编号 类别 2012年 度 科 学 技 术 项 目 计 划 任 务 书

项目名称：山西新景矿煤业有限责任公司 矿井水文动态监测系统设计

负责单位：西安科技大学应用技术研究所 陕西富源自控设备有限公司

起止时间： 2012.5—2012.8 技术中心制表 2011年10月28日 国内外概况、水平和发展趋势及专利情况 随着全球范围内能源紧张状况的加剧和煤炭在我国能源产业中主导地位的日益凸显，煤炭开采成为我国能源挖掘的一项首要任务。但煤炭开采业一直是个高危行业，尤其是随着煤炭开采量不断增加，开采层位愈来愈深，时常发生矿井突水事件，给人民生命财产带来严重的损失。水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一，因此，对煤矿地下水位、水压、水流量的实时监测和有效管理显得尤为重要。 在现代化的水位监测方式出现以前，传统的水文监测方式被人们用了几十年。传统的方式还停留在人工记录、手工查询、纸张保存等落后的阶段。一般要为某个水文监测点添加信息需要繁琐复杂的手工录入。查询和处理信息的过程费时、费力，达不到矿井防治水害的要求。矿井水文监测系统主要是基于以下因素：（1）保障煤矿安全生产、及时防治水害的需要 地下水动态变化，能直观的反映含水层的水文地质条件，长期监测多层含水层对防治水决策具有重要意义。及时掌握水文动态，可以达到对水害事故的早发现、早预防、早防治，保障煤矿的安全、正常生产。（2）煤矿安全规程的要求 第252条规定，水文地质条件复杂的矿井，必须针对主要含水层建立地下水动态观测系统，进行地下水动态监测、水害分析。（3）保护生态环境的需要 利用该系统可评估煤炭开采过程中对地下水资源的影响，及早采取措施避免造成对生态环境的影响。 陕西富源自控设备有限公司研发的矿井水文监测系统利用GSM网络和Internet网络，结合工业控制网是实现了煤炭开采中水文参数的实时监测和超限预警管理，监测站可通过Internet网络发布系统观测矿井下水文实时数据，根据水文参数曲线分析水文数据走势，提早预防矿井可能发生的突水事件等，为人民的生命才能提供有力的保障。同时GSM网络短信报警功能，可使矿井安全负责人第一时间掌握矿井水位、水温及流量数据，对指导煤矿安全生产和防治水害意义重大。 主要研究、试验内容、目标、主要仪器及技术关键 （目标要具体，包括阶段目标和最终目标） 1、项目目标：采用先进的传感器技术和数据通讯技术，以新景公司内部网为平台，建立一个精度高、实时性强、运行可靠、自动化高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的，使用地面及井下各种水文参数（水位、水压水温，管道流量，明渠流量等）的利用局域网进行数据传输的水文监测系统，及时掌握地下水动态、保障煤矿的安全、正常生产。 2、研究内容： 根据新景公司提供的水文监测点的信息，根据矿井水文监测系统安装技术条件的要求，制定下述方案内容：在新景矿地测科建立矿井水文动态监测系统地面中心站1套；地面水文监测孔水位监测分站5套，主要监测地面水文孔的水位和水温；井下钻孔是水位监测站3套，主要监测水位和水温。根据矿方需求也可以监测水压和水温。 3、主要仪器及关键技术： 仪器、设备 地面中心站 1套 配置如下：

1 工控计算机 RPC-600 1台 2 数据处理软件 KJ402 1套 3 UPS电源 山特 1台 4 打印机 HP 1台 5 地面数据接收装置 KCT8 1台

地面监测点配置如下：总共5个监测点 1 水文监测主机 KJ402-FA 5套 2 数据通讯模块（内置） KJ402 5套 3 专用安装工具 / 5套 4 水位水温传感器 GPW10/100 5支 5 野外防盗保护罩 5个 井下监测点配置如下：总共3个监测点 1 水文分站 KJ402-F 3台 2 水位/水压、水温传感器 GPW10/100 3支 3 本安型水文监测主机 KJ402-FA 3套 4 防爆本安型不间断电源 3台 5 电源线 若干 6 防爆接线盒 若干

关键技术 （1）多参数监测功能 可测量水位、水压、水温、明渠流量、管道流量等有关水文参数。 （2）适用于网络系统 监测数据可采用有线和无线数据收发装置传输到微机系统并实现联网运行，既适用于地表地下水资源的监测预警，又适用于地下水资源监测预警。 （3）高可靠性 采用软件自复位和硬件看门狗技术，系统在无人值守的情况下能可靠的运行；监测数据可通过通讯网络传输也可以记录于仪器内，仪器可保存七千多组数据。 （4）完善的处理方法 实现了矿井水害监测智能预警系统软件，对于采集的水文信息采用多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的动态显示和可视化输出，并可进行相应的编辑、打印等操作，方便用户的直观查询使用。 （5）数据共享 利用动态网页技术实现了水文数据的网络发布，实现了水文数据的实时共享，方便了各相关部门用户的数据查询。 （6）科学的预测、预警功能 利用等值线生成算法，实现了水压、水位的等值线的绘制；利用神经网络可根据历史数据预测水位的变化趋势，生成预警等值线图，并有实时数据的超限报警功能，为矿区的水文动态分析提供有力的控制与分析手段。 达到的技术水平，经济、社会效益及推广应用前景 矿井水文监测系统利用GSM网络和Internet网络，结合工业控制网是实现了煤炭开采中水文参数的实时监测和超限预警管理，监测站可通过Internet网络发布系统观测矿井下水文实时数据，根据水文参数曲线分析水文数据走势，提早预防矿井可能发生的突水事件等，为人民的生命才能提供有力的保障。同时GSM网络短信报警功能，可使矿井安全负责人第一时间掌握矿井水位、水温及流量数据，对指导煤矿安全生产和防治水害意义重大。

陕西富源自控设备有限公司研制开发出一套适用于煤炭行业的矿井水文监测系统，该系统：1、将GSM网络、Intranet（Internet）和工业控制网无缝结合，进行有线或者无线的数据传输，彻底解决了数据传输受距离限制的弊端。2、采用四层管理结构对矿井水文信息进行规范管理，提高水文地质信息管理工作效率。3、采用综合超限、极值预警、趋势预警三种方法实现了智能预警系统，为矿区的水文分析提供了有力的控制与分析手段。4、综合应用计算机科学、水文科学、电子技术、通讯技术、网络技术和信息处理技术，建立矿井水文监测管理模型，实现了多级水文数据共享的科学管理。 采用的研究、试验方法和技术路线（包括工艺流程）

矿井水文动态监测系统由中心监测、分站及测点子站构成。主站通过通讯设备接收分站数据，并提供数据显示、查询、编辑等操作平台。通过主站内数据处理软件，可生成或输出各种报表：可绘制水压（水位）、温度变化趋势曲线、直方图等。分站分为地面分站和井下分站两大类。地面分站是通过GSM无线通讯方式，连续或定时自动记录水文长观孔内水位（水压）、水温的变化情况，并利用GSM无线通讯模块将所测数据传送至主站进行数据处理。井下分站通过有线通讯方式将测得的数据传送至主站进行处理。 在新景公司地测部建立矿井水文动态监测系统，系统包括：地面中心站1套；地面水文监测孔水位监测分站5套，主要监测地面水文孔的水位和水温；井下钻孔是水位监测站3套，主要监测水位和水温。根据矿方需求也可以监测水压和水温。 技术路线如下： 现有技术基础及条件（包括本课题作了哪些工作和现有仪器设备条件等） 陕西富源自控设备有限公司先后在全国诸多矿区建立了一大批水文监测系统，分别在晋城无烟煤矿业集团有限公司、汾西矿业集团双柳矿、山西焦煤西山煤电集团镇城底矿、屯兰矿、同煤集团、华晋焦煤、中煤平朔等公司及矿建立水文动态监

地 面 分 站 GSM 地 面 分 站 GSM 地 面 分 站 GSM 地 面 分 站 GSM 地 面 分 站

GSM

井 下 监 测 点 光纤环网 井 下 监 测 点 光纤环网 井 下 监 测 点

地面中心站（地测办公室） 测系统，并取得良好成效。 以上项目陕西富源自控设备有限公司都很好的完成了地质任务，并积累了丰富的施工、处理和解释经验，所有这些都为该项目的顺利完成奠定了基础。 仪器设备条件

地面中心站 1套 配置如下：

1 工控计算机 RPC-600 1台 2 数据处理软件 KJ402 1套 3 UPS电源 山特 1台 4 打印机 HP 1台 5 地面数据接收装置 KCT8 1台

地面监测点配置如下：总共5个监测点 1 水文监测主机 KJ402-FA 5套 2 数据通讯模块（内置） KJ402 5套 3 专用安装工具 / 5套 4 水位水温传感器 GPW10/100 5支 5 野外防盗保护罩 5个 井下监测点配置如下：总共3个监测点

1 水文分站 KJ402-F 3台 2 水位/水压、水温传感器 GPW10/100 3支 3 本安型水文监测主机 KJ402-FA 3套 4 防爆本安型不间断电源 3台 5 电源线 若干 6 防爆接线盒 若干 地点、试验规模和进度安排 地 点： 新景公司 试验规模： 利用GSM网络和Internet网络，结合工业控制网实现煤炭开采中水文参数的实时监测和超限预警管理，监测站可通过Internet网络发布系统观测矿井下水文实时数据，根据水文参数曲线分析水文数据走势，提早预防矿井可能发生的突水事件等，为人民的生命才能提供有力的保障。同时GSM网络短信报警功能，可使矿井安全负责人第一时间掌握矿井水位、水温及流量数据。 进度安排： 2012.5 准备工作； 2012.5—2012.6 传感器等安装工作； 2012.6—2012.7 软件安装及处理工作； 2012.6—2012.7 资料解释提交； 2012.7 报告审查； 2012.8 报送成果报告。

经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还经费和年度） 需要添置的主要设备、仪器（名称、规格型号、数量）和材料

经费预算表 系统类别 名称 单价 数量 合计（元） 地面中心站1套 工控计算机 20000 1台 20000

UPS电源 10000 1台 10000 打印机 5000 1台 5000 地面数据接收装置 15000 1台 15000 数据处理软件 60000 1套 60000 合计：110000 地面水文遥测分站5套 水文监测主机 25000 5套 125000 数据通讯模块（内置） 8000 5套 40000 专用安装工具 / 5套 / 水位水文传感器 15000 5套 75000