煤矿安全监控系统模型汇编

煤矿安全监控系统模型实施方案王东升2015.8.15

KJ73N型煤矿安全监控系统一、实例系统简介1.系统设备选型（1）KJ73N型监控系统是集运中心综合监测系统的一部分，所有的监测监控信息通过分站接入矿用工业以太环网，由机房中心站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。（2）KJF86N型系列智能监控分站是监控系统主干设备。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。2.系统组成清单序号名称型号数量单位1工控机研华/P4/2.8G/1G内存/80G2台2打印机HP10081台3UPSEAST3kVA/2h1套4综合监控软件KJ73N1套5电源避雷器OVR401台6监控分站KJF86N(16)2台7电源箱KDW55A2台8甲烷传感器KGJ28A15台9粉尘传感器GCG10002台10断电器D11台11设备开停传感器KGT307台12风速传感器GFW151台13主传输电缆MHYVP1*4*16.5km14传感器电缆MHYVR1*4*7/0.435km15矿用橡套电缆MY0.384x2.50.2km16两通接线盒FJ360个17三通接线盒FJ315个18分站支架

1个6设备配置清单3.KJ73N型系统设备及介绍KJ73N型煤矿安全监控系统主要由监控计算机、系统软件、数据传输接口、监控分站、各类传感器、各类断电器、避雷器和传输平台等组成。监控主机：负责整个系统检测数据的分析处理、控制等，分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。系统软件：完成井下数据采集、处理、加工、显示、存储、查询和报表打印。传输平台：矿井光纤工业以太环网综合信息传输平台。各类传感器：系统前端神经末梢，对各监测点现场环境参数进行监测、数据采集、就地显示、超限报警、信息传输等。各类断电器：接受分站、传感器等关联设备的控制命令，在井下控制防爆开关执行断电控制。具有馈电功能的，能真实反应开关的执行结果。（1）KJF86N（08/16）监控分站

KJF86N(08)型/KJF86N(16)型具有8路/16路本质安全传感器接口，每路接口能兼容模拟量及开关量传感器，并为传感器提供本质安全电源。6/8路断电控制输出，其中近程断电路2/2路，远程4/6，能实现就地断电和远程断电控制。巡回显示各路传感器的值，显示控制输出状态、通讯状态等，具备实时时钟显示功能。能与地面中心通讯，传送采集数据和接收控制命令。具有RS485智能接口，可扩展连接各种智能设备。具有风电瓦斯闭锁工作模式。全功能遥控设置，一键查询分站编号。板上自带恒流源校准电路，方便维修调试。（2）KDW0.3/660A(B)型隔爆兼本质安全型电源箱该产品适用于一般工作场所或煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所，主要用途是对各种本安设备提供供电电源。A型：8路18V输出；1路12V输出；2路本地断电控制输出

B型：4路18V输出；1路12V输出；2路本地断电控制输出电源系统采用三级稳压处理技术，输入电源电压范围宽（AC127V～660V），抗波动能力强（可达±20%以上），输出稳定性好。能耗极低，发热量小（箱体内温度不超过35℃）。备用电池采用新型硅酸盐免维护动力电池，容量大，无记忆效应。智能充放电管理设计，停电后能维持分站及传感器连续运行4小时以上。电池使用寿命达一年以上。（3）KGJ28A型低浓度甲烷传感器采用新型单片微机和高集成数字化电路，使电路结构简单，性能可靠，便于维修与调试；用新型敏感元件，使仪器性能更加稳定，调校周期大大延长；实现了红外遥控调校零点、灵敏度、报警点等功能,使调校方便简单；增加了传感器断电控制功能,并可任意设定断电点,实现了一机多用；采用新型开关电源,降低了整机功耗,增加了仪器传输距离；增加了故障自检功能,便于使用与维护；

设计了新型高强度外壳结构,增强了仪器抗冲击能力

信号输出：频率：200Hz～1000Hz（脉冲宽度大于0.3ms）（优选）

电流：1mA.DC～5mA.DC（4）GFW15型风速传感器GFW15型风速传感器(以下简称传感器)是适用于煤矿井下通风巷道，风口，扇风机井口等巷道中测量风流速度的固定式本质安全型传感器。该传感器采用超声波涡街原理，具有无可动部件，可靠性高，介质适应性强，工作温度范围宽，准确度高等优点。而且该传感器使用红外线遥控调校，可避免校正过程中对传感器周围流场的干扰，使校正更方便、准确。传感器电路采用单片机电路设计，能就地显示风速值，并有多种输出信号制式，供远程采集。传感器的电源电路采用开关电源，使整机功耗更低，有利于提高分站和传感器之间的传输距离。该传感器防爆型式为矿用本质安全型，防爆标志：ExibI。可应用于煤矿有瓦斯和粉尘爆炸的危险场所中。（5）KGT30型矿用设备开停传感器KGT30型矿用设备开停传感器是一种用于监测煤矿井下机电设备（如采煤机、运输机、提升机、破碎机、局扇、泵站、风机等）开停状态的固定式监测仪表，把监测到的设备开停信号转换成标准信号传输给矿井监测分站（或其它向地面传送信息的载波设备等），最终实现在地面对全矿电气设备开停状态进行集中连续自动的监测。也可作为统计各种机电设备运转好坏、运转时间长短及设备利用率的依据。（6）D1型断电器D1型断电器是一种能接收关联设备的控制命令，在煤矿井下控制防爆开关执行断电控制的装置，该断电器同时具有断电反馈功能，能够真实反映防爆开关的执行结果。D1型断电器的防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志：Exd[ib]I。该断电器具有以下特点：1、具有可靠而稳定的断电功能,能适应各种控制信号,主要用于磁力开关的断电控制。2、具有断电信号反馈功能。当断电器接收到控制命令后，实行断电或复电。执行命令的结果通过电压感应传感器，反馈给控制设备（如：监控分站、瓦斯断电仪等），从而确保控制的可靠性，实现对防爆开关负荷侧的安全监控。（7）KDG矿用断电器一、概述

KDG矿用断电器是一种适用于煤矿井下各作业场所，提供甲烷超限断电指令的固定式仪器。二、功能该仪器具有提供甲烷超限断电指令的功能。三、基本参数输入信号：1路（本质安全型）断电信号输出：1路（非本质安全型），常开常闭触点660V/300mAAC断电控制方式：1路输入信号控制1路断电输出指令防爆型式：矿用浇封兼本质安全型防爆标志：Exm[ib]I工作方式：连续

（8）KBT1矿用电子显示牌

KBT1矿用电子显示牌，用于煤矿井下对局部测量参数进行显示，便于管理人员能够随时准确、清晰的观察到测量的数据。该显示牌的控制电路是以美国德州半导体公司MSP430系列16位单片机为核心，通过双绞线传接受到监控分站传输的数据并进行显示，便于煤矿井下安全管理。功能特点显示牌能够显示由人工输入的信息，显示牌将数据发送给地面主机。显示牌与分站之间通讯为RS485方式，通讯距离远。使用LED数码管显示，其显示亮度可调。环境参数温度:0℃～40℃；相对湿度:≤95%（25℃）；大气压力:80kPa～110kPa；机械环境:无显著振动和冲击的场合。适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险环境中。技术参数显示方式：24位数码管显示；显示内容:甲烷、负压、流量、温度等共4组：888888传输介质：双绞线；传输方式：RS485（半双工）；传输速率：2400bps；传输距离：≤2km；额定工作电压：18VDC；工作电流：≤250mA；电源波动适应能力：12V～21V.DC本安参数Ui：18.5VDCIi：390mA外形结构结构类型：不锈钢结构箱体外形尺寸：454mm×348mm×67.8mm整机质量：<4.8Kg4.系统功能二、其它问题1.监控中心站及数据库服务器双机热备份双机热备份技术是一种软硬件结合的较高容错应用方案。该方案是由两台服务器系统和一个外接共享磁盘阵列柜(也可没有，而是在各自的服务器中采取RAID卡)及相应的双机热备份软件组成在这个容错方案中，操作系统和应用程序安装在两台服务器的本地系统盘上，整个网络系统的数据是通过磁盘阵列集中管理和数据备份的。数据集中管理是通过双机热备份系统，将所有站点的数据直接从中央存储设备读取和存储，并由专业人员进行管理，极大地保护了数据的安全性和保密性。用户的数据存放在外接共享磁盘阵列中，在一台服务器出现故障时，备机主动替代主机工作，保证网络服务不间断。双机热备份系统采用“心跳”方法保证主系统与备用系统的联系。所谓“心跳”，指的是主从系统之间相互按照一定的时间间隔发送通讯信号，表明各自系统当前的运行状态。一旦“心跳”信号表明主机系统发生故障，或者备用系统无法收到主机系统的“心跳”信号，则系统的高可用性管理软件认为主机系统发生故障，主机停止工作，并将系统资源转移到备用系统上，备用系统将替代主机发挥作用，以保证网络服务运行不间断。双机热备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有三种不同的工作模式，即:双机热备模式、双机互备模式和双机双工模式。下面分别予以简单介绍。双机热备模式即通常所说的active/standby方式，active服务器处于工作状态；而standby服务器处于监控准备状态，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入(通常各服务器采用RAID磁盘阵列卡)，保证数据的即时同步。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。典型应用在证券资金服务器或行情服务器。这是采用较多的一种模式，但由于另外一台服务器长期处于后备的状态，从计算资源方面考量，就存在一定的浪费。双机互备模式，是两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续性，但对服务器的性能要求比较高。配置相对要好。双机双工模式:是cluster（群集）的一种形式，两台服务器均为活动，同时运行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份，需要利用磁盘柜存储技术（最好采用San方式）。WEB服务器或mail服务器等用此种方式比较多。2.光缆信号、传感器与分站信号（1）分站信号制式：a.模拟量输入信号制式：频率型信号：200Hz～1000Hz，输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3msb.开关量输入信号制式：电流型信号：1mA/5mA,1～2mA对应逻辑“0”，4～5mA对应逻辑“1”。无源接点信号：截止状态输出时，漏电阻不小于100kΩ；导通状态输出时，电压降不大于0.5V（电流为2mA时）。截止状态对应逻辑“0”；导通状态对应逻辑“1”。最大监控容量：8路信号输入（模拟量信号、开关量信号互换），6路控制量输出（无源触点信号4个、电平信号2个）16路信号输入（模拟量信号、开关量信号互换），8路控制量输出（无源触点信号6个、电平信号2个）

分站与接口的传输：分站与接口的传输口路数：1路分站与接口的传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性分站与接口的传输速率：2400bps分站与接口的传输距离：10km（使用MHY32、MHYVRP电缆，线径截面不小于1.5mm2）传输信号工作电压峰值：5V～10V传输信号工作电流峰值：不大于95mA最大传输距离：a.分站到传感器的最大传输距离：2km（MHYVR电缆，截面积为1.5mm2）电缆分布参数：分布电容：≤0.06μF/km分布电感：≤0.8mH/km直流电阻：≤12.8Ω/kmb.分站到断电器的最大传输距离：2km（MHYVR电缆，截面积为1.5mm2）电缆分布参数：分布电容：≤0.06μF/km分布电感：≤0.8mH/km直流电阻：≤12.8Ω/km3.井下以太环网优势：<1>KJ306-J1型矿用本安型以太环网交换机KJ306-J1矿用井下工业以太环网交换机(以下简称交换机),是KJ306型煤矿宽带综合系统煤矿井下通信网络的主要设备。该交换机符合IEEE802.3标准,由于煤矿井下工作环境恶劣,该交换机采用冗余网络、解环自愈、断线快速恢复等先进技术,极大的满足煤矿井下复杂恶劣的工作环境。功能特点采用工业级元器件和专门设计,确保产品的高可靠性。可在极端的温度范围内稳定工作,能适应工业现场恶劣的工作环境。组网灵活,可组成光纤自愈环网、超级以太网自愈环网或光电组合环网。支持电口自动协商功能,无须配置,可自动与对端电口设置保持一致。兼容RS485通讯方式、TCP/IP方式。具有两路光通信接口,可实现环网。技术参数：a)CP/IP传输协议b)波长为1310nm的单模光纤c)传输速率:10/100自适应;d)光发射功率:≥-10dBm~-5dBm;e)光接收灵敏度:≤-20dBm;f)到KJ306-J矿用数据传输接口之间最大传输距离:20km{使用MGTSV-(2、4、6、8、10、12)A型光缆}。以太网电信号接口性能(本安接口)a)接口数量:6个;b)传输方式:全双工TCP/IP传输协议;c)传输速率:10/100Mbps自适应;d)信号工作电压峰峰值:1V~5V;e)到分站设备之间最大传输距离:5m(MHYVR电缆,电缆分布参数:分布电容:≤0.06μF/Km;分布电感:≤0.8mH/Km;直流电阻:≤12.8Ω/Km);RS485信号接口(本安接口)a)接口数量:6个b)传输方式:半双工RS485信号,双极性;c)传输速率:2400bps;d)信号工作电压峰峰值:≤10V;e)信号工作电流峰值:≤95mA;f)到分站设备之间最大传输距离:10km(MHYVR电缆,电缆分布参数:分布电容:≤0.06μF/Km;分布电感:≤0.8mH/Km;直流电阻:≤12.8Ω/Km)

本安参数:

Ui:DC18.5V/12.5V;Ui:70mA/510mA;Ci:4.8μF:;Li:47μH;<2>环形以太网优势安全可靠环形以太网的可靠性要高于其他拓扑网，因为环形以太网的一个方向的链路断掉后，数据可以从另一个方向传输，所以增加了网络的可靠性网络投资小RRPP(快速环网保护协议)在部署时，由于其接口都是普通以太光口，不需要特殊的接口板，因此其部署快速，节省投资。环网可以对传统的分组交换设备双归部署起到很好的替代作用，极大减少了双归造成的链路消耗，节约了宝贵的光纤资源，降低了工程实施复杂度。链路利用率高传统的SDH环网具有多种环保护方式，但无论哪种，都需要50%的资源来进行冗余备份，这使得其链路使用率<50%。而CE的环保护技术，由于属于统计复用，不需要特别的冗余资源，其链路使用率可以>50%。4.WEB服务器Web服务器一般指网站服务器，是指驻留于因特网上某种类型计算机的程序，可以向浏览器等Web客户端提供文档。可以放置各项数据，远程浏览；可以放置数据文件，远程下载。Web服务器是指驻留于因特网上某种类型计算机的程序