1、2 礦井監(jiān)控系統(tǒng)通用要求2.1 信息傳輸要求1總要求：硬件通用、軟件兼容、信道共享、信息共享，促進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量。傳輸介質(zhì)：礦井監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用價(jià)格低廉、便于安裝維護(hù)礦用雙絞線電纜（受環(huán)境制約，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信；光纜斷后難以接續(xù)，光纖的熔接防爆未解決，故少用）。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：因傳輸電纜須沿巷道敷設(shè)掛巷道壁上，為便于安裝維護(hù)、節(jié)約電纜、降低成本，宜采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可采用環(huán)形、總線形、星形或其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2工作方式：現(xiàn)多用主從工作方式。與無(wú)主工作方式比，抗故障能力差?？紤]環(huán)境安全及運(yùn)輸?shù)葐畏矫婕斜O(jiān)控需要，宜采用多主或無(wú)主、主從等其它工作方式。連接方式：為滿足環(huán)境安全運(yùn)輸?shù)染偷乇O(jiān)控需要

2、，宜靈活多樣，可單層亦可多層連接。傳輸方向：因單向傳輸僅適用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全雙工傳輸使用傳輸通道較多。故宜采用半雙工傳輸，亦可采用全雙工傳輸。復(fù)用方式：常用頻分、時(shí)分、碼分制。比較見表2.1。礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用時(shí)分制。3表2.1 頻分制、時(shí)分制、碼分制對(duì)比復(fù)用方式本安防爆模擬量與開關(guān)量共同傳輸各路信號(hào)之間干擾自適應(yīng)能力設(shè)備復(fù)雜程度復(fù)用路數(shù)頻分制差差大無(wú)簡(jiǎn)單低時(shí)分制好好小無(wú)簡(jiǎn)單高碼分制好一般小有復(fù)雜高4信號(hào)：表示模擬量的信號(hào)可是模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)至分站間，分站至主站間均宜采用數(shù)字信號(hào)傳輸。因數(shù)字信號(hào)抗干擾力強(qiáng)；傳輸質(zhì)量高，差錯(cuò)可控制；可傳遞各種消息，靈活通用；便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理

3、、傳輸；便于本質(zhì)安全防爆隔離。又因在同樣速率下不歸零信號(hào)比歸零信號(hào)脈沖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)；矩形信號(hào)較其它波形信號(hào)設(shè)備簡(jiǎn)單，故實(shí)宜用不歸零矩形脈沖數(shù)字信號(hào)傳輸。同步方式：根據(jù)井下控點(diǎn)分散特點(diǎn)，每一分站、傳感器（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）每次需發(fā)送或接收5數(shù)據(jù)（或狀態(tài)）較少，信號(hào)變化緩慢，宜用低速、小容量、設(shè)備簡(jiǎn)單的串行異步傳輸方式。調(diào)制方式：因基帶傳輸比頻帶傳輸設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、便于本質(zhì)安全防爆、樹狀系統(tǒng)使用；調(diào)頻調(diào)相抗干擾能力強(qiáng)。故宜用基帶、調(diào)頻和調(diào)相傳輸。字符：系統(tǒng)字符長(zhǎng)度為8位。由1位邏輯“0”表開始，1位邏輯“1”表停止，任意長(zhǎng)度邏輯“1”表空閑。最高位與停止位間設(shè)1位地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志

4、位，該位為邏輯“1”表該字符為地址字符，該位為邏輯“0”表該字符為數(shù)據(jù)字符。最高位與停止位間亦可設(shè)1位奇偶校驗(yàn)位，宜采用奇校驗(yàn)。6幀格式：為標(biāo)明一幀信息的接收地址、長(zhǎng)度和類別，并保證可靠的傳輸，在一幀中通常包括地址場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)場(chǎng)。根據(jù)煤礦特點(diǎn)，礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用CRC-CCITT。傳輸速率：宜在1200bps、2400bps、4800bps等中選取。誤碼率：用于監(jiān)測(cè)的礦井監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)不大于10-6，用于監(jiān)控的礦井監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)不大于10-8。傳輸處理誤差：應(yīng)不大于0.5%。7最大巡檢周期：由于礦井監(jiān)控信號(hào)變化緩慢，其最大巡檢周期應(yīng)不大于30s。當(dāng)然越短越好。最大傳輸距離：礦井監(jiān)控系統(tǒng)不宜

5、采用中繼器來(lái)延長(zhǎng)傳輸距離；分站至主站之間，分站至分站之間，最大傳輸距離應(yīng)不小于10km；傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)至分站之間最大傳輸距離應(yīng)不小于2km。最大節(jié)點(diǎn)容量：宜在8、16、32、64、128中選取，除考慮物理層外，還須便于2進(jìn)制編碼。82.2 性能要求應(yīng)具有模擬量開關(guān)量和累計(jì)量監(jiān)測(cè)功能。應(yīng)具有聲光報(bào)警、模擬量和開關(guān)量手動(dòng)（含遠(yuǎn)程地面）與自動(dòng)控制功能。具有備用電源。電網(wǎng)停電后系統(tǒng)對(duì)主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控時(shí)間不小于2h。具有自檢功能。當(dāng)傳感器、分站、主站、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警并記錄故障時(shí)間，故障設(shè)備以供查詢及打印。9系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)雙機(jī)備份，并具有手動(dòng)切換功能。當(dāng)工作主機(jī)出現(xiàn)故障備份主機(jī)投入工作。應(yīng)

6、具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)功能。（存儲(chǔ)包括）重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)模擬量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值和輸出值存盤記錄應(yīng)保持24h，其余應(yīng)保存3m以上。應(yīng)具有列表顯示功能。模擬量及相關(guān)顯示地點(diǎn)、名稱、單位、報(bào)警門限、控制門限、監(jiān)測(cè)值、最大值、最小值、平均值、傳感器故障、封鎖與解鎖等；開關(guān)量顯示地點(diǎn)、名稱、動(dòng)作時(shí)刻、狀態(tài)、動(dòng)作次數(shù)、傳感器狀態(tài)、封鎖與解鎖等。累計(jì)量顯示地點(diǎn)、名稱、單位、累計(jì)量值等。應(yīng)具有模擬量實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線顯示功能。在同一坐標(biāo)上用不同顏色顯示最大值平均值最小值曲線。10具有柱狀圖顯示功能。包括地點(diǎn)、名稱、最后一次開/停時(shí)刻和狀態(tài)、工作時(shí)間、開機(jī)率、開/停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、封鎖與解鎖等。應(yīng)具有模擬動(dòng)畫顯示功能。包括工藝流程

7、模擬圖、相應(yīng)設(shè)備開停狀態(tài)、相應(yīng)模擬量數(shù)值等應(yīng)具有系統(tǒng)設(shè)備布置圖顯示功能。包括傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分站、電控箱、主站和電纜等設(shè)備的名稱、位置、運(yùn)行狀態(tài)等。應(yīng)具有報(bào)表、曲線、柱狀圖、模擬圖、初始化參數(shù)等召喚打印功能（定時(shí)打印可選）。11應(yīng)具有人機(jī)對(duì)話功能。便于系統(tǒng)生成、修改參數(shù)、功能調(diào)用、控制命令輸入。應(yīng)具有防雷措施。防止雷電擊毀設(shè)備引起井下瓦斯爆炸。應(yīng)具有抗干擾措施。防止架線電機(jī)車火花、大型機(jī)電設(shè)備啟停等電磁干擾系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)分站應(yīng)具有初始化參數(shù)掉電保護(hù)功能。以防分站停電后初始化參數(shù)丟失。宜具有工業(yè)電視圖像等多媒體功能，便于提高信息的利用率。12宜具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。便于礦領(lǐng)導(dǎo)及上級(jí)主管部門對(duì)監(jiān)

8、控信息的利用。地面設(shè)備應(yīng)具有防靜電措施。系統(tǒng)應(yīng)工作穩(wěn)定、性能可靠，出廠前要進(jìn)行連續(xù)7天的穩(wěn)定性試驗(yàn)，系統(tǒng)軟件死機(jī)率應(yīng)小于1次/720h。(21)系統(tǒng)調(diào)出整幅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于5s。(22)電源波動(dòng)適應(yīng)范圍：地面為90110%，井下為75110%。132.3 軟件要求2.3.1 性能要求實(shí)時(shí)性。監(jiān)控軟件的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)計(jì)算、判斷、處理、傳輸、控制等應(yīng)能周期地循環(huán)運(yùn)行而不中斷。數(shù)據(jù)處理精度。各種運(yùn)算處理誤差應(yīng)小于0.5%。死機(jī)率。在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，軟件引起的死機(jī)率應(yīng)小于1次/720h。鍵盤響應(yīng)。在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，要求從鍵盤14輸入到執(zhí)行該條命令的最長(zhǎng)間隔時(shí)間小于30s。中文功能。漢字顯示自檢

9、功能。對(duì)接入系統(tǒng)的傳感器、分站的工作狀態(tài)、傳輸電纜故障位置有自檢功能。信息輸出和存儲(chǔ)功能。應(yīng)有顯示打印報(bào)警和存儲(chǔ)功能。生成功能。應(yīng)有在不中斷正常監(jiān)控功能的條件下由用戶隨時(shí)生成、修改各種參數(shù)及表格的功能。152.3.2 單位、格式、時(shí)間、色標(biāo)、符號(hào)及字符長(zhǎng)度2.3.2.1 單位所有計(jì)量單位必須符合法定計(jì)量單位。2.3.2.2 表示格式模擬量值一般采用三位有效數(shù)字表示。開關(guān)量狀態(tài)可用漢字（開/停），字符（on/off）、圖形顏色（紅停綠開），或其它方式（如模擬旋轉(zhuǎn)表示工作等）表示。累計(jì)量值表示可自行規(guī)定。162.3.2.3 時(shí)間系列在計(jì)算、顯示、打印、存儲(chǔ)等功能中凡涉及時(shí)間期限時(shí)，宜選用表2.3所

10、列的系列值。2.3.2.4 色標(biāo)紅色 超限報(bào)警、設(shè)備故障、停止運(yùn)行、電力網(wǎng)有電。黃色 設(shè)備維修不用、測(cè)點(diǎn)不巡檢、接收不到信號(hào)、電力網(wǎng)無(wú)電。綠色 正常運(yùn)轉(zhuǎn)、工作。172.3.2.5 符號(hào)用符號(hào)代替漢字時(shí)，應(yīng)取該漢字表示的英文詞組首字母為符號(hào)、有約定成俗的除外。常用符號(hào)如表2.4所示。2.3.2.6 字符長(zhǎng)度顯示或打印漢字名稱長(zhǎng)度應(yīng)不超過(guò)8個(gè)漢字長(zhǎng)度。182.3.3 顯示2.3.3.1 模擬量數(shù)據(jù)表格顯示傳感器設(shè)置地點(diǎn)。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：1號(hào)采煤工作面回風(fēng)巷等。傳感器所測(cè)物理量。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：甲烷等。單位。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：%CH4報(bào)警濃度。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：1

11、.00%CH4等。斷電濃度。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：1.50%CH4等。19復(fù)電濃度。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：1.00%CH4等。斷電范圍。初始化時(shí)人機(jī)對(duì)話輸入。如：工作面和回風(fēng)巷等。監(jiān)測(cè)值。是系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的模擬量數(shù)值。如1.00%CH4等。平均值。是對(duì)單位時(shí)間內(nèi)多次監(jiān)測(cè)值取平均值。時(shí)間間隔一般為5min、10min、1h、8h、24h、10d、30d、3m、6m、12m。若模擬量為x采樣次數(shù)為N，則平均值為X=（x1+x2+xN）/N20最大值。對(duì)單位時(shí)間內(nèi)多次監(jiān)測(cè)值取最大值最小值。對(duì)單位時(shí)間內(nèi)多次監(jiān)測(cè)值取最大值報(bào)警及解除報(bào)警狀態(tài)及時(shí)刻。將模擬量報(bào)警及解除報(bào)警狀態(tài)及時(shí)刻顯示并記錄下來(lái)。

12、斷電、復(fù)電命令及時(shí)刻。當(dāng)模擬量大于或等于斷電濃度時(shí)發(fā)出斷電命令及時(shí)刻；當(dāng)模擬量小于復(fù)電濃度時(shí)發(fā)出復(fù)電命令及時(shí)刻。饋電狀態(tài)及時(shí)刻。即系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的被控電源的饋電狀態(tài)及時(shí)刻；不饋電狀態(tài)及時(shí)刻。21斷電命令與饋電狀態(tài)對(duì)應(yīng)狀態(tài)及時(shí)刻。模擬量超過(guò)斷電濃度，系統(tǒng)發(fā)出斷電命令或模擬量低于復(fù)電濃度，系統(tǒng)發(fā)出復(fù)電命令；系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到被控電源的饋電狀態(tài)是否與斷電命令一致，以及不一致的起始時(shí)間。實(shí)時(shí)時(shí)鐘。是當(dāng)前的年、月、日、時(shí)、分、秒信息。該信息應(yīng)在各種顯示型式中輸出。22模擬量數(shù)據(jù)表格顯示形式有：分類顯示。按所監(jiān)測(cè)物理量的所屬類別顯示，分通風(fēng)類、供電類、每一大類又可細(xì)分。如通風(fēng)類分甲烷、一氧化碳、風(fēng)速類調(diào)用顯示。即根據(jù)

13、需要選擇所關(guān)心的模擬量顯示。內(nèi)容包括地點(diǎn)、名稱、單位、報(bào)警斷電復(fù)電濃度報(bào)警顯示。當(dāng)模擬量超限自動(dòng)將超限時(shí)刻及當(dāng)前數(shù)值在屏幕上列表顯示。格式同調(diào)用顯示。區(qū)別在于報(bào)警記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一時(shí)間內(nèi)報(bào)警的模擬量的報(bào)警和解除報(bào)警時(shí)刻、累計(jì)報(bào)警次數(shù)、累計(jì)報(bào)警時(shí)間、報(bào)警期間最大值和每次報(bào)警期間最大23值等記錄調(diào)出。斷電顯示。當(dāng)模擬量超過(guò)斷電濃度時(shí)自動(dòng)將當(dāng)前數(shù)值、斷電命令及時(shí)刻、斷電區(qū)域、饋電狀態(tài)與斷電命令是否相符及時(shí)刻在屏幕上列表顯示。斷電記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一時(shí)間內(nèi)模擬量的斷電和復(fù)電命令及時(shí)刻、斷電區(qū)域、饋電狀態(tài)與斷電命令是否相符及時(shí)刻、累計(jì)斷電次數(shù)、累計(jì)斷電時(shí)間、斷電期間最大值和每次斷電期間

14、最大值調(diào)出，并列表顯示。 24統(tǒng)計(jì)值記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時(shí)間內(nèi)模擬量的平均值、最大值調(diào)出，并列表顯示。模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符顯示。當(dāng)模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不一致時(shí)，自動(dòng)顯示地點(diǎn)、名稱、斷電與復(fù)電命令時(shí)刻、斷電區(qū)域、斷電命令與饋電狀態(tài)不符時(shí)刻。模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符記錄查詢顯示。就是將顯示某一段時(shí)間內(nèi)的模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符記錄次數(shù)、累計(jì)時(shí)間、每次起止時(shí)間調(diào)出并顯示。252.3.3.2 開關(guān)量狀態(tài)表格顯示所監(jiān)測(cè)設(shè)備地點(diǎn)。在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)人機(jī)對(duì)話輸入。如：1號(hào)掘進(jìn)工作面。所監(jiān)測(cè)設(shè)備名稱。在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)人機(jī)對(duì)話輸入。如：局部通風(fēng)機(jī)。報(bào)警狀態(tài)。在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)人機(jī)

15、對(duì)話輸入。如：停。斷電狀態(tài)。在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)人機(jī)對(duì)話輸入。如：停。 斷電范圍。在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)人機(jī)對(duì)話輸入。如：掘進(jìn)蒼道。26當(dāng)前狀態(tài)。是系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的開關(guān)量狀態(tài)。如：開。狀態(tài)變動(dòng)時(shí)刻。是系統(tǒng)通過(guò)對(duì)開關(guān)量狀態(tài)變動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而給出變動(dòng)時(shí)刻信息。如：01-16/15:40等。 報(bào)警及解除報(bào)警時(shí)刻。就是將開關(guān)量狀態(tài)報(bào)警及解除報(bào)警時(shí)刻記錄下來(lái)。 斷電及復(fù)電時(shí)刻。就是將斷電命令及復(fù)電命令時(shí)刻記錄并顯示。27饋電狀態(tài)及時(shí)刻。就是將監(jiān)測(cè)到的被控開關(guān)的狀態(tài)及時(shí)刻顯示并記錄。斷電命令與饋電狀態(tài)比較及時(shí)刻。當(dāng)斷電命令與監(jiān)測(cè)到的饋電狀態(tài)不符時(shí)，報(bào)警顯示，并記錄時(shí)刻及狀態(tài)。開關(guān)量狀態(tài)表格顯示分有：分類顯示。按

16、所監(jiān)測(cè)設(shè)備的所屬類別顯示，一般分通風(fēng)類、供電類、運(yùn)輸類、采掘類、排水類等大類。 調(diào)用顯示。就是選擇所關(guān)心的開關(guān)量的狀態(tài)顯示。如表2.13所示。28報(bào)警與斷電顯示。當(dāng)開關(guān)量為報(bào)警與斷電狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)將報(bào)警與斷電時(shí)刻和狀態(tài)、斷電命令與饋電狀態(tài)相符與否及時(shí)刻列表顯示。斷電命令與饋電狀態(tài)不符顯示。當(dāng)開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符時(shí)，自動(dòng)將斷電區(qū)域、斷電命令與饋電狀態(tài)不符時(shí)刻列表顯示。 狀態(tài)變動(dòng)顯示。就是將當(dāng)前狀態(tài)變化的開關(guān)量（由“開”變“?！被蛴伞巴！弊儭伴_”）的狀態(tài)變動(dòng)時(shí)刻和狀態(tài)變動(dòng)狀況顯示。29報(bào)警記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時(shí)間內(nèi)開關(guān)量累計(jì)報(bào)警次數(shù)、累計(jì)報(bào)警時(shí)間、每次報(bào)警及解除報(bào)警時(shí)間及時(shí)刻列表顯

17、示。斷電記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時(shí)間內(nèi)開關(guān)量累計(jì)斷電次數(shù)、累計(jì)斷電時(shí)間、每次斷電時(shí)間、每次斷電及復(fù)電時(shí)刻列表顯示開關(guān)量動(dòng)作記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時(shí)間內(nèi)開關(guān)量狀態(tài)變動(dòng)次數(shù)、變動(dòng)時(shí)刻和變動(dòng)狀態(tài)調(diào)出并列表顯示。 開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時(shí)間內(nèi)的開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符次數(shù)、累計(jì)時(shí)間、每次饋電狀態(tài)和每次起止時(shí)間調(diào)出列表顯示。302.3.3.3 模擬量曲線顯示就是將模擬量監(jiān)測(cè)值和統(tǒng)計(jì)值隨時(shí)間變化的狀況用帶坐標(biāo)和門限值的曲線直觀地顯示出來(lái)。豎軸為監(jiān)測(cè)值和統(tǒng)計(jì)值，橫軸為時(shí)間。用平行于橫軸的黃虛線給出報(bào)警濃度，紅虛線給出斷電濃度，蘭虛線給出復(fù)電濃度。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值、

18、最大值、平均值等用不同顏色表示。屏幕上方標(biāo)明傳感器設(shè)置地點(diǎn)、所測(cè)物理量名稱等。如圖2.8所示。312.3.3.4 開關(guān)量柱狀圖顯示就是將開關(guān)量單位時(shí)間內(nèi)的開機(jī)效率（單位時(shí)間內(nèi)開機(jī)時(shí)間）用直方圖直觀顯示。坐標(biāo)豎軸為開機(jī)效率，橫軸為時(shí)間。屏幕上方標(biāo)明傳感器設(shè)置地點(diǎn)、所測(cè)物理量名稱、起始、終止日期和時(shí)間、報(bào)警狀態(tài)，為便于讀值，應(yīng)設(shè)置游標(biāo)，游標(biāo)所到之處應(yīng)標(biāo)出對(duì)應(yīng)區(qū)間的開機(jī)效率、開機(jī)時(shí)間、開機(jī)次數(shù)等。如圖2.9所示。為獲較好的觀察效果，時(shí)間軸長(zhǎng)度應(yīng)大于屏幕的2/3。時(shí)間軸的時(shí)間基本單位應(yīng)按表2.3時(shí)間系列值中的規(guī)定選擇。322.3.3.5 模擬圖顯示就是在具有說(shuō)明巷道、設(shè)備布置等背景圖上，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的開關(guān)量狀態(tài)，用相應(yīng)的圖樣在相應(yīng)的位置模擬顯示，同時(shí)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的模擬量數(shù)值在相應(yīng)位置顯示。該顯示直觀形