制層控制入機界面采用C/S模式HMI。已建成的礦安全監控系統網絡接入綜合控制層網絡。
3.2 安全生產綜合信息監控中心網絡布置
信息管理層:布置1臺交換機作為全礦網絡平臺的核心交換機,1臺交換機構成調度指揮網絡;1臺交換機供辦公使用;在核心交換機與外網絡相連的防火墻上再連接一個交換機用做服務器集群的建設。
在全礦的服務器網絡上由兩臺服務器組成WEB數據庫和WEB實時服務器,進行信息。1臺視頻數據服務器專供視頻數據的存貯與調用。另外布置1臺文件服務器供礦上進一步使用。
管理信息網絡同時安裝關系數據庫及工業實時數據庫,保證監控數據在信息管理層的實時性。
綜合自動化網絡:采用雙機雙網模式,布置2臺交換機構建綜合自動化網絡層,在控制層兩臺服務器和一個磁盤陣列組成互為熱備的實時數據庫、管控服務器系統,2臺服務器及磁盤陣列組成服務器集群,保證系統運行的互備和冗余。
同時,為了保證綜合自動化網絡與接入的安全監測子網的安全,在安全監測子網接入到綜合自動化網絡之間放置一臺硬件防火墻,保證兩個網絡之間的安全性。
4、安全生產綜合信息監控中心視頻信號處理系統整體結構
攝像頭采集到的視頻信號通過環網視頻業務模塊傳輸到機房后經過視頻信號處理系統處理后再送到視頻顯示系統。視頻信號到達機房后經過字符發生器進行畫面信息的注釋,通過視頻分配器對信號進行2路分配,其中一路直接到達硬盤錄像機進行畫面的存儲,另外一路經過畫面分割器進行畫面的組合然后到達視頻切換矩陣,通過矩阼對各路視頻信號進行切換控制,并將輸出送到顯示系統。
5、工業電視設備
地面視頻傳輸全部采用視頻光端機通過光纜傳輸回監控中心機房,井下視頻利用“三網合一”中的視頻傳輸通道,部分距離較遠的采用光傳輸方式到MCTP節點設備,再視頻通過井下光環網傳輸回地面監控中心機房。
監控系統的兩大功能,即現場實時監控和監控錄像回放,同時,滿足視頻畫面的實時網絡,保證在礦信息管理網內的用戶在得到授權情況下,能夠實時查看視頻畫面圖象。
參考文獻:
[1]礦井安全生產綜合信息監控系統按照最新版國家標準(GB)和行業標準執行[S].
[3]《煤礦監控系統總體設計規范》.
[4]《煤礦監控系統中心站軟件開發規范》[S].
[5]《煤礦監控系統性能測試方法》[S].
[6]《防治煤與瓦斯突出細則》[S].