煤矿矿安全监测监控系统的选型设计

1、煤矿安全监测监控 马临公司四号井KJ90NA安全综合监测监控系统课程设计前 言一、课程设计目的与意义1、课程设计的目的安全监测监控技术及应用是一门技术性，应用性和实践性很强的综合性课程，是安全工程专业的核心专业课程。课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节。课程设计的目的和任务就是配合课堂教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强和深化综合应用安全监测监控技术的能力，特别是根据具体安全问题及要求，提出切实可行的监测监控技术方案、并进行设备选型、安装调试及维护监测监控系统的能力。2、课程设计的意义以培养学生综合运用所学安全监测监控技术知识的过程，是知识转化为能力的重要阶段。二、课

2、程设计的任务、内容及步骤 1、课程设计任务：根据矿井具体条件和有关安全要求，进行煤矿安全监测监控系统的选型设计。 2、课程设计的内容及步骤具体如下：、详细分析设计煤矿的安全生产条件，根据煤矿的采煤、掘进、通风、瓦斯及发火情况，明确矿井对安全监测监控的要求；、熟悉有关的煤矿安全法规和设计规范；、确定监控所需传感器的种类及数量；、确定分站的容量和数量；、确定传输方式、电缆长度和接线盒的种类和数量；、绘制监控系统配置图；、系统概算（绘制系统配套清单及价格表）。三、 设计的原则和依据1、矿井实际条件：井田范围（包括走向长，倾向长）。井型及服务年限。煤层赋存条件（煤层厚度、倾角、顶底板情况等）。井田开拓

3、方式和矿井通风方式。采区布置及采煤方法，采煤和掘进工作面布置及生产情况。矿井瓦斯、粉尘、自然发火、水及地压等情况；2、煤矿安全规程及国家有关煤矿安全生产法规；3、矿井通风安全装备标准及其说明和矿井通风安全监测装置使用管理规定；4、有关煤矿安全装备产品手册。四、课程设计的名称六枝工矿（集团）习水马临煤业有限责任公司安全监测监控系统选型设计。马临煤矿四号井安全监测监控系统选型设计1 概 述加强劳动保护，实现安全安生产，是党和国家的一贯方针，是社会主义企业管理的一项基本原则。煤矿自然灾害较多，每个矿井都有发生冒顶、瓦斯爆炸的危险，一定数量的矿井还存在煤与瓦斯突出、自然发火、煤尘爆炸、水患等灾害的威胁

4、；另外机电运输事故，也严重地影响着矿井的安全生产。1.1进行安全监测监控系统设计的目的、从根本上改善煤矿安全生产状况，是关系煤炭工业发展的大事，是保障煤炭工业持续、稳定、健康发展的重要前提。、为了更好地贯彻和落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，除了加强管理和安全技术培训外，安全监测工作现代化也是加强安全工作的重要物质技术保证。它是防止各类事故发生、实现煤矿管理现代化的必要手段，是一项不容忽视的安全技术基础工作。、煤矿安全仪器仪表及矿井安全监测系统主要用于对煤矿瓦斯、CO、风速、风压、温度等参数以及矿井通风设施状态的监测，为防止瓦斯爆炸、预防自然发火以及矿井通风安全管理提供依据。

5、1.2进行安全检测监控的必要性进行安全检测监控的必要性体现在如下几个方面：、矿井安全生产的重要保证条件煤矿井下生产工艺流程复杂，作业环境条件特殊；机器设备的数量、品种繁多，各生产环节需要相互衔接和紧密配合。这些客观实际因素，使井下发生灾变事故的机率一直高于其它行业，事故发生的随机性也很强。为确保矿井安全生产，必须全面、系统地掌握作业环境和机器设备的工作状况，以实现有效控制。因此，矿井安全生产必须首先作好测试与监控工作。、煤矿管理现代化的重要技术手段现代化矿井，必然有现代化的机器设备、作业方法和工艺系统。为了有效地发挥现代化装备的效能，就必须建立相应的安全生产监测体系。、煤矿生产发展的需要随着煤

6、矿生产的发展，煤矿产量和机械化程度不断提高，井型越来越大，开采浓度日益增加。这样，多数矿井瓦斯涌出量增加，环境温度不断上升，通风网络日益复杂；一结有自然发火危险的矿井，火灾威胁日趋严重。此外，机电运输环节增多，机电运输事故也大大上升。各种事故因素也伴随生产的发展而复杂化，因而，必须采取相应的对策加以控制和预防。安全监测工作就是预防事故发生的前提，是为各项安全预防措施提供决策数据的必要手段，所以，安全监测工作现代化是煤矿生产发展的需要。1.3、传统检测活动的局限性多年来，矿井安全检测工作的传统作法是依靠少量的简单仪器。由少数检测人员进行间数地、孤立地检查个别作业环境参数，主要是检查瓦斯。这种作法

7、有很大的局限性。（1）主观性选择检测时间和检测地点时，主要依靠检测人员的自身素质和以往的经验，因而，存在较大的主观随意性。（2）间断性检测手段主要靠携带式仪表或仪器，随检测人员流动，因而，所测数据是间断的，无法反映参数的动态变化。（3）单一性因为检测手段过于简单，一般只限单一参数，不能实现多参数同时监测，所以，无法全面反映各测点的实际情况。（4）滞后性由于信息反馈手段大多靠表报、面对面汇报或电话通讯，使信息的处理、传输、控制与调整，在时间上远远落后于参数的实际变化，无法实现实时监控与调整。由于传统监测的局限性，无法适应现代化生产的需要，就迫使人们不断研制新的监测装备。目前，世界上各主要产煤国都

8、十分重视矿井监测技术的发展，并以形成了各自的监测装备体系。我国在矿井监测技术装备的研制方面，已具有相当的规模和水平，无论是便携式、固定式和系统式监测仪器，均已广泛应用于各大、中、小型矿井中。1.4安全监测工作的作用煤矿监测监控系统是现代科学技术的结晶，是现代高科技在煤矿安全管理方面的有效应用，使其先进性和和科学性得以充分发挥和体现。其作用体现在如下几方面：（1）提供信息它为各级生产指挥和业务部门提供安全状况和工作状况动态信息，以便指挥生产。（2）探测和预报灾害事故通过被测参数的比较和分析，为预防灾害事故提供重要技术数据，以便提前采取防范措施。（3）制止灾害事故的发生通过对测试参数适时有效控制，

9、及时实现自动报警、断电和闭锁，以制止事故的发生或扩大。（4）设施的自动调控通过对生产工艺活动的动态监测分析，实现各种设施的自动调控，如通风网络系统调控、运输系统调控等。（5）为救灾提供决策信息在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材提供决策信息。2 矿井概况2.1 矿井基本情况马临公司四号井位于贵州省习水县东皇镇关坪村老虎沟，是贵州省六枝工矿集团公司下属企业。于2000 年5 月开始新建，为马临公司主要生产矿井，设计开采C4、C8、C12煤层，原设计生产能力为30 万t/a，经过改扩建后，生产能力提升为45 万t/a，矿井改建扩能后服务年限为20.1a。2.2

10、交通位置六枝工矿（集团）习水马临公司四号井位于习水县东皇镇关坪村，地理坐标为：东经10610301061415，北纬281554281714。马临公司四号井位于贵州省习水县东皇镇，距县城4km，东北距重庆254km，南至贵阳361km。习水县境内尚无铁路通达，以公路运输为主。以习水县为中心，向南西，马（临）合（江）高等级公路直达矿区；向北经官渡、长沙约93km 可直达合江，属煤炭营运专用线的长江口岸码头。向东经温水、石豪至赶水99km，有三级公路与川黔铁（公）路相连。赶水至石豪已建成煤炭铁路营运专线，石豪至习水仅50km，习水向西120km 经土城有公路可抵达赤水。向南236km 经仁怀至遵义

11、，另由温水向南94km 可抵桐梓；向北经寨坝、柏林可达四川。赤水河流经矿区西侧，整治后，可行驶4060 吨机动帆船，经赤水后即进入长江航道，交通比较方便。马临公司四号交通位置见图21（马临煤矿交通位置示意图）。图2.1 马临煤矿交通位置示意图2.3 煤系地层井田内含煤地层为二迭系龙潭组，厚76.98108.64m，平均厚87.34m，该地层主要由砂岩、泥岩、炭质泥岩、粉沙岩、粘土岩煤层及菱铁矿（岩）、少量石灰岩组成。含煤2532层，总厚5.2111.43m，平均9.18m，含煤系数10.20%，其中稳定可采煤层二层（C、C），大部分可采煤层一层（C），局部可采煤层三层（C5、C、C），可采及大

12、部分可采煤层总厚3.625.75m，平均4.57m。详见图22图和表21。附：煤系地层综合柱状图和可采煤层特征表图22 煤系地层综合柱状图矿井主要可采煤层特征见表21煤层编号煤层厚度（m）层间距（m）煤层结构平均倾角()稳定性容重(m3/t）顶底板岩性顶板底板夹矸层数夹矸厚度最小最大平均C0.51.941.127.5230.021.0017较稳定139粘土岩、泥岩、粉砂岩泥岩、粘土岩C1.22.291.8120.060.2017较稳定142粉砂岩、细砂岩粘土岩、泥岩、粉砂岩C0.73.721.424.0180.050.6017较稳定145含炭质、粉砂质硫铁矿粘土岩、硫铁矿2.4地质构造井田范围

13、内，除C勘探线以西三叠系地层中，见由自东向西展布的二级褶皱和呈北东南西向延伸的、规模不大的断层外，构造甚为简单。地层走向北东（65）南西（245），倾向北北西，倾角1432，一般在20上下，总的趋势是井田东部较陡，西部较缓，北部较陡，南部较缓，呈单斜产出。1)褶皱团山堡背斜：分布于井田西部，轴向近东西，向东于810号勘探线间消失，向西延伸出图幅，长1500m。背斜轴面近直立，波幅最大50m，两翼对称宽缓，北翼地层倾角913，南翼1115，横切面呈较协调的圆弧形。核部地层为PC，两翼依次为TY和TY。四埂上向斜：见于井田西部，与团山堡背平行展布，其延展规模、褶皱形态十分相近，向斜在井田内延长12

14、00m，北翼地层倾角1418，南翼1017，轴部地层为TY，两翼分别为TY和PC。2)断层根据勘探资料和实际收集，井田内对煤系地层有影响的断层共约3条，F2、F6、F1。其中F1断层为三号井+1050水平大巷至+1137回风联络上山揭露的一组同倾向逆断层，累计落差50m左右（在四号井主平硐内已经揭露），在F1断层附近200m左右其伴生构造极为发育，对采掘部署影响较大。主要断层特征见表22。表22 主要断层特征表编号断层性质倾向倾角（）落差（m）控制工程备注F正北50142081机巷垂直断距F逆北4750四号井主平硐垂直断距F正北西581015ZK601垂直断距2.5 开拓与开采2.5.1开拓马

15、临矿全区可采煤层两层，C煤层为主采煤层，厚度1.82m，全区稳定，煤质较好。C煤层为本井田内结构较简单的薄中厚的可采煤层，煤层厚0.723.72m，平均厚1.38m，煤层中含夹矸16 层不等，厚度0.050.6m。马临矿四号井采用平硐开拓，暗斜井延深，主平硐标高+1130m。共划分为3 个水平，水平标高分别为：1130m，965m，850m。其中西采区受桃树沟村村庄保护煤柱和F1断层影响，仅划分一个水平，即850m水平。现生产水平为+1130m水平和+965m水平。马临矿四号井由东到西划分三个采区：东采区、中央采区、西采区。现生产采区为一水平中央采区和二水平中央采区。 中央采区位于马临井田中部

16、，东至4#勘探线以东280m左右，西段上部至桃树沟村庄保护煤柱，下段至8#勘探线。 东采区西至4#勘探线以东280m 左右，东至0#勘探线。 西采区东段上部至桃树沟村庄保护煤柱，下部至8#勘探线，西至12#勘探线。2.5.2开采根据开拓方式，采区尺寸，煤层条件，地质特征及机械化程度，四号井二水平中央采区区段作如下划分：以主平硐为采区中部，东翼划分为四个区段，每一区段倾斜长150m，走向长1000m，西翼由于受断层影响，C、C无法布置正规工作面，划分为三个区段开采，各区段走向长780m，设计斜长150m。马临公司四号井现有2个普采工作面（2083 工作面和1085工作面），2个炮掘工作面（C8皮

17、带下山和C8轨道下山），暂时无综掘工作面。采煤工作面采用走向长壁后退式采煤方法，机采和爆破落煤工艺，一次采全高，全部垮落法管理顶板。掘进工作面采用爆破和综掘方式掘进，锚网支护，特殊地段采用工字钢支架支护。1)煤层顶底板稳定性：C煤层顶板为粘土岩、泥岩或粉砂岩，局部为细砂岩，厚1.210.0m，底板为粘土岩，炭质泥岩，厚度大于2m。岩性在横向变化较大。岩体结构面不很发育，完整性较好。C煤层顶板为灰色泥质粉砂岩、粉砂岩和细砂岩，局部为泥岩和粘土岩。厚度大于1m，最大可达10m左右。该顶板的完整性较好，机械强度比较高。底板为泥岩、粘土岩、泥质粉砂岩。厚度为25m。其中2081工作面顶、底板岩性：直接

18、顶：粉砂岩，泥质粉砂岩或细砂岩，厚25M。平均4.5m。 伪顶：炭质泥岩，厚0.20.8m,平均0.5m。直接底：粘土岩、泥岩或粉砂岩，厚14m。C煤层顶板为含有硫铁矿的粉砂岩和细砂岩，局部为泥岩和粘土岩。厚度大于1.6m，顶板的完整性较好。顶板为粘土岩硫铁矿，块状构造，厚度0.46.0m。局部见炭质泥岩伪底，间接底板为1层石灰岩。矿井主采煤层开采后顶板垮落较为充分，造成大面积悬顶的可能性较小，冲击地压影响较小。2.6 周边小窑分布及开采情况区内废弃老窑甚多，尤以C号煤层开采最多。开采最早者为原马临煤矿一号井（PD1），其他多属季节性开采，大多在井田范围浅部，最深者为铜白煤厂，斜井长约500m

19、，距地表垂深约156m。开拓方式多为平硐开拓方式，少数为斜井开拓。 目前在矿区范围仍继续开采的有铜白煤矿、小井煤矿、惠东煤矿、龙洞煤矿、习津煤矿、大桥煤矿、硫铁煤矿，其开采范围深部均和矿井上部边界相连。2.7矿井通风及瓦斯概况2.7.1矿井通风概况1)通风方式和通风系统(1)通风方式根据煤层赋存特点、煤层瓦斯含量和开拓布局，矿井采用中央并列抽出式通风方式。（2）通风系统新增的二水平中央采区进风：四号井井口主平硐+1130上部车场C8轨道下山（运煤下山）1088水平C8联络巷2081工作面运输机巷2081工作面。回风：2081工作面回风巷回风联络巷+1150回风联络平巷总回风上山中央风井地面。2

20、.7.2风井数目、位置、服务范围根据煤层赋存条件、矿井生产能力、开拓方式、采区巷道及采掘机械配备情况，矿井达产时二水平中央采区一个高档普采工作面，三个掘进工作面（两个半煤巷掘进工作面，一个岩巷掘进工作面），达到采区或矿井生产能力30万t/a。矿井采用中央并列抽出式通风方式，布置一个采区风井，该风井承担二水平中央采区及深部延伸的通风任务。五号风井、中央风井地面主要通风机分别各有2台，其中1台工作， 1台备用。五号风井主要通风机型号为：BDK54-6-No14型防爆轴流式通风机，电机功率245KW，通风机全压5732029Pa，通风量11342526m/min；中央风井主要通风机型号为：FBCDZ

21、No19型防爆轴流式通风机，电机功率2110KW，通风机全压8002680Pa，通风量13804620m/min。矿井总进风量3252 m/min（含炸药库用风167m/min），总排风量3452 m/min。五号风井通风负压为990Pa，风量为20.5 m/s；中央风井通风负压为820Pa，风量为37.03 m/s。经计算：五号风井服务区域等积孔为：0.78m2，通风属困难程度；中央风井服务区域等积孔为：1.54m2，通风属中等难易程度；全矿井等积孔为2.31m2。通风属容易程度；即小阻力通风矿井。 2.7.3矿井瓦斯及抽放情况根据2007年度六枝工矿（集团）习水马临煤业有限责任公司瓦斯等级

22、鉴定报告批复，矿井属高瓦斯矿井。四号井矿井瓦斯绝对涌出量祥见矿井瓦斯等级鉴定表23。附：矿井瓦斯等级鉴定结果表表23 矿井瓦斯等级鉴定结果表矿井名称绝对瓦斯涌出量(m/min)绝对二氧化碳涌出量(m/min)相对瓦斯涌出量(m/t)相对二氧化碳涌出量(m/t)矿井瓦斯等级马临公司四号井32.596.1844.848.50高瓦斯矿井马临矿四号井建有永久性抽放泵站一座，安装瓦斯抽放泵2台，其型号为SKA-420水环式真空泵，额定流量为80120 m/min，电机功率为132KW，其中一台工作，一台备用。主管路为12寸的玻璃钢管1700m，分管为10寸的玻璃钢管1400m。现主要采用后尾埋管方式对采

23、面上隅角瓦斯进行抽放。抽放混合量为49m/min，抽放浓度为813%，抽放纯量为35m/min。2.7.4煤尘爆炸性鉴定根据2008年重庆煤科院所作鉴定：本矿开采的C、C、C煤层的煤尘无爆炸性。2.7.5煤层自燃倾向性根据2008年重庆煤科院所作鉴定：马临公司四号井煤矿C、C C煤层的煤炭自燃倾向性等级鉴定报告表，开采的C、C、C煤层的自燃倾向性为三类，不易自燃。2.7.6 煤与瓦斯瓦斯突出根据资料，马临公司四号井以及周边邻近矿井均在未采取防突措施的情况下，采掘工作面从未发生过煤与瓦斯动力现象。2.7.7地温矿井自生2001年投产至今，未发现任何地温异常现象。3 煤矿综合监控系统设计原则及依据

24、3.1有关法律法规对监测监控的规定为了有效控制煤矿安全，实时监控隐情，将隐患消灭于萌芽状态，防止事故发生，煤矿安全规程对此作出如下规定：第一百五十八条 高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井，必须装备矿井安全监控系统。没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须装备风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的矿井的采煤工作面，必须装备甲烷断电仪。第一百五十九条 采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设

25、，控制区域等做出明确规定，并绘制布置图。第一百六十条 煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。第一百六十一条 安装断电控制系统时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。安全监控设备的供电电源必须取自被控制开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。拆除或改变与安全监控设备关联的电气设备的电源线及控制线、检修与安全监控设备关联的电气设备、需要安全监控设备停止运行时，须报告矿调度室，并制定安全措施后方可进行。第一百六十三条 必须每天检查安全监控设备及电缆是否正常，使用便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪与甲烷传感器进行对照，并

26、将记录和检查结果报监测值班员；当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施并必须在8h内对2种设备调校完毕。第一百六十四条 矿井安全监控系统中心站必须实时监控全部采掘工作面瓦斯浓度变化及被控设备的通、断电状态。矿井安全监控系统的监测日报表必须报矿长和技术负责人审阅。第一百六十五条 必须设专职人员负责便携式甲烷检测报警仪的充电、收发及维护。每班要清理隔爆罩上的煤尘，发放前必须检查便携式甲烷检测报警仪的零点和电压或电源欠压值，不符合要求的严禁发放使用。第一百六十六条 配制甲烷校准气样的装置和方法必须符合国家有关标准，相对误差必须小于5%。制备所用的原料气应选用浓度不低于99.9

27、%的高纯度甲烷气体。第一百六十七条 安全监控设备布置图和接线图应标明传感器、声光报警器、断电器、分站、电源、中心站等设备的位置、接线、断电范围、传输电缆等，并根据实际布置及时修改。矿井安全监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h；系统必须具有防雷电保护；系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机应不少于2台，1台备用。中心站要装备2套主机，1套使用、1套备用，确保系统24小时不间断运行。必须按使用说明书的要求对安全监

28、控设备进行定期调校。新装备的按煤矿安全监控系统通用技术要求制造并取得新的煤矿安全标志的系统，接入系统的传感器稳定性大于15天，传感器调校期应为10天；在用系统已按新规范要求进行改造并经上级主管部门验收合格后，传感器调校期可延长到10天；未经改造的在用系统的传感器稳定性只有7天，传感器必须每隔7天调校一次。在用甲烷传感器应在井下调校，调校的同时应测试瓦斯断电闭锁功能和数据跟踪误差。3.2 行业主管部门规定 根据煤矿安全法规，国家安监总局还提出要求，煤矿安全监控系统一要采用统一显示格式的系统软件；二要按新的煤矿安全标志证书确认的系统配置安装或更换稳定性为15天以上的传感器或传感元件等关联设备，严禁

29、使用未经国家授权的安全生产检测检验机构进行安全联检的关联设备。同时，煤矿企业要按照规范的规定，将监控设备安装到位。甲烷、馈电、设备开停、风压、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门、风筒等传感器的安装数量、地点和位置必须符合要求。 安监总局强调，安全监控系统必须安装馈电传感器或馈电状态显示，监测开关负荷侧有无电压。煤矿安全监控系统地面中心站值班应设置在矿调度室内，执行24小时值班制度。发现瓦斯超限断电但馈电传感器显示开关仍然有电的异常信息时，中心站值班人员必须立即通知有关部门采取措施加以解决。当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其它区域时，矿井有关人员应按瓦斯事故应急预案，利用系统的异地断电功

30、能遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。3.3 进行安全监控系统设计依据（1）矿井通风安全质量标准化标准（2）矿井通风安全监测装备使用管理规定（3）煤矿监控系统总体设计规范（4）煤矿监控系统中心站软件开发规范（5）爆炸性环境用防爆电气设备通用要求（6）爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求（7）煤矿安全质量标准化标准（8）煤矿安全规程2006年版（9）煤层开采技术条件（10）矿井、采区生产布置图（11）矿井通风、安全监测系统图另外，根据国家安全生产监督管理总局发布的煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）及

31、国务院安全生产委员会办公室200621号文件相关规定及相关行业标准进行设计。4 安全监控系统的选型4.1 我国国产监控系统比较4.1.1 KJ-4监测监控系统性能特点传感器供电：分站电源KDW2A8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。传感器信号制式：模拟信号 15mA，420mA，0-1V，05V；开关信号：5mA； 0、5mA；频率信号：2001000Hz。系统结构：树状传输结构。现场总线传输。中心站集中监控：E型分站最大可监控512个量。分站集中监控：一个分站可监控半径两公里内24个量。智能分散监控：通过转换器可以将任何一种信号制式的传感器或子系统接入主系统。控制

32、输出：本安控制、非本安控制；异地控制、手控、程控。质量认证：KJ4系统是ISO9001质量体系认证产品。抽放监测：KJ4系统配有抽放监测软件包，分站兼有抽放瓦斯监控计量功能。分站显示：发光二极管LED显示，可显示分站监测的工作状态。传感器供电：分站电源KDW2A8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。其功能比较齐全，实时采集数据并完成显示、存储、制表、超限控制等，可存储48小时运行报告.一个月的10分钟平均值.最大化.汉字化.联机状态下交互式作图,有曲线图.现场适用性较好。但系统的容量能力通常不一得到较好的发挥，性价比高、成本高、因此它比较适用于大型、地质灾害较严重的矿

33、井。4.1.2 TF200系统的特点系统频率范围：4209780Hz、52个频道，每一个频道有一个固定频率。频道分布方程为：fn=300+120n 。n = 1，2，24fn=3060+240(n-24) n = 25，52系统传输容量：一对传输线传输52路信号，每增加一对传输线可增加52路信号。监测系统基本容量为256点，也可扩展为512点。巡检周期：不大于10s传输距离：不小于18Km载波发送电平：6dbm(385 mV)载波发送信号失真度： 0.5%载波发送频率误差：0.5%标频接收灵敏度：29 dbm(28mV) 接收电平范围： 629 dbm（38528 mV）相邻频道选择性：32d

34、b接收通频带：124频道时：2535Hz；2552频道时：6080Hz系统传输误差：1%系统输入信号制其优点是传感器质量稳定，系统可靠性较高。巡回采集数据并完成显示存储，超限控制，打印输出等。可存储一天的实时值、10天内分钟平均值及各种统计数据，汉字化，可作曲线及柱状图。分站采用积木结构，但分站未实现智能化，不能实现实时监控，数据处理能力弱，不能满足安全要求。4.1.3 KJ90型煤矿监控系统（1）主要技术指标系统的容量 64台分站，输入端口：1024点，控制输出：512点。数据传输速率：2400bit/s传输方式：同步差分四相码，无极性传输距离：中心站至分站25Km 分站至传感器2.5Km传

35、输电缆：主信号电缆 4芯（2芯备用）模拟量传感器电缆4芯（可接两台传感器） 开关量传感器电缆2芯系统精度：0.5%扫描间隔: 0.4秒巡检周期：25秒分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互唤）KDF-3A中分站：输入端口：8个；控制输出：4个分站电源箱输入输出电压交流输入电压:36V、127V、220V、660V （-25%，+15%）可选，本安直流输出电压: 18V/350mA 12V/450mA分站电源箱整机最大功率：小于50W工作条件：温度：(040)，相对湿度：98%大气压力：(85110)KPa传感器信号制 模拟量：(200-1000)Hz、(15)mA或(420)mA开关量： 1mA

36、(停)/5mA(开)或触点断电容量: 36V/5A、660V/0.3A软件运行环境：WIN98/2000/XP网络环境：Ethernet以态局域网（NT）（2）主要监测参数低沼CH4：04%或010%高低沼CH4：040%或0100%一氧化碳：0100ppm或0500ppm风速：0.215m/s温度：050负压：05.0Kpa4.1.4 KJ90NA型煤矿安全监控系统系统的容量：64个分站。数据传输速率：2400bps。传输方式：RS485。传输距离：不小于20km传输电缆： 主传输 4芯光缆（2芯备用）交换机到分站信号电缆 4芯（2芯备用）模拟量传感器电缆 4芯（可接两个传感器）开关量传感器

37、电缆 2芯系统精度：0.5% 断电控制时间：2秒分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互换）KJ90-F16大分站：输入端口：16点；控制输出：8点KDF-F8 中分站：输入端口：8点；控制输出：4点分站电源箱输入输出电压交流输入电压：36V、127V、220V、660V （-25%，+15%）可选，本安直流输出电压: 18V/350mA 12V/450mA分站电源箱整机最大功率：小于50W传感器信号制模拟量：（200-1000）Hz1-5mA或4-20mA开关量： 1mA(停)/5mA(开)或触点断电容量: 36V/5A、660V/0.3A软件运行环境：2000/XP/2003网络环境：Ethe

38、rnet以态局域网（NT）主要监测参数低沼KG9701A-（04）%或（010）%高低沼KG9001C-（040）%或（0100）%一氧化碳GTH500(B)-（0500）ppm风速KGF15-（0.315）m/s温度GW50(A) -（040）负压GF5F(A) -（05）Kpa水位传感器（KGU9901）-（05）m此外，还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等开关量参数。4.2 KJ90NA型煤矿安全监控系统4.2.1 KJ90NA型煤矿安全监控系统主要特点1）在系统软件方面KJ90NA型煤矿安全监控系统的软件，包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件

39、、图形工作站软件、多媒体图形图象监控软件等。随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代，已从早期的DOS、win32 、Win98运行环境到现在的2000/XP/2003，是目前国内煤矿监控系统最先进的监控软件之一。它是一套综合性软件，支持安全监测、生产监测、抽放、火灾、人员定位及考勤、工业电视、视频会议等各种子系统；操作方便；网络功能强大；可靠性好，支持C/B/S模式；支持异地远程访问（采用通用浏览器）；图形软件支持矢量图方式；全局联网支持webGIS方式（支持光纤、GPRS（CDMA）、ADSL、微波、卫星等方式联网）、GPRS（CDMA）分级报警功能（手机短信）-需扩展功能。 由于

40、在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态链接库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步提高，系统具有更加灵活的集成方式，可适应不同用户对系统规模的要求，有很高的扩展性和开放性； 由于系统运行于2000/XP/2003多任务环境，并在数据通讯方面采用了动态链接库及多线程技术。实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接； 地面中心站为开放式系统，软硬件可以扩充，系统地面设备以全网络方式运行，支持NT及NETWARE网络操作系统，运行协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX，可与企业计算机局域网实现网络互联，方便与生产监控、工业电视和生产调度系统的联网，在网

41、上可运行任意台网络终端，同时支持终端通过服务代理的远程连接（通过公用电话PSTN网），实现监控信息的远程实时共享。 中心站软件目前与企业构筑的Internet/Intranet网络环境能很好的融合。开辟了网络化售后服务手段，用户随时可通过我们的网站得到诸如单位概况、新产品信息、技术支持、资料下载、软件升级，电子邮件通讯（疑难解答，技术讨论等）等服务。 主控机软件有一个控制软件包，为用户提供以选择方式编制各种自动控制方案的功能，从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠手段。异地控制与监控分站和智能传感器输出控制组成三重控制，从而保证系统有效断电，万无一失。 监控数据采用先进的变值变态存储

42、技术，存储时间长，可达10年以上。 支持主、副监控主机定期进行监控数据切换。2）在系统硬件方面 煤炭科学研究总院重庆分院是从事煤矿安全技术的专业研究院，有很强的技术实力，具有独特的技术优势，运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国内属一流，而且我们一直在跟踪当今先进技术，不断地完善和发展 ； 系统监控分站、电源开发了各种型号规格，形成了大、中一体化及分体式等系列，可满足不同需求，且在产品体积，重量，性能方面较同类产品具有较大优势。 系统分站大容量本安电源技术：设计减流型与截流型相结合的快速反应功率安全栅保护电路,实现大容量本安电源输出，并具有保护自恢复功能,提高本安输出带载能力。针对AQ620

43、1-2006煤矿安全监控系统通用技术条件要求，研制开发的矿用隔爆兼本安直流稳压电源，可实现本安大容量输出24V/500mA，实现1路24V本安电源配接2台瓦斯传感器的传输距离达到2Km，为矿井远距离传输节约大量电缆。 系统分站宽压开关电源技术：采用高效率的单片开关电源芯片，设计宽输入高效率开关电源电路，适应矿井电网电压波动，提高电源输出带载能力。 系统分站备用电源智能充放电管理技术：针对矿井安全监控系统的要求，设计备用电源无缝隙交直流切换、合理的充放电保护电路及充放电管理程序设计，提高备用电源的可靠性和使用寿命。 在各类传感器及断电器方面KJ90NA型煤矿安全监控系统是国内自配套性最强的系统，

44、其各类传感器、断电器全部由自己生产制造，传感器种类齐全，断电器有多种系列可以选用，完全能满足用户的不同需要，不但如此，我们生产的各类传感器、断电器等还给国内许多系统配套，在市场上占有很大的份额，许多传感器如瓦斯、风速、烟雾、CO等属国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关成果，具有很高的性价比。 监控分站及传感器实现了智能化，调校均采用红外遥控方式，操作简单方便。 分站具有智能口功能以方便接入各种智能设备如：接入核子称后能够显示原煤产量等累计量的实时值和累计值。 KJ90NA系统分站处理系统在国内独家采用了ARM 32位嵌入式微处理器，相对于16位处理器性能更加优越，完全能满足了分站断电

45、时间小于2秒的新要求，并且分站通过了新标准的检验。4.2.2 KJ90NA煤矿综合监控系统设计原则及依据本方案是煤炭科学研究总院重庆分院按煤矿的实际需求设计的KJ90NA煤矿综合监控系统，在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。设计依据为：1、煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201-20062、煤矿安全规程3、矿井通风安全质量标准化标准4、矿井通风安全监测装备使用管理规定5、煤矿监控系统总体设计规范6、煤矿监控系统中心站软件开发规范7、爆炸性环境用防爆电气设备通用要求8、爆炸性环境用防爆电

46、气设备本质安全型电路和电气设备要求9、KJ90NA型煤矿监控系统产品标准10、煤矿安全质量标准化标准4.2.3 KJ90NA煤矿综合监控系统结构由于KJ90NA型煤矿安全监控系统是一套集安全、生产、网络管理、工业电视为一体的大型综合煤矿监控系统。系统采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。因此本方案设计为分层结构，具体组成如下：1、地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程

47、传输、画面编辑、网络通讯等任务。网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据。同时网络终端也可对工业电视摄像头进行各种姿态的远程控制和调阅不同摄像头的监视图象。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；主要有主控机、数据传输接口、打印机、UPS电源、大屏幕显示、避雷器等设备；2、系列化智能监控分站。主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等；3、各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器、摄像头等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理

48、数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。KJ90NA型煤矿安全监控系统监控地面中心站采用全网络化结构。便于实时监测信息、图象信息及文件共享。网络构成为Ethernet以太局域网，通信协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。4.2.4 KJ90NA煤矿综合监控系统实现的主要功能1）地面中心站部分系统监控主机、网络终端、图形工作站全面预装2000/XP/2003操作系统和最新版的监控软件、图形监控软件、报表处理软件及终端软件。 操作采用全汉字菜单及窗口提示。配有（智能）全拼、双拼、五笔及区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循WINDOWS窗口风格。

49、鼠标操作，通用性好，可操作性强。 监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。全面支持实时多任务。在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等工作。 屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出。在监测显示画面中，可对数值、转动、位移、断电状态、馈电状态、设备开停状态、风门开关状态、报警信息、往返、仓位、流量、电量等根据监测量实现功能强大的模拟动画显示。 KJ90NA型煤矿安全监控系统中

50、心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行， 使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。 可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。 监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。 KJ90NA型煤矿安全监控

51、系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印，并形成相应的历史统计数据(每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值；每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间；每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值；每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间)， 系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。 KJ90NA型煤矿安全监控系统具有很强的自检诊断功能， 能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打

52、印，并将其记入运行报告文件。可查询非正常状态的开始时间及持续时间。具有人机对话功能：通过主控软件修改井下分站号、设定断电参数、设定报警参数等。 KJ90NA型煤矿安全监控系统提供有采样间隔最少1秒的数据实时密采功能，并且实时密采数据可每天连续存储，至少存储1年的实时数据。 KJ90NA型煤矿安全监控系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图，可随时查询打印；开关量每天形成班、日报表。 联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。系统配置灵活，允许用户随时

53、接入或删除分站、传感器、断电器。 KJ90NA型煤矿安全监控系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活，用户可根据实际需要进行扩展。可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测等多个子系统，形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络于一体的计算机监控网络综合系统。有广域网接口，易于形成互联网络。 KJ90NA型煤矿安全监控系统表格丰富，格式可由用户任意编排，或由矿方提供具体报表格式，以满足各监测管理数据报表的形成输出。 KJ90NA型煤矿安全监控系统组态方式灵活，监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式，操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期，实现对重点分站加以监控。 KJ90NA型煤

54、矿安全监控系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿度、CO、氧气、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；开关量有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。 监控软件具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员可在不间断监测的同时，容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。 KJ90NA型煤矿安全监控系统软件设有多级口令保护，只有授权人员才能登录操作，有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。软件运行可靠性高。误操作时有声音、对话框提示。 在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。 查询可同时显示六个测点的曲

55、线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大。查询时间段可任意设定(最小一个小时，最大一个月)。同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑框。最后，断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记录。2）井下分站和电源 井下分站含备用电源，当交流断电时，分站与传感器由备用电源供电，可连续供电2小时以上。 KJ90NA型煤矿安全监控系统分站有多种系列供用户优化配置，分站初始化后，可存储地面中心站对该分站的报警断电等控制设置，而且分站可以就地通过红外遥控器进行手动初始化。 在井下分站完全断电情况下之后恢复供电，即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。断电距离大于2.5km。断电时间小于2S。 井下监控分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，在分站出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行；即使分站仍不能正常