六大系统之监测监控系统

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–（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：矿务局（集团公司）服务器电视墙或投影用户重点产煤县、市服务器接口打印机打印机主机主机交换机路由器防火墙分站电源分站电源127VAC127VAC执行机构模拟量传感器开关量传感器执行机构开关量传感器模拟量传感器用户煤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：Ⅰ、ⅡA、ⅡB、ⅡC。分组：T1、T2、T3、T4、T5、T6•爆炸性粉尘和纤维分级和分组•分级：ⅢA、ⅢB。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(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、ExdⅠ:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型；Ⅰ-Ⅰ类，煤矿用。•2、Exib(ia)Ⅰ:Ex-防爆电器设备总标志；ib(ia)-ib等级本质安全型电气设备；Ⅰ-Ⅰ类，煤矿用。•3、ExdⅡBT3:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型；Ⅱ-Ⅱ类，工厂用；B-Ⅱ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、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。–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，此时用红外遥控器不能启动后备电池供电之电源，须用磁钢从机外启动。关于后备电源的特别提醒：–井下工