一种煤矿安全监控系统的制作方法

专利名称：一种煤矿安全监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及安全生产技术领域，尤其涉及一种煤矿安全监控系统。
背景技术：
我国煤矿资源丰富，中小型煤矿点多、面广、地处偏远，通讯手段相对落
后，距离地、市、县煤炭工业管理局，近者二、三十公里，最远的可达iooo
多公里，经过"十一五"整顿之后至2010年底，年产量30万吨以下的中小型 煤矿仍有一万个之多，这些中小型煤矿地处偏远、或处山区，交通十分不便， 铺设光缆的施工难度大，费用非常高，加上管理部门人手不足，检查、监督力 度不够，安全生产存在诸多隐患，特、重大事故频频发生，二OO七年全年煤 矿发生事故死亡人数3786人，百万吨煤死亡率国有重点矿0.38%，而中小型 煤矿高达3%，比发达国家的0.05。/。高出数倍，必须重视的是中小型煤矿百万 吨煤死亡率是国有重点煤矿的8倍，如果中小型煤矿达到国有重点煤矿安全水 平，每年可减少死亡人数2500人。严峻的中小型煤矿安全生产形势急需有一 套行之有效的煤矿安全监控系统，用于煤矿的远程监控预警报警指挥调度。

发明内容
本发明的目的在于提出一种煤矿安全监控系统，具有安全数据采集传输、 卫星电话指挥调度、视频现场查看的三项功能，为煤炭生产管理部门提供有效 的监管手段、解决方案。
为达此目的，本发明采用以下技术方案
一种煤矿安全监控系统，包括安全数据采集系统、卫星传输系统、卫星电话指挥系统、视频监控系统和监控中心系统，其中安全数据采集系统用于采集 煤矿安全数据；卫星传输系统用于安全数据采集系统与监控中心系统之间的通 信；卫星电话指挥系统用于提供电话通信；视频监控系统用于查看煤矿实时视 频画面；监控中心系统用于提供HMI数据与服务、存储历史数据、进行报警处 理和提供对外数据接口。
卫星传输系统包括通信卫星和卫星小站设备，卫星小站设备位于煤矿和监 控中心系统，用于进行通信，卫星小站设备进一步包括室内单元、卫星天线和 室外单元。
安全数据采集系统进一步包括井下检测装置、井下监控系统和嵌入式万能 通讯协议转换装置，井下检测装置用于检测煤矿安全数据并发给井下监控系 统，井下监控系统用于将SCADA数据通过FTP方式传到嵌入式万能通讯协议转 换装置中，嵌入式万能通讯协议转换装置用于实时读取煤矿安全数据并通过卫 星传输系统上传。
井下检测装置包括煤矿安全生产监测监控系统、煤矿安全监控系统、煤矿 数字工业电视监控系统、煤矿数字工业电视监控系统、矿井人员定位考勤系统、 井下人员管理及搜救系统、煤矿安全生产监控系统和全矿井自动化监控系统。
卫星电话指挥系统包括语音网关和电话终端，位于煤矿和指挥中心，语音 信号通过电话终端和语音网关由卫星传输系统进行传送，在指挥中心卫星电话 指挥系统还包括电话录音服务器，用于对语音信号录音。
视频监控系统包括摄像头、视频服务器和视频工作站，摄像头和视频服务 器位于煤矿工作站，摄像头用于获取煤矿视频信号发送给视频服务器，视频服 务器用于将视频信号通过卫星传输系统发送给指挥中心，并通过视频传输专用 通道发送给视频工作站，视频工作站用于监控煤矿视频画面。
监控中心系统包括服务器，用于提供HMI数据与服务、存储历史数据、进 行报警处理和提供对外数据接口 。监控中心系统还包括GPS同步天文时钟，GPS同步天文时钟与服务器通过
串口或者网口连接，并通过串行对时信号或者网络校时协议方式进行时钟同 步。
采用了本发明的技术方案， 一旦发生安全数据超标，报警系统可在矿井和 指挥中心同步报警，指挥中心可实时通过卫星电话专线进行远程指挥调度，并 可通过视频査看现场。该系统具有安全数据采集无缝隙实时传输、卫星电话远 程指挥调度、视频现场查看的三项功能同步进行，强大的存储系统可将数据， 语音资料存储一年，视频存储三个月，以备工作需要时调取査阅，整合为"三 网合一"。


图l是本发明具体实施方式
中煤矿安全监控系统的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。
本发明技术方案的主要思想是煤矿安全监控系统包括安全数据采集系 统、卫星传输系统、卫星电话指挥系统、视频监控系统和监控中心系统，其中
安全数据采集系统用于采集煤矿安全数据；卫星传输系统用于安全数据采集系 统与监控中心系统之间的通信；卫星电话指挥系统用于提供电话通信；视频监 控系统用于查看煤矿实时视频画面；监控中心系统用于提供HMI数据与服务、 存储历史数据、进行报警处理和提供对外数据接口。
图l是本发明具体实施方式
中煤矿安全监控系统的结构示意图。如图l所 示，在煤矿，安全数据采集系统包括井下检测装置、井下监控系统和嵌入式万 能通讯协议转换装置(APC装置)，井下检测装置检测煤矿安全数据并发给井下监控系统，井下监控系统用于将SCADA数据通过FTP方式传到嵌入式万能通讯 协议转换装置中(APC装置)，嵌入式万能通讯协议转换装置(APC装置)实时 读取煤矿安全数据并通过卫星传输系统上传。
井下检测装置包括煤矿安全生产监测监控系统、煤矿安全监控系统、煤矿 数字工业电视监控系统、煤矿数字工业电视监控系统、矿井人员定位考勤系统、 井下人员管理及搜救系统、煤矿安全生产监控系统和全矿井自动化监控系统。
基于以上功能建设的煤矿安全生产监控系统实现了如下功能兼容当前各 种矿井生产监控子系统的数据格式和通讯接口 ；全面集中所辖煤矿的矿井生产
与安全相关数据
瓦斯、风速、 一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等； 煤仓煤位、水仓水位、风机风压、箕斗计数、机电设备开停等； 可选生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数； 可选胶带跑偏、胶带速度、轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行
参数；
现场各种告警信息，等等。 在画面上实时反映主要参数； 历史数据存储、主动发布告警； 数据査询、运算、统计等。 卫星电话指挥系统包括语音网关和电话终端，语音信号通过电话终端和语 音网关由卫星传输系统进行传送。
视频监控系统包括摄像头、视频服务器和视频工作站，摄像头和视频服务 器位于煤矿工作站，摄像头用于获取煤矿视频信号发送给视频服务器，视频服 务器用于将视频信号通过卫星传输系统发送给指挥中心。
上述三个系统的信号都是通过卫星传输系统传送给监控中心。卫星传输系 统包括通信卫星和卫星小站设备，卫星小站设备位于煤矿和监控中心系统，用于进行通信，卫星小站设备进一步包括室内单元、卫星天线和室外单元。具体 包括室内单元基带处理器，提供给用户标准的局域网接口， RJ-45接口；卫 星天线KU波段，1.8米双向通信天线；室外单元(0DU):包括上下变频器， 固态功放，低噪声放大器等；配套电缆、接头等。
在监控中心，SCADA数据发送给DCM服务器，DCM服务器还包括HDB服务 器和GPS时钟。可以提供HMI数据与服务、存储历史数据、进行报警处理和提 供对外数据接口； GPS同步天文时钟与服务器通过串口或者网口连接，并通过 串行对时信号或者网络校时协议方式进行时钟同步。
SCADA/HMI服务器是指挥中心功能实现的基础，它负责主站系统与外界的 实时数据交互、主站内各单元的实时数据库一致性管理、系统级综合控制逻辑， 以及人机界面的生成和发布等，包括
1、 分布式实时数据库管理
管理各子站的实时数据库配置，形成分布式实时数据库索引； 管理主站全周实时库数据，将从各子站获取的实时数据更新到主站系统各 服务器彼此同步的实时数据库中；
接收各子站的实时告警信息，并处理告警事件。
2、 人机界面
界面组态
主站的人机界面包括两个部分主站全局监控人机界面和各子站的分布式 人机界面，从主站全局监控人机界面中，可以方便的调用子站的人机界面； 人机界面的组态操作，均是通过网络方式进行，支持离线或在线组态方式； 组态管理
人机界面组态配置文件保存在DCM6208服务器上；
本系统都是基于IP网络方式建设的，所以可以在系统网络上的任何地方 对任何子站或主站进行组态管理，VPN方式登入也可以。界面服务
完成人机界面组态后，SCADA/HMI服务器可以立即提供界面服务，并支持
以下方式的人机界面访问
a) 在主站系统内部，面向操作人员，提供专用客户端(绿色程序)来连接 和访问，权限级别要求较高；
b) 在主站系统内部，面向浏览应用，采用IE或类似浏览器来连接和访问， 不可进行操作，但可以进行高级查询和浏览；
c) 在主站系统外部，如通过Internet连接到SCADA/HMI服务器上，采用 IE或类似浏览器，不可进行操作，只能进行最低权限要求的画面浏览和査询。
根据组态，客户端能够访问到的歷I界面主要包括
安全数据监控图表；
系统设备/网络/通讯状态告警提示窗口；
实时数据浏览窗口；
历史数据查询浏览窗口等。
在HM工组态的时候，工程师可以根据需要，确定需报警的信息点，以及分 组/分类报警信息，系统自动存储告警信息，并实时的显示在HM工系统的告警窗 口中。
告警功能采用告警优先的软件系统，在指挥中心监视过程中，无论哪个矿 井的安全数据超标，告警功能将弹出报警画面，以便指挥中心人员及时进行指
挥调度。
HDB服务器上保存的是整个SCM)A系统的全部历史数据，它运行的基础 SCADA主站对全局实时数据的按需采集、处理和存储机制。 它的数据来源包括
主站全局实时数据库HDB服务器按照历史数据的保存设置，以周期或事件触发的方式，将主站系统的实时数据库中的数据点存储到HDB服务器中； 从历史数据服务角度看，它有两个基本功能
1、 为本系统应用提供数据
a) 为SCADA系统中的SCADA/服I提供历史数据；
b) 为SCADA系统的各工作站的告警、操作记录査询等应用功能提供历史数据。
2、 为与其它系统交互提供数据，如MIS、 ERP、第三方报表系统，或者其 它SCADA系统等
a) 可通过SQL数据库标准接口 ，如ODBC等；
b) 通过数据库备份文件交互方式；
c) 通过其它可定制的方式交互历史数据，如通过IEC 104协议的扩展来传 输可选定的历史数据。
为确保煤矿的所有数据、语音、视频记录时间完整统一，指挥中心配置 GPS同步天文时钟一台，通过串口或网口与DCM6208连接，DCM6208与GPS时 钟设备之间通过串行对时信号(多种规约)或NTP方式进行时钟同步，DCM6208 在通过NTP方式向县级所有DCM设备进行校时，各个设备之间的时间误差保持 在毫秒级内，更精确整个系统的实时数据与历史数据。 一旦需査询数据，就能 确保指挥中心和煤矿的时间没有误差。
根据卫星远程监控系统技术方案，建设运行后可以带来以下效果
事故发生前
帮助判断矿井安全相关系统配置是否合格，杜绝虚报/瞒报/误报； 随时监控现场运行参数，出现告警及时下达调控命令。
事故发生时
提供全面信息，辅助及时作出正确决策； 事故发生后-帮助调查事故原因，理清责任，总结经验； 另外，本系统还有以下方面的特点
设备选型方面采用嵌入式便携式工业设备，高可靠，免维护，适合煤矿 现场条件要求；
通信网络建设方案上提供给用户以最大选择自由度-,
信息安全方面如果采用128-bit AES的密钥，则一台一秒内可找出DES
密钥的机器。
兼容性好
可以通过多种方式采集井下监控系统的实时数据，无论是文件读写、数据 库接口还是按通讯规约交互等方式。
语音信号通过语音网关发送给电话终端，在指挥中心卫星电话指挥系统还 包括电话录音服务器，用于对语音信号录音，自拨出电话起开始记时并全程录 音。录音系统能保存一年的数据，供随时调用。
视频信号通过视频传输专用通道发送给视频工作站，视频工作站用于监控 煤矿视频画面。
视频监控系统要求
要求监控中心视频工作站可随时察看任意矿井的视频图像；
要求监控中心在同一时间只能察看一路视频(不容许同时察看两路以上视
频图像)；
要求监控中心的视频监视每次打开后在设定的时间内自动关闭-， 每个矿井的视频配置为两路；
视频图像的质量要求为1CIF以上，视频数据流量应控制在128Kbps/路。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种煤矿安全监控系统，其特征在于，包括安全数据采集系统、卫星传输系统、卫星电话指挥系统、视频监控系统和监控中心系统，其中安全数据采集系统用于采集煤矿安全数据；卫星传输系统用于安全数据采集系统与监控中心系统之间的通信；卫星电话指挥系统用于提供电话通信；视频监控系统用于查看煤矿实时视频画面；监控中心系统用于提供HMI数据与服务、存储历史数据、进行报警处理和提供对外数据接口。
2、 根据权利要求1所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，卫星传 输系统包括通信卫星和卫星小站设备，卫星小站设备位于煤矿和监控中心系 统，用于进行通信，卫星小站设备进一步包括室内单元、卫星天线和室外单元。
3、 根据权利要求2所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，所述安 全数据采集系统进一步包括井下检测装置、井下监控系统和嵌入式万能通讯协 议转换装置，井下检测装置用于检测煤矿安全数据并发给井下监控系统，井下 监控系统用于将SCADA数据通过FTP方式传到嵌入式万能通讯协议转换装置 中，嵌入式万能通讯协议转换装置用于实时读取煤矿安全数据并通过卫星传输 系统上传。
4、 根据权利要求3所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，井下检 测装置包括煤矿安全生产监测监控系统、煤矿安全监控系统、煤矿数字工业电 视监控系统、煤矿数字工业电视监控系统、矿井人员定位考勤系统、井下人员 管理及搜救系统、煤矿安全生产监控系统和全矿井自动化监控系统。
5、 根据权利要求2所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，卫星电 话指挥系统包括语音网关和电话终端，位于煤矿和指挥中心，语音信号通过电 话终端和语音网关由卫星传输系统进行传送，在指挥中心卫星电话指挥系统还 包括电话录音服务器，用于对语音信号录音。
6、 根据权利要求2所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，视频监 控系统包括摄像头、视频服务器和视频工作站，摄像头和视频服务器位于煤矿 工作站，摄像头用于获取煤矿视频信号发送给视频服务器，视频服务器用于将 视频信号通过卫星传输系统发送给指挥中心，并通过视频传输专用通道发送给 视频工作站，视频工作站用于监控煤矿视频画面。
7、 根据权利要求2所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，监控中 心系统包括服务器，用于提供HMI数据与服务、存储历史数据、进行报警处理 和提供对外数据接口。
8、 根据权利要求7所述的一种煤矿安全监控系统，其特征在于，监控中 心系统还包括GPS同步天文时钟，GPS同步天文时钟与服务器通过串口或者网 口连接，并通过串行对时信号或者网络校时协议方式进行时钟同步。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿安全监控系统，安全数据采集系统用于采集煤矿安全数据；卫星传输系统用于安全数据采集系统与监控中心系统之间的通信；卫星电话指挥系统用于提供电话通信；视频监控系统用于查看煤矿实时视频画面；监控中心系统用于提供HMI数据与服务、存储历史数据、进行报警处理和提供对外数据接口。采用了本发明的技术方案，具有安全数据采集传输、卫星电话指挥调度、视频现场查看的三项功能，为煤炭生产管理部门提供有效的监管手段、解决方案。
文档编号G08B25/00GK101581932SQ20091008732
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者康如中 申请人:北京旺斯达科技有限公司