KJ90煤矿安全生产监控系统技术方案

KJ90煤矿安全生产监控系统技术方案

一.前百

KJ90型煤矿监控系统自成功研制并推向市场以来,经过不断的完善和发

展，目前已发展到第四代产品，从早期的煤矿安全监测系统发展成为集环境

安全、生产监控、信息管理、网络运用、工业电视以及兼容瓦斯抽放、火灾

监测、电网监测、顶板动态监测、主扇风机在线监测等多种子系统为一体的

新型煤矿综合监控系统，同时由于KJ90系统自配套能力强，监测系统的各类

设备均是一家生产，产品性价比高，售后服务有保障，能很好的控制监控系

统总体质量和性能，控制产品的生产加工周期，对日后产品的升级换代也有

可靠保证。故该系统以其技术先进性和实用性深受煤矿用户的欢迎，在煤炭

行业得到了很好的推广应用，并在其它非煤炭行业如环保、化工、公路及铁

路隧道等民用方面得到应用。到目前为止，已在国内多个省区推广使用了1000

余套KJ90系统，用户普遍反应良好，取得了较好的经济效益和社会效益。

公司所装备的KJ90系统具有如下主要特点：

1.在系统软件方面

A.KJ90系统的软件，包括其主控软件、网络终端软件、报表查询处理

软件、作图软件、图形工作站软件、多媒体图形图象监控软件等，

其运行环境为WIN98/NT/2000/WEB版。

B.在软件设计过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多

线程、动态链接库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步

提高，系统具有更加灵活的集成方式，有很高的扩展性和开放性。

是一套集环境安全、生产监控、网络管理及兼容多个子系统为一体

的大型综合监控软件。

C.由于系统运行于WIN98/NT/2000/WEB多任务环境，并在数据通讯方

面采用了动态链接库及多线程技术。实现了真正的实时响应及前后

台监测数据的无缝链接。

D.地面中心站为开放式系统，软硬件可以扩充，系统地面设备以全网

络方式运行，支持NT及NETWARE网络操作系统，运行协议为TCP/IP.

NETBUI、SPX/IPX,将与企业计算机局域网实现网络互联，实现与生

产监控、工业电视和生产调度系统的我网，在网上可运行任意一台

网络终端，同时支持终端通过服务代理的远程连接（通过公用电话

PSTN网），实现监控信息的远程实时共享。

E.中心站软件目前与企业构筑的INTERNET/INTRANET网络环境能很好

的融合。

F.主控机软件有一个控制软件包，为用户提供以选择方式编制各种自动控

制方案的功能，从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠

手段。异地控制与监控分站和智能传感器输出控制组成三重控制，从而

保证气体超限断且，万无一失。

G.监控数据采用先进的变值变态存储技术，存储时间长，可大10年以上0

2.在系统硬件方面

A.系统监控分站及电源箱采用了KFD-2和KFD-3两种型号的一体化分

站，可满足井下不同地点的需求，实系统的性价比较高。

B.各类传感器及断电器全部由重庆分院生产制造，其中传感器配置种

类齐全，选用的2种断电器都具有馈电功能，完全能满足安全监控

的需要。

C.系统通讯采用了目前传真机所采用的先进的同步差分四相码调相技

术（DPSK）,实现了真正的信号无极性二线传输，通讯距离近，抗干

扰能力特强，可用电话线、普通双绞线、矿用通讯电缆或光缆传输。

D.监控分站及传感器实现了智能化，调校均采用红外遥控方式，操作

简单方便。

E.井下调校采用BGQ-1型便携式气体仪表校准仪，大大提高了日常维

护效率。

二.监控系统设计方案

*设计原则及依据

本方案在设计过程中始终遵循系统应具备安全性、高可靠性、先进

性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足矿井对监测、监控等信息

有效获得的需要。设计依据为

☆《2ooi版煤r■安全规程》

☆《煤矿监控系统总体设计规范》

☆《煤矿监控系统中心站软件开发规范》

☆《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

☆《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》

☆《KJ90型煤炉监控系统产品标准》

1）系统结构

恒源公司KJ90煤矿监控系统是一套集安全、生产、网络管理、工业电视

为一体的大型综合煤矿监控系统。系统采用先进的分布式处理模式，能充分

发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的R常维护

及管理。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。因此本方案设计为分层

结构，具体组成如下：

A.地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，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

或图形方式显示安仝生产信息，查询各类报表数据。同时网络终端也可

对工业电视摄像头进行各种姿态的远程控制和调阅不同摄像头的监视图

象。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；主

要有主控机、数据传输接口、打印机、UPS电源、图形工作站、大屏幕

显示、集线器、避雷器、交流净化电源、网络终端等设备。

B.系列化智能监控分站。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。

C.各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器、摄像头等设备，

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。

系统监控地面中心站采用全网络化结构。便于实时监测信息、图象信

息及文件共享。网络构成为Ethernet以太局域网，通信协议为TCP/IP、

NETBUkSPX/IPX等。

2）系统实现的主要功能

A地面中心站部分

1.系统监控主机、网络终端、图形工作站全面预装WIND0WS98/'NT/2000

操作系统和最新版的监控软件、图形监控软件、报表处理软件及终端

软件。

2.操作采用全汉字荚单及窗口提示。配有（智能）全拼、双拼、五笔及

区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循WINDOWS窗口

风格。通用性好，可操作性强。

3.监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标

和键盘均可操作。全面支持实时多任务。在系统进行实时数据采集的

同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编

辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报

表和班、日、月报表等工作。

4.屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义

要进行扩展。可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测等多

个子系统，形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络

于一体的计算机监控网络综合系统。有广域网接口，易于形成互联网络。

14.系统表格丰富，格式可由用户任意编排，或由矿方提供具体报表格

式，以满足各监测管理数据报表的形成输出。

15.系统组态方式灵活，监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式，操

作员按照需要对各分站安排不同的采样周期，实现对重点分站加以

监控.

16.系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿

度、CO、氧气、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；开关量

有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。

17.监控软件具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员可在

不间断监测的同时，容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。

18.系统软件设有多级口令保护，只有授权人员才能登录操作，有效防止

了系统数据的损坏和病毒感染。软件运行可靠性高。误操作时有声

音、对话框提示。

19.在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷

菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。

20.查询可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时

间，显示曲线可进行横向或纵向放大。查询时间段可任意设定（最小

一个小时，最大一个月）。同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑

框。

21.断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态

与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记录。

B.井下分站和电源

1.井下分站含备用电源，当交流断电时，分站与传感器由备用

电源供电，可连续供电2小时以上。

3.系统分站有多种系列供用户优化配置，分站初始化后，可存储地面中

心站对该分站的报警断电等控制设置，而且分站可以就地通过红外遥

控器进行手动初始化。

4.在井下分站完全断电情况下之后恢复供电，即使井下分站与地面中心

站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，

按照事先给定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，

断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。

5.井下监控分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，在分站出

现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行：

即使分站仍不能正常运行，也可自动脱离系统，不影响其它分站正常

工作。

6.分站模拟量与开关量可以随意互换。不受口的限制，充分提高了分站

端口的利用率，使系统设计更加优化。

7.监控分站支持一根四芯电缆带2台传感器的应用，可节省大量电缆,

减少施工量和维护量。

8.系统地面中心站监控主机出现故障时，或井上、井下失去通讯联络时，

分站能存储最新两小时数据，恢复通讯后可将此数据传回中心站主

机，以弥补历史数据。

9.系统通讯方式采用目前传真机所采用的先进的同步差分四相码

（DPSK）技术，实现通讯信号二线无极性传输。

10.分站具备故障比锁功能；当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常

运行或故障时，立即切断相关电源并闭锁；当与闭锁控制有关的监控

设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

C.系统其它方面

1.为了提高KJ90系统抗雷击能力，本设计从地面中心站机房电源及系统

通讯线两方面着手，配置进口高效避雷装置，在通讯线路上采取了双

重避雷措施。

2.在分站电路设计时，对分站所有与外界联系的输入输出电路部分增加

了安全栅隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因

素对分站造成的损害，使得系统的可靠性得以进一步提高。

3.系统具有线路智能化管理，应具有对系统本身的运行状态和故障状态

进行自诊功能，能及时发现和记录系统配置设备及软件运行故障，及

时发出故障报警信号，并以图文方式显示故障类型、位置和原由，具

有故障自动切支功能，并在支路故障排除后自动恢复支路通讯。

4.井下使用的各类传感器全是矿用本质安全型产品，智能低浓度瓦斯传

感器采用红外遥控调校，_L作电流W80MA,催化元件的寿命大于两年，

调校期大于100天，传输距离可达2.5KM且可以不带新鲜空气在井下

进行调零。

5.系统可配接调试电话，便于日后的调试及维护。

6.系统具有广泛的兼容方式，能够方便的挂接国内外其它厂家的各种型

号的监测设备。

3）系统主要技术指标

1.系统的容量

64个分站，输入端口：1024点，控制输出：512点。

2.数据传输速率：2400波特/秒

3.传输方式：同步差分四相码，无极性

4.传输距离：中心站至分站225KM

分站至传感器22KM

5.传输电缆：主信号电缆4芯（2芯备用或做调试电话通讯）

模拟量传感器电缆4芯（可接两个传感器）

开关量传感器电缆2芯

6.系统精度：＜±0.5%

7.扫描间隔：＜0.4秒

8.巡检周期：W25秒

9.分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互唤）

KFD-2大分站：输入端口：16点；控制输出：8点

KFD-3中分站：输入端口：8点；控制输出：4点

KFD-3X小分站：输入端口：4点；控制输出：2点（1远程，1近程

660V/0.3A）

10.分站电源箱输入输出电压

交流输入电压：36V、127V、220V、660V（-25%,+15%）可选

本安直流输出电压：18V/350M12V/450mA

11.分站电源箱整机最大功率：小于50W

工作条件：温度：0-40℃,相对湿度：W98%

大气压力:85-110KPa

12.传感器信号制

模拟量：200T000HZ、1-5MA或4-20MA

开关量：1mA（停）/5mA（开）或触点

13.断电容量：36V/5限660V/0.3A

14.软件运行环境：WIN98/2000/NT4.0

15.网络环境：Ethernet以态局域网（NT）

16.主要监测参数

低沼CH40-4%

高低沼C1140-40%或0-100%

一氧化碳0T00ppm/500ppm

风速0.2-15m/s

温度0-50℃

负压0-5.OKpa

氧气0-25%

煤位0-30M

此外，还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等

开关量参数。

安全监测系统布置示意图

控机屋

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4）系统设备运行环境

1.地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首

要条件，机房环境应符合国标GB2887-83”计算机站场地技术”的要

求，对KJ90系统中心站只要满足这要求即可。具体表现在动力、温

湿、防尘、防静电、防雷击等方面。

2.KJ90系统井下设备均为防隔爆或本质安全型产品，可以运行在有爆炸

危险或非危险场地。但要满足如下条件：

环境温度：0—+50℃大气压力：85-110KPa

相对湿度：W98%电源电压：地面220VAC50HZ

井下36V、127V、380VAC、660VAC50IIZ

“地面中心站机房要求”

地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条

件，机房环境须符合国标GB2887-83”计算机站场地技术”的要求，对KJ90

系统中心站只要基本满足这要求即可。具体表现在动力、温度、防尘、防静

电、防雷击等方面。

A.动力供电：

电压波动范围220V±