Nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát điều khiển tập trung cho công ty than khe chàm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------

LÊ VĂN TUẦN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT
ĐIỀU KHIỂN TẬP TRUNG CHO CÔNG TY THAN KHE CHÀM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG
ĐẠIDỤC
HỌCVÀ
MỎĐÀO
- ĐỊA
CHẤT
BỘ GIÁO
TẠO
-----------------------TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------

LÊ VĂN TUẦN
NGUYỄN MINH HÙNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT

NGHIÊN
CỨU
DỤNG
ĐIỀU KHIỂN TẬP
TRUNG
CHOỨNG
CÔNG
TY THAN KHE CHÀM
RƠLE BẢO VỆ KỸ THUẬT SỐ TRẠM BIẾN ÁP 110KV
CÔNG TY CỔ PHẦN NHIỆT ĐIỆN HẢI PHÒNG
Ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202
Ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUT

luận văn thạc
sĩ kỹHNG
thuật DN KHOA HC
NGI
PGS.TS Nguyn Anh Ngha
NGI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Nguyễn Thế Truyện

HÀ NỘI - 2014
HÀ NỘI - 2014


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là cơng trình nghiên cứu của
riêng cá nhân tơi. Các tài liệu, số liệu được nêu trong luận văn là trung thực.
Các luận điểm và các kết quả nghiên cứu chưa từng được ai công bố trong bất
cứ công trình nào.
Hà nơi, ngày

tháng năm 2014

Lê Văn Tuần


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
TS. Nguyễn Thế Truyện, người thầy đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình
trong suốt quá trình tác giả làm luận văn.
Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, và quý thầy cô khoa
Cơ -Điện, bộ mơn Điện khí hóa đã truyền dạy những kiến thức quý báu trong
chương trình đào tạo cao học và giúp đỡ, tạo điều kiện để luận văn hoàn thành
thuận lợi.
Các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên đang làm việc tại Viện Điện tử,
Tin học và Tự động hóa VIELINA đã giúp đỡ tác giả trong q trình hồn
thành bản luận văn này.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2014

Tác giả luận văn

Lê Văn Tuần


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
Chương 1 .......................................................................................................... 3
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY THAN ...................................... 3
KHE CHÀM ..................................................................................................... 3
1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên................................................................. 3
1.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm về khí hậu ............................................................................. 3
1.1.3. Đặc điểm về địa chất ............................................................................ 3
1.2. Đặc điểm và hiện trạng khai thác than tại công ty than Khe Chàm .............. 4
1.2.1. Khai thông khai trường ......................................................................... 5
1.2.2. Chuẩn bị khai trường ............................................................................ 7
1.2.3. Cơng nghệ đào lị .................................................................................. 7
1.2.4. Công nghệ khai thác ............................................................................. 7
1.2.5. Công nghệ vận tải ................................................................................. 8
1.2.6. Cơng nghệ thơng gió............................................................................. 9
1.3. Đặc điểm về cung cấp năng lượng ............................................................... 9
1.3.1. Mạng phân phối cao áp ......................................................................... 9
1.3.2. Mạng phân phối hạ áp......................................................................... 11

2
1.4. Tình hình tổ chức quản lý sản xuất ............................................................ 13
1.4.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức quản lý .............................................................. 13
1.4.2. Cơ cấu bộ phận sản xuất chính: .......................................................... 13
1.4.3. Chế độ làm việc của cơng ty ............................................................... 14
1.4.4. Tình hình sử dụng lao động của cơng ty ............................................. 14
1.5. Vấn đề giám sát an tồn mỏ và thơng tin điều độ sản xuất tại công ty than
Khe Chàm .................................................................................................. 15
1.5.1. Giám sát an tồn mỏ ........................................................................... 15
1.5.2. Thơng tin điều độ sản xuất .................................................................. 15
Chương 2 ........................................................................................................ 17
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TẬP TRUNG
MỎ HẦM LÒ ĐANG DÙNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ...... 17
2.1 Một số hệ thống giám sát điều khiển tập trung trên thế giới ................. 17
2.1.1. Hệ thống của Úc ................................................................................. 17
2.1.1.1. Cấu trúc hệ thống............................................................................. 17
2.1.1.2. Một số hệ thống con trong hệ thống MST ....................................... 19
2.1.2 Hệ thống điều khiển tập trung của Trung Quốc ................................... 25
2.1.2.1. Cấu trúc hệ thống............................................................................. 25
2.1.2.2. Mạng đường trục cáp quang ............................................................ 26
2.1.2.3. Hệ thống đàm thoại không dây ........................................................ 27
2.1.2.4 Hệ thống phát thanh dưới lò ............................................................. 32
2.1.2.5. Hệ thống định vị, quản lý nhân viên KJ405T ................................... 34
2.1.2.6 Hệ thống giám sát video công nghiệp ............................................... 39
2.1.3. Hệ thống giám sát điều khiển tập trung mỏ của Ba Lan ...................... 42
2.1.3.1 Cấu trúc hệ thống.............................................................................. 42


3
2.1.3.2. Các hệ thống con trong hệ thống của Ba Lan ................................... 44

2.1.3.3. Các thiết bị chính trong hệ thống ..................................................... 46
2.2. Một số hệ thống giám sát điều khiển tập trung đang sử dụng tại Việt Nam 55
2.2.1. Hệ thống theo dõi người trong lị và kiểm sốt người ra vào lị tại cơng
ty than Quang Hanh ................................................................................... 55
2.2.2. Giới thiệu hệ thống giám sát điều khiển tập trung tại công ty than Khe
Chàm.......................................................................................................... 58
2.3. Một vài kết quả nghiên cứu về Hệ thống giám sát điều khiển tập trung
trong nước .................................................................................................. 59
Chương 3 ........................................................................................................ 62
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TẬP
TRUNG CHO CÔNG TY THAN KHE CHÀM - TKV ............................... 62
3.1. Đánh giá các hệ thống giám sát điều khiển tập trung trong mỏ .................. 62
3.2. Phân tích thiết kế hệ thống giám sát điều khiển tập trung cho công ty Than
Khe Chàm .................................................................................................. 65
3.2.1 Cơ sở, quan điểm thiết kế hệ thống ...................................................... 65
3.2.1.1. Cơ sở thiết kế ................................................................................... 65
3.2.1.2. Quan điểm thiết kế hệ thống ............................................................ 66
3.2.2 Thiết kế hệ thống ................................................................................. 66
3.2.2.1. Mơ hình tổng thể của hệ thống giám sát điều khiển tập trung công ty
than Khe Chàm .......................................................................................... 67
3.2.2.2. Các hệ thống con trong HTGSĐKTT tại công ty than Khe Chàm .... 70
3.2.3. Lựa chọn thiết bị cơ bản cho hệ thống ................................................ 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 92
PHỤ LỤC........................................................................................................ 93


4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MBA

Máy biến áp

MST

Mine Site Technologies

RFID

Radio Frequency Identification

ID
VoIP
TCP/IP

Identification number
Voice over Internet Protocol
Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

LAN

Local Area Network

WAN

Wide Area Netwwork

VIP

Vehicle Intelligence Platform

PED

Personal Emergency Device

VHF

Very High Frequency

UHF

Ultral High Frequency

VDSL
GSĐKTT

Very high bit rate Digital Subscriber Line
Giám sát điều khiển tập trung


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than ............................................................. 4
Bảng 1.2. Các đường lị chính tại khu Trung tâm và khu .................................... 6
Công trường III, công ty than Khe Chàm. .......................................................... 6
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật các MBA trung gian ............................................ 10
Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật thiết bị phía 35kV................................................ 10
Bảng 1.5. Thống kê các tủ động lực 6kV .......................................................... 11
Bảng 1.6. Thông số kỹ thuật MBA dầu ............................................................ 12
Bảng 1.7. Thông số kỹ thuật MBA di động ...................................................... 12

Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật MBA khoan và MBA chiếu sáng ........................ 12
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của server mạng lưới kiểu an tồn tia lửa KJ405T JH..................................................................................................................... 29
Bảng 2.2. Thơng số kỹ thuật của thiết bị đầu cuối mạng lưới kiểu .................... 30
an toàn tia lửa KJ405T - F ................................................................................ 30
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của phân trạm đọc thẻ KJ405T-F1....................... 37
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật của thẻ định vị KJ405T-K ................................... 38
Thông số kỹ thuật của bộ khuếch đại MLA thể hiện trong bảng 2.5. ................ 47
Bảng 2.5. Thông số kỹ thuật kỹ thuật bộ khuyếch đại MLA ............................. 47
Bảng 2.6 .Thông số kỹ thuật của đầu đọc thẻ IILB ........................................... 49
Bảng 2.7. Thông số kỹ thuật của bộ rẽ nhánh MBU-1 ...................................... 50
Bảng 2.8. Thông số kỹ thuật của bộ kết cuối đường dây................................... 51
Bảng 2.9. Thông số kỹ thuật của bộ ghép nguồn MPC ..................................... 52
Bảng 3.1. Kết quả so sánh các chức năng của 3 nhóm hệ thống....................... 64
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của bộ chuyển mạch mạng vòng.......................... 82


6
an toàn tia lửa KJ405T - JH .............................................................................. 82
Bảng 3.3. Thông số kĩ thuật của bộ chuyển mạch mạng nhánh ......................... 83
an toàn tia lửa KJ405T - F ................................................................................ 83
Bảng 3.4 Tổng hợp các thiết bị cơ bản cho HTGSĐKTT tại công ty than ........ 89
Khe Chàm ........................................................................................................ 89


7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ khai thác than của công ty than Khe Chàm .............. 8
Hình 2.1. Cấu trúc hệ thống Mine Site Techlonogy của Úc .............................. 17
Hình 2.2. Hạ tầng mạng tổng hợp ImPact ......................................................... 19
Hình 2.3. Đầu đọc thẻ trong hệ thống thống MST ............................................ 20

Hình 2.4. Phần mềm MineDash của hệ thống MST .......................................... 21
Hình 2.5. Hệ thống phát hiện và cảnh báo gần.................................................. 22
Hình 2.6. Điện thoại MP 70 của MST .............................................................. 23
Hình 2.7. Một số thiết bị trong hệ thống PED của MST ................................... 24
Hình 2.9. Cấu trúc hệ thống điều khiển tập trung trong lò của Trung Quốc ...... 25
Hình 2.10. Mạng vịng cáp quang ..................................................................... 27
Hình 2.11: Server mạng lưới kiểu an toàn tia lửa KJ405T - JH ........................ 28
Hình 2.12. Thiết bị đầu cuối mạng lưới kiểu an tồn tia lửa KJ405T -F ........... 29
Hình 2.13. Điện thoại di động dùng trong mỏ KJ405T-S.................................. 31
Hình 2.14. Hệ thống phát thanh dưới lị ............................................................ 32
Hình 2.15. Phần mềm quản lý phát thanh ......................................................... 34
Hình 2.16. Cấu trúc hệ thống định vị, quản lý nhân viên KJ405T..................... 35
Hình 2.17. Phân trạm đọc thẻ kiểu an toàn tia lửa dùng trong mỏ ..................... 36
KJ4050T - F1 ................................................................................................... 36
Hình 2.18. Thẻ định vị nhân viên KJ405T-K .................................................... 38
Hình 2.19. Cấu hình hệ thống giám sát video cơng nghiệp ............................... 39
Hình 2.20. Camera phịng nổ KBA157 ............................................................. 41
Hình 2.21 Ma trận video ................................................................................... 41
Hình 2.22. Ma trận VGA .................................................................................. 42


8
Hình 2.23 Hệ thống giám sát điều khiển tập trung trong lị của
Carboautomatyka, Ba Lan. ............................................................................... 43
Hình 2.24. Hệ thống truyền thơng mạng cáp Leaky Feeder .............................. 46
Hình 2.25. Bộ khuếch đại MLA ....................................................................... 47
Hình 2.26. Đầu đọc thẻ IILB ............................................................................ 48
Hình 2.27. Bộ chia nhánh MBU -1 ................................................................... 49
Thơng số kỹ thuật của bộ chia nhánh MBU-1 cho trong bảng 2.7. ................... 50
Hình 2.28: Bộ kết cuối đường dây MTUR ........................................................ 50

Thông số kỹ thuật của bộ kết cuối đường dây MTUR cho trong bảng 2.8 ........ 50
Hình 2.29. Bộ nguồn ắc quy phịng nổ ............................................................. 52
Hình 2.30. Bộ ghép nguồn MPC ...................................................................... 52
Hình 2.31. Cáp ăng ten cảm ứng ...................................................................... 53
Hình 2.32. Máy bộ đàm vơ tuyến MultiCOM ................................................... 54
Hình 2.33. Sơ đồ cấu trúc hệ thống theo dõi và kiểm sốt người ra vào lị tại
cơng ty than Quang Hanh ................................................................................. 55
Hình 2.34: Hệ thống giám sát điều khiển tập trung tại công ty than Khe Chàm 58
Hình 3.1. Cấu trúc tổng thể hệ thống giám sát điều khiển tập trung cơng ty than
Khe Chàm .......................................................................................................... 1
Hình 3.2. Hệ thống mạng vịng Ethernet cáp quang cơng nghiệp...................... 70
Hình 3.3. Hệ thống màn hình lớn cơng nghiệp ................................................. 71
Hình 3.4. Sơ đồ khối hệ thống thơng tin di động, video vô tuyến ..................... 73
và định vị nhân sự ............................................................................................ 73
Hình 3.5. Cấu trúc hệ thống phát thanh trong mỏ ............................................. 77
Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc hệ thống giám sát khí mỏ........................................... 79