煤矿监测监控完整系统的分类

煤矿监测监控系统的分类煤矿监测监控系统的分类 1 环境安全监测监控系统 2 轨道运输监测监控系统 3 带式输送机监测监控系统 4 提升机运输监测监控系统 5 供电监测监控系统 6 排水监测监控系统 7 火灾 监测监控系统 8 瓦斯抽放监测监控系统 9 矿山压力监测监控系统 10 煤与瓦斯突 出监测系统 11 大型机电设备监测监控系统 12 人员定位监测系统 煤矿监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的组成 1 传感器 2 执行机构 3 监控分站 4 电源箱 5 传输接口 6 主机 7 显示 装置 8 管理工作站或远程终端 9 数据服务器 10 路由器矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 煤矿监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的组成 1 传感器和执行器 星型网络结构与监控分站连接 单向模拟传输 2 信息传输装置 通常树形网络集散型结构 频分 时分或码分多路复用 串行数字传 输或频带传输 异步或同步 3 中心站或主站的硬件 4 中心站或主站的软件 聞創 沟燴鐺險爱氇谴净 通信系统分类通信系统分类 1 模拟通信系统和数字通信系统 2 有线和无线 3 频分复用 时分复用和码分 复用 4 基带传输和频带传输 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 煤矿监控系统的主要技术指标煤矿监控系统的主要技术指标 KJ90 1 系统容量 64 分站 扩 128 1024 入 512 控出 2 传输方式 DPSK 差分相移键控 或 RS485 3 传输距离 分站至中心站 25kM 分站至传感器 2kM 4 系统传输误差 1 不包括传感器误差 5 系统巡检周期 25s 6 系统控制执行时间 手动 30s 自动 15s 异地 60s 7 画面响应时间 10s 8 死机率 720h 次 9 监控分站 大 16 入 8 控出 1 通信口 中 8 入 4 控出 1 通信口 小 4 入 2 控 出 1 通信口 10 分站电源 AC 入可选 36 127 220 280 660V 本安 DC 出 18V 350mA 12V 450mA 11 传感器信号制式 模拟量 频率 200 1000Hz 脉宽 0 3ms 电流 1 5mA 或 4 20mA 开关量 电流 1mA 5mA 停 1 2mA 开 4mA 控制量信号为无源机械触点 本安 5V 100mA 非本安 36V 5A 12 软件运行环境 WIN98 2000 XP 2003 13 信号电缆 主站至分站 MHY32 1 4 直流电阻 12 8 km 分布电容 0 06 F km 分布电感 0 8mH km 分站至传感器 MHYVR 1 4 直流电阻模拟 12 8 km 开关量 45 km 分布电容模拟 0 06 F km 开关量 0 06mF km 分布电感模拟量 0 8mH km 开关量 0 06mH km 14 运行环境 温度 湿度 气压等 传感器的布置传感器的布置 甲烷传感器 距煤壁 30cm 距巷道侧壁 20cm 距顶 30cm 风速传感器 进风口距巷道顶部约 25 35cm 温度传感器 测温点附近 所有传感器 调校及安设以产品使用说明书为准 其他位置甲烷传感器的设置其他位置甲烷传感器的设置 1 采区回风巷 一翼回风巷 总回风巷测风站应设置甲烷传感器 2 采煤机 掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪 3 设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器 4 使用架线电机车的主要运输巷道内 装煤点处必须设置甲烷传感器 5 矿用防爆特殊型蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪 矿用防爆型柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪 酽锕极額閉镇桧猪訣锥 6 回风巷道中的电气设备上风侧 10 15m 处应设置甲烷传感器 7 井下煤仓 地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器 8 封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器 9 兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置甲烷传感器 10 地面瓦斯抽放泵站内距房顶 300mm 处必须设置甲烷传感器 井下临时抽放泵站内 下风侧必须设置甲烷传感器 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 11 抽放泵输入管路中应设置甲烷传感器 12 井下排瓦斯管路出口的下风侧栅栏外必须设置甲烷传感器 一氧化碳传感器的设置一氧化碳传感器的设置 1 带式输送机滚筒下风側 10 15m 处应设置一氧化碳传感器 报警浓度为 0 0024 CO 2 开采自燃煤层的矿井 采区回风巷 一翼回风巷 总回风巷应设置一氧化碳传感器 报警浓度为 24ppm 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 3 自然发火观测点 封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器 报警浓度为 0 0024 CO 4 开采容易自燃 自燃煤层的采煤工作面回风巷必须设置一氧化碳传感器 报警浓度为 24ppm 风速传感器的设置风速传感器的设置 1 采区回风巷 一翼回风巷 总回风巷的测风站应设置风速传感器 2 风速传感器应设置在巷道前后 10m 内无分支风流 无拐弯 无障碍 断面无变化 能准确计算风量的地点 厦礴恳蹒骈時盡继價骚 3 当风速低于或超过 煤矿安全规程 的规定值时 应发出声 光报警信号 温度 烟雾及风压传感器的设置温度 烟雾及风压传感器的设置 1 机电硐室内应设置温度传感器 报警值为 34 2 开采容易自燃 自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面应设置温度传感器 温度传感器 的报警值为 30 3 温度传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置 距顶板 顶梁 不得大于 300mm 距巷壁不得小于 200mm 并应不影响行人和行车 安装维护方便 茕桢广鳓鯡选块网 羈泪 4 带式输送机滚筒下风侧 10 15m 处应设置烟雾传感器 5 主要通风机的风硐应设置风压传感器 6 瓦斯抽放泵站的抽放泵输入管路中宜设置流量传感器 温度传感器和压力传感器 利 用瓦斯时 应在输出管路中设置流量传感器 温度传感器和压力传感器 防回火安全装置 上宜设置压差传感器 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 开关量传感器的设置开关量传感器的设置 1 主要通风机 局部通风机必须设置设备开停传感器 2 矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器 当两道风门同时打开 时 发出声光报警信号 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 3 掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器 4 为监测被控设备瓦斯超限是否断电 被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器 非电量 非电量 各种非电物理和化学量 如温度 位移 风速 压力 甲烷浓度 化学成份等 非电量电测量技术 非电量电测量技术 将各种被测的非电量参数转换成电量参数进行测量的技术 包括传感器技术和电子技术 非电量电测量的优点 非电量电测量的优点 便于信号的传输 存储 处理 易于实现遥测 自动检测及生产过程自动控制等 传感器传感器 将被测量转换为电量 并把它传送到信号调节器中的部件 传感器又称为变换器 转 换器 探头 其中 电量是电压 电流 或电参量 电阻 电感 电容 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 敏感元件 敏感元件 直接感受被测量 通常是先转换为一种易于转换成电量的非电量 转换元件 转换元件 将非电量转换为电量 将非电量直接转换为电量的传感器称为直接转换型传感器 如热电偶 压电传感器等 经二次或多次转换为电量的传感器称为间接转换型传感器 如瓦斯传感器 压力传感器等 测量电路测量电路 放大 变换和处理 以输出标准信号 煤矿瓦斯煤矿瓦斯 主要是甲烷 CH4 CO CO2 NO2 H2S H2 SO2 NH3 等 CH4 无色 无味 无毒 对空气的比重为 0 558 CH4 可燃 5 16 可爆 9 5 爆炸力最强 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 热电阻效应热电阻效应 即导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的现象 二者有确定的函数关系 通常阻值 随温度的变化基本上呈线性关系 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 载体催化元件的技术特性载体催化元件的技术特性 灵敏度 一般要 15mV 1 CH4 当下降 50 时 报废 灵敏度的影响因素 1 催化剂老化 Al2O3 逐渐向 Al2O3 过渡 2 催化剂中毒 催化剂中毒 催化剂毒物强烈吸附在催化剂上发生反应而使催化剂活性减少或消失的现象 暂时性中毒 硫化物 磷化物 氯化物等 永久性中毒 有机硅 铅 锡等 过滤措施 活性炭 硅胶 分子筛等 稳定性 工作条件不变时 在规定时间内输出信号保持不变的能力 连续式元件为 7 天 间断式元件为 7 8h 稳定性的影响因素 1 灵敏度 2 激活特性 激活特性 在低浓度 CH4 5 5 数分钟后元件活性升高 离开 高浓度环境后其活性又在数十小时内降到原值附近的现象 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 不利影响 零点漂移 工作不稳定 测量误差 应用 元件制作时的老化处理 暂时性中毒的激活 响应时间 是指 CH4 浓度阶跃变化时 输出信号值达到稳定值 90 的时间 标准规定 连续式为 20s 间断式为 15s 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 响应时间与元件尺寸 制作工艺及气室设计 通风方式有关 主要因素是 1 扩散时间 扩散型气室与对流型气室 2 燃烧生热 热交换至热平衡的时间 一 一 CO的产生及危害的产生及危害 性质 CO 是无色 无嗅 无味 无刺激性的气体 稍溶于水 比重较空气稍轻 产生 CO 是碳系物质不完全燃烧的生成物 井下爆破作业 内燃机车的排气 火灾 瓦 斯 煤尘爆炸均产生 CO坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 危害 可燃易爆 剧毒 允许浓度 中国是 24PPM 日本是 50PPM 检测方法 检知管法 定电位电化学法 红外吸收法 气相色谱法等 电化学气体传感器原理电化学气体传感器原理 电化学 是研究电解质溶液与电极相界间的电化学反应过程 即化学能和电能之间相互转 换的科学 电化学理论指出 在电极和它接触的电解质溶液之间存在着氧化还原反应 并有电子的得 失 并且各种物质在电解质溶液中的氧化还原反应均在一定的电极电位下进行 蜡變黲癟報 伥铉锚鈰赘 标准电极电位 是指某物质在规定的浓度 温度条件下的电极电位 当电极电位高于该标 准电极电位时产生氧化反应 反之 则产生还原反应 因此 该物质的标准电极电位也称 为可逆电极电位 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 如 CO2 CO 氧化还原对的可逆电极电位为 0 12V O2 H H2O 氧化还原对的可逆电极电位为 1 23V 顺磁测氧原理顺磁测氧原理 顺磁性气体和反磁性气体 反磁性是指当施加磁场时 气体与磁场相斥而逃逸的性质 反 之 为顺磁性 大多数气体为反磁性 仅 O2 NO1 NO2 等少数气体呈顺磁性 氧的磁化率比其它气体大得多 含氧混合气体的磁化率主要由氧的浓度决定 氧的热磁效应 即氧的磁化率会随温度的升高而迅速降低 均质导体定律均质导体定律 由两种均质导体组成的热电偶 其热电势的大小只与热电偶的材料及两端温度有关 而 与热电偶的长短 粗细 形状及沿电极的温度分布无关 否则 产生温度梯度附加电动势 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 如果组成热电偶的两种材料性质相同 即 NA NB 则无论两接点温度如何 回路内总 热电势为零 如果两接点处温度相同 即 T T0 则尽管两种导体材料性质不同 回路总电势也必然为 零 因热电势与温度的函数关系 f T AB 复杂难求 故在工程应用中常用实验的方法制作热电 势与温度的关系表 以备查用驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体时 只要该导体的两端温度相同 则其对热电偶回路热 电势的大小和方向不产生影响 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 中间温度定律中间温度定律 Tn 为热电偶热电极 AB 上某点的温度 则热电偶在其接点温度为 T T0 时的热电势 eAB T T0 等于热电偶在接点温度为 T Tn 和 Tn T0 时的热电势 eAB T Tn 和 eAB Tn T0 的代数和 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 一 开关量传感原理一 开关量传感原理 开关量 设备开停 风门开闭 馈电开关状态 风筒开关 电流电压控制 有烟无烟等 直接式 电流互感器 电压互感器 间接式 电磁感应原理 霍尔原理 测磁原理等 霍尔原理原理霍尔原理原理 金属或半导体薄片的相对两侧面通以控制电流 I 在薄片的垂直方向上加磁场 B 则在 薄片的另外两侧面间会产生大小与 I 和 B 乘积成比例的电动势 UH 構氽頑黉碩饨荠龈话骛 KTC 90总线式设备开停传感器总线式设备开停传感器 工作原理 工作原理及工作方式与 GT L A 类似 电磁感应 锁固悬挂于被测电缆上 但它是将 检测信号转换成标准 RS485 信号传给分站的 輒峄陽檉簖疖網儂號泶 安装设置 1 拨动传感器电路板上的拨码开关 设定传感器的地址码 范围 5 16 2 在中心站设置分站智能口需要安装的传感器通道 3 将传感器接口用四芯线缆 四线制 与分站智能口连接 将负荷电缆卡入传感器感应部 位 4 检查传感器 分站 中心站指示设备开 停是否正确 矿用馈电状态传感器矿用馈电状态传感器 工作原理 电场感应 被测电缆中有交流电压时 其周围产生一交变电场 馈电传感器的电场感应器感应产 生电压信号 此信号经进一步处理后指示馈电状态 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 特点 1 电场感应原理检测的馈电状态结果 与动力电缆中有无电流无关 常与断电控制器或停 传感器配合使用 以检测被控动力设备是否确实有电 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 2 传感器易受其它动力电缆或大型电器设备的干扰 3 传感器安装在被测设备的动力电缆上 二者绝缘要好 4 屏蔽电缆 金属铠装电缆的电场被屏蔽 不能检测 GML A 型风门开闭传感器型风门开闭传感器 工作原理 测磁原理 将舌簧或感磁元件 主机 固定于门框上 磁钢体 磁铁 安装在活动门 上对应位置 当风门关闭时 舌簧闭合 电路接通 风门开时 电路断开 或感磁元件将 磁场信号接收 经放大变换后进行指示和输出 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 KJ90 F16分站功能分站功能 该型监控分站是以 89C60 单片机为核心的多通道 多制式信号采集 通讯系统 可挂 接瓦斯 一氧化碳 风速 负压 设备开停等多种传感器来对矿井环境及生产参数连续监 测 并能通过工业以太网或 RS485 总线方式将监测参数传送到地面中心站 还可接收执行 中心站发来的各种命令 并及时发出报警和断电控制信号 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 分站为井下所挂接的各种传感器 断电器提供工作电源 分站采集模拟量 开关量 累计量传感器的实测参数或状态并显示 分站具有与传输接口双向通信及工作状态指示功能 可通过工业以太网或 RS485 方式 向地面系统中心站传送巡检参数 也可接收并执行地面中心站发往井下的各种控制命令 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 分站对异常或超限状况能进行断电控制 分站具有风 电 瓦斯闭锁功能 分站具有初始化参数设置和掉电保护功能 且初始化参数可通过中心站软件输入和修改 分站具有自诊断和故障指示功能 分站具有备用电源 当电网停电后 还能对甲烷 风速 风压 局部风机开停等监控量 继续监控 KDF 2分站电源箱结构及工作原理分站电源箱结构及工作原理 分站电源箱为单腔结构 防爆标志 Exdib 150 电气结构采用模块化设计 主要由电源变压器 主电路板 底板 充电板 12V 电源 板 18V 电源板及安全栅电路 过流 过压 短路保护 等组成 12V 18V 电源板和充电板 以插拔的形式连接在底板上 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 电源变压器为恒压变压器 其谐振绕组和外接电容构成的补偿电路可稳定变压器二次侧 电压 输入电源电压变化 25 10 时 输出绕组电压变化小于 1 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 电源变压器通过不同的输入连线接头可配接 50HzAC127 220 380 660V 变压器副边有 两个绕组 可输出 27V 和 24V 两组电压 经桥式整流和滤波后供给后级电路使用 氬嚕躑竄 贸恳彈瀘颔澩 1 块 24V 充电板用于备用蓄电池的充电及交直流的转换 转换电路在交流停电的瞬间能 切换到备用电池继续给分站供电 满负荷可供电 2 小时 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 当电池电压低于额定值时 转换电路自动切断备用电池的负载并维持断路状态直至交流 电源恢复 当电池恢复充电至额定电压后 防过充电路可切断充电电路以保护电池怂阐譜鯪 迳導嘯畫長凉 电源箱向分站提供有交直流供电信号 当交流供电时 AC DC 信号为 12V 高电平 备 用电池供电时 AC DC 信号为 0V 低电平 谚辞調担鈧谄动禪泻類 12V 电源板处理变压器送来的 24V 电压 给分站主板提供 12V 400mA 的直流电源 共 1 块 18V 电源板处理变压器送来的 27V 电压 给传感器提供 18V 350mA 的直流电源 每块 18V 电源板有两路输出 可以给 2 个传感器接口 每个接口可接 2 个传感器 供电 KDF 2 分站电源箱中共有 4 块 18V 电源板 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 电源箱中有 4 路近程断电继电器 分别受分站控制输出信号 C01 C04 的控制 当分站 控制输出为高电平时继电器动作 实现就地断电 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 KDG 1远程断电器工作原理远程断电器工作原理 采用无源固态断电器模块控制 通过控制回路 输入端 与负载回路 输出端 之间的 电隔离及信号耦合 实现可控硅无触点开关功能 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 当输入端施加信号后 主回路呈导通状态 输入端无信号时 主回路呈阻断状态 输入端接分站的无源触点控制信号 输出端串接被控开关的 36V 交流控制回路 输入 信号为本安型 输出控制为非本安型 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 KDG 2远程断电器工作原理远程断电器工作原理 馈电部分接被控开关负荷侧馈电电源线 监测开关是否带电 断电部分采用的是高压继电器 控制输出触点串接于被控开关控制回路实现断电 控制输入部分接分站的电源及控制信号进行控制 电源指示 绿灯 馈电状态 黄灯 断电状态 红灯 KJJ46数据传输接口的功能数据传输接口的功能 实现地面中心站与井下分站间的数据传输 可将地面中心站监控主机的控制指令转换 发送给井下分站 并接收 转换井下分站的监测信号传送给监控主机 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 具有 RS232 信号与 RS485 或 DPSK 信号的转换功能以及电源 信号传输指示 上行和 下行 的功能等 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 接口所接通讯电缆采取了安全栅隔离和防雷电保护措施 具有本安与非本安之间的隔离 功能 KJJ103网络交换机的功能网络交换机的功能 KJJ103 是煤矿宽带监控系统 KJ90 的数据交换设备 用于煤矿工作环境中工业以太网终 端设备间的数据传输 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 交换机对工业以太网终端设备的数据进行交换处理 并传输到更远的网络交换机或者中 心站 交换机也可通过光纤收发器接收地面中心站的数据 挤貼綬电麥结鈺贖哓类 具有远程光纤传输 电缆传输及近距离双绞线传输等功能 提供有 4 个电口 2 个光口 符合国际 IEEE802 3 标准 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 KJJ103 交换机和配套电源箱为组合式箱体结构 与配套的煤矿本质安全型设备配合使用 中心站是煤矿环境安全和生产工况监控系统的地面数据处理中心 用于完成信息的采集 处理 存贮 显示和打印功能 同时还可对局部生产环节或设备发出控制指令 塤礙籟馐决 穩賽釙冊庫 中心站由主控计算机及其外围设备和监控系统软件组成 通常设置在煤矿监控中心或生产 调度室内 主控计算机及其外部设备 是煤矿监控系统中心站的硬件系统 它决定了中心站的基本功 能 监控系统软件是在主控计算机中运行的监控程序 它是中心站硬件系统的指挥机构 也是 介于用户和硬件设备之间的人机界面 它在很大程度上决定了监控系统的性能 裊樣祕廬廂 颤谚鍘羋蔺 监控系统软件的作用监控系统软件的作用 监控系统的系统配置 运行 功能调度 用户界面等 都要依靠软件来实现 软件是 监控系统实现其功能的手段 是整个监控系统的灵魂 是衡量监控系统的先进性 实用性 可靠性 智能性的主要方面 其主要作用如下 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 系统初始化设定 设置系统的分站 测点等参数 系统实时检测与控制 控制系统运行 实现对测点的实时巡回采样 编码和传输等功能 同时将控制指令传 向对应的分站 从指定输出口执行控制 另外 监视系统运行状态 实现系统自检 绽萬璉 轆娛閬蛏鬮绾瀧 监控信息输入 处理与输出 通过对采样信号的处理 可以获得所需数据 通过人工也可录入所需数据和文字 监控信息可按预定格式 如图表 显示在屏幕上 也可以在打印机上打印出报表或在 绘图机上绘图 系统功能调度与管理 系统功能的调度运行可以是自动的 也可由人工调度 系统运行中的提示 帮助 检错及相关处理等 初始化初始化 系统定义 确定系统名称 用户名称 系统日历时钟等 分站定义 确定分站类型 编号 地点 所含测点编号 测点定义 确定测点的名称 地点 代号 传感器的类型 报警值 控制值 单位 范围 数 据格式 计算公式等 通过系统初始化 地面主机与井下分站及分站所接的传感器 执行器有机地结合起 来 构成一个完整的系统 系统软件对接收的数据按预定顺序及计算公式依次处理 初始化时 首先要有全矿监控系统的安装设计图 确定在井下哪些地点安放分站 确定分站的编号 各个分站要接的传感器和安装地点 预定的哪个输入口 骁顾燁鶚巯瀆蕪領 鲡赙 初始化时 要按照安装图正确地布置井下分站 设置分站的地址编码 正确地在各 输入口接人预定的传感器 初始化时 要弄清配接传感器的技术参数 数据传输数据传输 数据传输的作用是将传感器检测所得的电信号 检测值 由井下传送到地