KJ90NBA煤矿安全综合监控系统原理及应用

煤矿安全综合监控系统原理及应用第一讲监控系统的组成及主要功能第二讲监控系统关键设备井下分站第三讲分站电源第四讲数据通讯接口及网络交换机第五讲甲烷风电闭锁第六讲矿用传感器及断电控制器第七讲监控系统软件及操作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---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：采用星型拓扑结构；井下部分采用树型拓扑结构。网络协议支持标准的TCP/IP协议。煤矿监控系统的组成煤矿安全监控系统的主要功能利用井下分站、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，将采集到的监测数据实时传送给井下分站直至地面中心站，在发现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的远程集中监控。致力安全科技提升生命保障煤矿安全监控系统的主要特点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》（AQ6201-2006）研发制造，并取得新煤矿安全标志的煤矿监控系统。2)具有良好的开放性和可伸缩性，采用模块化设计，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的EthernetTCP/IP网络环境，操作系统平台为中文Win98/NT/2000/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COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM致力安全科技提升生命保障支持Internet/Intranet模式的Web系统综合监控信息浏览。4)系统软件采用统一的显示格式；显示画面文本、图形兼容，显示信息直观、生动，具有实时多屏显示功能。5)具有实时数据存储和各种统计数据存储能力。存储时间长、查询和报表功能丰富，格式可由用户编排。6)系统主机和联网主机采用双机热备，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。具有风电闭锁、瓦电闭锁、甲烷风电闭锁功能。停电时具有数据保存能力，确保监测数据和设置数据信息不丢失。KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM致力安全科技提升生命保障8)当通讯线路断线后，分站能保存2h以上的数据，待通讯线路恢复后，自动将数据补传至地面中心站。9）分站与传感器均具有红外遥控设置、调校功能；模拟量、开关量端口可任意互换；支持多种信号制，具有实时数据存储能力10)分站的备用电池可保证2h以上的满负荷供电容量。11)分站具有超强的三级断电控制能力(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不大于2s。且具有断电回馈信息比较，和馈电异常报警功能。12)传感器种类齐全，可对井下环境和工况参数实现全面监测。瓦斯传感器的稳定性为15天，调校周期为10天。KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM致力安全科技提升生命保障且寿命长、功耗低、传输距离远等特点。13)系统采用无极性、二芯传输的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)具有自检功能，可对分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊断，能报警和记录并自动切断故障支路。有完善的多级口令保护功能。15)系统设备具有完善的故障闭锁功能，当与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时能切断与之有关设备的电源并闭锁。16)可靠的避雷保护措施。17)强大的子系统兼容能力，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、风机在线监测等多种系统。KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM致力安全科技提升生命保障煤矿监控系统的技术参数容量：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：90～110%(地面)、15～75%(井下)KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM总线型煤矿监控系统组成示意图KJ90NA型煤矿安全监控系统连接图KJ90NA/NB煤矿安全监控系统井下连接图交换机接线图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2.4kbps≤30s≤15km一般差数据多主式系统256台分站10/100Mbps≤15s≤40km好好多媒体主从式和多主式煤矿监控系统性能比较：特点：采用工业以太网+现场CAN总线多主传输网作为系统的主要数据通信平台，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的飞跃。KJ90NB型煤矿安全综合监控系统致力安全科技提升生命保障新老监控系统分站的功能比较KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统COALMINEINTEGRATEDAUTOMATIVESYSTEM第二讲安全监控系统的关键设备井下分站简介KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站（以下简称分站）是一种以51系列单片机为核心的微型计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下诸如瓦斯、一氧化碳、风速、负压等多种环境参数、井下设备的开停状态等进行连续监测。具有本安供电；多通道、多制式信号采集；数据存储；就地循环显示；断电控制；485通讯；红外遥控设置等功能。通过井下工业以太环网能实时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的各种命令，发现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的交流电源。1、为传感器、断电器提供本安直流工作电源；2、采集各传感器的时实环境参数，设备运行状态；3、通讯：向地面中心站传送井下时实环境参数；4、执行地面中心站的各种控制命令；并对各种超限状况进行断电控制。5、实现就地数字显示6、数据存储井下分站的主要功能KJ90NA系统F16/F8型井下分站电路原理框图89C52单片机显示电路红外遥控电路控制电路数据采集电路看门狗电路通讯电路数据存储电路稳压电源F16/F8型井下分站整机原理框图遥控电路模拟量采样电路单片机控制电路开关量采样电路电源电路通讯电路显示电路输出控制电路提手显示窗口指示灯窗口铭牌接线腔煤安标记防爆标记1、KJ90-F8型中分站矿用产品安全标志证书和防爆合格证显示窗及指示灯窗铭牌接线腔电源箱发光管状态定义说明数码管显示说明传感器通道号红外接收器传感器显示值或状态传感器类型F8型井下分站传感器通道图4KJ90-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４路5分站主板电路板图F8型分站主板采集电路遥控电路时钟电路显示电路电源电路电源电路通讯及控制电路单片机及外围电路分站电路原理图KJ90-F8型宽带分站本安信号端口航空插座模拟量、控制和通讯端口定义说明F8型分站（19芯插座）定义说明1号：+12V；2：号VSS；3～10号：+18V；11号：C1近程控制1(接电源中的J1)；12号：C2近程控制2(接电源中的J2)；13：号C3近程控制3(接电源中的J3)；14：号C4近程控制4(接电源中的J4)；15：号备用电源投入信号；16：号GND备用主板地。2、F16型井下分站提手显示窗口铭牌接线腔防爆标记本安标记指示灯窗口指示灯窗口电源箱接线腔显示窗指示灯窗铭牌24芯航空插头各管脚定义及说明1腿：红（12V1）供分站（本安）主板电源；2腿：黄白（18V1）供传感器口1,2；3腿：兰白（18V2）供传感器口3,4；4腿：白白（18V3）供传感器口5,6；5腿：绿白（18V4）供传感器口7,8；6腿：黄黑（18V5）供传感器口9,10；7腿：兰黑（18V6）供传感器口11,12；8腿：白黑（18V7）供传感器口13,14；9腿：绿黑（18V8）供传感器口15,16；10腿：红白（18V9）供智能开停用；11腿：棕白（12V2）供2M口板；17腿：C4近程控制4(接电源中的J4)；18腿：备用电源投入信号+；19腿：备用电源投入信号-；20腿：GND备用主板地；21/22/23/24腿：GND备用主板地；12腿：红黑（3.6V1）供液晶屏背光；（数码管时不用）13腿：棕黑（5V1）供2M口板；14腿：C1近程控制1(接电源中的J1)；15腿：C2近程控制2(接电源中的J2)；16腿：C3近程控制3(接电源中的J3)；主要技术指标1供电电源1.1额定工作电压：12VDC。1.2工作电流：≤450mA。1.3信号制1.3.1模拟量频率型信号：⑴200Hz～1000Hz时，输出的正、负脉冲宽度均须≥0.3ms，高电平的电压幅值≥3V（此时的输出电流为2mA），低电平的电压幅值≥0.5V。⑵1200Hz～2000Hz时，输出的正、负脉冲宽度均须≥0.15ms，高电平的电压幅值≥3V（此时的输出电流为2mA），低电平的电压幅值≤0.5V。1.3.2开关量电流型信号：1mA/5mA。当输出电流≤1.5mA时表示“停”，输出电流≥4mA时表示“开”。1.3.3数字量1.3.4分站与数字量信号传感器的传输端口数量：1路；1.3.5分站与数字量信号传感器间的传输方式：⑴主从式；⑵半双工；⑶RS485；⑷双极性；分站与数字量信号传感器间的传输速率：2400bps；分站与数字量信号传感器之间的最大传输距离：2km(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积≥1.5mm2)；传输信号工作电压的峰峰值：0.5V～6V；传输信号工作电流的峰峰值：≤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、负脉冲的转换时间≤5ms。模拟量输入处理误差≤0.5%。累计量输入处理误差≤0.5%。最大监控容量控制执行时间分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间≤2s。分站与配接设备的传输a)分站与KJJ46数据接口的传输：分站与KJJ46数据接口的传输口：1路；分站与KJJ46数据接口的传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性；分站与KJJ46数据接口的传输速率：2400bps；分站与KJJ46数据接口的最大传输距离：10km(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积≥1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.5V～6V；传输信号工作电流峰峰值：≤150mA。b)分站与KJJ103矿用网络交换机的传输：分站与KJJ103矿用网络交换机的传输端口数量：1路；分站与KJJ103矿用网络交换机的传输方式：TCP/IP电缆以太网传输方式；分站与KJJ103矿用网络交换机的传输速率：10Mbps/100Mbps自适应；分站与KJJ103矿用网络交换机的最大传输距离：100m(使用MHYVP2×4电缆，单芯截面积≥1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.2V～2.5V；最大传输距离分站到传感器的最大传输距离2km，(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积≥1.5mm2)；分站到控制执行器的最大传输距离2km(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2)。F16型分站最大监控容量信息表KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统F-16型井下监控分站主板分站PCB电路板遥控电路采集电路控制电路通讯电路电源电路时钟电路单片机及外围电路显示电路3、KJ90-F16(B)电源指示灯各类传感器、断电器、读卡器等连接