六大系统之矿井监测监控系统.ppt

矿山监测和监测系统中国矿业大学(北京)副校长博士生导师sun Jiping，1系统配置和工作原理1.1是甲烷浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、风速、风压、温度、烟、馈电状态、风门状态、风门状态、局部风扇停止、局部风扇停止。1.2配置系统通常包括传感器、执行机构、变电站、电源盒(或电气控制箱)、主(或传输接口)、主机(包括显示器)、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、远程终端、远程终端、显示器，矿山安全生产监控系统，1.3工作原理传感器将测量的物理量转换为电信号，具有显示和声光报警功能(部分传感器没有显示或没有声光报警功能)。执行设备，包括声光报警和显示设备，将控制信号转换为控制目标物理量。工作站接收来自传感器的信号，根据事先约定的多路复用，远距离发送到主工作站(或传输接口)，同时接收主工作站(或传输接口)多路复用信号。点还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单数据处理功能，以及控制处理传感器输入信号和从主站(或传输接口)发送的信号的执行机构操作的功能。电源箱具有将交流电网电源转换为系统所需的本质上安全的直流电源，以及电源断电后保持正常电源不到2小时的电池。传输接口接收从分支机构远距离发送的信号，并发送主机处理。接收主机信号并发送相应的工作站。传输接口还包括控制站的发送和接收、多路复用信号的调制和解调，以及系统自检等功能。主机通常选择工业计算机或常规微型计算机、双机或多机备份。主机主要用于接收监控信号、校准、警告判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、网络等。1.4特征煤矿地下有易燃易爆易燃气体和腐蚀性气体、湿气、浸水、灰尘多、电网中电压波动、严重电磁干扰、狭小空间、距离监测距离的特殊工作环境。因此，矿山监控系统不同于一般的工业监控系统，矿山监控系统与一般的工业监控系统相比具有以下特点：(1)防止电气爆炸。典型的工业监控系统在不爆炸的环境下运行，矿井监控系统在具有瓦斯和煤尘爆炸环境的煤矿井下运行。因此矿山监控系统的设备必须是防爆电气设备，不同于化学、石油等爆炸性环境下工厂用防爆电气设备。(2)传输距离远。一般的工业监控对系统的传输距离要求不高，只有几公里，甚至几百米，而矿山监控系统的传输距离至少达10公里。(3)网络结构应使用树结构。一般工业监控系统电缆具有很大的自由度，可以根据设备、电缆沟、极点位置选择星、环、树、总线形状等结构。而且，矿山监视系统的传输电缆要沿着公路安装，挂在公路墙上。道路是分支结构，分支长度可达数千公里。因此，必须使用树结构来维护系统安装，节约传输电缆，降低系统成本。(4)监视对象更改缓慢。矿山监视系统的监视对象主要是缓慢的变量，因此在相同的监视容量下，对系统的传输速度要求不高。(5)电网电压波动严重，电磁干扰严重。煤矿地下空间小，采煤机、运输机等大型设备的启动停止以及车床马达车的火花等电磁干扰严重。(6)工作环境恶劣。煤矿里除了甲烷、一氧化碳等易燃气体外，还有硫化氢等腐蚀性气体，多尘、潮湿、被水湿透，空间狭小。因此，矿山监视设备需要防尘、防潮、防腐、防霉、机械冲击等措施。，(7)传感器(或执行机构)必须使用远程电源。一般工业监控系统的供电相对容易，不管电气防爆要求如何。矿井监控系统的供电受电气防爆要求的限制。传感器和执行器往往安装在工作面等恶劣环境下，所以不建议就地供电。现有矿井监控系统使用更多变电站远距离电源。(8)不得使用中继器。煤矿地下工作环境恶劣，监控距离远，维护困难，如果使用中继器延长系统传输距离，由于中继器是活动设备，故故障率高于中继器系统，煤矿地下供电受到电气防爆的限制，中继器不一定能很好地供电，使用远距离供电，必须增加供电核心线。因此，不能使用中继器。通过对顶面矿山监控系统的分析，可以看出矿山监控系统与一般工业监控系统不同。因此，用一般产业监测的理论和技术直接解决矿山监测问题是没有效果的。不符合电气防爆要求、传输太近、网络结构不适合矿山监控系统、总线供电不足、节点容量太小等。因此，有必要研究适合矿山监控系统的理论和技术。2.1功能(1)在煤气超限或局部风扇停止或隧道掘进道路停止时，煤矿安全监控系统自动切断该地区的电源，并阻止并发报警。防止或减少电气设备爆炸、非法作业、电气设备故障电火花或危险温度引起的瓦斯爆炸。避免或减少采矿、挖掘、运输等设备运行引起的摩擦碰撞火花和危险温度等引起的瓦斯爆炸。提醒领导人和生产日程等及时将人员撤出安全处。提醒领导层、生产调度等立即应对事故危险，预防煤气爆炸等事故。(2)通过煤矿安全监控系统，还可以监控瓦斯排水系统、通风系统、煤炭自燃、瓦斯爆炸等。(3)煤矿安全监控系统在应急救援及事故调查中也发挥了重要作用，在煤矿地下发生瓦斯(煤尘)爆炸等事故后，系统的监视记录是决定事故时间、爆炸源、火灾源等的重要基础之一。2.2现有问题煤矿必须按照煤矿安全规程和AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范安装、使用、维护和管理系统。但是，一些煤矿传感器设备的数量和位置不能满足上述规定和标准要求，不能按照规定和标准进行调整和维护，甚至不能提高传感器警报浓度，不使用断电控制功能等。我作为国务院煤矿事故调查专家组组长参加的河北省唐山裕冠屯煤矿“12.7”特别重大瓦斯爆炸事故(死亡108人)，山东大同煤矿集团焦家寨矿“11.5”特别重大瓦斯爆炸事故(死亡47人)，山西省临汾西书院煤矿“108人”不足的传感器设备数、安装地点错误、报警浓度错误、断电浓度和断电控制设置不正确的传感器设备、不能正常工作的传感器、虚假安装地点等。例如，2009年2月22日发生78人死亡的特别重大瓦斯爆炸事故的屯兰矿，是使用事故矿山煤矿安全监控系统进行维护工作最好的煤矿，但仍存在以下严重问题：(1)将回风方向巷甲烷传感器报警值和停电值提高到图2所示的2.5%。(2)如图3所示，在微风12403工作面1接触通道上设置4个电气开关开关，不安装甲烷传感器。因此，煤矿安全规程 (2010年版)第132条第2款修改为：“井下个别机械和电气装置安装在通风上，必须安装甲烷传感器，并具有甲烷超限电源切断功能。”为此，必须将开关和其他电气设备安装在全风压吸风中，否则安装甲烷传感器，并具备甲烷超限电源切断功能。煤矿工作面通风和掘进巷道设置了甲烷传感器，与采煤工作面通风和掘进巷道有关的电气设备不再单独安装甲烷传感器。(3)系统不稳定，事故前20分钟，监控信号中断4次，如图2所示。图2气体监测数据多次中断，断电值转换为2.5%CH4，图312403采煤工作面1号接触车道布局，2.3使用和维护点(1) AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等，选择矿山产品安全标志准用证和防爆验证系统。(2)根据煤矿安全规程和AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范设计、安装、使用、管理和维护系统。(3)甲烷、风速、风压、风压、风压管、阻尼器、局部通风机开关、主通风机开关、馈电状态等传感器要根据规定的数量和位置正确安装和维护。(4)根据操纵对象正确连接甲烷的断电和风锁。(5)根据工作面和回风方向巷等不同位置，适当设置报警浓度、停电浓度、福田浓度和断电区域。(6)每10天使用校准气体样本和空气气体样本，适当调整甲烷传感器，同时测试甲烷断电和风力锁定功能。(7)要及时采取甲烷超限报警、停电、急电异常、空气停止报警后停电、撤退等安全措施。3有关标准和程序3.1有关标准和程序煤矿安全监控系统的安装、使用、维护和管理的标准和程序煤矿安全规程第3章通风安全监控，AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范。煤矿安全监控系统的生产、设计、测试和检查标准包括6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求，MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件，MT/T1005-2006矿用分站，MT/T1006-2006矿用信号转换器，MT/T1007-2006矿用信息传输接口，MT/T1008-2006煤矿安全生