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1.1 背景综述
大型煤矿井下变电所是矿井的核心场所，变电所内部的高低压配电柜，变压器等设备的安全可靠运行直接关系到了矿井的安全生产。随着矿井综合自动化技术升级和改造目前基本上都实现了三遥、四遥等功能，但是由于煤矿生产和设备的特点，目前还存在着一些问题亟须解决，这些问题的解决将会完善矿井自动化系统的短板，提高矿井的自动化程度和技术水平，真正做到变电所的无人、安全、可靠运行。
对于煤矿变电所目前还存在以下的具体问题：
（1）变电所缺少高频次，可靠的不依赖人工的巡检手段，而且巡检的措施较为单一。变电所等发生电气故障，火灾等事故时没有有效的发现手段。
（2）高低压配电设备远程停送电后（防爆柜，在进行大的检修时，手车是否退出没有视频确认信息），没有视频信号的二次确认，停送安全性上还有提高空间。
（3）电气设备操作人员由于目前的摄像头视频范围有限不能有效监控，存在就地误操作后无法追溯的隐患。
（4）操作人员的信息无法监控，无法通过人脸识别等技术手段对操作人员的信息进行记录，防止配柜误操作等功能无法实现。
（5）多数矿井尚未建立防越级跳闸保护机制，同时电力调度还在用传统人工进行操作调度，费时费力。
（6）无法对设备内部进行仔细监测，从而无法保证对系统安全故障进行实时预警。
（7）无有效进行火灾预警和火灾应急处理。
因此，为提升井下变电所的工作效率，我公司研发了井下变电所智能化管控系统。
1.2 参考资料
IEC： 国 际 电 工 协 会
GB 4798.4-90 电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用
GB 2423.10-89 电工电子产品基本环境试验规程
GB/T17626.2 静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.8 工频磁场的抗扰度试验
DL/T 664-2008 带电设备红外诊断应用规范
GB/T 2423.4.8-2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热
GB 4208-2008 外壳防护等级（IP 代码）
国家能源局《煤矿智能化建设指南（2021 年版）》
1.3 建设原则
本系统设计应遵循煤矿相关技术规范要求，建设标准化的平台系统，广泛应用于各类现场。使用标准化的硬件设施、网络、数据库和数据接口，可以对接用户其他的数据和平台，打破信息孤岛和资源分割，实现业务协同和信息共享。坚持标准性和开放性原则，站在用户的角度设计系统，具有良好的系统集成性。
本系统设计应充分考虑行业的现状和发展趋势，使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，能有效地解决传统管理方式中的问题，提升管理效率，保证系统具有较高的稳定性和较长的生命周期，综合考虑先进性、成熟性、实用性和经济性，既能满足当前的使用需求，又能适应未来的发展。
充分考虑系统应用需求，注重技术路线在实际中的应用效果，应避免激进的设计思路造成不切实际和高昂成本。系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、可行、经济原则。
面对智慧化技术的飞速发展，系统必须有非常好的扩充性。特别是要考虑系统将来随着技术的发展和需求的增加可以进行模块化的功能扩展和升级。因此，在设计中，应当保证系统结构模块化、可配置化，扩展性强，易于升级，便于对整体系统的统一管理，统一监控，降低管理成本。
针对煤矿技术规范的要求，设计为高可靠性系统，对于安装的硬件、设备，都能够符合相关技术要求，适应严格工作环境，以确保系统稳定和现场的安全。网络、数据库、软件平台等各个层次需要保证系统平台和数据的安全，保证系统的可靠性和安全性，满足系统全天候运行的要求。
在矿井各变电所巷道部署智能化管控系统，其中分移动巡控系统、固定值守系统、智能供电系统、区域火灾预警与自动灭火系统、无人值守智控平台系统五个子系统，实现以下功能：
（2）电力实时监控与电力调度；
（3）供电系统故障监测与预警；
（4）供电设备状态实时监测与预警；
（10）实现变电所的智能化监控与无人值守，同时数据接入矿方综合管控平台，实现数据互联互通。
系统平台主页示意图
移动巡控子系统由，由轨道机器人本体、轨道系统、供电系统、通信系统和感知系统等组成。
隔爆兼本安型轨道式巡控机器人本体示意图
3.1主要功能
3.1.1自检功能
能够检测自身电源、驱动、通信、检测设备等部件的工作状态。
3.1.2声光报警
机器人搭载声光报警器，当监测到异常时，声光报警器进行报警。
3.1.3自主避障
能够准确及时避障并具备防撞功能，且在全自主模式下障碍物移除后应能恢复行走。
3.1.4语音对讲
机器人自带拾音器和扬声器，机器人可实现远程指挥、逃生引导。
3.1.5停送电系统联动
机器人管理平台提供网络对接接口，供远程停送电系统调用，当客户执行停送电功能时候，可以自动控制机器人到相应的柜子位置，查看以及确认柜子的停送电情况，并可以记录当前位置以及现场的实际图片。后台可以查看并检索所有的现场图片和数据记录。
3.1.6设备状态智能巡检
巡检机器人要求实现全自动和遥控巡检模式。
3.1.7环境监测
实时采集到的环境数据和各执行设备的状态在系统中展示，各类传感器采集的数据显示，以及传感器的开关状态。包含巡视现场的气体浓度（O2、H2S、CO、CH4）、温度、湿度、烟雾等环境信息。
3.1.8图像采集、图像识别
能对变电所内实时图像采集并实时分析；系统具备图像识别功能，能够识别各类仪表、指示灯、开关状态等，实现异常告警。
3.2技术参数
基本参数信息表
| 行走速度 | 0~1m/s | 机身尺寸 | 55cm*38cm*69cm |
| 电压 | 36V | 红外热成像 | 640*480 |
| 整机重量 | 105kg±1 | 预设位置 | 1000个 |
| 可见光检测 | 1920*1080 | 工作温度 | -40~80℃ |
| 驱动方式 | 轨道伺服驱动 | 供电方式 | 拖缆 |
| 驱动电机 | 伺服电机 | 爬坡角度 | 0 |
| 制动距离 | （0～2m） | 电机功率 | 440W |
（1）型号：ZDX-20；
（2）安标：煤安认证；
（3）安装方式：采用在井下变电所硐室侧墙定制支架固定安装；
（4）轨道最大载重： 300KG；
（5）巡控轨道类型：高强度工字型字钢；
（6）支架：采用镀锌钢材材质，防腐防锈；
（7）吊装螺丝：强度承重不小于 500 KG，满足调整轨道高度平整度的要求，可以根据现场安装情况调整轨道高度；
（8）轨道需要安装电缆滑线槽，具备将供电电缆行走及遮蔽的功能；
（9）巡控路径：直线；
（10）输入/输出电压/功率： AC127V/200W；
（11）预设位置数量 ：1000 点；
（12）供电方式：拖揽式供电；
（13）通讯方式：工业以太网电力载波；机器人以太网交换机参数：输入电压：DC10~48V（双电源冗余备份），速率10Mbps，100Mbps，1000Mbps自动适应，1路千兆上联电口+7路千兆下联电口；工作温度：-40～85°C（-40～185°F）；
（14）固定式主机外形尺寸/重量：长552mm*宽380mm*高690mm /109KG；
（15）制动距离：0～2m；
（16）水平移动速度 ：0～1m/s；
（17）导航定位精度：±2mm；
（18）定位方式：2D；
（19）指定任务临时巡控；
（20）智能定时巡控；
（21）智能遥控巡控；
（22）自检功能系统；
（23）可见光摄像机：分辨率1080P/25FPS；不小于200万像素，支持360 度视角；
（24）红外热成像仪：可对配电柜温度异常进行检查，当出现配电柜异常发热时进行预警；
（25）传感器技术要求：能够监测变电所环境内的甲烷、温湿度、烟雾参数；
（26）具备双向对讲功能；
（27）设备运行/故障指示灯 ：声光报警及红蓝绿指示灯；
（28）机身防护类型 ：IP55；
（29）LED补光灯： DC12～36V；
（30）避障功能：当机器人检测到运行方向障碍时，能够避障停止运行；
（31）轨道机器人与变电所 PLC 系统的通讯：实现机器人与 PLC 系统的数据上传、控制等功能；
（32）供电电缆：符合煤安要求，参考型号为 MYJV 0.6/1 3*1.5 mm2，供电容量为 400W
4.1 系统综述
变电所固定值守子系统的检测主要分为三个部分，类脑智盒、摄像机设备和无人值守智控平台。类脑智盒通过摄像机图像，对变电所现场人员做识别检测、特殊设备状态监测，实现人脸识别、安全帽、抽烟、离岗、睡岗、人员越界、特殊设备24小时无间断监测等。最终根据检测将决策报警结果通过通讯协议联动声光报警器、语音播报器，将检测记录通过网络保存到后台服务器系统，实现智能联动、异常告警和记录保存功能。
固定值守系统架构图
4.2主要功能
4.2.1人员行为监测
实时对区域内人员进行监测，包括安全帽佩戴、着装规范、禁止入侵、作业规范等，语音告警提醒，保障人员安全。
人员行为监测功能示意图
4.2.2人脸识别
当人员出现在监控位置，智能识别人脸信息，并作出判断，当出现未录入人脸库信息人员进入区域内，联动报警器主动发出报警并在管控平台做报警提醒以及拍照记录，当出现的人员已经在人脸库时候，系统不做任何操作。
4.2.3设备智能分析监测
系统通过摄像仪实时监测变电所开关视频情况，可实现开关的视频智能巡检。系统通过故障智能分析算法实时监测开关故障，故障发生时刻，系统自动识别故障开关位置，控制云台摄像仪旋转至相应开关画面，自动调整焦距，同时在变电所和调度室语音播报开关故障，提醒工作人员检修，并可为现场检修人员提供远程视频指导。
也可对机器人无法监测到的设备或者重要设备进行24小时无间断监测，监测内容包括设备温度、指示灯状态等，当设备出现故障，联动报警器主动发出报警并在管控平台做报警提醒以及拍照记录。
4.3主要设备与参数
4.3.1矿用隔爆兼本安型视频采集仪类脑智盒
“类脑智盒”AI视频算法分析仪（以下简称类脑智盒），实现视频智能分析，违规、异常自动报警，拥有自主知识产权，满足各场景的需要同时可接入并联动现成设备，可与现场已有的监控平台进行二次对接。矿蚁系列产品利用视频智能分析技术，自动识别出视频图像中影响质量、有安全隐患的人事物，并且支持5G通讯，助力企业节省人力成本，降低安全隐患，提升管理效率。
类脑智盒集成了高性能嵌入式处理器和图像处理器，兼容多种人工智能计算环境，支持模式学习、机器学习、深度学习、类脑学习等多种人工智能算法，实现多种检测功能，集成多种通信接口，可直接接入已有监控系统，为传统监控增加大脑，让被动的监控升级为主动监测。
矿用隔爆兼本安型视频采集仪是针对煤矿井下防爆场景研制的防爆类脑智盒，该产品经过国家煤矿安全认证，取得防爆煤安证书。该产品的防爆性能在符合GB 3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》、GB 3836.2-2010《爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》和GB 3836.4-2010《爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》的有关规定。电气性能符合MT/T287-1992《煤矿信号设备通用技术条件》、MT209-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》（抗干扰性能和可靠性除外）和MT/T210-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》，并结合本产品的生产特点而定制，是首家具备自主知识产权并取得煤安认证的视频采集分析类产品。
产品防爆型式：“Ex d [ib] I Mb”
适用环境：a) 环境温度：0℃～40℃；
b) 相对湿度：不大于95%（+25℃）；
c) 大气压力： 80kPa～106kPa；
d) 煤矿井下有甲烷和煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合。
| 系统参数 | 视频接入路数 | 16 |
| 接入方式 | 可接驳符合ONVIF、RTSP标准及众多主流厂商的网络摄像机 | |
| 输出协议 | HTTP协议，可供客户对接，内容包括文字和图片 | |
| 网络输入带宽 | 128Mbps | |
| 录像分辨率 | 12MP/8MP/7MP/6MP/5MP/4MP/3MP/1080p/UXGA/720p/VGA/4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF | |
| 检索方式 | 支持网络检索 | |
| 视频参数 | 视频输出 | HDMI |
| 视频解码格式 | H.265,H.264,MPEG4,Smart264和Smart265 | |
| 解码能力 | 16×1080P | |
| 智能分析 | 单引擎分析性能 | 最大支持16路视频流（分辨率200W）算法分析 算法种类：人员入侵、安全帽、着装规范、睡岗、离岗、明火、烟雾、指示灯状态等，算法检测准确率大于97% |
| 硬盘管理 | 接口类型 | 1个3.5" SATA接口 |
| 外部接口 | 网络接口 | 2个，RJ45 10M/100M/1000M自适应以太网口 |
| I/O接口 | 4xGPIO；2xCAN；1xRD232；1xRS485；1xSPI；1xI2C | |
| 报警输入输出 | 4进1出 | |
| USB接口 | 4xUSB 3.0；1xdebug；1xOTG | |
| 音频接口 | 1路，AUDIO接口 | |
| 一般规范 | 电源 | AC127V 50VA |
| 工作温度 | -0℃ ～＋40℃ | |
| 工作湿度 | 不大于95%，无冷凝 | |
| 尺寸 | 488mm×334mm×100mm | |
| 重量（不含硬盘） | 40Kg |
4.3.2矿用隔爆兼本安型摄像仪
像素：200W/400W
传输速率：100Mbps
工作电压：AC127V
以太网电口：2路
以太网光口：2路
传输距离：10km；电口50米
图像信号类型：彩色
补光源：白光灯
5.1 系统综述
智能供电系统利用现有的计算机网络技术和先进的通信、控制方式，建立一套技术先进、功能完整、易于管理的煤矿井下智能供电系统。该系统充分考虑了系统以后的扩展和兼容，预留有多种通讯接口。
智能供电系统中的防越级功能从产生“越级跳闸”的根本原因出发，设计中软硬件上均采用先进思想，先进工艺，建立一套彻底解决这一问题的煤矿井下防越级跳闸系统。实现地面调度监控中心对变电所高低压开关的遥测、遥控、遥信、遥调和故障录波等功能。同时建立用电计量考核系统，使管理者实时掌握全矿电能消耗，为节能降耗提供科学指导方案。
智能供电系统架构图
智能供电系统配合本方案中的移动巡控系统、固定值守系统，可实现变电所的智能化监控与无人值守。
5.2主要功能
5.2.1远程测控
（1）遥测/遥信功能：
系统能够采集高低爆开关的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、断路器和刀闸位置、保护自动装置动作信号、事件顺序记录（SOE）等遥测和遥信量。
（2）遥控功能：
系统能够远程控制井下开关断路器或接触器的分、合闸操作。
（3）遥调功能：
查询并远方整定微机保护装置定值和微机保护装置的自检、动作信息，并可对保护发生故障解除后进行信号远方复归。
5.2.2防越级跳闸功能
系统高压开关柜保护器和高爆开关保护器集成防越级跳闸功能，在常规三段式过电流保护功能的基础上，通过对有上下级供电关系的多台保护器之间建立智能通讯网络，当发生短路故障时，通过快速识别区内、区外故障，由短路点就近开关跳闸，达到迅速切除（隔离）故障、 防止越级跳闸，保证系统的供电可靠性。 保护器内嵌供电网络关系自动识别算法，当联络开关（母联）分/合闸变化时，出线开关可以自动识别上级供电开关，并快速在有上下级供电关系的多台开关之间重建差动保护算法，保证了防止越级跳闸方案在各种供电模式下的适用性。 利用GOOSE通讯技术，采用站内通讯电缆与站间光缆相结合的模式，抗干扰能力强，防跳可靠性高。
防越级跳闸系统设备由安装于高爆开关和地面变电站高压开关柜中的保护器、用于构建防越级跳闸系统通信网络的本安交换机、电力监控分站及监控主站构成，系统结构如图所示：
防越级跳闸功能架构图
5.2.3双回路供电、双机双网冗余热备
为保证系统供电和通讯安全，系统采用双回路供电、双机双冗余热备设计，结构示意图如所示。
双回路供电、双机双网结构示意图
（1）双回路供电
每个变电所配置两台通讯分站，通讯分站采用双回路供电，电源来自不同母线段，运行方式为一用一，且互相闭锁；分站配备后备电源，在电源消失后在额定负载条件下工作时间不低于4小时，通讯分站可实时监控电池的运行信息。
(2)通讯分站双机双网冗余热备
高爆开关保护器采用双以太网通讯接口设计，馈电和照明开关保护器均采用双485通讯接口设计，双分站采用互为冗余的运行方式，当一台通讯分站出现故障时，能够由另一台分站实现其控制设备的监控。并可在电力监控系统上实现手动切换。
（3）监控主站双机双网冗余热备
监控主站采用双机双网冗余热备设计，主服务器故障或主网络故障时，自动切换到备服务器或备网络，保证供电监控系统通讯安全。
5.2.4通讯分站后备电源管理
（1）通讯分站后备电源数据采集
通讯分站通过485总线与后备电源通讯，实现后备电源数据采集，采集参数包括电源各通道本安输出电压、交直流供电状态、充放电状态、电池组参数等，然后将电源箱数据汇总后上传监控主站，显示效果如图所示：
后备电源数据展示界面
（2）后备电源电池充放电
通讯分站设有断路开关，可控制后备电源充、放电，便于检修和试验备用电池组放电时间。监控主站具备远程控制后备电源充放电功能，如图所示，并可生成详细的试验记录和报表。
电池充电状态
电池放电状态
5.2.5远程/就地闭锁功能和多点断电功能
（1）远程/就地闭锁
系统通过在开关内增加扭子开关实现高爆、馈电、照明开关的远程/就地闭锁，扭子开关打到就地状态时监控主站不能远程控制开关合闸，开关只能就地合闸；扭子开关打到远程状态时，就地不能合闸，开关只能监控主站远程合闸，防止系统可能产生的误操作。开关远程/就地状态在保护器显示屏上显示，无需开盖检查远程/就地状态。
（2）多点断电
扭子开关无论打到远程还是就地状态，远程和就地都可以分闸，保证系统使用安全。
5.2.6开关触头温度、腔内温湿度、电量计量监测
为保证开关的安全可靠运行，系统具备开关的触头温度、腔内温湿度监测和电量计量功能。通过无线触头温度传感器和智能数码温湿度控制器实现开关6点触头温度监测和腔内温湿度监测；通过有功电能表监测开关的能耗。系统可实现电量远程自动抄录和峰、平、谷分时计量、最大需量的抄录，监控各用电点任一时间段的用电状况，自动生成班报、日报、月报、年报等多种形式报表。
开关腔内参数监测示意图
功能特点：
（1）触头温度传感器采用无线、捆绑式设计，便于安装；
（2）现场可随时观测腔内温湿度数据；
（3）触头温度传感器接收装置、温湿度传感器和有功电能表均通过通485总线与综合保护装置通讯、数据上传 。
5.2.7语音声光报警
系统通过声光报警器实现变电所内开关、传感器故障的声光报警，通讯分站通过CAN总线与声光报警器通讯，将报警信息实时发送给声光报警器语音报警。
5.2.8电子挂牌
监控主站具有电子挂牌功能，通过电子挂牌、逻辑闭锁等方式实现操作安全检查，挂牌效果界面如图所示。监控主站可对每台开关独立挂牌，如果开关处于合闸状态，系统禁止挂牌。
无人值守智控平台电子挂牌功能界面
5.2.9故障录波
高爆、馈电和照明开关保护器均具备故障录波功能，监控主站支持录波自动召唤及波形分析功能，录波文件支持标准的COMTRADE格式，故障录波分析界面如图所示。
保护器记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波的采样数据，保护跳闸后上送监控主站，分析故障和装置的跳闸行为。故障录波内容和故障事件报告容量保护器可循环记录不少与100次故障事件报告、5次故障录波。
故障录波分析界面
5.2.10 GPS对时服务器自动对时功能
电监控系统通过GPS对时服务器实现系统自动对时，对时误差不超过0.2s，对时模式支持规约对时、SNTP对时、NTP对时等方式。高爆、馈电、照明开关保护器均设计有自动对时程序，无需监控主站手动远程对时。
5.2.11就地修改定值报警功能
高爆、馈电、照明开关保护器均设计有就地修改定值报警功能，如果就地有人修改定值，会实时上送报警信息，通知调度室进行查看和处理，防止有人恶意修改定值造成的开关跳闸。
5.2.12保护装置具有内置后备电源
高爆、馈电、照明开关保护器均设计有后备电源，开关故障或断电时，可提供保护器继续工作时间>5S，保证保护器将断电时刻或故障时刻的数据可靠上传。
5.3主要设备与参数
5.3.1 矿用本安型数据传输分站
（1）供电电源:
a）额定电压：Ua: DC21V；Ub: DC21V；
b）工作电流：Ia:≤0.6A；Ib:≤0.4A；
（2）CAN传输接口
a）数量：1路；
b）传输方式：CAN；
c）传输速率：5Kbps；
d）传输距离：5km。
5.3.2 高爆数字综合保护装置
（1）定值整定范围
a）交流电压：2V～100V；
b）交流电流：0.2A～75A；
c）延 时：0s～600s；
（2）定值误差
a）电流：< ±2.5%或±0.05A；
b）电压：< ±2.5%或±0.5V；
（3）延时误差
定时限延时平均误差不超过整定值的±2％或±40ms；反时限延时平均误差不超过理论计算值的±5%或±100ms。
5.3.3 低压馈电数字综合保护装置
（1）保护装置所配开关要求：
a)额定电压：380V、660V、1140V。
b)额定电流：5A～1000A。
b) 额定频率：50Hz。
（2）保护装置参数：
a) 额定电压：AC65~260V，建议额定电压为 180V。
b) 额定功率：不大于 20W。
c) 额定频率：50Hz。
d) 断电延时：掉电后保持 5 秒(220V 时)。
5.3.4 照明综保数字综合保护装置
（1）所配保护装置中主变压器容量：2.5KVA~16KVA。二次侧额定电压：AC133V。
（2）保护测量单元工作电压：AC133V。
（3）保护测量单元正常工作电压范围：Ue±10%。
（4）保护装置开关额定工作电流：0.5~70A。
（5）额定工作频率：50Hz。
（6）漏电检测回路：漏电闭锁回路——电压 DC12V，电流＜1mA。
5.3.5 矿用温湿度传感器
（1）工作电压：21VDC，工作电流：≤120mA；
（2）温度范围：-15-+50℃；
（3）湿度范围：0-100％；
（4）基本误差：温度：≤±2.5%（F.S）；湿度：≤ ±8.0%（F.S）
（5）信号传输：数字型CAN信号，传输速率为5kbps。
（6）使用环境：煤矿井下有瓦斯，煤尘等爆炸性危险的环境。
5.3.6 煤矿用温度传感器
（1）工作电压：21VDC，工作电流：≤50mA；
（2）温度测量范围：0-+100℃；
（3）基本误差：≤±2.5%（F.S）；
（4）信号传输：数字型CAN信号，传输速率为5kbps。
（5）使用环境：煤矿井下有瓦斯，煤尘等爆炸性危险的环境。
5.3.7 矿用无线测温装置
（1）供电电源：AC/DC85~265V
（2）测量通道：12路（支持1至12路采集点）
（3）工作环境：温度：-10℃~65℃ 湿度：<95%RH 非凝结
（4）报警输出口：继电器无源结点 （一路常开 + 一路常闭）
（5）通讯接口：RS485 （隔离）
（6）采集模块与接收模块距离：< 5米
（7）测温模块与中心处理模块距离：<1200米
（8）温度测量范围：-20 ~ 250℃
（9）分辨率：≤1℃
（10）精度：1%
（11）无线温度传感器电池使用寿命：3 ~ 7年（每2分钟测量发送一次数据）
（12）传感器耐受温度：200℃。
5.3.8 矿用智能数码温湿度控制器
| 技术参数 | 技术指标 | |
| 测量范围与精度 | 温度 | 范围：0℃～99℃ ，精度：±１℃ |
| 湿度 | 范围：0～99%RH，精度：±3%RH | |
| 控制 类型 | 加热升温 | ≤5℃±0.5℃启动，≥15℃±0.5℃停止 |
| 排风降温 | ≥40℃±0.5℃启动，≤30℃±0.5℃停止 | |
| 加热去湿 | ≥90%RH±1%RH启动，≤75%RH±1%RH停止 | |
| 高温报警 | 当传感器测得的环境温度高于50℃时，高温报警灯亮；同时启动高温报警输出功能（选配）。 | |
| 默认 参数 | 温度限值 | 温度上限+15℃，下限+5℃ |
| 湿度限值 | 湿度上限90%RH，下限75%RH | |
| 排风限值 | 排风上限+40℃，排风下限+30℃ | |
| 继电器触点容量 | AC220V/5A（常开，无源） | |
| 辅助电源 | 电压 | AC85~265V |
| 功耗 | ≤5VA | |
| 绝缘电阻 | ≥100MW | |
| 工作环境 | 温度 | -10℃~+55℃ |
| 湿度 | ≤95%RH,不结露，无腐蚀 | |
| 海拔 | ≤2500米 | |
5.3.9 矿用三相四线电子式交流有功电能表
| 技术参数 | 技术指标 | ||
| 测量范围与精度 | 电压、电流 | 0.5级 | |
| 功率 | 有功、无功功率0.5级 | ||
| 频率 | 0.1Hz | ||
| 温度漂移 | 50PPM/℃（0-50℃） | ||
| 信号输入 | 电压 | 额定值Un | 400V AC |
| 过负荷 | 持续1.2倍额定值，瞬时2500V/1秒（不循环） | ||
| 功耗 | ＜0.2VA（每相） | ||
| 电流 | 额定值In | 5A | |
| 过负荷 | 持续1.2倍额定值，瞬时100A/1秒（不循环） | ||
| 功耗 | ＜0.2VA（每相） | ||
| 频率 | 50Hz±5Hz | ||
| 电源 | 工作范围 | 220V AC/DC （80%-120%） | |
| 功耗 | ＜4W | ||
| 输出 | 电压 | 2路无源输出，接点容量AC 250V/5A或DC 30V/5A | |
| 输入 | 温度 | 2路无源开入 | |
| 通讯模块 | RS485 | MODBUS-RTU协议，波特率：1200bps-19200bps可设定 | |
区域火灾预警与自动灭火系统是针对变电所内的主要设备及易发生着火的区域进行着火监测，在监测到着火情况时自动进行火灾预警与自动灭火，保障变电所房生产安全。
6.1系统功能综述
变电所自动灭火系统，由工作站、工业环网（利用矿方自有网络）、ZFM30/40-Z 矿用区域自动灭火装置主机、KDW660/12B 矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、FZX-ATC18/1.5-BS 悬挂式超细干粉灭火器、GQQ40/2.5-BS 柜式七氟丙烷灭火器、GQQ5 矿用本安型烟雾传感器、GHH5 矿用本安型灭火装置用火焰传感器、KXB12 矿用本安型声光报警器、ZFM30/40-CD 矿用本安型出口指示灯、ZFM30/40-FD 矿用本安型放气指示灯、CXH4 矿用本质安全型操作箱、GPD60(A) 压力传感器、DFB15/4 矿用隔爆型电磁阀等设备组成。
在调度中心或控制室设工作站，在工作站内可通过自动灭火系统管理软件对所有灭火设备进行远程监控。调度中心工作站应通过专用的工业网络和井下设备通讯，如矿方不具备建设专网的条件，也可直接利用现有的工业环网，但应设置自动灭火系统专用的 VLAN 并分配足够的网络带宽。
系统主机采用 PLC 可编程控制器作为核心设备，具有较强的适用性、可扩展性、高可靠性。每台主机外接传感器、灭火装置、语音声光报警器、指示灯等设备，通过 PLC 程序实现复杂的控制逻辑。控制主机接收到首个联动触发信号（防护区域内设置的烟雾传感器、火焰传感器）：启动设置在该防护区内的火灾声光报警器，报警器语音提示现场人员疏散并开始 60s 倒计时；点亮疏散指示灯。控制主机接收首个联动触发信号后 30s 之内，未接收到第二个联动触发信号：取消火情，关闭火灾声光报警器。控制主机接收首个联动触发信号后 30s 之内，接收到第二个联动触发信号（同一防护区域内的其他感温探测器、火焰探测器）：确认火情并继续倒计时，在倒计时结束后启动自动灭火装置；动作信号反馈至控制主机，点亮该防护区外的喷洒指示灯。
系统采用本安电源供电，控制主机内部的输入和输出信号之间有可靠的隔离措施，具有安全可靠、操作简单、维护量小等特点。
6.2主要产品及技术指标
6.2.1超细干粉自动灭火装置
产品名称：矿用区域自动灭火装置
产品型号：ZFM30/18
防爆标志：Exdib I Mb
ZFM30/18 矿用区域自动灭火装置由ZFM30/40-Z 矿用区域自动灭火装置主机、KDW660/12B 矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、FZX-ATC18/1.5-BS 悬挂式超细干 粉灭火器、GQQ5 矿用本安型烟雾传感器、GHH5 矿用本安型灭火装置用火焰传感器、KXB12 矿用本安型声光报警器、ZFM30/40-CD 矿用本安型出口指示灯、ZFM30/40-FD 矿用本安型放气指示灯、CXH4 矿用本质安全型操作箱、GPD60(A) 压力传感器、DFB15/4 矿用隔爆型电磁阀等设备组成。
超细干粉自动灭火装置示意图
6.2.2矿用区域自动灭火装置主机
矿用区域自动灭火装置主机采用 PLC 可编程控制器作为核心设备，具有较强的适用性、可扩展性、高可靠性。
产品名称：矿用区域自动灭火装置主机
产品型号：ZFM 30/40-Z
防爆标志：Exib I Mb
额定电压: 12V DC（本安电源）
工作电流: ≤800mA
模拟量: DC(4～20)mA 电流型信号，信号处理误差：≤0.5%
开关量：无源接点，当接点断开时，信号为断，当接点闭合时，信号为通
火灾探测传感器接入：2～24 路
压力传感器接入：1～8 路
灭火装置接入：1～8 路
其他设备接入：疏散指示灯、喷洒指示灯、声光报警器等
火情监测方式：自动
灭火方式：自动+手动
6.2.3矿用隔爆兼本安型直流稳压电源
矿用隔爆兼本安型直流稳压电源，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。
产品名称：矿用隔爆兼本安型直流稳压电源
产品型号：KDW660/12B
防爆标志：Exd[ib] I Mb
供电电源：660V/380V/220V/127V AC
允许偏差：75﹪～110﹪
额定功率：150W
电源输出参数
输出路数：8
额定输出电压：12V
额定输出电流：450mA
最高输出电流：1300mA
输出电压偏离值：≤5%
6.2.4矿用本安型烟雾传感器
矿用本安型烟雾传感器与矿用区域自动灭火装置主机配套使用，实现烟雾探测功能。
产品名称：矿用本安型烟雾传感器
产品型号：GQQ5
防爆标志：Exib I Mb
工作电压：10.8V～13.2V DC
工作电流：≤0.1A
告警阈值：5%obs/m
工作灵敏度：响应时间≤20s
传感器与控制主机的最大传输距离：2km
6.2.5矿用本安型灭火装置用火焰传感器
矿用本安型灭火装置用火焰传感器，内置单片机，采用智能算法，在实现准确快速报警的同时降低误动率。具有灵敏度高，性能可靠，抗粉尘污染、抗潮湿及抗腐蚀等优点。
信号输出：继电器无源常开或常闭两种可选输出，触电容量 1A/DC24V
6.2.6矿用本安型声光报警器
矿用本安型声光报警器主要适用于煤矿或非煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，具有语音提示、警报声播放和报警灯的功能。
6.2.7矿用本安型出口指示灯器
矿用本安型出口指示灯主要用于煤矿或非煤矿易着火的场所,具有灯光指示的功能。在发生火灾时，为现场人员指明逃生方向和安全出口位置。
6.2.8矿用本安型放气指示灯
矿用本安型出口指示灯主要用于煤矿或非煤矿易着火的场所,具有灯光指示的功能。在发生火灾后灭火装置启动时，指明灭火剂已喷出并覆盖在防火区域， 提醒现场人员注意。
产品名称：矿用本安型放气指示灯
产品型号：ZFM30/40-FD
防爆标志： Exib I Mb
供电电压：DC12V
工作电流：≤0.3A
光信号可见距离：光信号在黑暗在 20m 处可见。
主机提供控制信号，控制 LED 信号灯亮灭
指示灯到分站或电源之间的传输距离为 2km
6.2.9矿用本质安全型操作箱
矿用本质安全型操作箱配套矿用区域自动灭火装置主机，提供手/自动切换、紧急启动、紧急停止、复位等操作信号，实现矿用区域自动灭火装置的一键式控制功能。
产品名称：矿用本质安全型操作箱
产品型号：CXH4
防爆标志： Exib I Mb
提供手/动切换、紧急喷洒、紧急停止、复位等操作信号
5 路无源接点输入开关量本安信号
触电容量：最高工作电压 12.5V，最大工作电流 2.0A
6.2.10矿用隔爆型电磁阀
矿用隔爆型电磁阀用于煤矿(或其它矿山)工业过程自动化控制的执行元件， 通电后能自动开启阀门，实现对管道中流体介质的通断控制，从而对系统中的温度、流量、压力等参数进行自动调节或远程控制。
6.2.11悬挂式超细干粉灭火器
贮压式悬挂式超细干粉灭火器是一种高效环保型的灭火产品，内部充装的 ABC 超细干粉灭火剂无毒、无害， 对保护物无腐蚀，对人体皮肤和呼吸道无刺激，灭火迅速， 效率高。
储压式悬挂式超细干粉灭火器结构简单，性能可靠，安装维护方便，既可用于封闭空间全淹没灭火，也可用于开放场所局部应用灭火。当保护区发生火灾时，控制主机发出启动信号，悬挂式超细干粉灭火器壳体内部压力迅速增大，超细干粉在气体压力推动下冲破密封挡板，迅速向保护区域内喷射并向四周扩散，形成全淹没或局部灭火状态，火焰在超细干粉连续的物理、化学作用下被扑灭。
灭火剂用量根据现场防护区域计算，可采用全淹没或局部应用灭火方式。
（1）采用全淹没灭火方式时m=1.2V1·C式中：m-超细干粉设计用量（kg）；V1-防护区域容积（m3）；C-超细干粉注册灭火浓度（kg/m3）
m≈0.125V
（2）采用局部应用灭火方式时面积法计算：m=1.2A·CA式中：m-超细干粉设计用量（kg）；A-防护区域计算面积（m2）；C-超细干粉注册灭火浓度（kg/m2）
m≈1.68V
式中：m-超细干粉设计用量（kg）；V2-防护区域经容积（m3）；C-超细干粉注册灭火浓度（kg/m3）
6.2.12柜式七氟丙烷灭火器
七氟丙烷自动灭火系统是一种以化学为主兼有物理灭火作用的洁净气体灭火装置，具有性能可靠、操作简单、环保无污染的特点。
七氟丙烷在常温下是一种无色、无味、无污染、不导电、可低压液化贮存的气体灭火剂，适用于全淹没灭火系统。当灭火剂喷至防护区后，灭火剂接触火焰或高温表面时分解产生活性自由基，该自由基夺取燃烧链锁反应中生成的活性物质，破坏燃烧过程中的链传递， 最终达到灭火的目的。因其具有灭火效能高、对设备无污染、不破坏大气臭氧层等优点，广泛应用于计算机房、通讯机房、精密仪器室、理化实验室、发电机房、变电器、图书库、资料库、档案库、金库、采油平台、液压油库等可燃易燃液体房和易产生电气火灾危险的场所。
7.1系统概述
无人值守智控平台是位于矿山集控管理层，为无人值守提供全面集控、数据分析、实时预警、智能调度，是本公司为矿山能源企业结合现代智能化终端产品研制的大数据智能分析、管控平台，对各智能设备进行宏观集控，从各界面可对各智能设备进行分别控制和管理，真正实现一张网、一张图、一个人监控一站点。
无人值守智控平台将数据分析、统计，通过界面将数字信息转换成图像、图表、图片信息进行展示，用户通过大系统平台可以直观了解到各设备的运行状态，实现实时在控、辅助决策、综合管控和降本增效。
无人值守智控系统架构示意图
7.2系统功能
7.2.1实时监控大屏
平台主页面有智能化设备实时状态、环境数据、视频实时监控、设备3D分布位置、七天历史概况、异常分布统计、实时告警列表、站点管理、监控报表、系统设置等模块。
（1）智能化设备实时状态：展示注册在系统中的智能化设备的状态，可以选择查看不同区域设备状态。
（2）视频实时监控：展示智能化设备实时监控视频，支持最大16路实时监控摄像头视频展示。点击子模块右上角的1x1 可切换2x2、3x3、4x4。可全屏展示。
（3）设备3D分布位置：展示系统中智能化设备、传感器的分布三维图，显示智能化设备的巡检路线。
（4）七天历史概况：展示近七天的巡检点警告数和环境警告数折线图。
（5）异常智能分析统计：展示单日巡检点/环境正常与异常的日志数。
（6）实时告警：实时展示各设备的报警信息，第一时间通知值守人员处理异常状况。
7.2.2站点管理设置
站点管理对无人值守的站点设备进行管理，包括设备管理、监测点管理、监测项管理、设备控制和布局图设置。进入设备管理页面，展示系统中所有设备的信息，支持按设备名称查询、新增设备、删除设备和修改设备。
智能化设备一般包括：智能巡检机器人、AI视频采集分析仪类脑智盒、智能摄像机、智能物联传感设备。监测点管理是对监测点、监测区域监测内容进行设置。监测项管理是对系统中所有监测项及报警阈值进行设置。设备控制是对机器人前进、后退、上升、下降及摄像机的上、下、左、右、放大、缩小、拉近、拉远进行控制。车间布局图设置是对站点一张图中的巡检三维图进行设置和管理。
站点管理支持选择AI视频采集分析仪类脑智盒配置的相关监测分析算法，用户可自行选择用于智能化监测分析的算法，算法种类多达30种，综合检测率高达97%。
7.2.3智能分析统计
智控平台可以对采集的图像、数据等信息，进行深度分析处理。能够形成实时报警记录、历史报警记录并存入机器人数据库中，具备数据历史查询功能，可随时查看运行数据、报警记录等相关信息，可按日期、处理结果、监测项进行随时查询巡检信息和存档图片。
（1）报警记录：每条报警数据信息包括巡检点、巡检结果、巡检图像、设定阈值等，员工可手动确认，对巡检结果进行处理。
（2）数据记录：生成巡检实时数据、异常数据记录，可进行查看、查询。
（3）巡检报告：每次执行完成一次巡检任务，生成巡检报告，具备查询、浏览、导出功能。
7.2.4历史数据分析与统计
历史数据支持记录信息查询和展示，可以根据巡检任务查询每次巡检的结果，每条巡检记录包含对应巡检任务执行时间，巡检点数，异常点数等信息，点进该巡检记录，可查看本次巡检的详细信息，包含每个巡检点的巡检结果及环境传感数据。也可根据巡检类型进行查询，包括告警记录、巡检点的巡检记录，每个类型还支持按照设备类型、处理结果、检测值、时间范围进行查询，同时可将查询的结果生成报表进行下载。
7.2.5系统设置
系统设置可以维护系统用户、站点信息，查看系统操作日志。
系统用户分为普通用户和管理员用户，依据不同权限提供不同功能，包括查询、新增、修改、删除和重置原始密码功能。
站点管理是对无人值守站点进行编辑、修改、删除等操作，实现站点的管理。
系统操作日志记录着系统操作人的所有操作记录，支持按照操作人名称进行查询。
7.2.6供电系统集中控制
平台可通过电脑、手机等终端设备实时监控煤矿井下变电所开关的实时数据和运行状况，变电所运维相关人员和矿领导可随时随地通过终端设备查询开关的遥测和遥信量及系统的历史数据，实时监测电气设备运行工况，具备无人值守条件。
供电系统集中监控界面
7.2.7短信报警
系统具有短信报警功能，可根据矿方需求将变电所设备故障分级发送给相应负责人，通知其及时处理现场问题。手机收到短信报警信息截图如图所示。
手机收到短信报警信息截图
7.2.8数据互通
无人值守智控平台系统采用BS架构，硬件以嵌入式工控机和服务器/工业用PC机为主，软件设计中采用了分层设计、组件化、标准化、开放式等先进的软件开发思想，平台接口与数据对外开放，系统既可以独立运行也可以由监控后台以OPC方式与全矿井综合管控平台连接，组成全矿井综合自动化监管系统。
8 方案产品配置表
| 一、井下变电所移动巡控子系统 | |||||
| 1 | 隔爆兼本安巡控机器人 | 台 | 1 | 依据现场具体情况 | |
| 2 | 隔爆兼本安通讯基站 | 台 | 1 | ||
| 3 | 轨道系统 | 米 | 100 | 依据现场具体情况 | |
| 4 | 移动巡控子系统控制与分析软件 | 套 | 1 | ||
| 5 | 施工辅材（电源线、网线） | 套 | 1 | ||
| 二、井下变电所固定值守子系统 | |||||
| 1 | 隔爆兼本安视频采集仪类脑智盒 | 台 | 2 | 依据现场具体情况 | 依据现场具体情况 |
| 2 | 隔爆兼本安高清摄像仪 | 台 | 12 | 依据现场具体情况 | |
| 3 | 本安交换机 | 台 | 2 | ||
| 4 | 矿用本安型声光报警器 | 台 | 2 | ||
| 5 | 固定值守子系统控制与分析软件 | 套 | 1 | ||
| 6 | 施工辅材（电源线、网线） | 套 | 1 | ||
| 三、智能供电系统 | |||||
| 1 | 矿用高压微机保护装置 | 台 | 15 | 依据现场具体情况 | 依据现场具体情况 |
| 2 | 矿用低压微机保护装置 | 台 | 15 | ||
| 3 | 矿用照明综保微机保护装置 | 台 | 2 | ||
| 4 | 矿用本安型数据传输分站 | 台 | 1 | ||
| 5 | 矿用隔爆兼本安型双路不间断电箱 | 台 | 1 | ||
| 6 | 矿用本安型烟雾传感器 | 台 | 2 | ||
| 7 | 矿用本安型温湿度传感器 | 台 | 1 | ||
| 8 | 施工辅材（电源线、网线） | 套 | 1 | ||
| 四、区域火灾预警与自动灭火系统 | |||||
| 1 | 矿用本安型声光报警器 | 套 | 1 | 依据现场具体情况 | |
| 2 | 井筒用报警灭火控制装置软件 | 套 | 1 | ||
| 3 | 测温主机(含测温软件） | 套 | 1 | ||
| 4 | 矿用本安型电动球阀 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 5 | 矿用隔爆兼本安型直流稳压电源 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 6 | 矿用烟雾传感器 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 7 | 柜式七氟丙烷灭火器 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 8 | 本安交换机 | 台 | 1 | ||
| 9 | 干粉灭火器 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 10 | 火焰传感器 | 台 | 10 | 依据现场具体情况 | |
| 11 | 指示灯 | 台 | 2 | ||
| 12 | 本安操作箱 | 台 | 1 | ||
| 13 | 施工辅材（电源线、网线） | 套 | 1 | ||
| 五、无人值守智控系统 | |||||
| 1 | 无人值守智控集中系统软件 | 套 | 1 | 依据现场具体情况 | |
| 2 | 集控工作站（地面） | 套 | 1 | ||
| 六、其他 | |||||
| 1 | 施工指导与培训 | 套 | 1 | 依据现场具体情况 | |
| 总预算 | 依据现场具体情况 | ||||
10结束语
井下变电所智能化管控系统是智能化技术高速发展的产物，它不仅能够代替人员完成日常巡控任务，检测更准确、更及时，更采用更先进的大数据智能化异常预警技术，将传统的依据个人经验的主观判断，转变为以大数据为基础的客观计算分析，准确、高效的完成设备的智能巡控，降低了企业的运营成本，提高了企业的生产效益，确保安全稳定运行。
贯彻党中央国务院关于人工智能的决策部署，推动智能化技术与狂欢三产业融合发展，提升矿山智能化水平，促使工业高质量发展。用科技创新驱动高质量发展，无人值守、智慧矿山是必然趋势，我们理应抓住机遇，顺势而为，加快推广应用，才能带来更大效益。
望本公司自主研发的井下变电所智能化管控系统能给您带来全新的体验，期待与您合作。
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