煤矿安全监控系统(第6章).ppt.ppt

煤矿安全监控系统,授课教师：张 平 良联系电话：13981640466Email:379557598QQ.com,荥经永安煤矿安全培训中心,6.1煤矿安全监控系统简介,煤矿安全监控系统利用计算机及网络技术监测煤矿甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。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。是煤矿高产、高效、安全生产的重要保证。,6.1煤矿安全监控系统简介,瓦斯监测与超限断电,瓦斯遥测系统,安全监测监控系统,综合安全监控系统,煤矿安全监测监控系统的发展,瓦斯超限断电仪，如上海无线电二厂生产的ABD-21型断电仪,瓦斯遥测仪，每台可对56个点的瓦斯数据进行遥测。如ABD-21S型遥测仪。,对模拟量、开关量进行监测监控。如：A-1型、TF200型。,在安全监测监控系统基础上发展而成的综合 监控系统。,我国煤矿监控系统的发展史“六五”期间：引进，采用实线传输的法国CTT6340系统、波兰CMC1系统、CMM20系统；采用频分制传输的德国TF200系统；采用时分基带传输的英国MINOS系统；以及采用时分移频监控FSK调制的美国DAN6400系统、Senturion-200。“七五”期间：消化、吸收“八五”、“九五”期间：完善、改造、推广 2002年后：市场准入 趋势：综合化、数字化、网络化,6.1煤矿安全监控系统简介,随着计算机和网络技术的发展，煤矿安全监控系统已由早期的单一参数的监测系统发展为多参数单方面的监控系统，如环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、水灾、火灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备运行状况等监控系统。,6.1煤矿安全监控系统简介,煤矿环境监控：对环境参数（模拟量）的监控：如对瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢浓度和风速、负压、温度、湿度等。对状态参数（开关量）的监控：如对风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停、工作电压等。通过连续实时监测，并实现瓦斯超限声光报警、断电和瓦斯风电闭锁控制。,6.1煤矿安全监控系统简介,6.1煤矿安全监控系统简介,提升运输监控：对罐茏位置、速度、安全门状态、摇台状态、阻车器状态等进行监控，实现推车、补车、提升闭锁控制。,供电监控：对电网电压、电流、馈电开关状态、电网绝缘状态等进行监控，并实现漏电保护、过流保护、馈电开关闭锁控制。,6.1煤矿安全监控系统简介,水监控：对水仓水位、水泵开停、水泵工作电压、电流、阀门开关、流量、压力等进行监控，并实现阀门开关、馈电开关闭锁控制。,火灾监控：对一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度和温度、压差等进行监控，并通过风门、风窗控制实现均压灭火控制。,6.1煤矿安全监控系统简介,矿山压力监控：对地音、顶板位移、位移速度、位移加速度等进行监控，并实现矿山压力预报。,煤与瓦斯突出监控：对煤岩体声发射、瓦斯涌出量、工作面煤壁温度等进行监控，并实现煤与瓦斯突出预报。,煤矿安全监控系统由传感器、执行机构、分站、电源箱（或电控箱）、主站（含显示器）、打印机、电视墙（或投影仪、模拟盘、多屏幕、大屏幕）、管理工作站、服务器、路由器、UPS电源、电缆和接线盒组成。,一、系统的构成,6.2 煤矿安全监控系统的组成与特点,煤矿安全监控系统构成图,6.2 煤矿安全监控系统的组成与特点,煤矿安全监控系统配置示意图-KJ90NA型,13,6.2 煤矿安全监控系统的组成与特点,二、系统的特点 1、电气防爆：煤矿监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下，这就要求煤矿安全监控系统的设备必须是防爆型电气设备。2、传输距离远：煤矿安全监控系统的传输距离至少要达到10Km。3、网络结构宜采用树形结构。,6.2 煤矿安全监控系统的组成与特点,二、系统的特点 4、监控对象变化缓慢，对系统的传输率要求不高。5、电网电压波动大，电磁干扰严重。6、工作环境恶劣。7、传感器（或执行机构）宜采用远程供电。8、不宜采用中间继电器。,6.3 煤矿常用安全监控系统,监控系统的分类 1、按复用方式分类 a)时分制系统 b)频分制系统 c)码分制系统 d)复合复用方式系统（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上）,6.3 煤矿常用安全监控系统,监控系统的分类 2、按网络结构分类 a)树形 b)环形 c)星形 d)总线形 e)复合形（同时采用星形、环形、树形、总线形中两种或两种以上）。,一、KJ90型煤矿综合监控系统主要功能及用途 1、功能及用途：KJ90型煤矿综合监控系统由重庆煤科院研制开发。该系统以工业控制计算机为中心，集环境安全、生产安全、信息管理、工业图像和多种子系统为一体的分布式全网络煤矿监控系统。该系统能在地面中心站连续自动监测矿井各种环境参数，并实现网上实时信息共享和发布，每天输出监测报表，对异常情况实现声光报警和超强断电控制。,6.3 煤矿常用安全监控系统,2、主要特点 具有良好的开放性和可伸缩性，系统中心监控软件采用模块化面向对象设计技术，网络功能强，集成方式灵活，可适应不同规模的需要。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,操作平台Windows9X/NT/2000/XP，支持Internet/Intranet模式的Web系统综合监控信息浏览，可方便实现网上信息共享和网络互联。操作简单直观，纠错能力强。独特的三级断电控制功能，可进行传感器就地断电、分站程控断电、中心站手控断电和超强异地交叉断电。具有断电回馈信息比较，若异常则报警。具有数据密采功能，允许多点同时密采，最小实时数据存储间隔可达1s。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,强大的子系统兼容能力，可支持工业电视系统、瓦斯抽放监测子系统、火灾监测子系统、电网监测子系统、主副井提升监测及核子秤计量等，便于统一管理。系统显示画面采用文本、图形兼容方式，显示信息直观、生动，具有实时多屏多画面显示功能，最多可带16台显示器。地面中心站监控信息和工业监控图像可通射频和视频驱动系统进入闭路电视系统。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,网络终端可在异地实现监控系统的实时信息和文件共享、网上远程查询各种监测数据及报表、调阅显示各种实时监视画面。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,多种类型的分站可独立工作、自动报警和断电，可自动和手动初始化，具有风电瓦斯闭锁功能。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,井下监控分站具有就地初始化功能（采用红外遥控方式），当分站掉点后初始化数据不丢失；当井下分站与地面中心失去联系时，分站可自动存储2h的数据。监视屏幕显示生动，具有多窗口实时动态显示能力，画面可由用户编排，交互能力强。具有强大 的查询及报表输出功能，可以数据、曲线、柱图方式提供班报、日报、旬报，报表格式可由用户自由编排。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,可同时显示6个测点的曲线，并可通过游标获取相应的数值和时间，显示曲线可进行横向或纵向放大，同时提供对曲线的分析注释文字编辑框，查询时间段可任意设定。断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时，能够实现报警和记录。完善的密码保护体系，只有授权人员才能对系统关键数据进行操作维护。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,3、数据传输装置 KJ90型数据传输装置是系统的重要组成部分，通讯速率为2400bit/s，传输方式为时分制基带或DPSK,电源电压为220VAC，隔离电压为1500V，与计算机接口为标准RS-232C。DPSK（差分移相键控）：Differential Phase Shift Keying 利用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。,KJ90数据传输接口,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,4、监控分站及电源 监控分站及电源为井下所挂接的各种传感器、执行器提供工作电源；采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态；向位于地面的系统中心站传送巡检参数：执行地面中心站发往井下的各种控制命令；对异常状况进行断电控制。电源箱：将井下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2h的蓄电池。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,KJ90监控系统分站有：大分站：KFD-2型，8模8开。中分站：KFD-3型，4模4开。小分站：KFD-3B型，2模2开。模拟量和开关量可任意转换。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,KJ90监控系统分站有：大分站：KFD-2型，8模8开。中分站：KFD-3型，4模4开。小分站：KFD-3B型，2模2开。模拟量和开关量可任意转换。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,工作原理和主要结构 KJ90型煤矿综合监控系统是以工业控制计算机为核心的网络化分布监控系统，主要由地面中心站、数据传输接口、网络设备、图形工作站、多媒体网络终端、井下系列化监控分站及电源、各种矿用传感器、控制器及监控子系统等组成。地面采用星形拓扑结构，井下网络采用树形拓扑结构。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,工作原理和主要结构 KJ90型煤矿综合监控系统是以工业控制计算机为核心的网络化分布监控系统，主要由地面中心站、数据传输接口、网络设备、图形工作站、多媒体网络终端、井下系列化监控分站及电源、各种矿用传感器、控制器及监控子系统等组成。地面采用星形拓扑结构，井下网络采用树形拓扑结构。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,（三）系统技术参数 1、主要技术指标 容量 64 个分站（可扩展到128 个）模拟量输入 512 个点（可扩充到1024 个）开关量输入 512个点（可扩充到1024 个）控制量输出 384个点（可扩充到768 个）传输方式 时分制基带、DPSK,传输距离 20Km，传输速率 2400bit/s 传输电缆 4 芯（主信号及开关量信号）模拟量传感器信号制式：15mA 420mA 2001000HZ 分站功能设置：手动,比特率:是单位时间内传输或处理的比特的数量。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,2、系统主要设备（1）地面中心站 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、与管理网络联接等的场所。包含有主机（选用586、166M以上工控微型计算机，双机备份）、打印机、UPS不间断电源、DLP大屏指挥系统、传输接口、避雷器、路由器等设备。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,（2）数据传输接口 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。主站（或传输接口）主要完成地面非本质安全型电器设备与井下本质安全型电气设备的隔离、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。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,监控分站及电源 监控分站及电源为井下所挂接的各种传感器、执行器提供工作电源；采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态；向位于地面的系统中心站传送巡检参数：执行地面中心站发往井下的各种控制命令；对异常状况进行断电控制。电源箱：将井下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2h的蓄电池。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,KJ90监控系统分站有：大分站：KFD-2型，8模8开。中分站：KFD-3型，4模4开。小分站：KFD-3B型，2模2开。模拟量和开关量可任意转换。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,远程断电器：KDD1型:容量36V/5A，KDD2型:容量660V/0.3A，断电距离大于10Km。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,3、配置的主要传感器（传感器及执行机构）传感器是矿井瓦斯监控系统的感知部分，它是用来测量系统所需测量的量或判断设备、设施状态的部件。包括各类传感器、声光报警箱、断电器等。将被测物理量转换为电信号，经与分站相连，并具有显示和声光报警功能（有些传感器只具有显示或声光报警）。,KG9701型低浓度甲烷传感器,KG9001型 B高浓度甲烷传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,CW-1型风速传感器,KG9501型负压传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,KG9301型温度传感器,KG9201型一氧化碳传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,设备开停传感器,风门开关传感器,烟雾传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,液位传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,风筒传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,此外还有：水位传感器 KJ92型 氧气传感器 KG8903型 顶板动态传感器 KG9302型 顶板压力传感器 KG9303型 馈电传感器 KG9401型 声光报警器 AGS型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ90型,二、KJ95型煤矿综合监控系统 KJ95型煤矿综合监控系统是集监测、通信、光纤传输于一体的综合性煤矿监控系统，适用于大、中、小型各类矿井。监测、通信和光纤传输三部分又可分别单独使用，以满足煤矿各种不同的应用要求。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,（一）主要功能1、监测监控系统功能 可以监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等 环境参数，也可监测煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕斗计数、各种机电设备开停等生产参数和电压、电流、功率等电量参数，以及输送带跑偏，输送带速度，轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行情况。可以配接输送带集中控制、轨道运输信集闭、电力监测等子系统，以实现局部环节的自动化。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,可以在全监测系统范围内通过便携式调试电话机与地面中心站或分站、传感器之间进行语音通信。工作人员可以在中心站利用鼠标通过PC机CRT 上的对话框进行各种操作，以便对矿井设备配置和测点进行生成操作。可以方便地在屏幕上绘制各种模拟图形。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,可以方便地由用户自行生成各类表格。通过主机的 串行口实时地与分站设备进行广播式通信。通过主机的RS-232串行口实时地与模拟盘进行广播式通信。主机上插网卡，即可实现监测系统直接上网。可以配接绘图仪，以便绘制各种图形和监测曲线。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,可以配接大屏幕或投影机，以便在更大的面积上显示更多的工艺流程模拟图、监测曲线、表格和文字，以及主机CRT上所能显示的全部内容。可通过扫描仪输入图像图片资料，并进行图文编辑。对各类报警信息进行处理，并实时地进行存储和报警。对监测到的实时数据进行处理，模拟量每2min 存一个平均值，开/停信息按小时计时，累计量按小时计累计并存储。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,通过主机CRT可显示以下几大类信息：系统生成及操作；测点生成及操作；时钟和日期显示；工艺流程模拟图形显示；各测点数据表格显示；模拟量参数的实时值表格，二维或三维柱状图、圆饼图、变化曲线显示；开关量的实时值，累计开/停时间显示；累计量的实时值及累计值显示；各类报警表格显示；系统相关设备及软件操作说明显示。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,在井下高智能分站上主要可完成以下功能：实现采煤工作面，掘进工作面以及串联通风情况下的风电瓦斯闭锁；电网停电后，可继续工作2h；分站上有液晶显示窗口，一次可显示16 个汉字和字符；可存储24h的瓦斯数据，并能以曲线形式显示出来；站内设有键盘，可任意设置报警点和断电点；可定点显示某一测点或巡回显示各个测点的实时监测值；该分站可单独使用，也可作为分站一级设备使用。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,二、KJ95调度通信系统功能 可与地面交换机配接，实现一次等位拨号，或单独成局中继入网；系统采用分散铃流，铃流故障时，只影响所在用户话机，铃音有两种，即复合和单音。易识别来自地面交换机（复合音）还有程控调度交换机（单音）的振铃；调度台上有24位数字显示，每个键有红绿灯对位显示，运行状态清晰，操作方便，话机有16位键，其中4位是功能键；,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,有单呼、群呼、全呼及单扩、群扩、全扩等功能；有会议调度功能，可召开小型、大型及全体会议；除具有强入、强拆、话监听业务外，还具有话机监听功能，以便了解话机周围5m 的现场动静；有禁止功能，对等位拨号或经中继入网的用户可禁止呼入与呼出；,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,有语音信箱功能，用户可将自己的语音存入该信箱，可由调度提取用户的语音；具有用户线路查寻功能，当用户线路开路、短路故障时，调度台上有显示；紧急状态下实现双向呼叫，并可录音、计时及调度室扩音监听；具有无须用户按话机的免提键，在调度控制下实现；,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,本系统允许接入4 个调度台与8 台调度话机，或接入4台计算机与8 台调度话机；本系统主机柜通过用户线向话机自动浮充，无须更换话机电池；交换机柜的输出端子为本安型，无须通过外接耦合器等防爆安全装置。,（二）系统技术参数 统容量 255 MB 传输制式 时分制基带光纤CMI半双工模 传输电缆 2 芯 传输速率 1200bit/s，光纤3002400bit/s 传输距离 15Km，模拟量输入 8/16 开关量输出 6 模拟量传感器信号制式：2001000HZ 分站功能设置：手动,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,（三）KJ95系统组成及工作原理,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,系统由全矿井监测监控系统、光纤高速通道、调度通信系统、计算机网络四大部分组成。它们既可作为独立的系统或设备使用，也可集成在一起形成KJ95 煤矿综合监控系统。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,全矿井监测监控系统，主要由监测主机及其外设、传输接口、传输电缆、分站和各种传感器组成。主机连续不断地轮流与各个分站进行通信，每个分站接到主机的询问后立即将该分站接收的各个测点的信号传给主机，每个分站又不停地对各传感器信号（开关量、模拟量和累计量）进行检测变换和处理，时刻等待主机的询问，以便把检测的参数送到地面。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,要对井下设备进行控制时，主机将控制命令与分站巡检信号一起传给分站。监测主机接收到的实时信息进行处理和存盘，并通过本机显示器、大屏幕、模拟盘等外设显示出来。显示器可显示各种工艺过程模拟盘、测量参数表。各种参数的实时或历史曲线、柱状图、圆饼图等，也可通过打印机打印各种报表，或通过绘图仪绘制各种图表和曲线。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,调度通信系统主要由程控交换机、操作台、传输电缆和井下扩音自动交换机等设备组成。,光纤高速通道主要由地面电端机和光端机、井下光端机和电端机，以及光缆组成。首先是地面电端机将各路通信系统的话音模拟量信号转换成数字信号，与监测系统的数字信号进行综合后送地面光端机，光端机将综合数字信号变成光信号送入光纤进行传输。井下光端机将地面送来的光信号转换成电信号送井下电端机，电端机再将综合数字信号分离成监测系统的数字信号和通信数字信号，并将通信的数字信号再变换成话音的模拟信号，经电缆传到各话机。光纤高速通道的作用是双向的，上述信号的转换过程对于由井下传至地面的监测信号和通信信号是完全一样的。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,网络是监测系统与调度通信系统联络的桥梁，在这里通信系统中设置的语音工作站不断地访问服务器，发现有测点超限时，将超限的情况以及相关区域进行分析后，确定报警的语音信息，语音工作站再将语音信息转换成语音信号以及报警区域信息送交换机，由交换机对井下相应的一个或若干个话机进行扩播报警。网络可挂接若干个工作站设于矿领导办公室或其他部门。通过网络还可方便地与矿级和局级计算机网络联网。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ95型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ101N型,KJ101N型煤矿安全监控系统是镇江中煤电子有限公司自主研发的产品。其监控分站与监控中心站之间的通讯是以主从应答方式进行，KJl01N系统的接口都带有二组独立的驱动器，每路驱动器最多可接驳64台KJ101N-F1型监控分站，系统的标准容量为128台分站，还可以很方便地进行容量扩展，可组成大小不同形式多功能监控系统。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ101N型,KJ101N型煤矿安全监控系统独创编码远程断电技术，多路断电信号仅用一对线路传输，同时兼做断电箱的电源，能够简化现场接线，断电箱不用另外配接工作电源。KJ101N型煤矿安全监控系统有着广泛的兼容方式，本系统的传感器兼有十七种输出制式，可以方便地用遥控器转换，几乎可与国内所有监控系统配接。KJ101N-F1型监控分站具有多种输入模式，输入端口的开关量与模拟量通用，并且可以兼容各种制式的频率量、不连续脉冲、串行码、电位识别，系统能够自动识别，无须定义，可以配接国内外所有符合标准的传感器。,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ101N型,一、KJ101N型煤矿安全监控系统工作原理 1、KJ101N型煤矿安全监控系统信息采集传输过程与途径 KJ101N型煤矿安全监控系统工作分为三部分；信息的采集、信息的传输、信息的处理。KJ101N型煤矿安全监控系统是一个分布式微计算机网络，由地面设备、井下设备和连接它们的传输网络三大部分组成。传输采用树状总线方式，井下和地面设备全部连接在一对传输总线上。地面由计算机和信息传输接口组成，习惯称其为“主站”，井下设备核心是KJ101N-F1型矿用监控分站，俗称“分站”。,81,监控仪（分站）,瓦斯传感器,风速传感器,温度传感器,风门开关传感器,机电设备开停传感器,一氧化碳传感器,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ101N型,6.3 煤矿常用安全监控系统之KJ101N型,KJ90分站原理图,分站(本安)部分电气布置图,分站非本安(隔爆)部分电气布置图,分站内部连接示意图,分站航空插座配置图,航空插头,航空插座管脚排序图,19针航空插头,