大系统之监测监控系统

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1、六大系统之- 监测监控系统,主 要 内 容,什么是煤矿安全监测监控系统 煤矿安全监测监控系统的组成 煤矿安全监测监控系统的使用与维护 煤矿安全监测监控系统常见问题及解决方法 煤矿安全监测监控系统的展望,第一节 什么是煤矿安全生产监测监控系统,安全监控系统的定义：煤矿安全生产监控系统是指具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于煤矿通风安全及生产环节监控的系统。 安全监控系统的构成：煤矿安全监控系统、煤矿瓦斯抽采（放）监控系统、煤矿轨道运输监控系统、煤矿胶带运输监控系统、煤矿供电监控系统、煤矿排水监控系统、煤矿火灾监控系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯

2、突出监控系统、人员位置监测系统等。,一、矿井安全监测监控技术发展概况,60年代以后，便携式瓦斯监测装置和监测系统得到了快速发展 1815年，英国发明了世界第一台瓦斯鉴定仪-瓦斯鉴定灯（根据燃烧火焰高度） 1954年，英国采矿安全研究所（SMRE）制成了最早的载体催化元件 40年代，美国研制出铂丝催化元件 20世纪30年代日本发明光干涉瓦斯检定器,我国矿井安全监控技术发展,建国初期，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、瓦斯检定灯、检知管、风表等； 60年代初期，研制达到使用水平的载体催化元件和AQR-1型瓦斯测量仪。 70年代研制出瓦斯断电仪； 80年代初期，从欧美引进、吸收矿井监控系统； 80

3、年代以后， 逐步开发出KJ126、KJF2000、KJ95、KJ90等系统。,二、煤矿安全生产监控系统的分类,煤矿安全生产监控系统可按照监控目的、信号传输方式、网络结构等来进行分类: 按传输信号复用方式分为：时分制系统、频分制系统、码分制系统、复合复用方式（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上的系统）； 按系统网络结构可分为：树形、环形、星形、总线形等； 按传输信号的调制方式可分为：数字基带传输、数字频带传输 ； 按工作方式可分为：主从方式、多主方式等。,按监控目的分类：,（1）煤矿安全监控系统 （2）瓦斯抽采（放）监控系统 （3）煤矿轨道运输监控系统 （4）煤矿胶带运输监控系统 （

4、5）提升运输监控系统 （6）煤矿供电监控系统 （7）煤矿排水监控系统 （8）煤矿火灾监控系统 （9）矿山压力监控系统 （10）煤与瓦斯突出监控系统 （11）人员位置监测系统 （12）综合监控系统,三、安全监控系统的主要功能,1）、可实时采集各种传感器传来的数据: 2）、系统具有甲烷超限报警功能：甲烷传感器用于检测煤矿井下空气中的甲烷含量，当被监视区域风流中甲烷浓度达到预置的报警点时，由系统发出声、光报警信号。当甲烷浓度恢复到预置的报警值以下时，能自动解除报警。 3）、甲烷超限断电及闭锁功能：当被监视区域风流中甲烷浓度达到预置的断电点浓度时，输出切断被控区域动力电源并闭锁；当被监视区域风流中甲烷

5、浓度降到预置的复电点浓度时，能自动解锁，恢复供电。断电点参数设置连续可调。,4）风电闭锁功能：当局部通风机停止运转或风筒中风速低于规定数值时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当局部通风机恢复正常工作时，装置能自动解锁。 5）其他功能：此外系统还可实现一氧化碳、温度、风压、风速、风门等环境参数与工况参数超限声光报警等功能。,基于以上功能，安全监控系统可以起到以下作用： 1、避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸； 2、避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起瓦斯爆炸； 3、提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。 4、提醒

6、领导、生产调度等及时处理事故隐患，防止瓦斯爆炸等事故发生。 5、还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。 6、煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发挥着重要作用，当煤矿井下发生瓦斯（煤尘）爆炸等事故后，系统的监测记录是确定事故时间、爆源、火源等重要依据之一。,第二节 煤矿安全监测监控系统的组成,煤矿安全监控的主要内容 对井下CH4、CO、O2、CO2等气体浓度的检测；对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度、水位等环境参数的检测；对生产设备运行状态的监测、监控等。 煤矿安全监控系统组成 一般由传感器、井下分站、传输线路、地面中心站、监控软件组成，如下图所示：,煤

7、矿安全监控系统工作原理,传感器将被测物理量转换为电信号，并具有显示和声光报警功能（有些传感器没有显示、或没有声光报警）。 执行机构（含声光报警及显示设备）将控制信号转换为被控物理量。 分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给主站（或传输接口），同时，接收来自主站（或传输接口）多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站（或传输接口）传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。,电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。 传输接口接收分站远距离发送的信号，并送主机

8、处理；接收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。 主机一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、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、联网等。,煤矿安全监控系统的特点：,煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气体和腐蚀性气体，潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电磁干扰严重、空间狭小、监控距离远。因此，矿井监控系统不同于一般工业监控系统，矿井监控系统同一般工业监控系统相比具有如下特点： (1)电气防爆。一般工业监控系统均工作在非爆炸性环

9、境中，而矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下。因此，矿井监控系统的设备必须是防爆型电气设备，并且不同于化工、石油等爆炸性环境中的工厂用防爆型电气设备。,爆炸性危险物质分类: I类：矿井甲烷； II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)，如乙醚、民用煤气、乙炔等。 III类：爆炸性粉尘和纤维，如镁粉、铝粉、小麦粉亚麻纤维、火火药等。 爆炸性气体混合物分级和分组 分级：、A、B、C。分组：T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、T6 爆炸性粉尘和纤维分级和分组 分级：A、B。分组： T1-1 、T1-2 、T1-3 主要电气防爆防爆型式: 1、隔爆型(d) 6、充砂型(q) 2、本安型

10、(ia/ib) 7、n型 3、增安型(e) 8、浇封型(m) 4、正压型(p) 9、气密型(h) 5、充油型(o) 10、特殊型(S),举例： 1、Exd:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型；-类，煤矿用。 2、Exib(ia): Ex-防爆电器设备总标志；ib(ia)-ib等级本质安全型电气设备；-类，煤矿用。 3、ExdBT3:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型； - 类，工厂用；B- 类B级防爆设备；T3-温度组别为T3组。,(2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米，甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。 (3)网络结构宜采用树形结构。一般

11、工业监控系统电缆敷设的自由度较大，可根据设备、电缆沟、电杆的位置选择星形、环形、树形，总线形等结构。而矿井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构，并且分支长度可达数千米。因此，为便于系统安装维护、节约传输电缆、降低系统成本宜采用树形结构。 (4)监控对象变化缓慢。矿井监控系统的监控对象主要为缓变量，因此，在同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。 (5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，采煤机、运输机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。 (6)工作环境恶劣。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还有硫化氢等腐蚀性气体，矿尘大、

12、潮湿、有淋水、空间狭小。因此，矿井监控设备要有防尘、防潮、防腐、防霉、抗机械冲击等措施。,(7)传感器（或执行机构）宜采用远程供电。一般工业监控系统的电源供给比较容易，不受电气防爆要求的限制。矿井监控系统的电源供给，受电气防爆要求的限制。由于传感器及执行机构往往设置在工作面等恶劣环境，因此，不宜就地供电。现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。 (8)不宜采用中继器。煤矿井下工作环境恶劣，监控距离远，维护困难，若采用中继器延长系统传输距离，由于中继器是有源设备，故障率较无中继器系统高，并且在煤矿井下电源的供给受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源，若采用远距离供电还需要增加供电芯线。因此，不

13、宜采用中继器。 通过上面对矿井监控系统的分析，可以看出，矿井监控系统不同于一般工业监控系统。因此，直接用一般工业监控的理论和技术解决矿井监控的问题是行不通的。不是不符合电气防爆要求，就是传输距离太近，或网络结构不适合用于矿井监控系统，或不能进行总线供电，或节点容量太小等等。因此，有,第三节安全监测监控系统的使用与维护,1) 计算机在安装时无论有无正式机房，都应避免阳光直射，且将系统安装在通风干燥，远离热源、潮湿和有尘埃的地方。 2) 计算机安装前，按操作手册要求，正确地将主机与外设之间的连线接好，然后连接好KJ101N-J型矿用信息传输接口。 3) 系统送电时，应先打开各个外部设备的电源，如打

14、开显示器，打印机电源。然后再开主机电源。当关闭主机时，应和上述顺序相反，为了保护整个系统，从开电源到关电源或从关电源到开电源的时间隔不得少于10秒钟。 4) 不可带电拔插主机与外部设备间的信号连线，只关闭设备开关仍然有可能损坏设备接口电路，必须撤掉交流电源方可操作。,5) 与系统无关的软件，不要随便使用，以免计算机感染病毒。如特殊需要使用的软件，必须对其进行病毒检查，确保无毒方可使用。 6) 当监控系统正常运行时，不得进行任何与监控无关的操作。 7) 监控系统运行过程中，除非死机，否则不可随便重新启动或退出，以免丢失数据。 8) 坚决杜绝无关的人员操作计算机。 9) 不要随意拆下线路避雷器。

15、10)计算机外壳一定要妥善接地。 11)在必须关闭主计算机电源时，必须按系统要求顺序依次退出程序，退回系统再关电源，以减少信息损失。,监控分站的使用注意事项 ：,1)交流电源不得错接，若将660V电源接到380V端子上，将立即烧毁设备！ 2)仪器外壳使用中切记要良好接地，有利于人身安全！电源接线腔中的地线一定要可靠接地，千万不可以悬浮，它连接机内变压器屏蔽层，在外线有异常高压窜入时，可提供有效的隔离保护。 3)发现传感器显示数值与分站不一致时，首先检查分站信号制式是否与传感器输出制式一致。 4)使用中的后备电源，每次完全放电后，要经过48小时充电方能全部充满，每天都发生交流电停电的场合，电池将

16、长期处于过放电状态，不能保证后备时间且极易损坏电池极板。 5)输入端连接三线制的传感器，如果地线与信号线发生错误交叉连接，传感器能够正常工作，监控分站无法接收传感器的数据。,6)正确设置地址拨码开关，监控分站才能与地面主机正常传送数据，地址拨码发生重复时，监控数据会发生连续“出错”显示。 7)监控分站的参数、工作模式的设定，与系统软件的模式、参数设置，二者一定相吻合，否则中心主机将无法正常收到测点数据，比如：井下监控分站设为四模四开，而地面软件设定二模二十开，系统显示数据必然发生混乱。 8)使用中的后备电源，每次完全放电后，要经过48小时充电方能全部充满，每天都发生交流电停电的场合，电池将长期处于过放电状态，电池容量将很快衰竭。 9)仓储中的后备电源要定期半年充电一次，升井检修的仪器，一定要充足电后再储藏，避免损坏电池。 10)监控分站电源开关采用磁保持记忆开关，交流电中断后并且仪器处于关闭状态，此时用红外遥