巷道顶板离层实时观测解决方案.doc

巷道顶板离层在线观测解决方案泰安优耐矿山机械电子有限公司2009年05月10一、 顶板离层在线观测概述巷道顶板离层观测是矿井安全质量标准化建设和生产技术管理的一项十分重要的基础工作，是促进煤矿安全生产的重要手段，对优化工作面巷道支护设计、搞好顶板控制、减少顶板事故具有重要意义。煤矿顶板离层解决方案，使用泰安优耐机械电子有限公司开发的“巷道顶板离层在线监测系统”，对巷道顶板信息实现在线监测，实时掌握巷道围岩离层发育规律，发现问题及时处理，实现安全管理顶板。根据煤矿安全规程的要求，结合本矿的顶板地质条件，建议做如下观测措施：每隔50米安装一个测点（顶板位移监测仪），1000米回风巷配置20个测点（顶板位移监测仪）。使用一总线连接所有分机至本巷道通讯分站，分站通过总线传输至井上计算机。二、 顶板离层在线监测系统结构顶板离层在线监测系统是在我公司YHY-150型顶板位移监测仪的基础上，根据煤矿发展需求，研发的监控巷道顶板动态变化，并实时传输当前离层数据的在线监测系统。该系统解决了当前顶板监测仪无法实现实时传输的缺陷，并且该系统使用总线传输模式，可以实现多分站多分机同时工作。井上监控软件可实时保存监测分机数据，并形成报表和绘制曲线，对顶板位移变化进行软件分析，使工作人员及时掌握顶板位移的动态变化规律，做出及时预测及处理。该系统的成功研制，符合了煤矿全自动实时在线检测的发展需求，改进了煤矿信号传输制式，使用总线模式传输，提高了系统稳定性和可靠性。由于使用一条总线传输，降低了线缆的成本，且安装维护方便。例如一个通讯分站可连接50台顶板位移监测分机，任意分机距分站距离可达1200米。通讯分站集合监测分机数据并打包传输至井上，传输距离可达10公里之远。三、 应用技术1.利用网络技术及数据库技术，实现网络用户实时查询压力数据。2.利用计算机的实时监控技术，实现数据的实时采集、传输和更新。3.使用国际先进的现场总线技术CAN总线，实现多节点长距离数据传输的实时性、可靠性和高抗干扰性，广泛应用于工业自动化。4.使用双CPU工作，提高系统反应时间，自恢复系统故障，远程控制更加灵活。5.井上远程设定监测分机参数、井上远程故障处理，提高工作效率。6.具有声光报警功能，及时发现隐患，杜绝事故发生。四、 系统组成系统包括以下几个部分，下面将分别详细介绍：u 矿井在线监测PC机软件u 通讯适配器u 井下通讯分站u 顶板离层监测分机u 分机设定表1. PC机软件本软件具有监控软件的基本功能：包括系统设置、数据查询、曲线报表、数据备份、数据还原等。此处重点说明本软件其它创新和改进功能。1) 实时监控设置：本软件可实现数据的实时自动采集、存储及超限自动报警等功能。同时分多种状态自动统计分机个数。包括正常、无响应、超限、低电量等四种状态，且使用红、绿、蓝三色区分不同状态分机、使视觉效果更加明显。2) 扫描间隔设置：不同的现场环境对数据的需求不同，扫描间隔的设置可以根据用户需要任意设定、设定范围为分钟的任意整数倍。此功能不仅满足用户的需求，同时减小无用数据量，方便实用。3) 软件报警设置：数据超限的变化，需要及时作出分析处理，软件报警设置，不仅及时警告用户发现问题，同时真正的实现无人看守。4) 分机报警设置：井下监测分机的报警值，可通过计算机远程设定。在不用下井的情况下，方便及时的修改分机报警参数。5) 分站复位设置：由于煤矿井下工作环境恶劣，高频干扰、强电流干扰较多，易造成系统突发性故障。通过井上控制分站复位，可以远程解决基本问题。6) 分机复位设置：可实现任一分站任一分机远程复位。同分站复位设置。 详细使用介绍详见液压监测系统PC机软件使用说明书。2. 通讯适配器通讯适配器将RS232信号转换为CAN总线信号，实现与通讯分站的联机。其九针串口接计算机串口；三相电源接头接220V交流电；两芯航空头接CAN总线信号，红为信号+，黑为信号-。3. 井下通讯分站1) 技术指标：1 本安电源供电： 12V/900mA本安兼隔爆电源2 与井上计算机通信方式： CAN总线信号3 与顶板离层监测仪通信： RS485差分信号4 显示方式： 8位LED循环显示5 防爆形式： Exibi6 防护等级： IP547 安装方式： 吊挂或固定8 工作模式： 全天候实时工作2) 井下通讯分站实现多个功能：与井上计算机使用CAN通信，实现信号的远距离传输；与分机使用RS485通信，实现数据的实时采集；实时循环显示各分机数据，同时等待键盘命令。3) 接线方式：两芯航空头（电源）接矿用隔爆兼本安不间断电源（型号：KDW28-12），红为电源+，黑为电源-；两芯航空头（信号）接CAN总线信号，红为信号+，黑为信号-；四芯航空头（分机1、分机2）接RS485信号，以接监测分机。4) 数码管显示说明：正常显示状态下，八位数码管各位含义如下： 压力数据：单位MPa 报警位：H表超上限，L超下限 状态位：1表通道一，2表通道二 5表无响应，7表通信故障。 分机号4. 顶板离层监测分机 1) 顶板离层监测分机技术指标：1 供电电源： a) 独立工作时：干电池组（1号R20四节串连）；工作电压为 6VDC 工作电流为：100mA最大开路电压Uo: 6.1VDC 最大短路电流Io:4A b) 与关联设备连接时：本安电源供电；工作电压为12VDC 工作电流：100mA。 最高输入电压Ui:12.5VDC；最大输入电流Ii：360 mA最大外部电感Li:0mH；最大外部电容Ci:4.4uF2 量程： 0150mm 误差：2%FS.3 显示方式： 4位LED4 信号制式： RS485差分信号5 传输电缆： 最大1000m；电缆参数：分布电阻26欧姆/km, 分布电容：0.1uF/km, 分布电感：1mH/km.6 外壳防护等级： IP54 外壳材质： PC7 防爆形式 Exibi2) 监测分机实现数据的采集、显示和传输，具有待机功能，通过按键唤醒或RS485信号唤醒。按键唤醒：任意时刻按下按键，触发分机监测数据，和数码管显示。RS485信号唤醒：分机收到485命令，则唤醒单片机响应命令。3) 连接方式：监测分机两个四芯航空头是RS485信号线，两个是平等的。可以串入RS485总线，亦可与设定表连接。注意：设定表对监测分机进行参数设置时，必须从RS485总线中断开，否则会将总线中其它分机参数修改。5. 分机设定表 1) 设定表具有两个基本功能：设定参数、测试通信。 设定参数：可以修改监测分机的参数，包括分机号、压力量程、标定零点、标定满量程。测试通信：可以模拟主机和模拟分机。以测试全部或部分线路是否正常。 2) 技术指标1 LCD点阵式液晶显示器，用于输入提示和数据显示。2 全中文显示，提示明确，操作简便，适合工作人员使用。3 轻触式键盘操作，软件防抖设计。4 航空接头，使用方便耐用。