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1、 工业信息化项目矿山井下六大系统 立项建议书 基本信息 项目名称 矿山井下六大系统 申请单位 公司 申请日期 2021 年 3 月 2 日 项目类别 信息化建设 立项年度 2020 年 开工时间 2021.4 完工时间 2021.8 资助金额 自筹金额 500 万元 项目简介 井下矿山安全避险“六大系统”主要内容包括：“紧急避险系统”、“压风自救系统”、“供水施救系统”、“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”。紧急避险系统是指在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障的，由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。金属非金属地下矿山应建设完善紧急避险系统，并随井
2、下生产系统的变化及时调整。紧急避险系统建设的主要内容包括：为入井人员提供自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。供水施救系统是指在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水的系统，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。供水施救系统应优先采用静压供水；当不具备条件时，采用动压供水。供水施救系统可以与生产供水系统共用，施救时水源应满足生活饮用水水质卫生要求。压风自救系统是指在矿山发生灾变时，为井下提供新鲜风流的系统，包括空气压缩机、送气管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。金属非金属地下矿山应根据安全避险的实际需要，建设完善压风自救系统。压风自救系统可以与生产压风系
3、统共用。监测监控系统由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息采集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、风机开停状态、地压等的实时监测，并对井下重点部位进行视频监控。人员定位系统由主机、传输接口、综合分站（读卡器）、人机识别卡、传输线缆等设备及管理软件组成的系统，具有对携卡人员、车辆出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员车辆数量、井下人员车辆活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。通信联络系统由调度主机、电话交换机（语音网关）、电话
4、及通讯软件、中继网关等组成，在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统。无线通信联络系统作为有线通信联络系统的补充，由无线通信基站和矿用手机组成。无线通信基站集成到系统的综合分站中，布置于井上井下关键位置，全面覆盖矿山工作区域，实现井上井下的无缝覆盖，并与有线通信联络系统统一管理，无缝衔接。井下应急语音广播系统利用综合通信网络通信，由广播主机、对讲话筒、广播基站等组成。在主要中段、避灾路线等部位设置广播基站，可选择光或电信号将语音数据接入通信网络主通道（工业环网），实现应急广播和背景宣传功能。项目 负责人 姓名 职务
5、电话 电子邮箱 系统逻辑结构图井上工业光纤网络视频综合平台应用层数据层信息采集层液晶大屏+滚动屏NVR人脸识别门禁系统防火墙矿山管理网公司部门终端接入交换机调度指挥中心程控调度台环境、通风和地压监测系统采集仪视频监控采集仪采集仪井下工业光纤环网路由网关人员定位及无线通信综合分站视频监控摄像机电话交换机矿用电话扩音电话人员定位（主备）通风/环境监测（主备）卷扬机房视频终端人员定位卡无线手机综合分站综合分站定位分站电话交换机综 合 分 站采集仪避灾硐室内监测监控、人员定位及通信联络设备有线通信及应急广播供水施救系统压风自救系统视频监控互联网多媒体调度主机UPS调度台（触摸屏）集团公司、监管部门等紧
6、急避险系统大硬盘热 烈 欢 迎 上 级 领 导 莅 临 检 查 工 作交换机交换机交换机交换机交换机综合分站综合分站综合分站综合分站安全避险“六大系统”软件平台功能结构图参数配置报警阀值设置监测监控设置短信中心设置人员定位设置六大系统概况系统管理系统用户管理系统运行日志个人资料管理故障诊断记录综合数据通道监测监控系统数据人员定位系统数据安全避险综合管理软件平台监测和管理数据实时展示数据采集图形化显示列表显示统计分析综合分析与评估报表输出历史数据预警模块分项预警展示系统竣工资料、原始资料数据存储管理、监控、视频等数据分项存储安装调试记录通信联络系统紧急避险、压风自救、供水施救系统数据 一、项目的
7、背景和必要性 2010 年 7 月，国务院印发了关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023 号），要求“煤矿、非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，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”。国务院安委会办公室随后印发的关于贯彻落实精神进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见（安委会201017 号），再次重申了非煤矿山安全避险“六大系统”的要求。为贯彻落实这一要求，国家安全生产监督管理总局于 2010 年 10 月印发了金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定（安监总管一20
8、10168 号，以下简称 168 号文件），对金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设作出了原则规定。随后，国家安全生产监督管理总局下达金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的标准制定任务，并组织多家单位进行标准的起草和制定，在标准中对金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”的建设做了具体合理的规定。基于以上背景，我公司井下矿山需要建设安全避险“六大系统”，包括：“紧急避险系统”、“压风自救系统”、“供水施救系统”、“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”。通过井下安全避险“六大系统”建设项目的实施，可以有效提高本矿井下的安全防护水平和施救水平，改善井下安全生产条件。通过安装先
9、进适用的安全技术装备，可以及早发现事故隐患并及时采取相应的安全对策措施。监测监控系统、人员定位系统、通信联络系统实施后，可及时了解井下的生产状况和作业人员情况，井上与井下联系更为便利，系统的监测记录是确定事故时间、发生情况的重要依据，为安全管理提供有效的帮助；并且通过井下在线信息和记录信息，为矿井事故后的施救提供帮助，为事故营救提供决策支持。通过安装供水施救设施、压风自救设施和紧急避险设施，可以有效减少和降低灾害发生时产生的人员伤亡，保障人员生命安全。因此，应尽快建设实施“六大系统”项目，为矿山安全生产保驾护航。二、项目的主要内容和目标 井下矿山安全避险“六大系统”主要内容包括：“紧急避险系统
10、”、“压风自救系统”、“供水施救系统”、“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”。紧急避险系统是指在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障的，由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。金属非金属地下矿山应建设完善紧急避险系统，并随井下生产系统的变化及时调整。紧急避险系统建设的主要内容包括：为入井人员提供自救器、建设紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。供水施救系统是指在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水的系统，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。供水施救系统应优先采用静压供水；当不具备条件时，采用动压供水。供水施救系统可以与生产供水系统
11、共用，施救时水源应满足生活饮用水水质卫生要求。压风自救系统是指在矿山发生灾变时，为井下提供新鲜风流的系统，包括空气压缩机、送气管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。金属非金属地下矿山应根据安全避险的实际需要，建设完善压风自救系统。压风自救系统可以与生产压风系统共用。监测监控系统由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息采集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、风机开停状态、地压等的实时监测，并对井下重点部位进行视频监控。人员定位系统由主机、传输接口、综合分站（读卡器）、人机
12、识别卡、传输线缆等设备及管理软件组成的系统，具有对携卡人员、车辆出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员车辆数量、井下人员车辆活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。通信联络系统由调度主机、电话交换机（语音网关）、电话及通讯软件、中继网关等组成，在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统。无线通信联络系统作为有线通信联络系统的补充，由无线通信基站和矿用手机组成。无线通信基站集成到系统的综合分站中，布置于井上井下关键位置，全面覆盖矿山工作区域，实现井上井下的无缝覆盖，并与有
13、线通信联络系统统一管理，无缝衔接。井下应急语音广播系统利用综合通信网络通信，由广播主机、对讲话筒、广播基站等组成。在主要中段、避灾路线等部位设置广播基站，可选择光或电信号将语音数据接入通信网络主通道（工业环网），实现应急广播和背景宣传功能。六大系统中，供水施救和压风自救两个系统涉及的电气设施少，紧急避险系统如果没有避险硐室的建设，也不涉及电气设施，所以，为便于管理、方便使用，并结合规范要求，一般六大系统设计中，将“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”三个系统的电气系统综合考虑，建成电气设施的综合监测管理平台，而“紧急避险系统”、“压风自救系统”、“供水施救系统”、三个系统则单独考
14、虑建设。根据规范要求，通信联络系统线路应双回路入井，保障通信系统稳定运行。而人员定位系统和监测监控系统的数据线路如果采用互为冗余的双线路，同样也能保障系统数据传输的稳定性，提高系统整体性能，但建设成本会相应提高。因此，利用现有环网交换机的网络管理技术，将六大系统整体通信线路结构设计成光纤环网结构，并将“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”三个系统的数据采集和转换进行集成设计，可以提高系统的集成度，提高系统效率，节约建设和管理维护成本。因此，本设计采用“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”三个系统综合设计，形成综合管理平台，其他三个系统进行分项设计，形成安全避险“六大
15、系统”的整体设计。安全避险“六大系统”中的“监测监控系统”、“人员定位系统”、“通信联络系统”三个系统形成综合监测系统，其整体结构采用多层网络结构，通过信息采集层、数据管理层和网络服务层，将这三个系统和语音广播系统等信息化系统进行有效整合，使之互相融合，互为补充，从全矿安全生产保障层面形成一个多角度、分布式安全监控一体化解决方案。（1）信息采集层 信息采集层主要落脚在矿山井下各数据采集分站，为矿山提供井下监测监控传感器、人员定位系统的数据采集功能等基础性业务。通过信息采集层，可以将井下各种类型的传感器信息进行可靠采集，并按照统一的数据协议格式通过井下工业光纤环网传至地表数据管理系统。具体地，信
16、息采集层提供环境参数监测、通风系统监测、地压监测、视频监控、人员车辆定位、通信信号等各方面的数据采集功能，并为全矿井下生产自动控制等其他系统提供数据接入支撑。（2）数据管理层（数据分析、整理、综合调度）数据管理层主要设置在矿山地面调度指挥中心和地表调度（采矿坑口调度室），是整个井下安全监控综合业务平台的核心，在服务上主要提供数据库存储、网络服务发布、系统层面的管理、打印、报表、日志服务、智能分析应用等功能。为保证系统的可靠运行，提供双机热备功能。同时，数据管理层负责提供整个综合业务平台的数据调度、数据展示功能。另外，数据管理层还负责机房管理、网络安全管理等基础保障工作。数据库存储服务器是安全避
17、险综合业务平台的数据中心，为监测监控系统、人员定位系统的数据存储、信息管理提供支持，同时为网络发布系统提供数据源。数据库服务器具有热备份功能，一旦服务器出现故障，可以快速切换到另一台服务器工作，保障井下安全监控及人员定位系统的可靠稳定运行。网络服务发布服务器为井下安全避险综合业务平台的互联网发布提供支持。通过基于IIS的互联网发布工程，矿山相关人员可以通过浏览器远程实时访问本系统，获取井下安全状态、生产状态以及人员分布情况等重要信息。管理和打印服务器为系统提供管理、报表、打印、日志等服务，确保整个安全避险业务平台的稳定运行，提升系统的可维护性和人性化程度。应用服务器依照矿山具体工作负担，由多台
18、计算机组成，具体提供监测监控系统数据采集、人员定位系统服务等具体应用业务支撑，是整个井下安全避险综合业务平台的关键环节。（3）网络服务层（管理、发布）网络服务层主要为矿山管理人员提供远程业务应用支持。用户可以通过计算机、笔记本电脑、手机、移动终端等方式灵活地登录网络发布系统，从而实现远程查看，远程管理。三、项目的技术基础、特点及实施条件 项目实施所采用的基本技术和技术特点，对其先进性、前瞻性进行分析，介绍项目相关工作的进展情况和其他实施条件。一、系统管理平台功能和技术 1）基本功能要求 系统硬件平台是整个系统的核心，负责井下“六大系统”整个业务平台的监控调度、数据存储、综合管理等功能，在服务上
19、主要提供数据库存储、网络服务发布、声光报警、系统管理、打印、报表、日志服务、智能分析应用等功能，同时，为保证系统的运行可靠性，提供双机热备功能。硬件平台主要负责监视井下各系统的运行情况，能够显示井下的各系统的实时状态，当一旦出现异常能够进行声光报警。涉及的主要设备有数据库服务器、网络服务发布服务器、应用服务器、大屏幕显示器及普通尺寸显示器、打印机、声光报警系统等。数据库存储服务器为应急信息管理系统提供数据库支持，从而为监测监控系统的数据采集、人员定位系统的信息管理以及网络发布系统提供数据源。数据库服务器采用双机热备份。网络服务发布服务器为应急信息管理系统的互联网发布提供支持。通过基于 JAVA
20、 的互联网发布工程，矿山相关人员可以通过浏览器在远程实时访问本系统，获取尾矿库安全状态、井下生产状态以及人员分布情况等重要信息。应用服务器用于视频监控软件、人员定位系统、监测监控系统、尾矿库监测系统的运行，是整个应急信息管理系统的关键环节，同时提供管理、报表、打印、日志等服务。另外，通信联络系统包含的调度台和调度主机等设备作为系统管理平台的一部分。2）系统软件功能和技术 为了提高安全避险“六大系统”的接入灵活性和便捷性，本项目中的信息系统软件部分总体采用B/S结构与C/S结构混合架构。在矿山调度中心以及采矿工业场地等现场管理平台采用C/S结构客户端进行控制与展示，稳定可靠，效率高；网络管理及配
21、置，采用C/S结构的客户端进行各项配置，确保系统参数设置的安全性。各级管理部门以及集团公司相关部门，采用B/S架构的软件展示平台，灵活性好，不需要安装客户端，随时通过IE浏览器实现矿山井下安全性监测。同时，为配合全集团公司的集成综合查询系统，开发专用的数据管理接口软件。软件平台主体功能和技术包括：（1）视频监控：主要完成井下监测点的视频浏览、配置、录像、重播、视频流发布、报警设置、云台控制、存储管理、编解码管理、电视墙管理等。（2）环境、通风、地压监测：在前端实现传感器参数校准、传感器数据采集、数据存储、数据有效性验证及伪数据剔除、数据展示、数据查询、安全性分析、故障检测及定位、报表及打印等功
22、能。（3）人员定位：实现井下入口的人员统计以及人员定位。软件部分还能够实现基于井下地图的人员位置显示、轨迹查询、区域报警、报表等功能。（4）通信联络：在软件平台上实现程控电话系统配置、拨号管理、故障诊断等功能。（5）报警联动：当环境监测、通风监测、地压监测、人员定位等系统监测到险情或者故障，系统将产生报警信息，报警信息存储于数据库，并发送通知信息到服务器，在用户界面上以显著方式进行报警信息通知，并将报警信息存储于报警信息列表。同时，软件平台启动相关应急处理预案，提示相关人员进行应急处理。（6）用户及权限管理：系统支持多种基于角色的用户及用户权限管理，实现分级用户管理，根据用户权限及角色，能够看
23、到、操作的内容均有所不同。（7）监测数据存储：监测系统存储以 SQL Server 数据库为核心，数据库服务器进行双机热备，确保数据可靠性。（8）视频数据存储：视频存储采用磁盘存储阵列的方式实施。视频数据通过视频管理服务器进行软解，并存储至磁盘存储阵列。（9）系统应提供相应的接口，保证与未来其他系统进行数据交换。（10）系统可根据不同用户进行权限设置，根据设置不同级别用户可浏览到不同级别的信息内容。二、各分系统功能和技术 1）紧急避险系统 是指在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障的由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。本矿生产中段在地面最低安全出口以下垂直距离为
24、150m，不超过 300m；距中段安全出口实际距离最大不超过 2000m。因此，本矿紧急避险系统中不设置紧急避险硐室，但要设置避灾路线、配备自救器、制定应急预案。2）供水施救和压风自救系统 虽然本矿井下已经建设有覆盖范围广、较为完善的供水供风系统，但目前的供水和供风系统主要供给生产使用，而建设安全避险供水施救、压风自救系统的主要目的是为灾害情况下井下作业人员提供生活供水和呼吸空气，因此，需要计算井下供水施救和压风自救的具体需求，研究设计井下供水压风线路，建设完善的井下供水施救和压风自救系统。3）监测监控系统 监测监控系统由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成，具有信息采集
25、、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态等，同时，鉴于试验采场处需要了解采矿产生的地压风险，在试验采场附近设计地压监测系统，完善安全监测内容。4）人员定位系统 井下定位及动态监管系统采用无线识别技术，实现自动考勤、人员定位及分布展示、人员入井身份核实、信号呼叫等功能。使管理人员能够随时掌握井下人员的工作状况，促进安全生产和调度管理。系统由四部分组成：第一部分是安装在井下的无线采集设备，第二部分是人员或车辆携带的识别卡，第三部分是信号传输装置，第四部分是地面中心显示装置。5）通信联络系统 本项目井下建设有
26、线通信系统和无线通信系统。以有线通信系统为主，无线通信系统作为有线系统的补充。有线通信联络系统与监测监控、人员定位系统“多网合一”，共用井下的工业光纤环网，避免单独铺设大量的通信电缆，同时借助光纤环网的双路冗余保障，满足规范“通信线缆双井筒入井”的要求。无线通信主要借助于人员定位基站附带的无线通信功能，通过入井人员随身携带WI-FI手机，可实现无线通话功能。井下通信联络系统能够实现地表调度室与井下主要作业点的指挥调度，实现井下各工作点之间点对点通信，同时实现井下工作点地面主要车间的点对点通信。在灾变期间能够及时通知人员撤离和实现与避险人员通话。6）光纤环网通信系统 本项目中有线通信联络系统与监
27、测监控、人员定位系统“多网合一”，井下主通信回路采用工业光纤环网技术，形成环路通信。这样，既可以借助光纤环网通信技术的双路冗余来保障整个系统通信的稳定性，还可以避免单独铺设大量的通信电缆，满足规范“通信线缆双井筒入井”的要求。工业光纤冗余环网与多接口设备（环网交换机）组成数据双向传输的综合数据传输主通道（工业环网），其覆盖信号范围广、接入多种类型设备，能够同时传输语音、视频、图像等大量各种格式数据信息。同时，光纤环网通道具有高度的开放性和集成性，集井下人员定位系统，监测监控系统，通信联络系统、井下无线通信，应急广播等系统等为一体，并可接入包括井下自动控制系统、车辆防碰撞系统等其他信息化系统，为
28、之提供数据传输通道，大大减少了井下线路敷设和设备安装工程量，系统安全经济、维护方便。三、项目技术特点：1）“三网合一”及工业环网冗余安全保障 传统的井下工业网络通讯带宽不足、速率低下、兼容性差、重复建设严重。本方案中，建立高速以太网环网，将监测监控、人员定位、通讯系统进行融合，实现三网合一，可以保证各个系统通讯一致性和复用性，将各项应用统一到统一的传输平台上，为监测监控、人员定位、通信联络提供网络基础。为了确保井下网络的可靠性，环网交换机提供冗余电源输入，防止电源故障导致系统瘫痪，提供 2-3 个千兆光口及 5-7 个10-100M RJ45 以太网口，2 个千兆光口提供菊花链式的工业环网组网
29、，第三个光口用于与上级网络或者下级网络进行连接，甚至构建第二套环网结构。当工业环网上的某一个节点（交换机）或某一条链路发生故障时，网络能够快速切换至自愈环网部分，从而实现网络故障快速恢复。2）主体服务双机热备 为保证井下安全避险“六大系统”，特别是监测监控系统、人员定位系统的健壮性，对于主体服务进行双机热备，一旦一台服务器发生故障，另一台服务器能够快速切换至工作状态。同时，系统将产生相关报警信息，通过界面报警、声光报警、语音报警、短信报警等方式提示相关人员进行处理。双机热备技术是一种软硬件结合的较高容错应用方案，是利用故障点转移来保障业务连续性的技术，主要包括主-备方式、双主机方式两种：主-备
30、方式指一台服务器处于业务激活状态，另一台服务器处于该业务的备用状态。双主机方式指两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态。主-备方式因其结构简单可靠，切换快，稳定性好，是业内采用最多的热备方式。针对矿山井下安全避险“六大系统”建设要求，考虑了监测监控系统，人员定位系统、网络发布系统、视频监控系统对于服务器的需求，采用主-备方式双机备份方案，如下图所示。3）可靠的后备供电系统 矿山调度中心、坑口调度室配备完善的 UPS 电源，用于发生断电时为系统持续供电；对于系统中需供电的硬件装置，如人员定位基站、采集分站、光端机等装置，采用 EPS 或内置供电模块等方式配置满足规范要求的后备电源，从而建立起
31、完善的后备供电系统。4）高效的故障自诊断功能 针对系统中的硬件装置，配置了高效的故障自诊断机制，当某一设备或通信线路出现故障或功能异常时，系统能快速诊断，并在上位机的软件系统中进行及时的报警提示。5）井下安全分析技术 井下安全避险“六大系统”进行井下监测的同时，更重要的是能够辅助用户更好地掌握井下的安全状态。因此，进行有效、准确、合理的安全分析、预警报警是体现系统技术水平的关键所在。6）多层次接口开放性 软件平台采用模块化设计，体系结构上支持多种接口。可以通过 HTTP、WEB SERIVCE、OPC、SOCKET 等多种常用标准方式进行接口开放，提供与集团公司甚至国家相关安监部门对接的能力。7）高防护等级设计 为应对井下潮湿、粉尘等恶劣环境对系统造成的影响，通过设计防尘防潮机柜、提高装置本身防护等级等措施，全面提升系统的可靠性。四、承担单位及人员基本情况 承担单位：项目负责人：职务：成员：五、项目进度 安全避灾“六大系统”项目建设进度受多方面因素影响，本项目计划给出六大系统建设进度，结合制定生产计划，方便管理、建设和招投标等工作，同时便于费用预算。根据工程量估算，计划建设工期 180 天，前期招投标和合同签订时间计划 30 天，具体实施内容计划工期见后附图。六、效益分析 本次六大系统建设完成后可提高公司管理效率，降低事故发生率，从而保障员工安全。