煤矿安全综合监控系统原理及应用

1、 KJ90煤矿安全综合监控系统 原理及应用讲座煤矿安全综合监控系统原理及应用第1页第一讲 KJ90NA/NB煤矿安全监控系统组成及主要功效第二 讲 煤矿安全监控系统井下智能监控分站 第三讲 KJ90NA/NB系统配套KJJ46型数据通讯接口或KJJ103型网络交换机第四讲 系统配套传感器及断电控制器 第五讲 KJ90NA/NB煤矿安全监控系统软件及操作煤矿安全综合监控系统原理及应用第2页第一讲 KJ90NB煤矿安全监控系统组成及主要功效煤矿安全综合监控系统原理及应用第3页KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统主要由： 地面 - 地面监控中心站及网络终端、避雷器、网络交换机（信息传输装置）； 井下

2、 -工业以太网传输平台、井下分站、传感器（各类有毒有害气体及工矿传感器）、断电控制器（及执行器）。 系统结构 - 地面：采取星型拓扑结构；井下部分采取树型拓扑结构。网络协议支持标准TCP/IP协议。 系统运行方式：利用井下分站、信息传输装置和传感器、执行器等设备对井下各环境、工矿参数进行连续监测，将采集到监测数据实时传送给井下分站直至地面中心站，在发觉异常情况时就地自动发出超限声光报警和断电控制，实现对井下生产安全远程集中监控。KJ90NA/NB型煤矿监控系统组成煤矿安全综合监控系统原理及应用第4页容量传输速率实时性传输距离稳定性兼容性传输信息主从式系统64台分站2.4kbps30s15km普

3、通差数据多主式系统256台分站10/100Mbps15s40km好好多媒体主从式和多主式煤矿监控系统性能比较：特 点：采取工业以太网+现场CAN总线多主传输网作为系统主要数据通信平台，使这种系统在带宽，反应速度，可靠性，传输距离，系统节点容量，集成能力，兼容性及开放性等方面与现有系统相比有质飞跃。 KJ90NB型宽带快速反应综合监控系统 煤矿安全综合监控系统原理及应用第5页系统特点 1) KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统是全国第一家按煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-）研发制造，并取得新煤矿安全标志煤矿监控系统。产品自配套性强，系列化齐全，性价比高，全套系统设备由重庆煤科院一家生

4、产制造，售后服务有保障。 2)含有良好开放性和可伸缩性，采取模块化设计，组态灵活。能满足各矿井监控系统最优化最经济运行。 3)地面监控中心运行在标准Ethernet TCP/IP网络环境，操作系统平台为汉字Win98/NT/XP，可方便实现网上信息共享和网络互联。KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统 COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM煤矿安全综合监控系统原理及应用第6页 致 力 安 全 科 技 提 升 生 命 保 障支持Internet/Intranet模式Web系统综合监控信息浏览。 4)系统软件采取统一显示格式；显示画面文本、图形兼容，显示信息直观

5、、生动，含有实时多屏显示功效。 5)含有实时数据存放和各种统计数据存放能力。存放时间长、查询和报表功效丰富，格式可由用户编排。 6) 系统主机和联网主机采取双机热备，24h不间断运行。一旦主机发生故障，备用机能在5分钟内投入工作。联网主机装有防火墙。 7)配有系列化、多用途监控分站。含有风电闭锁、瓦电闭锁、甲烷风电闭锁功效。停电时含有数据保留能力，确保监测数据和设置数据信息不丢失。 KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统 COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM煤矿安全综合监控系统原理及应用第7页COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE

6、SYSTEM 致 力 安 全 科 技 提 升 生 命 保 障 8)当通讯线路断线后，分站能保留2h以上数据，待通讯线路恢复后，自动将数据补传至地面中心站。 9）分站与传感器均含有红外遥控设置、调校 功效；模拟量、开关量端口可任意交换；支持各种信号制，含有实时数据存放能力。 10)分站备用电池可确保2h以上满负荷供电容量。 11)分站含有超强三级断电控制能力(中心站手控、分站程控和异地交叉断电)。其中，甲烷超限断电及甲烷风电闭锁控制执行时间小于2s。含有断电回馈信息比较，和馈电异常报警功效。 12)传感器种类齐全，可对井下环境和工况参数实现全方面监测。瓦斯传感KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统

7、煤矿安全综合监控系统原理及应用第8页器稳定性为15天，调校周期为10天。且寿命长、功耗低、传输距离远等特点。 13)系统采取无极性、二芯传输RS485通讯总线+工业以太网方式，通讯距离远适合光缆、矿用通信电缆及普通双绞线传输。 14)含有自检功效，可对分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊疗，能报警和统计并自动切断故障支路。有完善多级口令保护功效。 15)系统设备含有完善故障闭锁功效，当与闭锁相关设备未投入正常运行或故障时能切断与之相关设备电源并闭锁。 16)可靠避雷保护办法。 17)强大子系统兼容能力，支持人员定位、电网监测、工业电视、瓦斯抽放监测、原煤运输、皮带监控、水泵监控、风机在线监测等

8、各种系统。KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统 COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM煤矿安全综合监控系统原理及应用第9页系统技术参数容量：64个分站（可扩展至128台）512个输入量 512个控制量；或256台分站；传输速率：2400bps、100/1000M传输方式：RS485/工业以太网中心站到分站传输距离：25km分站到传感器传输距离：2.0km巡检周期：30s、 5s控制执行时间： 2秒处理精度：0.5%画面刷新：2s电源波动：90110%(地面)、1575%(井下)KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统 COAL MINE INTEGRATED

9、AUTOMATIVE SYSTEM煤矿安全综合监控系统原理及应用第10页 致 力 安 全 科 技 提 升 生 命 保 障与老监控系统比较KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统 COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM煤矿安全综合监控系统原理及应用第11页系统组成示意图煤矿安全综合监控系统原理及应用第12页KJ90NA型煤矿安全监控系统连接图煤矿安全综合监控系统原理及应用第13页煤矿安全综合监控系统原理及应用第14页KJ90NA/NB型煤矿监控系统组成示意图煤矿安全综合监控系统原理及应用第15页IP网关企业管理网监控主机备用机水泵控制设备提升集控设备运输集控设备

10、洗选集控设备图象监控设备执行器安全监控分站人员跟踪定位电网监测设备路由器现场总线设备现场总线设备IP工业以态网 其它系统监控站异型监控系统基于工业以太网传输平台矿井综合自动化系统架构重庆煤科院 Tel:矿安全综合监控系统原理及应用第16页 KJ90NA/NB煤矿安全监控系统井下连接图煤矿安全综合监控系统原理及应用第17页煤矿安全综合监控系统原理及应用第18页煤矿安全综合监控系统原理及应用第19页第二 讲 煤矿安全监控系统井下智能监控分站煤矿安全综合监控系统原理及应用第20页概 述 KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站（以下简称分站）是一个以51系列单片机为

11、关键微型计算机系统，可挂接各种传感器，能对井下诸如瓦斯、一氧化碳、风速、负压等各种环境参数、井下设备开停状态等进行连续监测。含有本安供电；多通道、多制式信号采集；数据存放；就地循环显示；断电控制；485通讯；红外遥控设置等功效。经过井下工业以太环网能实时将监测到各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出各种命令，发觉异常情况时自动发出声光报警讯号，及时切断井下相关用电设备交流电源。煤矿安全综合监控系统原理及应用第21页主要功效为井下各种传感器、断电器提供工作电源；采集各传感器时实环境参数，设备运行状态；向地面中心站传送井下时实环境参数；执行地面中心站各种控制命令；并对各种超限情况

12、进行断电控制。煤矿安全综合监控系统原理及应用第22页KJ90-F8型井下分站外观结构示意图发光管状态 数码管显示器煤矿安全综合监控系统原理及应用第23页提手显示窗口指示灯窗口铭牌接线腔煤安标识防爆标识KJ90-F8型中分站煤矿安全综合监控系统原理及应用第24页提手显示窗口指示灯窗口铭牌接线腔煤安标识防爆标识KJ90-F8型中分站煤矿安全综合监控系统原理及应用第25页KJ90-F8型分站主板煤矿安全综合监控系统原理及应用第26页矿用产品安全标志证书和防爆合格证煤矿安全综合监控系统原理及应用第27页发光管状态定义说明煤矿安全综合监控系统原理及应用第28页数码管显示说明传感器通道号红外接收器传感器显

13、示值或状态传感器类型煤矿安全综合监控系统原理及应用第29页4 KJ90-F8型宽带监控分站航控插座面板图远程2mK本安断电控制口路煤矿安全综合监控系统原理及应用第30页5 分站主板电路板图煤矿安全综合监控系统原理及应用第31页6 分站主板电路原理图煤矿安全综合监控系统原理及应用第32页7 分站电源箱内部结构图片18V板供智能开停用12V板供分站主板18V板2路输出18V板2路输出充电板电源变压器12V2蓄电池接井下交流电源接地煤矿安全综合监控系统原理及应用第33页8 分站电源箱交流电源和断电接线图近程36(距离小于100米)断电常开或常闭接点高压交流接入接地煤矿安全综合监控系统原理及应用第34

14、页9 本安直流稳压电源工作原理框图煤矿安全综合监控系统原理及应用第35页10 分站备用电源基本参数和要求分站电源箱备用电源采取电池参数：铅酸蓄电池12V/7Ah2节；备用电源连续工作时间：电网停电后，在额定负载条件下备用电源连续工作时间大于2 h。充电电压：30VDC；放电终止电压：21（1）V DC；充电电流：2A；充电截止电压：28（0.5）V DC；煤矿安全综合监控系统原理及应用第36页15 航空插座模拟量、控制和通讯端口定义说明煤矿安全综合监控系统原理及应用第37页16 电源电缆插座（19芯插座）定义说明1号：+12V；2：号VSS；310号： +18V；11：号 C1近程控制1(接电

15、源中J1)；12号：C2近程控制2(接电源中J2)；13：号C3近程控制3(接电源中J3)；14：号C4近程控制4(接电源中J4)；15：号备用电源投入信号；16：号 GND备用主板地。煤矿安全综合监控系统原理及应用第38页17 KJ90-F8型宽带分站本安信号端口煤矿安全综合监控系统原理及应用第39页18 分站通讯方式 传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性；最大传输距离：10 km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积大于1.5mm2)； RS485通讯方式时：传输速率2400 bps、信号最大工作电压5V、最大工作电流值150 mA。 以太网通讯方式：数据传输速率10/100Mbp

16、s自适应，信号最大工作电压5V、最大工作电流值50 mA。煤矿安全综合监控系统原理及应用第40页19 故障分析与排除常见故障现象a) 分站显示断线；b) 分站工作时显示值不准确、出现乱断电等情况；c) 分站与地面监控主机不能正确通讯；d) 分站控制输出不翻转；e) 分站直流电源发光二极管不指示；f) 红外遥控操作不灵；g) 直流电源输出偏低；h) 当交流电源停电后，备用电源不能正常投入。煤矿安全综合监控系统原理及应用第41页1 分站显示断线排除方法：分站显示断线，说明传感器信号未进入。排除时，首先应用万用表检测输入通道取样电阻两端电压，看其是否在0.2 V1 V之间。如没有，可考虑断线、传感器

17、故障或输入通道保护器件损坏等因数；如有，则考虑是后面电路问题。2 分站工作时显示值不准确、出现乱断电等情况排除方法：此时，可考虑电路主板上芯片6264、X5045P、74HC373等是否出现故障，传感器类型初始化设置是否正确。3 分站控制输出不翻转排除方法：当遇分站控制输出不翻转时，首先应检测保险管内保险丝是否已熔断。如不是，则应考虑DLP521-4光藕、81C55、继电器等损坏。20 常见故障排除方法煤矿安全综合监控系统原理及应用第42页4 分站直流电源发光二极管不指示排除方法：当遇此故障时，可用万用表检测输入插头处有没有+12V、+18V直流电压。如无电压，则可考虑是对应电源板接触不良或出

18、现故障等原因。5 红外遥控操作不灵排除方法：此时，可用万用表检测红外接收部分解码芯片对应管脚电平是否正常翻转，如不能正常翻转，则可能是BL9149芯片或红外接收头损坏。如二者正常，则应考虑芯片81C55是否损坏。6 直流电源输出偏低排除方法：直流电源输出偏低时，应检验对应不一样电源等级变压器抽头连接是否正确。煤矿安全综合监控系统原理及应用第43页7 当交流电源停电时，备用电源不能正常投入排除方法：此时应考虑电源箱备用电池是否失效。不然，即可能是电源充电板出现故障。8 分站与地面监控主机不能正确通讯 排除方法：当发觉分站与地面不能正确通讯时，首先应检验主板上对应跳线是否正确，电源12V是否正常，

19、如无异常，则应考虑芯片MAX1487E、MAX813L、光藕等是否损坏。煤矿安全综合监控系统原理及应用第44页21 输入交流电源电压a.输入电源电压等级: 660V/380V/220V(50 Hz) 或220V/127V/36V(50 Hz)(定货时由用户选择)。b.输入电源波动范围： 75 %110 %。煤矿安全综合监控系统原理及应用第45页22 本安直流稳压电源输出特征见表3煤矿安全综合监控系统原理及应用第46页23 分站与各相关设备连接和设置1分站与相关联设备：分站外接设备有：数据接口、各种传感器、断电仪等关联设备。2分站号码设置：遥控操作时对准红外接收头同时按键进入红外遥控状态，然后按

20、选择功效键，按或对每个功效进行逐一设定，每个功效设置好到5.gd 时，同时按键进行存放。 3KJ90-F8分站由隔爆电源箱和本安箱体两大部分组成： 隔爆电源箱：1）该箱体由变压器、备用电源、12V板、18V板、充电板、底版、控制板等组成。2）变压器变压器依据容量有：R50、R65、R100、R160、R260等型号，每个型号依据输入电压等级有：36V/127V/220V 、127V/220V/660V 和220V/380V/660V 三种规格。煤矿安全综合监控系统原理及应用第47页 变压器付边：25V(给12V、18V等电源板供电) 27V（给充电板供电）3）备用电源：由2块12v电池组成，依

21、据不用型号分站需求电池容量2.5A、4.5A、7A、4）电源板和充电板 12V板：单路12v输出，主要给分站箱里面主板供电。 18V板：双路18V输出，主要给外接传感器供电。(1块18V板最多能够带4个传感器) 充电板：在交流电压正常时给备用电源充电、保持备用电源电量。当停电或电网故障时马上切换成备用电源（备用电源带满负载能连续工作2小时以上）。5）控制板（大分站用）：提供近程控制断点，能够直接接外部底压（36V）控制开关。6）底板：各种电路板和各插头连接。 本安箱体本安箱体由主板、通讯板、引线板等组成：主板：数据采集、数据就地显示、通讯、独立控制。通讯板：DPSK通讯时备用。煤矿安全综合监控

22、系统原理及应用第48页第四节矿用开关瓦斯电闭锁接线原理参考标准 AQ 1029-附录2相关要求执行 煤矿安全综合监控系统原理及应用第49页QBZ-80D/660型电磁起动器瓦斯电闭锁接线原理图 1QBZ-80D/660型电磁起动器瓦斯电闭锁可参考此图接线，将断电控制器常开接点接入QBZ-80D/660型电磁起动器2、8端子，当瓦斯超限或分站无电后，开关断电闭锁。常开接点煤矿安全综合监控系统原理及应用第50页BKD1-500/1140.660型矿用隔爆型真空馈电开关瓦斯电闭锁接线原理图 2BKD1-500/1140.660型矿用隔爆型真空馈电开关瓦斯电闭锁可参考此图接线，将分站断电常开接点接入开

23、关欠压线圈回路，当瓦斯超限或分站失电后，断电控制继电器释放，开关断电闭锁。常开接点煤矿安全综合监控系统原理及应用第51页BGP9L-6A矿用隔爆型高压真空开关瓦斯电闭锁接线原理图 3BGP9L-6A矿用隔爆型高压真空开关瓦斯电闭锁可参考此图接线，将分站断电常闭接点接入开关后腔单元45端子，当瓦斯超限或分站失电后，断电控制继电器释放，开关断电闭锁。常闭接点煤矿安全综合监控系统原理及应用第52页2、外观结构提手显示窗口铭牌接线腔防爆标识本安标识指示灯窗口指示灯窗口KJ90-F16型大分站煤矿安全综合监控系统原理及应用第53页煤矿安全综合监控系统原理及应用第54页3、主要功效4.2.1为挂接在分站上

24、全部传感器、断电器提供本安工作电源；4.2.2采集和处理各类传感器传送给分站实测参数、设备运行情况、设备开停状态等；4.2.3经过井下工业以太网平台向地面系统中心站实时传送巡检参数（各种监测数据）；4.2.4执行地面中心站发往井下各种控制命令；4.2.5出现异常情况时开启断电控制；4.2.6就地巡检显示各传感器实测参数和被监测设备运行状态；煤矿安全综合监控系统原理及应用第55页4、主要技术指标4.5.1 供电电源 额定工作电压：12 VDC。 工作电流：450 mA。4.5.2 信号制 模拟量频率型信号：200Hz1000Hz时，输出正、负脉冲宽度均须0.3ms，高电平电压幅值3V（此时输出电

25、流为2mA），低电平电压幅值0.5V。1200HzHz时，输出正、负脉冲宽度均须0.15ms，高电平电压幅值3V（此时输出电流为2mA），低电平电压幅值0.5V。 开关量电流型信号：1mA/5mA。当输出电流1.5 mA时表示“停”，输出电流4mA时表示“开”。 数字量.1 分站与数字量信号传感器传输端口数量：1路；.2 分站与数字量信号传感器间传输方式：主从式；半双工；RS485；双极性；煤矿安全综合监控系统原理及应用第56页.3 分站与数字量信号传感器间传输速率：2400bps；.4 分站与数字量信号传感器之间最大传输距离：2km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；.5

26、传输信号工作电压峰峰值：0.5V6V；.6 传输信号工作电流峰峰值：150mA。 控制量电平型信号：输出高电平时3V（此时输出电流为2mA）输出低电平时0.5V。 累计量输出高电平时3V（此时输出电流为2mA）输出低电平时0.5V正、负脉冲宽度0.3s，正、负脉冲转换时间5ms。4.5.3 模拟量输入处理误差0.5%。4.5.4 累计量输入处理误差0.5%。煤矿安全综合监控系统原理及应用第57页4.5.5 最大监控容量4.5.6 控制执行时间分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁控制执行时间2s 。4.5.7 分站与配接设备传输a) 分站与KJJ46数据接口传输：分站与KJJ46数据接口传输口：1路；

27、分站与KJJ46数据接口传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性；分站与KJJ46数据接口传输速率：2400 bps；分站与KJJ46数据接口最大传输距离：10km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.5 V6 V；传输信号工作电流峰峰值：150 mA。b) 分站与KJJ103矿用网络交换机传输：分站与KJJ103矿用网络交换机传输端口数量：1路；分站与KJJ103矿用网络交换机传输方式：TCP/IP电缆以太网传输方式；分站与KJJ103矿用网络交换机传输速率：10Mbps/100Mbps自适应；分站与KJJ103矿用网络交换机最大传输距离：10

28、0m(使用MHYVP 24电缆，单芯截面积1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.2 V2.5 V；4.5.8 最大传输距离分站到传感器最大传输距离2km，(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；分站到控制执行器最大传输距离2km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积大于1.5mm2)。煤矿安全综合监控系统原理及应用第58页分站最大监控容量信息表 名 称KJ90-F16型井下分站KJ90-F8型井下分站信号采集输入口模拟量信号/开关量信号输入口(经过中心站软件设置能够相互转换)16路8路数字量信号输入口1路1路累计量信号输入口1路1路断电控制输出口断电控制输出口8路5路通讯端口RS-485通讯口1路1路10/100 Mbps自适应以太网口1路1路注：表