1、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)蒙古煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心2007.10,礦井瓦斯等級的劃分 低瓦斯礦井: 礦井瓦斯相對涌出量小于或等于10m3/t且絕對涌出量小于或等于40m3/min的礦井。 高瓦斯礦井： 礦井瓦斯相對涌出量大于10m3/t，絕對量大于40m3/min的礦井。 突出礦井： 自建井以來發(fā)生過一次突出的礦井。,第一章 礦井安全儀器發(fā)展史與監(jiān)測系統(tǒng)術(shù)語,第一節(jié) 礦井安全儀器發(fā)展史,安全火焰燈（瓦斯燈）： 原理是以火焰的高度來判別瓦斯?jié)舛取?光干涉瓦斯鑒定器： 以被測氣體的折射率的原理。使用方便、構(gòu)造簡單、輕便。但受水蒸氣和海拔高度的影響。 熱催化瓦斯鑒定器： 采用熱催化原理，以電表顯示的安全儀器

2、。缺點：易損壞、耗電 大。 報警器： 采用熱催化原理，當(dāng)瓦斯?jié)舛阮A(yù)置值時發(fā)出聲光報警信號，無數(shù)據(jù)顯示。 瓦斯斷電儀： 采用催化載體將非電量轉(zhuǎn)換成電量的電子安全儀器。有報警、斷電功能。就地顯示、就地執(zhí)行。,瓦斯遙測警報儀： 在斷電儀的基礎(chǔ)上，采用載波技術(shù)，將井下瓦斯信號傳輸?shù)孛妫瑢崿F(xiàn)了長期連續(xù)不斷的對礦井瓦斯進(jìn)行檢測、監(jiān)控。 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)： 利用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，對井下各種有害氣體，溫度、風(fēng)速、負(fù)壓等參數(shù)和設(shè)備及風(fēng)門開/停狀態(tài)實行實時監(jiān)控。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲、顯示、打印和信息聯(lián)網(wǎng)上傳等特點。,礦井環(huán)境、安全、生產(chǎn)管理系統(tǒng)： 由礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸系統(tǒng)、膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)、提

3、升運(yùn)輸系統(tǒng)、礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)、礦井火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)測系統(tǒng)、礦井大型機(jī)電設(shè)備健康狀況監(jiān)測系統(tǒng)以及礦井視頻監(jiān)測系統(tǒng)、礦井人員定位系統(tǒng)組成的礦井安全管理系統(tǒng)。,第二節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng) 定義及術(shù)語,一、定義： 對煤礦有毒、有害氣體、環(huán)境及有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行檢測、監(jiān)視。運(yùn)用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理，對局部生產(chǎn)環(huán)境和過程進(jìn)行監(jiān)測和控制的一種礦井安全裝備。 二、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的術(shù)語和定義： 1、煤礦安全測控儀器： 指用于監(jiān)測煤礦甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓等，超限報警或切斷被控設(shè)備電源的監(jiān)測監(jiān)控

4、儀器,包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),便攜式檢測儀器等。,2、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)： 具有模擬量、開關(guān)量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制，由主機(jī)、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成的系統(tǒng)。 3、信號：隨時間變化的物理量。分連續(xù)信號和間斷信號。 4、傳感器： 將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號輸出的裝置。,5、甲烷傳感器： 連續(xù)監(jiān)測礦井環(huán)境氣體中及抽放管道內(nèi)甲烷濃度的裝置，一般具有顯示及聲

5、光報警功能。 6、風(fēng)速傳感器：連續(xù)監(jiān)測礦井巷道中風(fēng)速的裝置。 7、風(fēng)壓傳感器：連續(xù)監(jiān)測礦井通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、密閉巷道、通風(fēng)巷道等地通風(fēng)壓力的裝置。 8、 一氧化碳傳感器：連續(xù)監(jiān)測礦井環(huán)境氣體中一氧化碳濃度的裝置。 9、溫度傳感器 ：連續(xù)監(jiān)測礦井環(huán)境溫度高低的裝置。 10、煙霧傳感器：連續(xù)監(jiān)測礦井中膠帶輸送機(jī)膠帶等著火時產(chǎn)生的煙霧的裝置。 11、風(fēng)筒開關(guān)傳感器 ：連續(xù)監(jiān)測風(fēng)筒是否有風(fēng)的裝置。,12、饋電傳感器 ：連續(xù)監(jiān)測礦井中供電開關(guān)負(fù)荷側(cè)有無電壓的裝置。 13、聲光報警器：能發(fā)出聲光報警的裝置。 14、斷電控制器：控制供電開關(guān)的裝置。 15、分站：煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中用于接收來自傳感器的信號，并按預(yù)

6、先約定的復(fù)用方式遠(yuǎn)距離傳送給傳輸接口，同時，接收來自傳輸接口多路復(fù)用信號的裝置。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運(yùn)算等簡單的數(shù)據(jù)處理能力、對傳感器輸入的信號和傳輸接口傳輸來的信號進(jìn)行處理，控制執(zhí)行器工作。 16、開關(guān)量:量值只反應(yīng)高電位和低電位兩種狀態(tài)。如設(shè)備開/停、風(fēng)門開/停。,17、主機(jī)： 主機(jī)主要用來接收監(jiān)測信號、校正、報警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機(jī)對話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等。一般選用工控微型計算機(jī)或普通微型計算機(jī)、雙機(jī)或多機(jī)備份。 18、故障閉鎖功能： 當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或發(fā)生傳感器、分站斷線等故障時，必須切斷該監(jiān)控設(shè)備所控制

7、區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖。 19、饋電異常 ： 被控設(shè)備的饋電狀態(tài)與系統(tǒng)發(fā)出的斷電命令或復(fù)電命令不一致。,20、瓦斯礦井：只要有一個煤（巖）層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井依照礦井瓦斯等級進(jìn)行管理，分為低瓦斯礦井，高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井。 21、便攜式甲烷檢測報警儀：具有甲烷濃度數(shù)字顯示及超限報警功能的攜帶式儀器。 22、甲烷報警礦燈：具有甲烷濃度超限報警功能的攜帶式照明燈具。 23、模擬量：量值連續(xù)變化的物理量。如甲烷濃度、風(fēng)速，用以電壓的高低、電流的大小、頻率的高低來表示。,24、風(fēng)電閉鎖： 當(dāng)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒漏風(fēng)時，能自動切斷被控設(shè)備電源

8、的設(shè)備。 25、甲烷風(fēng)電閉鎖裝置： 當(dāng)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒漏風(fēng)時，或工作區(qū)域內(nèi)甲烷濃度超限時能自動切斷被控設(shè)備的電源的設(shè)備。 26：傳輸接口： 在系統(tǒng)中，接受分站遠(yuǎn)距離發(fā)送的信號，并送主機(jī)處理；接受主機(jī)信號，并送相應(yīng)分站傳輸接口。主要完成地面非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的隔離；控制分站的發(fā)送與接受多路復(fù)用信號的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)自檢等功能。,27、系統(tǒng)軟件： 在計算機(jī)中文操作系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的全部功能的操作。 28、遙測技術(shù): 利用電信在離測量儀器有一定距離的地方自動地顯示或記錄測量結(jié)果的技術(shù)。 29、調(diào)制： 用一信號（稱調(diào)制信號）去控制另一作為載體信號（載波信號），讓后者的某

9、一特征參數(shù)按前者變化。 30、解調(diào)： 從已經(jīng)調(diào)制信號中提取反映被測量的測量信號稱為解調(diào)。 31、調(diào)制解調(diào)器： 為數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號在具有有限帶寬的模擬信道上進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備。,安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成,第三節(jié),1、概述： 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，是應(yīng)煤礦生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的要求，為確保安全、高效生產(chǎn)，在便攜式檢測儀器、半固定式、固定式檢測裝置的基礎(chǔ)上，應(yīng)用遙測、遙控技術(shù)、監(jiān)視及計算機(jī)的開發(fā)而發(fā)展起來的多種現(xiàn)代化技術(shù)裝置組成的系統(tǒng)。對煤礦井上井下的有關(guān)氣體、環(huán)境及有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行檢測、監(jiān)視，用計算機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對設(shè)備局部生產(chǎn)環(huán)境或過程進(jìn)行控制的一種安全管理系統(tǒng)。

10、 2、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測和監(jiān)控的內(nèi)容：,、礦井空氣成分的監(jiān)測。主要有CH4、CO、CO2、等； 、空氣物理狀態(tài)的監(jiān)測。主要有溫度、濕度、風(fēng)速、空氣壓力等； 、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測。如水泵排水量、提升、壓風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、綜掘機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。 3、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成： 一般是由傳感器、執(zhí)行器、分站、電源箱、主站、主機(jī)、打印機(jī)、電視墻、管理工作站、服務(wù)器、路由器、ups電源、電纜和接線盒等組成。,目前分為三大類，KJ、TF、A-1系列，其結(jié)構(gòu)基本相同。都是由傳感器及執(zhí)行裝置、傳輸（通信）系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。,1、傳感器及執(zhí)行裝置 傳感器負(fù)責(zé)采集

11、各種環(huán)境參數(shù)并送到傳輸系統(tǒng)。傳感器直接關(guān)系到監(jiān)控內(nèi)容和數(shù)量及系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，因此，必須選擇可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的傳感器；執(zhí)行裝置的功能是接收來自傳輸系統(tǒng)的信息，并根據(jù)指令執(zhí)行開、停、斷電的控制功能。 2、信息傳輸系統(tǒng) 主要有傳輸接口、分站、中心站柜、電纜組成。其功能是接收傳感器傳來的各種信息，并把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號或頻率信號，發(fā)送、接收裝置及電纜和各種接口傳送到地面中心站的計算機(jī)進(jìn)行處理。同時接收計算機(jī)發(fā)來的各種指令，并通過上述設(shè)備傳遞給執(zhí)行裝置。,3、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 有計算機(jī)、模擬盤及各種外部設(shè)備等硬件和各種應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)等軟件組成。其功能是接收來自傳輸系統(tǒng)的信息，并對其進(jìn)行綜合分析判斷，同時通過

12、屏幕、模擬盤對監(jiān)測參數(shù)或狀態(tài)進(jìn)行顯示。當(dāng)某些環(huán)境參數(shù)超過預(yù)定值時，自動報警，并可向井下發(fā)出控制信號，切斷影響區(qū)域電源，防止事故發(fā)生。對一些重要監(jiān)測參數(shù)可存儲規(guī)定時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，并可隨時用屏幕顯示、打印、繪圖等方式再現(xiàn)所需資料。 模擬量輸入設(shè)備：各種環(huán)境參數(shù)的傳感器。如CH4、CO、O2、風(fēng)速、溫度、負(fù)壓等以及電流、電壓、速度、位移、流量、比值等。 開關(guān)量輸入設(shè)備：各種機(jī)電、機(jī)械的開閉狀態(tài)傳感器，脈沖（計數(shù)、計時）傳感器。,輸出設(shè)備：設(shè)備開停、斷電器、狀態(tài)調(diào)節(jié)器。 數(shù)據(jù)通道：數(shù)據(jù)的傳輸與接受處理 數(shù)據(jù)傳輸：把輸入設(shè)備的各種信號進(jìn)行初次加工后，以特定的格式或方法傳輸?shù)骄稀?輸出設(shè)備：設(shè)備開停、斷電

13、器、狀態(tài)調(diào)節(jié)器。 數(shù)據(jù)通道：數(shù)據(jù)的傳輸與接受處理 數(shù)據(jù)傳輸：把輸入設(shè)備的各種信號進(jìn)行初次加工后，以特定的格式或方法傳輸?shù)骄?傳輸方式： 1、（MODEN）調(diào)制解調(diào)器，將串行數(shù)據(jù)以鍵控頻率方式傳到井上。（300、600、1200、2400、4800、9600等）,2、基帶，RS422或RS485串行口直接將數(shù)據(jù)信號傳到井上。 3、分頻（載頻）方式傳到井上。 井下電源：由分站提供，將動力電源轉(zhuǎn)換為傳感器及分站用本質(zhì)安全型低壓電源。 傳輸電纜：系統(tǒng)采用專用通信電纜和光纜。 井上部分 前置設(shè)備：用于接收數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進(jìn)行初次處理（信號接收、調(diào)制、數(shù)據(jù)分離、變換、存儲、傳送）控制信號發(fā)送等。 后置設(shè)備：

14、接收前置設(shè)備的數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行綜合處理、顯示、打印結(jié)果、資料統(tǒng)計、分析存盤（歷史數(shù)據(jù)存檔）。必要時產(chǎn)生回控命令信號，經(jīng)前置設(shè)備送到井下分站,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖,主機(jī),主機(jī),數(shù)據(jù)處理器,文件處理器,電視墻,路由器,終端,主 站,打印機(jī),打印機(jī),分 站,分 站,電源,電源,執(zhí)行機(jī)構(gòu),模擬量傳感器,開關(guān)量傳感器,執(zhí)行機(jī)構(gòu),模擬量傳感器,開關(guān)量傳感器,井上部分,井下部分,UPS,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成,第四節(jié),安全監(jiān)控系統(tǒng)的特點,礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。與之相比有以下特點: 1、電氣防爆。系統(tǒng)在有瓦斯與煤塵環(huán)境的礦井下，其設(shè)備必須是防爆型。 2、傳輸距離遠(yuǎn)。系統(tǒng)的傳輸距離至少要達(dá)10

15、km。 3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)。由于巷道為分支結(jié)構(gòu)，且分支長度可達(dá)數(shù)千米。為便于系統(tǒng)安裝維護(hù)，節(jié)約傳輸電纜，降低成本，宜采用樹形結(jié)構(gòu)。 4、監(jiān)測對象變化緩慢。監(jiān)控對象為緩慢量，系統(tǒng)對傳輸速率要求不高。 5、電網(wǎng)電壓波動大。大型設(shè)備啟動，影響電網(wǎng)電壓。 6、工作環(huán)境惡劣。潮濕、粉塵、瓦斯。 7、傳感器宜采用遠(yuǎn)程供電。 不宜采用中間繼電器。延長系統(tǒng)傳輸時間；有源設(shè)備，故障率高；,第二章 傳 感 器,第一節(jié) 傳感器的特性,（一）、傳感器的特點 它是一種以測量為目的，以一定的精度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的，易于處理電量信號輸出。 1、傳感器是一種測量裝置，能夠完成一定的檢測任務(wù)。 2、它的輸入

16、量種類很多，且多為模擬信號的非電量。 3、它的輸出量是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的電量信號，是有一定的對應(yīng)關(guān)系和轉(zhuǎn)換精度,傳感器的組成： 包括敏感元件、傳感元件及測量轉(zhuǎn)換電路三部分。 敏感元件：直接感受被測量的元件，通過它可以將被測量轉(zhuǎn)換成為與之有確定關(guān)系的，便于轉(zhuǎn)換的非電量信號。 傳感元件：該信號再通過傳感元件，被轉(zhuǎn)換為電參量。 測量轉(zhuǎn)換電路：將傳感元件輸出的電參量在轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流或頻率。,應(yīng)當(dāng)注意的是，不是所有的傳感器都有敏感元件和傳感元件之分，有些傳感器則將兩者合二為一。,（二）、傳感器的特性： 1）靈敏度： 在穩(wěn)定的條件下，傳感器的輸出量變化值與引起此變化的輸入量變化值之比。對線性傳感器，

17、靈敏度為一常數(shù)。 2）分辨率： 傳感器能檢測出的被測信號最小變化量。 3）線性度： 傳感器實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和傳感器滿量程輸出的百分比。,4）遲滯： 傳感器正向特性與反向特性的不一致程度 5）傳感器所允許測量被測物理量的量值范圍。 用上、下限來表示，上限值又稱為滿量程值，使用中不宜超量程運(yùn)行。增加誤差，損壞傳感器。 傳感器質(zhì)量的好壞對系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，一般人們把它稱之為系統(tǒng)的心臟元件。,傳感器的線性度,正向特性,反向特性,第二節(jié) 甲烷傳感器,一、組成及工作原理 組成:主要由電橋電路、線性放大電路、U/I變換電路（或U/F變換電路）數(shù)字顯示電路、比較報警電路、超限保護(hù)電路

18、以及穩(wěn)壓電路等單元電路組成。 工作原理：利用電橋不平衡的原理。甲烷在傳感元件（含敏感元件）表面，在催化劑的催化下，發(fā)生無焰燃燒，放出熱量，使傳感元件升溫，進(jìn)而使傳感元件阻值增大，破壞了平衡的電橋。使電橋有輸出值。進(jìn)而，產(chǎn)生瓦斯的濃度越高傳感元件的阻值越高，電橋輸出值越大的線形正比關(guān)系。因此，通過測量傳感元件阻值變化就可測出甲烷氣體的濃度。,電橋典型電路,USC,R1,R3,R2,R4,R1*R2=R3*R4,電橋平衡條件: USC=0 R1=R3 R2=R4 或,若: R1,則: R1*R2R3*R4 電橋平衡破壞 USC有輸出,將R1用鉑金絲按一定的幾何參數(shù)繞制的螺旋狀、外部涂以氧化鋁漿并經(jīng)

19、煅燒而成的一定形狀的耐溫多孔載體。其表面涂上一層催化劑。經(jīng)過處理的元件接在電橋的橋臂上，而其他橋臂電阻匹配適當(dāng)，滿足電橋平衡的狀態(tài)。 當(dāng)一定的工作電流通過R1時，其表面即被加熱到一定的溫度，而這時，當(dāng)含有瓦斯氣體接觸到R1表面時，便被催化燃燒，燃燒放出的熱量又使R1的溫度升高，使鉑金絲的電阻值明顯升高，于是電橋就失去平衡，輸出一定的電壓。其值與瓦斯?jié)舛瘸收汝P(guān)系。因此，可以根據(jù)測量電橋的輸出電壓值的大小測算出瓦斯的數(shù)值。,CH4+2O2=CO2+2H2O+H CH4R1表面溫度R1阻值電橋平衡破壞R1*R2R3*R4 USC電信號CH4 因涂在鉑金絲的催化劑顏色為黑色，故將其稱為黑元件。R2是

20、作為橋路補(bǔ)償元件，其表面未涂催化劑，故呈白色稱之為白元件。,電氣原理圖,數(shù)字顯示電路,線性放大電路,比較報警電路,U/I U/F變換電路,測量電橋電路,超限保護(hù)電路,低壓差穩(wěn)壓電路,集成穩(wěn)壓電路,電路分析 由電橋的輸出參數(shù)經(jīng)線形放大器放大后，一路供到數(shù)字顯示電路，顯示出瓦斯的數(shù)值；一路進(jìn)入比較報警電路，若示值大于預(yù)約值觸發(fā)報警電路發(fā)出警報；一路進(jìn)入U/I或U/F電路輸出到分站。為保證電橋正常穩(wěn)定的工作，采用兩極穩(wěn)壓措施。為防止傳感器超限工作設(shè)有超限保護(hù)電路，免遭高濃度瓦斯對傳感器造成傷害。 U/F變換電路： 是以“勞耶爾典型電路”為基礎(chǔ)的電路，將一個電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成低頻脈沖信號。U/F變換

21、電路的輸出低頻脈沖信號的個數(shù)與其輸入電壓（電流）的,高低成正比關(guān)系。即輸入電壓越高則輸出的低脈沖信號個數(shù)越多。將與瓦斯?jié)舛瘸烧汝P(guān)系的電信號，再次轉(zhuǎn)換成與瓦斯?jié)舛瘸烧汝P(guān)系的低頻脈沖信號，其個數(shù)與瓦斯?jié)舛瘸烧汝P(guān)系。 二、使用注意事項： 1）本儀器應(yīng)固定專人使用維護(hù)，嚴(yán)格按使用說明書進(jìn)行操作。非專 職人員禁止使用、拆開儀器和旋動電位器。 2）在使用中避免猛烈摔打、碰撞。 3）儀器應(yīng)建立必要的登記和記錄制度，對每臺儀器的使用、故障等情況逐一記錄備案。,4）對儀器的零點、測試精度和報警點要定期調(diào)校。應(yīng)及時擦拭、清掃氣室內(nèi)部及儀器外部的煤塵，保持清潔。 5) 更換黑白元件時,需成對更換。 6）甲烷傳

22、感器黑白元件的最大殺手是硫化氫氣體，在選擇設(shè)備時要慎重。,電橋典型電路,USC,R2,R3,R4,USR,R1,r1,r1- 精度電位器,r0,r0- 調(diào)零電位器,開關(guān)量 1）、風(fēng)門開/閉傳感器： 是一種磁性驅(qū)動的接近開關(guān)，由干簧開關(guān)組件與磁性體組件兩部分組成。干簧開關(guān)組件貼近磁體后，干簧開關(guān)組件內(nèi)的觸頭閉合，遠(yuǎn)離后干簧開關(guān)組件觸頭在自身的張力下自動打開。使用中應(yīng)將磁體安裝在風(fēng)門的門扇上，干簧開關(guān)組件安裝在風(fēng)門的門框上。,磁 鋼,干簧管,2）、設(shè)備開停傳感器： 利用測定磁場的方式，間接地測定設(shè)備的工作狀態(tài)。通電后的導(dǎo)體周圍必定產(chǎn)生磁場，測出電纜周圍有無磁場存在，就檢測電纜內(nèi)有無電流通過，即可鑒

23、別設(shè)備的開/停狀態(tài)。利用傳感頭中的檢測線圈，測得磁感應(yīng)信號，經(jīng)放大、檢波、信號變換及信號輸出等環(huán)節(jié)，將設(shè)備的開/停信息傳到井下分站。適用于工作電流為10A以上設(shè)備。,電纜,傳感器,電纜芯線,傳感器,3)風(fēng)筒風(fēng)量傳感器: 風(fēng)筒風(fēng)量傳感器主要用于監(jiān)測風(fēng)筒中的風(fēng)量。當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒漏風(fēng)造成風(fēng)筒出口風(fēng)量不足時傳感器接點打開，通過甲烷風(fēng)電閉鎖裝置，自動切斷局扇供風(fēng)的工作面一切非本質(zhì)安全電源。,風(fēng)筒,彈簧,輸出接點,第三章 分 站,第一節(jié) 分站的功能,它以微處理器為核心，使分站成為一個完整的微處理系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是將各種傳感器對礦井實時采集的環(huán)境數(shù)據(jù)參數(shù)，如瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速等進(jìn)行處理后，實

24、時的向地面主機(jī)傳送，同時，接收和執(zhí)行地面主機(jī)發(fā)出的各種指令，完成對關(guān)鍵生產(chǎn)場所的安全檢測與控制。它既可作為監(jiān)控分站與監(jiān)控系統(tǒng)配套使用，也可在沒有監(jiān)控系統(tǒng)的礦井作為風(fēng)電甲烷閉鎖裝置單機(jī)使用。 分站功能： 1) 能按預(yù)先設(shè)定，自動循環(huán)采集各種傳感器信息。模擬量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)。 2) 與地面中心站主機(jī)進(jìn)行通訊，接收主機(jī)命令信息，將采集到的數(shù)據(jù)信息及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息傳送至地面主機(jī)，或接收主機(jī)控制命令，執(zhí)行切斷被控設(shè)備電源等操作。,3)以一定的時間間隔循環(huán)顯示被測參數(shù)值，顯示開關(guān)量狀態(tài)，如風(fēng)門開/關(guān)，設(shè)備開/停，饋電等，以及系統(tǒng)通訊狀態(tài)，供電狀態(tài)等。 4)具有甲烷超限報警功能，當(dāng)被測區(qū)域風(fēng)流中甲烷濃度

25、達(dá)到預(yù)置的報警點時，由傳感器發(fā)出聲、光報警信號。當(dāng)甲烷濃度恢復(fù)到預(yù)置的報警值以下，能自動解除報警。 5)具有甲烷超限斷電及閉鎖功能，當(dāng)監(jiān)視被控區(qū)域甲烷達(dá)到預(yù)置斷電點濃度時，輸出切斷被監(jiān)視區(qū)域電源開關(guān)的控制信號并閉鎖，當(dāng)被監(jiān)視區(qū)甲烷濃度降到預(yù)置的復(fù)電點濃度時，能自動解鎖。斷電點設(shè)置連續(xù)可調(diào)。,6）風(fēng)電甲烷閉鎖裝置功能： 1、當(dāng)掘進(jìn)工作面，工作面入風(fēng)及工作面回風(fēng)風(fēng)流中的甲烷濃度達(dá)到斷電點時，裝置能輸出切斷被控區(qū)域（掘進(jìn)工作面、入風(fēng)和回風(fēng)）的非本質(zhì)安全電氣設(shè)備電源信號并閉鎖。當(dāng)甲烷濃度降到規(guī)程規(guī)定時，裝置自動解鎖。 2、當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒中風(fēng)速低于規(guī)程規(guī)定數(shù)值時，裝置輸出切斷被控區(qū)域非本質(zhì)安

26、全電氣設(shè)備電源信號并閉鎖；當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常工作時，裝置能自動解鎖。,風(fēng)電、瓦斯電閉鎖 在安全生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用。 1、杜絕無計劃停風(fēng)，消除瓦斯積聚。 2、杜絕因瓦斯超限而強(qiáng)行作業(yè)的違法行為。 3、消除了作業(yè)過程中的隨意性。 4、有效的防止因違章作業(yè)而發(fā)生瓦斯事故，保證安全生產(chǎn)。,3、當(dāng)裝置所配接的設(shè)備出現(xiàn)故障或斷電時，裝置輸出切斷被控區(qū)域非本質(zhì)安全電氣設(shè)備電源并閉鎖；當(dāng)配接設(shè)備恢復(fù)正常時，裝置自動解鎖。 4、當(dāng)裝置配接的設(shè)備接通電源1min內(nèi)，繼續(xù)閉鎖被控區(qū)域的動力電源；當(dāng)配接設(shè)備正常工作時，系統(tǒng)裝置能自動解鎖。 5、根據(jù)中心站的定義，分站具有接受異地分站控制或控制切斷異地電氣設(shè)備功能。

27、6、當(dāng)供電電源停電時，后備電源自動投入工作（時間2h）。,第二節(jié) 分站的組成及 工作過程,1、單片機(jī)部分： 是支持CPU工作的最小系統(tǒng)。啟動電源后，存儲在EPROM中的分站工作程序立即執(zhí)行，顯示分站地址號，進(jìn)行正常工作程序。 2、A/D轉(zhuǎn)換器: 計算機(jī)能夠識別的信號為0、1。為使模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的信號，由A/D轉(zhuǎn)換器來完成。即將代表著瓦斯的模擬信號轉(zhuǎn)換成0、1二進(jìn)制計算機(jī)（RS-232）信號。主要由COMSA/D轉(zhuǎn)換電路完成。 3、分站通信部分： 1)、接受中心站調(diào)制解調(diào)器后發(fā)來的信號，解調(diào)成標(biāo)準(zhǔn)的RE-232信號，傳遞給CPU。,2)、接受分站單片機(jī)發(fā)來的RE-232信號，調(diào)制后

28、以載波信號形式，通過傳輸電纜傳遞井上。地面計算機(jī)發(fā)出的指令信號0調(diào)制為1070Hz；1調(diào)制1270Hz；井下分站將0調(diào)制為2025Hz，將1調(diào)制為2225Hz。由井上、下調(diào)制解調(diào)器完成。 4、I/O部分： 井下分站外部設(shè)備開關(guān)的控制電路，對外部設(shè)備和開停狀態(tài)信息的采集電路以及地址開關(guān)的信息采集等。,二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)換算對照表,第三節(jié) 信 息 傳 輸,一、信息傳輸 礦用傳感器輸出的電信號可分為連續(xù)變化的模擬信號和階躍變化的開關(guān)量信號兩大類。從廣義上講，開關(guān)量信號是一種簡單的數(shù)字信號。模擬信號可通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)字信號也可通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)

29、換成模擬信號。 按照系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘柕牟煌V井監(jiān)控信息系統(tǒng)可分為兩類。模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)。,數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點： 抗干擾能力強(qiáng)； 傳輸中的差錯可以設(shè)法控制，改善傳輸質(zhì)量； 可以傳遞各種信息，使傳輸系統(tǒng)變得通用、靈活； 便于用計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行管理。但數(shù)字傳輸?shù)纳鲜鰞?yōu)點都是用比模擬傳輸占據(jù)更寬的傳輸頻帶而換得的。 由于井下電磁干擾嚴(yán)重，傳感器種類繁多等因素，數(shù)字傳輸在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用。,1、單向傳輸、半雙工及全雙工傳輸 單向傳輸： 信息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健?半雙工（單向）傳輸： 通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。 全雙工

30、傳輸： 通信雙方可同時進(jìn)行雙向傳輸信息的工作方式。 2、串行傳輸與并行傳輸 串行傳輸： 代表信息的各種數(shù)字信號序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸?shù)姆绞健?通信方式示意圖,發(fā)端,發(fā)端,發(fā)端,發(fā)端,發(fā)端,收端,收端,收端,收端,收端,信道,信道,信道,信道,二、礦井監(jiān)控信號傳輸?shù)奶攸c 幾種復(fù)用方式用于礦井監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)用方式有：頻分制、時分制和碼分制。 頻分制: 是將一條傳輸線的頻率資源，分配給若干個對象。將其所含信息的載波進(jìn)行調(diào)制，在這些載波附近各自形成一個載有相應(yīng)信息的頻帶信號，該頻帶的寬度與所含信息的頻率寬度成正比，并與調(diào)制方式、調(diào)制深度等有關(guān)。,時分制: 將一條傳輸線的時間資源，分配給若

31、干個對象，每一個對象按一定的規(guī)則，輪流地使用該傳輸線，并且在同一時間內(nèi)，只許一個對象使用。 碼分制: 與時分制在原理上有很大不同，它們都是通過將各路信息調(diào)制在各自的載波上實現(xiàn)的。它是由經(jīng)一定時間（成為周期）后，周而復(fù)始的碼串組成。理論表明：只要兩個（或多個）波形的碼串特征各不相同而且它們之間的波形相關(guān)系數(shù)為零，那么，便于可作為多路復(fù)用的載波，這種基于載波碼串特征的不同來區(qū)分多路信息復(fù)用的方式稱之為碼分制。,第四章 系統(tǒng)的安裝 及系統(tǒng)要求,一、監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到井下安裝的要求： 1、直觀檢查：A防爆性能符號規(guī)定，B系統(tǒng)部件（探頭、分站、斷電器）齊全，無損壞，電位器靈活。C系統(tǒng)輸入電壓與現(xiàn)場電壓相符。D

32、技術(shù)資料、備件、專用工具齊備。 2、技術(shù)指標(biāo)與功能試驗 1)本質(zhì)安全電源試驗 測試開路電壓和短路電流 2)通氣試驗 指示與跟蹤。通入瓦斯標(biāo)氣和空氣,線性試驗。分別通入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%的標(biāo)氣，對傳感器的指示情況進(jìn)行測試。 3)報警、斷電、復(fù)電功能試驗。 3、系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào) 系統(tǒng)經(jīng)測試符合要求后，進(jìn)行井上統(tǒng)調(diào)。即探頭、分站、斷電器、調(diào)制解調(diào)器，計算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器按使用說明書的要求連接后，接通電源，連續(xù)工作24-48小時后，未有異?，F(xiàn)象，即可井下安裝。,二、礦井監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件 隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，軟硬件技術(shù)有了長足的進(jìn)步。計算機(jī)的處理能力、操作系統(tǒng)的功能、界面在不斷的

33、更新。操作系統(tǒng)軟件的易操作性、穩(wěn)定性以及監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)的共享性都有了較大的提高。當(dāng)前，均有如下特點： 整個軟件由兩大部分構(gòu)成：中心站軟件系統(tǒng)、監(jiān)測終端軟件系統(tǒng)。 軟件網(wǎng)絡(luò)通訊底層采用Windows面向連接的套接字通訊技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠。,數(shù)據(jù)保存采用ACCESS數(shù)據(jù)庫，便于二次開發(fā)和資源共享。 監(jiān)測點超限可一控多、多控一、不同分站間相互控制與手動控制，可用軟件定義來實現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯控制。 超上限控制、超下限控制和模擬量狀態(tài)控制靈活選擇。 數(shù)字量測點可以關(guān)聯(lián)控制斷電，便于實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖。 查看任意時間段的測點變化趨勢。 用戶可自由定義報表格式。 具有動態(tài)圖形顯示功能。,三、礦井監(jiān)測系統(tǒng)通用要求

34、 礦井監(jiān)控系統(tǒng)除應(yīng)能滿足礦井信息傳輸要求外，還應(yīng)滿足下列要求： 1）系統(tǒng)應(yīng)具有模擬量、開關(guān)量和累計量監(jiān)測功能。 2）系統(tǒng)應(yīng)具有聲光報警、模擬量和開關(guān)量手動與自動控制功能。 3）系統(tǒng)應(yīng)具有備用電源，當(dāng)電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)應(yīng)能對主要監(jiān)控量連續(xù)監(jiān)控、繼續(xù)監(jiān)控時間應(yīng)不小于2小時。 4）系統(tǒng)應(yīng)具有自檢功能。當(dāng)系統(tǒng)中傳感器、分站、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時，報警并記錄故障時間、故障設(shè)備、以供查詢及打印。 5）系統(tǒng)應(yīng)雙機(jī)備份，并具有手動切換功能（自動切換功能可選）。當(dāng)工作主機(jī)發(fā)生故障時，備份主機(jī)投入工作，保證系統(tǒng)的正常工作。,6）系統(tǒng)應(yīng)具有實時存盤功能，其存盤內(nèi)容包括 甲烷、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳等重要測點模擬量的

35、實時監(jiān)測值； 模擬量統(tǒng)計值(最大值、平均值、最小值)； 報警及解除報警時間及狀態(tài)； 斷電復(fù)電時間及狀態(tài)； 斷電復(fù)電邏輯關(guān)系不符報警時間及狀態(tài)； 設(shè)備開停時間及狀態(tài)； 累計量值； 設(shè)備故障恢復(fù)正常工作時間及狀態(tài)等。在這些存盤項目中，除重要監(jiān)測 模擬量的實時監(jiān)測值存盤記錄應(yīng)保持24小時外，其余均應(yīng)保存3個月以上，并且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，丟失上述信息的時間長度應(yīng)不大于10分鐘。,（7）系統(tǒng)應(yīng)具有列表顯示功能。模擬量及相關(guān)顯示內(nèi)容包括地址、單位、報警門限、控制門限、監(jiān)測值、最大值、最小值、平均值、傳感器故障、閉鎖與解鎖等。開關(guān)量顯示內(nèi)容包括地點、名稱、單位、累計值等。 （8）系統(tǒng)應(yīng)具有模擬量實時曲線和歷

36、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3種曲線。在一屏上，同時顯示不小于3種模擬量，并設(shè)有標(biāo)尺，可顯示對應(yīng)時間標(biāo)尺的模擬量值。 （9）系統(tǒng)應(yīng)具有柱狀圖顯示功能，以便直觀地反應(yīng)設(shè)備開機(jī)率。顯示內(nèi)容包括地點、名稱、最后一次開/停時刻和狀態(tài)、工作時間、開機(jī)率、開/停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、閉鎖與解鎖等，并設(shè)時間標(biāo)尺。,（10）系統(tǒng)應(yīng)具有模擬動畫顯示功能，以便形象、直觀、全面地反應(yīng)安全生產(chǎn)狀況。顯示內(nèi)容包括工程流程模擬圖、相應(yīng)設(shè)備開停狀態(tài)、相應(yīng)模擬量數(shù)值等。為滿足大型復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的需要，應(yīng)具有漫游、總圖加放大、分頁顯示等功能。為了使用模擬圖，除具有一幅顯示全礦概況的總圖外，一般按使

37、用功能劃分多個系統(tǒng)圖，例如，通風(fēng)安全系統(tǒng)模擬圖、軌道運(yùn)輸系統(tǒng)模擬圖、膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)模擬圖、提升運(yùn)輸系統(tǒng)模擬圖、供電系統(tǒng)模擬圖、排水系統(tǒng)模擬圖、巷道布置圖、避災(zāi)路線圖等。,（11）系統(tǒng)應(yīng)具有設(shè)備布置圖顯示功能，以便及時了解系統(tǒng)配置、運(yùn)行狀況、便于管理與維修。顯示內(nèi)容包括傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分站、電源箱、主站和電纜等設(shè)備的設(shè)備名稱、位置和運(yùn)行狀態(tài)等。若系統(tǒng)龐大一屏容納不了，可漫游、分頁或總圖加局部放大。 （12）系統(tǒng)應(yīng)具有報表、曲線、柱狀圖、模擬圖、初始化參數(shù)等召喚打印功能（定時打印功能可選），以便于報表分析。 （13）系統(tǒng)應(yīng)具有人機(jī)對話功能，以便于系統(tǒng)生成、參數(shù)修改、功能調(diào)用、控制命令輸入。 （14

38、）系統(tǒng)應(yīng)具有防雷措施，防止雷電擊毀設(shè)備，引起井下瓦斯事故。 （15）系統(tǒng)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)備啟停等電磁干擾影響系統(tǒng)正常工作。,（16）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。 （17）系統(tǒng)宜具有工業(yè)電視圖象等多媒體功能，以便提高信息的利用率。 （18）系統(tǒng)宜具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，以便礦領(lǐng)導(dǎo)及上級主管部門對監(jiān)控信息的利用。 （19）地面設(shè)備應(yīng)具有防靜電措施。 （20）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，系統(tǒng)軟件死機(jī)率應(yīng)小于1次/720小時。 （21）系統(tǒng)應(yīng)整幅實時數(shù)據(jù)畫面的響應(yīng)時間應(yīng)小于5秒。 （22）電源波動適應(yīng)范

39、圍：（地面）90-110% （井下）75-110%。,四、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體要求 實時性：監(jiān)測軟件的監(jiān)測、數(shù)據(jù)計算、判斷、處理、傳輸、控制等功能應(yīng)具有實時性，能周期地循環(huán)，而不中斷。 數(shù)據(jù)處理精度：監(jiān)控軟件在完成數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理時，所帶來的各種運(yùn)算、處理誤差應(yīng)小于0.5%。 死機(jī)率：在連續(xù)運(yùn)行過程中，軟件引起的死機(jī)率應(yīng)小于1次/月。 鍵盤響應(yīng)：在連續(xù)運(yùn)行過程中，軟件應(yīng)能響應(yīng)操作人員從鍵盤輸入的命令并要求從輸入到執(zhí)行命令的最間隔時間小于30S。,中文功能：監(jiān)測軟件必須具有漢字顯示、用漢字及字符打印報表的功能。 自檢功能：監(jiān)控系統(tǒng)軟件宜具有對接入系統(tǒng)的傳感器、分站的工作狀態(tài)、傳輸電纜故障位置的

40、自檢功能。 信息輸出和存儲功能：監(jiān)控軟件應(yīng)具有顯示、打印、報警和存儲功能。 生成功能：監(jiān)控軟應(yīng)具有在不中斷正常監(jiān)控功能的條件下由用戶隨時生成、修改各種參數(shù)及表格的功能。,五、監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)管理資料 安全監(jiān)控機(jī)構(gòu)應(yīng)建立以下帳卡及報表： 設(shè)備、儀表臺帳； 監(jiān)控設(shè)備故障登記表； 檢修記錄； 巡檢記錄； 中心站運(yùn)行日志； 礦井安全監(jiān)控日報表；, 礦井安全監(jiān)控設(shè)備使用情況月報、季報表。 安全監(jiān)控機(jī)構(gòu)必須繪制安全監(jiān)控設(shè)備布置圖和斷 電控制接線圖，圖上標(biāo)明傳感器、聲光報警器、斷電器、分站、電源、中心站等設(shè)備的位置、接線、斷電范圍、報警門限、斷電門限、復(fù)電門限、傳輸電纜、供電電纜等，并根據(jù)實際布置及時修改。

41、監(jiān)測技術(shù)資料均需定期保存，井下事故記錄應(yīng)長期保存。,第五章 我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,發(fā)展過程 我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進(jìn)的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦已大量使用。實踐表明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，各局礦已作為一項重大安全裝備。由于當(dāng)時相當(dāng)一部

42、分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)水平低、功能和擴(kuò)展性能差、現(xiàn)場維修維護(hù)和技術(shù)服務(wù)跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產(chǎn)。因此造成相當(dāng)一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)。特別是近年來由于老系統(tǒng)服務(wù)年限將至，已無繼續(xù)維修維護(hù)的必要，系統(tǒng)面臨更新改造的機(jī)遇。,隨著電子技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)，以及MSNM、WEBGIS等煤礦安全綜合化和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)。同時，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下，規(guī)定了我國各大

43、、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。 因此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，為用戶提供了更多的選擇機(jī)會、也促進(jìn)了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。,我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平 1、系統(tǒng)中心站 環(huán)境監(jiān)測。主要監(jiān)測煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如高濃度甲烷氣體、低濃度甲烷氣體、一氧化碳、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、巖煤溫度、頂板壓力、煙霧等。 生產(chǎn)監(jiān)控。主要監(jiān)控井上、下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量；水泵、提升機(jī)、局扇、主扇、膠帶機(jī)、采煤機(jī)、開關(guān)、磁力

44、起動器運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)等。 2、中心站軟件 具有測點定義功能；具有顯示測量參數(shù)、數(shù)據(jù)報表、曲線顯示、圖形生成。,2、中心站軟件 具有測點定義功能；具有顯示測量參數(shù)、數(shù)據(jù)報表、曲線顯示、圖形生成、數(shù)據(jù)存儲、故障統(tǒng)計和報表、報告打印功能。其中，部分系統(tǒng)可實現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)連接功能，并采用國際通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)終端與中心站之間實時通信和實時數(shù)據(jù)查詢。 隨著計算機(jī)軟件技術(shù)日新月異的發(fā)展，目前，各廠家的系統(tǒng)應(yīng)用軟件正不斷更新版本，如KJF2000系統(tǒng)中心站應(yīng)用軟件版本2.40和MSNM局域網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)用軟件版本1.1的操作界面全部實現(xiàn)了可視化和圖形化功能，而且具備礦井采空區(qū)火災(zāi)早期預(yù)測預(yù)報和專

45、家決策分析功能；具備皮帶運(yùn)輸機(jī)全線火災(zāi)監(jiān)測功能；具備井下瓦斯抽放監(jiān)控功能。,3、局域網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件。撫順分院開發(fā)率先開發(fā)的WEBGIS數(shù)字化礦山安全監(jiān)測監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件版本1.10，采用人性化設(shè)計，利用Web GIS技術(shù)使得大到省煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、礦業(yè)集團(tuán)公司所轄各礦井分布位置，小到各礦采區(qū)工作面實際尺寸及設(shè)備實際使用位置，以任意無級縮小或無級放大圖形的形式達(dá)到圖形和數(shù)據(jù)的無縫集成和瀏覽；提供完備的安全監(jiān)測與安全信息管理和監(jiān)管功能；建立煤礦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、對主要圖紙（通風(fēng)系統(tǒng)圖、采掘工程平面圖、,井下運(yùn)輸系統(tǒng)、抽排水管路系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)布線圖等）實現(xiàn)動態(tài)瀏覽；實現(xiàn)安全信息的共享和

46、設(shè)備隱患排查；安全信息的網(wǎng)上公開（公司內(nèi)部）；安全隱患排查及信息發(fā)布（如對各礦下達(dá)整改通知）等。與WEBGIS安全監(jiān)測系統(tǒng)相配合，可實現(xiàn)對礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性分析、診斷、評價、管理及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的科學(xué)決策。,4、系統(tǒng)配接的各種傳感器控制器 傳感器的穩(wěn)定性和可靠性是煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能正確反映被測環(huán)境和設(shè)備參數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。目前國內(nèi)生產(chǎn)和用于煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器主要有瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煤倉煤位、水倉水位、電流、電壓和有功功率等模擬量傳感器，以及機(jī)電設(shè)備開停、機(jī)電設(shè)備饋電狀態(tài)、風(fēng)門開關(guān)狀態(tài)等開關(guān)量傳感器，以上傳感器的開發(fā)和應(yīng)用基本滿足了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的需要，但國產(chǎn)傳感器在

47、使用壽命、調(diào)校周期、穩(wěn)定性和可靠性方面與國外同類產(chǎn)品相比還有很大差距，某些傳感器（如瓦斯傳感器）的穩(wěn)定性還不能滿足用戶的需要。,實踐表明，綜合評價我國現(xiàn)有煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用效果，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4/KJ2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面幾本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。,目前存在的問題 1) 通信協(xié)議不規(guī)范 由于現(xiàn)有廠家的監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用各自專用通信協(xié)議，所以，很難找到兩個相互兼容

48、的系統(tǒng)。目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各集團(tuán)公司、礦井進(jìn)一步補(bǔ)套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制約因素，主要是用戶在裝備了某廠家的系統(tǒng)后，在眾多型號、價格不同、功能各具特色的監(jiān)控系統(tǒng)的軟件、硬件（如分站）的補(bǔ)套以及服務(wù)等方面，就別無選擇地依賴于這個廠家。有些礦井為了安全生產(chǎn)的需要，在系統(tǒng)存在嚴(yán)重問題和得不到技術(shù)服務(wù)的條件下，不得不廢棄原有系統(tǒng)而另選擇 其他的系統(tǒng)。因此，通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造成設(shè)備重復(fù)購置、系統(tǒng)補(bǔ)套受制于人和不能隨意進(jìn)行軟硬件升級改造。,井下信息傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范 是制約用戶進(jìn)一步補(bǔ)套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。如KJF2000和KJ4/KJ2000系統(tǒng)，盡管兩種系統(tǒng)

49、均采用FSK技術(shù)，以及信息傳輸波特率均為1200bps或2400bps，但其傳輸信息的調(diào)制頻率不同和傳輸信息的收發(fā)電壓幅值不同也造成這兩種系統(tǒng)的分站不能兼容。,3) 傳感器等質(zhì)量不過關(guān) 與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配接的甲烷傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)裝備，并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。 據(jù)統(tǒng)計，國產(chǎn)安全檢測用甲烷傳感器幾乎全部采用載體催化元件，然而，長期以來我國載體催化元件一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校期頻繁的缺點，嚴(yán)重制約著礦井瓦斯的正常檢測，與國外同類傳感器比較差距較大。主要問題是：,a.抗高濃沖擊性能差。在巷道瓦斯涌出量大的情況下元件激活。反復(fù)作用的結(jié)果造成零

50、點漂移并使其催化性能下降，抗高濃沖擊性能差是造成元件使用壽命低、穩(wěn)定性差的主要原因。 b.對過分追求低功耗的元件，在礦井高濕度環(huán)境條件下,CH4在元件表面燃燒生成的水蒸氣易于凝結(jié)在元件表面，降低元件使用壽命。 c.抗中毒性能差； d.載體催化元件制作工藝水低，元件一致性差。,4) 現(xiàn)場管理和維護(hù)水平有待于加強(qiáng) 盡管國家和各省、地、市煤炭管理部門強(qiáng)制性要求各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并加大了對礦井安全生產(chǎn)的管理力度，但一些地方國有煤礦，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦，多數(shù)由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員而不能正常使用和維護(hù)已裝備的系統(tǒng)，甚至對系統(tǒng)配接的傳感器根本不進(jìn)行調(diào)校。,5)市場秩

51、序亟待規(guī)范 大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的不斷出現(xiàn)，無疑存在著市場競爭條件下初級階段的惡性競爭，其結(jié)果是不僅損壞了廠家的利益，而且由于導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)的系統(tǒng)研發(fā)后勁不足、技術(shù)支持能力降低，最終將影響產(chǎn)品用戶的正常使用。此外，由于煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)涉及計算機(jī)的軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)、系統(tǒng)傳輸設(shè)備的軟硬件技術(shù)、各種傳感器技術(shù)、系統(tǒng)的完善和升級改造技術(shù)、技術(shù)支持和服務(wù)能力等綜合性技術(shù)。因此，在選擇某種系統(tǒng)時必須特別強(qiáng)調(diào)廠家的企業(yè)規(guī)模、研發(fā)能力、系統(tǒng)的技術(shù)水平和技術(shù)支持能力等。,6) 發(fā)展趨勢 a.系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控，而且在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進(jìn)行有效的危險性判別、分析和提出專家

52、決策方案。同時系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。 b.針對通信協(xié)議不規(guī)范和傳輸設(shè)備物理層協(xié)議不規(guī)范盡，應(yīng)盡快尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn). c.研制高可靠性瓦斯傳感器；,d.礦井瓦斯爆炸多半是由電氣火災(zāi)引起的，因此應(yīng)研制智能化的高壓開關(guān)柜、高壓真空饋電開關(guān)、低壓真空饋電開關(guān)等，依此向系統(tǒng)提供多參數(shù)的信息，如電流、電壓、單相/三相漏電電流、開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)機(jī)械/電氣閉鎖狀態(tài)等； e.制定科學(xué)、合理的政策法規(guī)，研究提高煤礦安全管理水平的管理技術(shù)，使我國的煤礦安全生產(chǎn)管理從以人治為主，發(fā)展到以法治理。,第六章 礦井電氣防爆 及安全閉鎖,第一節(jié) 電氣防

53、爆及 供電保護(hù),煤礦安全監(jiān)控設(shè)備必須工作穩(wěn)定、性能可靠，嚴(yán)禁由于設(shè)備在設(shè)計、制造中的隱患引起瓦斯、煤塵或危及人身安全，為確保煤礦安全監(jiān)控設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量，煤礦安全監(jiān)控設(shè)備必須符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化歸口審查，通過國家技術(shù)監(jiān)督局認(rèn)證的檢測機(jī)構(gòu)的型式檢驗，并取得“MA標(biāo)志準(zhǔn)用證”。用于爆炸性環(huán)境的煤礦安全監(jiān)控設(shè)備，還必須通過國家技術(shù)監(jiān)督局認(rèn)證的檢測機(jī)構(gòu)的防爆檢驗，并取得“防爆合格證”。,一、概念： 1、防爆： 電氣設(shè)備在有爆炸性的混合物的地點使用中，不會引起周圍爆炸性混合物發(fā)生爆炸的性能。礦井中使用的隔爆設(shè)備、增安設(shè)備、本質(zhì)安全性設(shè)備等。 2、隔爆： 電氣設(shè)備的外殼內(nèi)部發(fā)生爆炸

54、時，決不引起外殼外部的爆炸性混合物的燃燒和爆炸的性能。它的外殼具有耐爆性和隔爆性。 3、失爆： 電氣設(shè)備外殼內(nèi)部發(fā)生爆炸時，引起殼外的爆炸性混合物發(fā)生爆炸，或是從各處縫隙中噴出高溫火焰，引起殼外的爆炸性混合物的爆炸。,二、常見的防爆電氣設(shè)備的類型 1、隔爆型（d） 2、增安型（e）在正常運(yùn)行中，不會產(chǎn)生火花、電弧 或可能點燃爆炸性混合物的高溫設(shè)備結(jié)構(gòu)上，采取措施提高安全程度。 3、本質(zhì)安全型（i）在規(guī)定的試驗條件下，正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸物的電路。 三、礦用防爆電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志 第一部分為防爆特別標(biāo)志，用“Ex”表示；第二部分為防爆形式，用防爆代號

55、表示；第三部分為類別 如： Exd 一類礦用隔爆型電氣設(shè)備 Exib 一類礦用本質(zhì)安全型電氣設(shè)備 Exdib 一類礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電氣設(shè)備,本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的防爆原理：通過限制電氣設(shè)備電路的各種參數(shù)，或采取保護(hù)措施來限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實現(xiàn)了電氣防爆。 由于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電路本身就是安全的，所產(chǎn)生的火花、電弧和熱量都不會引燃周圍爆炸性混合物,因此,本質(zhì)安全型電氣設(shè)備不需要專用的防爆外殼,簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu),縮小設(shè)備的體積和重量。具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，制造維修方便等特點，

56、是一種十分理想的防爆電氣設(shè)備。但由于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的最大輸出功率為25W左右，使用范圍受到限制。主要用于通訊、監(jiān)控、信號和控制系統(tǒng)，以及儀器、儀表等。,本質(zhì)安全型電氣設(shè)備根據(jù)安全程度的不同分為ia、ib兩個等級。 ia等級是指電路在正常工作、一個或兩個故障時都不會引燃周圍爆炸性混合物的電氣設(shè)備；當(dāng)正常工作時，安全系數(shù)為2；一個故障時安全系數(shù)為1.5，兩個故障時安全系數(shù)為1。 ib等級是指電路在正常工作和一個故障時,不會引燃周圍爆炸性混合物的電氣設(shè)備當(dāng)正常工作時，安全系數(shù)為2；一個故障時安全系數(shù)為1.5。從安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn)中ia等級的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的安全程度高于ib等級，技術(shù)上ia等級的

57、本質(zhì)安全型電氣設(shè)備比ib等級的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備要更高更嚴(yán)。,第二節(jié) 安全閉鎖 1、風(fēng)電閉鎖： 掘進(jìn)工作面的局扇停止運(yùn)行后，工作面及其附近巷道會積聚瓦斯、煤塵。如果這時工作面和巷道中的電氣設(shè)備仍然有電工作，就有可能成為引起瓦斯煤塵爆炸的火源。為消除這些隱患，在局扇停止運(yùn)行時，能立即切斷局扇供風(fēng)的巷道中的一切電源，稱之為風(fēng)電閉鎖。 局扇停止運(yùn)行后，為確保安全在開啟時必須遵守規(guī)程的規(guī)定。 2、瓦斯電閉鎖 掘進(jìn)工作面中設(shè)置的瓦斯監(jiān)測儀，當(dāng)探測到瓦斯超規(guī)定限度時，具有自動切斷動力電源，并只有瓦斯?jié)舛冉档揭?guī)定限度以下時，方能恢復(fù)送電的閉鎖裝置。具有以下功能：,1)、工作面或風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸迺r，切斷工作

58、面及回風(fēng)巷風(fēng)流中的非本質(zhì)安全電源。 2)、串聯(lián)通風(fēng)工作面入風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸蓿袛啾淮ぷ髅鎯?nèi)的一切非本質(zhì)安全電源。 3)、工作面與全風(fēng)壓風(fēng)流匯合處瓦斯超限，切斷回風(fēng)巷風(fēng)流中的非本質(zhì)安全電源，并發(fā)出聲光報警。 4)、局扇風(fēng)筒風(fēng)速過低或局扇斷電時，切斷供風(fēng)區(qū)域的一切非本質(zhì)安全電源。 5)、局扇停止運(yùn)行時，停風(fēng)區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到3%以上時，閉鎖局扇電源，須人工解鎖，方能啟動局扇。,6)、傳感器故障或斷電時，能切斷傳感器監(jiān)視區(qū)域的 一切非本質(zhì)安全電源。 7)、因主機(jī)發(fā)生故障而失電時，切斷監(jiān)視區(qū)域的一切非本質(zhì)安全電源，并閉鎖。 8)、閉鎖裝置接通電源1min內(nèi)，繼續(xù)閉鎖相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的被控設(shè)備。 9)、實

59、現(xiàn)4-8條功能后，如果恢復(fù)到正常通風(fēng)狀態(tài)或故障恢復(fù)正常并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行后，裝置能自動解鎖。 10)、必須使用專用工具方能通過閉鎖裝置對局扇進(jìn)行解鎖，不允許對已閉鎖的動力電源進(jìn)行人工解鎖。,第三節(jié) 礦井供電安全保護(hù),一、過流保護(hù) 凡是流過電氣設(shè)備的電流超過它們的額定電流值，稱為過流。 1）短路和過負(fù)荷：電氣設(shè)備在運(yùn)行中其額定電流值和溫升超過額定電流值和容許的溫升，導(dǎo)致絕緣損壞燒毀設(shè)備。 2）斷相：斷相后轉(zhuǎn)矩小，電機(jī)線圈過負(fù)荷，燒毀設(shè)備。 二、接地 保護(hù) 1）工作接地：電力系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行需要接地。 2）保護(hù)接地：電機(jī)設(shè)備外殼和構(gòu)架接地與接地極相連。 3）過電壓保護(hù)接地：為消除過電壓而設(shè)置的接地，避雷針、