KJ90煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

一.前百

KJ90型煤礦監(jiān)控系統(tǒng)自成功研制并推向市場以來,經(jīng)過不斷的完善和發(fā)

展，目前已發(fā)展到第四代產(chǎn)品，從早期的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展成為集環(huán)境

安全、生產(chǎn)監(jiān)控、信息管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用、工業(yè)電視以及兼容瓦斯抽放、火災(zāi)

監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測、頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測、主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測等多種子系統(tǒng)為一體的

新型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)由于KJ90系統(tǒng)自配套能力強(qiáng)，監(jiān)測系統(tǒng)的各類

設(shè)備均是一家生產(chǎn)，產(chǎn)品性價(jià)比高，售后服務(wù)有保障，能很好的控制監(jiān)控系

統(tǒng)總體質(zhì)量和性能，控制產(chǎn)品的生產(chǎn)加工周期，對日后產(chǎn)品的升級換代也有

可靠保證。故該系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)性和實(shí)用性深受煤礦用戶的歡迎，在煤炭

行業(yè)得到了很好的推廣應(yīng)用，并在其它非煤炭行業(yè)如環(huán)保、化工、公路及鐵

路隧道等民用方面得到應(yīng)用。到目前為止，已在國內(nèi)多個(gè)省區(qū)推廣使用了1000

余套KJ90系統(tǒng)，用戶普遍反應(yīng)良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

公司所裝備的KJ90系統(tǒng)具有如下主要特點(diǎn)：

1.在系統(tǒng)軟件方面

A.KJ90系統(tǒng)的軟件，包括其主控軟件、網(wǎng)絡(luò)終端軟件、報(bào)表查詢處理

軟件、作圖軟件、圖形工作站軟件、多媒體圖形圖象監(jiān)控軟件等，

其運(yùn)行環(huán)境為WIN98/NT/2000/WEB版。

B.在軟件設(shè)計(jì)過程中采用了先進(jìn)的可視化面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、多

線程、動(dòng)態(tài)鏈接庫及對象嵌入技術(shù)，使得系統(tǒng)的模塊化程度進(jìn)一步

提高，系統(tǒng)具有更加靈活的集成方式，有很高的擴(kuò)展性和開放性。

是一套集環(huán)境安全、生產(chǎn)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)管理及兼容多個(gè)子系統(tǒng)為一體

的大型綜合監(jiān)控軟件。

C.由于系統(tǒng)運(yùn)行于WIN98/NT/2000/WEB多任務(wù)環(huán)境，并在數(shù)據(jù)通訊方

面采用了動(dòng)態(tài)鏈接庫及多線程技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了真正的實(shí)時(shí)響應(yīng)及前后

臺監(jiān)測數(shù)據(jù)的無縫鏈接。

D.地面中心站為開放式系統(tǒng)，軟硬件可以擴(kuò)充，系統(tǒng)地面設(shè)備以全網(wǎng)

絡(luò)方式運(yùn)行，支持NT及NETWARE網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，運(yùn)行協(xié)議為TCP/IP.

NETBUI、SPX/IPX,將與企業(yè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)與生

產(chǎn)監(jiān)控、工業(yè)電視和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的我網(wǎng)，在網(wǎng)上可運(yùn)行任意一臺

網(wǎng)絡(luò)終端，同時(shí)支持終端通過服務(wù)代理的遠(yuǎn)程連接（通過公用電話

PSTN網(wǎng)），實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)共享。

E.中心站軟件目前與企業(yè)構(gòu)筑的INTERNET/INTRANET網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能很好

的融合。

F.主控機(jī)軟件有一個(gè)控制軟件包，為用戶提供以選擇方式編制各種自動(dòng)控

制方案的功能，從而為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地自動(dòng)控制和數(shù)字邏輯運(yùn)算提供可靠

手段。異地控制與監(jiān)控分站和智能傳感器輸出控制組成三重控制，從而

保證氣體超限斷且，萬無一失。

G.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用先進(jìn)的變值變態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，存儲(chǔ)時(shí)間長，可大10年以上0

2.在系統(tǒng)硬件方面

A.系統(tǒng)監(jiān)控分站及電源箱采用了KFD-2和KFD-3兩種型號的一體化分

站，可滿足井下不同地點(diǎn)的需求，實(shí)系統(tǒng)的性價(jià)比較高。

B.各類傳感器及斷電器全部由重慶分院生產(chǎn)制造，其中傳感器配置種

類齊全，選用的2種斷電器都具有饋電功能，完全能滿足安全監(jiān)控

的需要。

C.系統(tǒng)通訊采用了目前傳真機(jī)所采用的先進(jìn)的同步差分四相碼調(diào)相技

術(shù)（DPSK）,實(shí)現(xiàn)了真正的信號無極性二線傳輸，通訊距離近，抗干

擾能力特強(qiáng)，可用電話線、普通雙絞線、礦用通訊電纜或光纜傳輸。

D.監(jiān)控分站及傳感器實(shí)現(xiàn)了智能化，調(diào)校均采用紅外遙控方式，操作

簡單方便。

E.井下調(diào)校采用BGQ-1型便攜式氣體儀表校準(zhǔn)儀，大大提高了日常維

護(hù)效率。

二.監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

*設(shè)計(jì)原則及依據(jù)

本方案在設(shè)計(jì)過程中始終遵循系統(tǒng)應(yīng)具備安全性、高可靠性、先進(jìn)

性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性及開放性原則，以滿足礦井對監(jiān)測、監(jiān)控等信息

有效獲得的需要。設(shè)計(jì)依據(jù)為

☆《2ooi版煤r■安全規(guī)程》

☆《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》

☆《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范》

☆《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》

☆《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》

☆《KJ90型煤爐監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

恒源公司KJ90煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是一套集安全、生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)管理、工業(yè)電視

為一體的大型綜合煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式處理模式，能充分

發(fā)揮各部分設(shè)備的性能優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)簡潔，可操作性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的R常維護(hù)

及管理。系統(tǒng)主干連接為樹型結(jié)構(gòu)，安裝擴(kuò)展簡單。因此本方案設(shè)計(jì)為分層

結(jié)構(gòu)，具體組成如下：

A.地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整

個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、定義配置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析處理、

統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)、屏幕顯示、查詢打印、實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程傳輸、畫面編輯、網(wǎng)

絡(luò)通訊等任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)終端完成系統(tǒng)監(jiān)測信息異地實(shí)時(shí)共享，能夠以文本

或圖形方式顯示安仝生產(chǎn)信息，查詢各類報(bào)表數(shù)據(jù)。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)終端也可

對工業(yè)電視攝像頭進(jìn)行各種姿態(tài)的遠(yuǎn)程控制和調(diào)閱不同攝像頭的監(jiān)視圖

象。地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等設(shè)備之間的連接采用局域網(wǎng)方式；主

要有主控機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸接口、打印機(jī)、UPS電源、圖形工作站、大屏幕

顯示、集線器、避雷器、交流凈化電源、網(wǎng)絡(luò)終端等設(shè)備。

B.系列化智能監(jiān)控分站。主要完成對所監(jiān)測的傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)

據(jù)預(yù)處理、分類顯示、報(bào)警、斷電控制、與地面監(jiān)控中心站的數(shù)據(jù)通訊、

所接傳感器的集中供電等。

C.各類模擬量傳感器、開關(guān)量傳感器及斷電控制器、攝像頭等設(shè)備，

是整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)最前沿的終端設(shè)備，負(fù)責(zé)對各監(jiān)測點(diǎn)的物理數(shù)據(jù)采集、

就地顯示、超限報(bào)警、信號傳輸、對監(jiān)控分站控制指令的執(zhí)行等。

系統(tǒng)監(jiān)控地面中心站采用全網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)。便于實(shí)時(shí)監(jiān)測信息、圖象信

息及文件共享。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為Ethernet以太局域網(wǎng)，通信協(xié)議為TCP/IP、

NETBUkSPX/IPX等。

2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

A地面中心站部分

1.系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)終端、圖形工作站全面預(yù)裝WIND0WS98/'NT/2000

操作系統(tǒng)和最新版的監(jiān)控軟件、圖形監(jiān)控軟件、報(bào)表處理軟件及終端

軟件。

2.操作采用全漢字莢單及窗口提示。配有（智能）全拼、雙拼、五筆及

區(qū)位碼等多種漢字輸入方法，人機(jī)界面友好，全面遵循WINDOWS窗口

風(fēng)格。通用性好，可操作性強(qiáng)。

3.監(jiān)測圖頁靜態(tài)和動(dòng)態(tài)編輯作圖對用戶開放，支持多種圖形格式，鼠標(biāo)

和鍵盤均可操作。全面支持實(shí)時(shí)多任務(wù)。在系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的

同時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行記錄、顯示、分析運(yùn)算、超限報(bào)警控制、查詢、編

輯、動(dòng)態(tài)定義、網(wǎng)絡(luò)通信、繪制圖形和曲線并打印實(shí)時(shí)報(bào)表、超限報(bào)

表和班、日、月報(bào)表等工作。

4.屏幕顯示為頁面式，圖形文本兼容，每頁顯示的信息由用戶自行定義

要進(jìn)行擴(kuò)展。可擴(kuò)展接入諸如瓦斯抽放、工業(yè)電視、電網(wǎng)監(jiān)測等多

個(gè)子系統(tǒng)，形成一套集安全監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度管理、局礦辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)

于一體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)綜合系統(tǒng)。有廣域網(wǎng)接口，易于形成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

14.系統(tǒng)表格豐富，格式可由用戶任意編排，或由礦方提供具體報(bào)表格

式，以滿足各監(jiān)測管理數(shù)據(jù)報(bào)表的形成輸出。

15.系統(tǒng)組態(tài)方式靈活，監(jiān)控主機(jī)對分站采用主從隊(duì)列兩種掃描方式，操

作員按照需要對各分站安排不同的采樣周期，實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)分站加以

監(jiān)控.

16.系統(tǒng)監(jiān)測處理參數(shù)的類型豐富，模擬量有瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、溫濕

度、CO、氧氣、煙霧、水位、電流、電壓、功率、煤位等；開關(guān)量

有設(shè)備開停、風(fēng)門開關(guān)、饋電狀態(tài)、電網(wǎng)刀閘等。

17.監(jiān)控軟件具有很強(qiáng)的作圖能力，并提供有相應(yīng)的圖形庫，操作員可在

不間斷監(jiān)測的同時(shí)，容易地實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)并完成圖形編輯、繪制和修改。

18.系統(tǒng)軟件設(shè)有多級口令保護(hù)，只有授權(quán)人員才能登錄操作，有效防止

了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的損壞和病毒感染。軟件運(yùn)行可靠性高。誤操作時(shí)有聲

音、對話框提示。

19.在實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面，可對屏幕任意顯示測點(diǎn)單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷

菜單，快速的查詢該點(diǎn)的數(shù)據(jù)、曲線、定義、運(yùn)行狀況等信息。

20.查詢可同時(shí)顯示六個(gè)測點(diǎn)的曲線并可通過游標(biāo)獲取相應(yīng)的數(shù)值及時(shí)

間，顯示曲線可進(jìn)行橫向或縱向放大。查詢時(shí)間段可任意設(shè)定（最小

一個(gè)小時(shí)，最大一個(gè)月）。同時(shí)提供有對曲線的分析、注釋文字編輯

框。

21.斷電控制具有回控指令比較，可確保可靠斷電，當(dāng)監(jiān)測到饋電狀態(tài)

與系統(tǒng)發(fā)出的斷電指令不符時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警和記錄。

B.井下分站和電源

1.井下分站含備用電源，當(dāng)交流斷電時(shí)，分站與傳感器由備用

電源供電，可連續(xù)供電2小時(shí)以上。

3.系統(tǒng)分站有多種系列供用戶優(yōu)化配置，分站初始化后，可存儲(chǔ)地面中

心站對該分站的報(bào)警斷電等控制設(shè)置，而且分站可以就地通過紅外遙

控器進(jìn)行手動(dòng)初始化。

4.在井下分站完全斷電情況下之后恢復(fù)供電，即使井下分站與地面中心

站失去通訊聯(lián)絡(luò)，分站也能夠繼續(xù)、獨(dú)立地進(jìn)行工作，自動(dòng)恢復(fù)記憶，

按照事先給定的要求實(shí)現(xiàn)瓦斯超限斷電報(bào)警、斷電和復(fù)電控制功能，

斷電邏輯可實(shí)現(xiàn)瓦斯風(fēng)電閉鎖裝置和瓦斯斷電儀的全部功能。

5.井下監(jiān)控分站設(shè)計(jì)有高可靠性的保護(hù)電路和程序糾錯(cuò)功能，在分站出

現(xiàn)故障時(shí)，可在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)復(fù)位并重新啟動(dòng)單片機(jī)投入運(yùn)行：

即使分站仍不能正常運(yùn)行，也可自動(dòng)脫離系統(tǒng)，不影響其它分站正常

工作。

6.分站模擬量與開關(guān)量可以隨意互換。不受口的限制，充分提高了分站

端口的利用率，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化。

7.監(jiān)控分站支持一根四芯電纜帶2臺傳感器的應(yīng)用，可節(jié)省大量電纜,

減少施工量和維護(hù)量。

8.系統(tǒng)地面中心站監(jiān)控主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，或井上、井下失去通訊聯(lián)絡(luò)時(shí)，

分站能存儲(chǔ)最新兩小時(shí)數(shù)據(jù)，恢復(fù)通訊后可將此數(shù)據(jù)傳回中心站主

機(jī)，以彌補(bǔ)歷史數(shù)據(jù)。

9.系統(tǒng)通訊方式采用目前傳真機(jī)所采用的先進(jìn)的同步差分四相碼

（DPSK）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通訊信號二線無極性傳輸。

10.分站具備故障比鎖功能；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的監(jiān)控設(shè)備未投入正常

運(yùn)行或故障時(shí)，立即切斷相關(guān)電源并閉鎖；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的監(jiān)控

設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動(dòng)解鎖。

C.系統(tǒng)其它方面

1.為了提高KJ90系統(tǒng)抗雷擊能力，本設(shè)計(jì)從地面中心站機(jī)房電源及系統(tǒng)

通訊線兩方面著手，配置進(jìn)口高效避雷裝置，在通訊線路上采取了雙

重避雷措施。

2.在分站電路設(shè)計(jì)時(shí)，對分站所有與外界聯(lián)系的輸入輸出電路部分增加

了安全柵隔離電路及保護(hù)電路，以防誤接線或線路信號異常等外界因

素對分站造成的損害，使得系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高。

3.系統(tǒng)具有線路智能化管理，應(yīng)具有對系統(tǒng)本身的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)

進(jìn)行自診功能，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和記錄系統(tǒng)配置設(shè)備及軟件運(yùn)行故障，及

時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號，并以圖文方式顯示故障類型、位置和原由，具

有故障自動(dòng)切支功能，并在支路故障排除后自動(dòng)恢復(fù)支路通訊。

4.井下使用的各類傳感器全是礦用本質(zhì)安全型產(chǎn)品，智能低濃度瓦斯傳

感器采用紅外遙控調(diào)校，_L作電流W80MA,催化元件的壽命大于兩年，

調(diào)校期大于100天，傳輸距離可達(dá)2.5KM且可以不帶新鮮空氣在井下

進(jìn)行調(diào)零。

5.系統(tǒng)可配接調(diào)試電話，便于日后的調(diào)試及維護(hù)。

6.系統(tǒng)具有廣泛的兼容方式，能夠方便的掛接國內(nèi)外其它廠家的各種型

號的監(jiān)測設(shè)備。

3）系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

1.系統(tǒng)的容量

64個(gè)分站，輸入端口：1024點(diǎn)，控制輸出：512點(diǎn)。

2.數(shù)據(jù)傳輸速率：2400波特/秒

3.傳輸方式：同步差分四相碼，無極性

4.傳輸距離：中心站至分站225KM

分站至傳感器22KM

5.傳輸電纜：主信號電纜4芯（2芯備用或做調(diào)試電話通訊）

模擬量傳感器電纜4芯（可接兩個(gè)傳感器）

開關(guān)量傳感器電纜2芯

6.系統(tǒng)精度：＜±0.5%

7.掃描間隔：＜0.4秒

8.巡檢周期：W25秒

9.分站電源箱容量（模擬量、開關(guān)量任意互喚）

KFD-2大分站：輸入端口：16點(diǎn)；控制輸出：8點(diǎn)

KFD-3中分站：輸入端口：8點(diǎn)；控制輸出：4點(diǎn)

KFD-3X小分站：輸入端口：4點(diǎn)；控制輸出：2點(diǎn)（1遠(yuǎn)程，1近程

660V/0.3A）

10.分站電源箱輸入輸出電壓

交流輸入電壓：36V、127V、220V、660V（-25%,+15%）可選

本安直流輸出電壓：18V/350M12V/450mA

11.分站電源箱整機(jī)最大功率：小于50W

工作條件：溫度：0-40℃,相對濕度：W98%

大氣壓力:85-110KPa

12.傳感器信號制

模擬量：200T000HZ、1-5MA或4-20MA

開關(guān)量：1mA（停）/5mA（開）或觸點(diǎn)

13.斷電容量：36V/5限660V/0.3A

14.軟件運(yùn)行環(huán)境：WIN98/2000/NT4.0

15.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：Ethernet以態(tài)局域網(wǎng)（NT）

16.主要監(jiān)測參數(shù)

低沼CH40-4%

高低沼C1140-40%或0-100%

一氧化碳0T00ppm/500ppm

風(fēng)速0.2-15m/s

溫度0-50℃

負(fù)壓0-5.OKpa

氧氣0-25%

煤位0-30M

此外，還可監(jiān)測設(shè)備開停、風(fēng)門、饋電狀態(tài)、風(fēng)筒、煙霧、電網(wǎng)刀閘等

開關(guān)量參數(shù)。

安全監(jiān)測系統(tǒng)布置示意圖

控機(jī)屋

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4）系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

1.地面中心站機(jī)房設(shè)備是保證系統(tǒng)地面中心站設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行的首

要條件，機(jī)房環(huán)境應(yīng)符合國標(biāo)GB2887-83”計(jì)算機(jī)站場地技術(shù)”的要

求，對KJ90系統(tǒng)中心站只要滿足這要求即可。具體表現(xiàn)在動(dòng)力、溫

濕、防塵、防靜電、防雷擊等方面。

2.KJ90系統(tǒng)井下設(shè)備均為防隔爆或本質(zhì)安全型產(chǎn)品，可以運(yùn)行在有爆炸

危險(xiǎn)或非危險(xiǎn)場地。但要滿足如下條件：

環(huán)境溫度：0—+50℃大氣壓力：85-110KPa

相對濕度：W98%電源電壓：地面220VAC50HZ

井下36V、127V、380VAC、660VAC50IIZ

“地面中心站機(jī)房要求”

地面中心站機(jī)房設(shè)備是保證系統(tǒng)地面中心站設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行的首要條

件，機(jī)房環(huán)境須符合國標(biāo)GB2887-83”計(jì)算機(jī)站場地技術(shù)”的要求，對KJ90

系統(tǒng)中心站只要基本滿足這要求即可。具體表現(xiàn)在動(dòng)力、溫度、防塵、防靜

電、防雷擊等方面。

A.動(dòng)力供電：

電壓波動(dòng)范圍220V±