KJ273水文系统介绍详细版.docx

水害作为煤矿井下主要灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产， 其表现形式是矿井涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力，因 此，井下出水点的涌水量、排水沟水流量监测是一项非常重要的工作。 目前，矿井一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各 测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发 生时，不能及时发现。另外，水仓水位等参数也十分重要，有必要连 续自动监测，但也普遍采用人工测量。因此，建立矿井水文自动监测 报警系统十分必要。一、水文系统的功能1、系统的总体功能KJ273矿用水文动态监控系统实现对矿井井下水仓水位、水温， 钻孔水压、水温、流量，明渠流量和给排水管道流量、压力以及地面 钻孔的水位、水温等水文参数进行自动测量和记录。及时掌握井下水 文动态变化情况，水文数据的实时采集、组织与数据库建立、水文数 据分析处理（如对数据进行校正、异常值分析、信息统计查询、图表 的浏览打印等）、数据发布以及智能预测预警功能的实现。KJ273矿用水文动态监控系统是根据煤矿系统的规范和要求，充 分利用数据采集技术、计算机技术、网络技术和数据库技术等实现地 下水水文数据的采集、处理和发布为一体的综合信息管理系统，是现 代化科技与管理密切结合的一项系统工程。它是煤矿部门实现地下水 管理现代化、决策科学化的一个重要过程。其核心是数据的采集处理 和信息发布，通过将水文数据采集并处理后发布给相关各个煤矿部 门，为各个部门在实施煤炭安全开采上提供有力的决策依据和参考， 最终实现避免突水事件发生、避免煤矿发生水灾这一日的。对于本系统，从一般的意义上来说，是要实现从数据采集处理到信息发布处理的全过程的自动化，主要包括以下几个方面：1）数据采集自动化：即应通过一定的采集方法，能够将煤矿部门需要的地下水的水位（水压）、流量、温度等数据自动的采集并按照一定的方式存贮。2）数据处理自动化：采集到的数据能够以实时数据、报表统计、图形等形式直观的显 示。3）信息发布自动化：由于煤矿各个部门息息相关，因此，采集到的水文数据通过网络 简单快捷发布给各个相关部门。2、系统的各个部分功能2.1主站功能（1）通过通讯设备向分站发送命令或接收分站采集数据。（2）将处理后的监测数据实时显示并保存到磁盘。（3）数据异常值（骤变、超出上下警戒值、掉电）声、光、电 报警功能。（4）实时显示水文分站相关参数值及监测值。（5）设置井下分站的相关参数。（6）实现数据的查询、编辑及导出功能。（7）对数据进行处理，生成各种报表并打印输出。（8）绘制多种参量的曲线图及直方图。（9）进行水文数据的网络发布，各有关部门可通过网络进行数据 浏览。2.2分站功能（1）数据采集（2）数据暂存（3）数据显示（4）井上子站通过无线数据传输到主站计算机。（5）井下子站将数据通过信号线传输到数据通讯分站。2.3地面遥测分站传感器实测的电压信号经过V/F变换后得到的频率值然后存储、 处理。通过GSM Modem，按设置的时间间隔将数据以短消息的方式 发送到水文监测中心的GSM Modem存储、显示，通过RS232传送到微 机系统进行数据解释、处理和入库，从而实现对地面水文数据的实时 采集，实现了野外无人值守环境下的地下水实时监测。2.4 KJ273-F3矿用本安型水文监测子站实时采集并显示温度、水压、液位及流量信号。能够实现温度、 水压、液位及流量的集中监测。优势：本产品专为煤矿环境而开发、 安装方便，数据可靠，高亮度数码显示当前水压、温度、液位的检测 值。显示直观响应时间短。整机采用微功耗设计，电源供电时间长； 水压、温度、流量、液位超限自动报警功能。（报警值可设定）信号 源采用源电流环模拟量信号。仪器可与国内各种监测系统配套使用。 2.5各类传感器功能GLW60(A)矿用明渠流量传感器是采用压电品体作为测量元件输出与流量成正比的电流信号的 智能流量仪表。该仪器具有结构简单、通用性好、稳定性高等特点。 明渠流量传感器的安装方法：流速-水位计算法(简称流速-水位法)测出流通通道某局部(点、 线或小面积)流速，代表平均流速，再测量水位求得流通面积，乘局 部流速与平均流速间的系数，经演算求取流量。GUD15矿用液位传感器是采用半导体差压探头制成的投入式智能液位测量仪表。该仪器 适用于煤矿井下水仓液位的测量。仪器具有红外线遥控校正功能，使 仪器的校正更方便、准确。另外，由于仪器没有调节孔，使得密封性 能更好，工作更可靠。2.6无线数据传输模块传感器采集信号通过无线数据传输模块发送出去，子站的无线数 据传输模块接收传感器传输过来的信号传输到子站并在屏幕中显示 出来具体情况；子站将传感器传输过来的信号通过无线数据传输模块 传输到分站，分站的无线数据传输模块将接收的信号传输到分站并显 示出来。2.7系统数据通讯功能(1) 井下智能分站接收数据采集分站传送的数据。(2) 井下智能分站经过编码后通过通讯线路传送到地面通讯中控站。(3) 地面通讯中控站接收到矿用井下智能分站传送的数据后，通过串行接口发送到主站微机。（4）主站微机接收到数据后，进行运算处理，将数据保存到水文数 据库。二、可以解决问题1、煤矿面临的主要问题随着我国国民经济的快速发展，煤炭的开采量在不断地增加， 开采层位也愈来愈深，时常发生矿井突水事件，给人民生命财产带 来严重损失，地下水已成为威胁煤矿安全生产的重要因素。因此， 对煤矿地下水位的实时监测和有效管理显得尤为重要。解决方法：随着传感器技术和数据通讯技术的发展，一个精度更高、实时 性更强、运行更可靠、自动化程度更高，能够连续长期测量并利用 计算机分析、辅助决策的，适用各种不同环境的水位（水压）、水温， 管道流量，明渠流量等数据进行时实测量和采集，对矿井水害进行 及时预报的矿井水文动态智能预警系统，对于及时掌握地下水动态、 保证矿井的安全具有重要的现实意义。2、明渠传感器和液位传感器在水文监测系统中的实际应用：（1）、明确流量传感器该仪器用于各种河渠、水沟、管道的流速、流量的测量。适用于 水利调查和径流试验。也可使用于煤矿矿井下易燃、易爆区域出水量 的测量。仪器组成：多功能监测仪，充电器，传感器及电缆。仪器的工作原理：仪器通过传感器测量水的流速，然后利用流速 和截面积法计算得到所测点的流量.整个过程一次完成，测量数据自 动存储，可与微机进行数据通讯、显示并打印测量结果。技术指标：1）明渠流量测量范围：3.51000 m3 /h分辨率：0.001 m3 /h精 度：5%;2） 管道流量测量范围：3.5500 m3 /h分辨率：0.001 m3 /h精 度：2%;3）最大流量： 55000立方米/小时；4）最大流速：6米/秒；最小流速：0.05米/秒；5）测量误差：±5%；6）外形尺寸：长170毫米，宽100毫米，高40毫米；7）明渠截面：宽X深1.6X1.6/；8）数据存储：2999组数据；9）重量：0.7 kg；该仪器优点：1. 质量保证。仪器所采取的多功能监测仪是经过煤炭工业上海 电器防暴检测中心检验为本质安全型，具有国家安全监察局煤矿安全 标志办公室颁发的MA认证标志，我们的产品严格按照MA认证的要求 进行生产。2. 其体积小、重量轻、精度高、测量范围大、操作简便。3由于采用红色光源传感器，所以测量基本不受水质、浑浊度的影响。4. 此仪器还可以与微机通讯，通过我公司提供的数据处理软件可制表、作图、打印。5. 该仪器是全中文操作菜单的智能手持式测量仪器。明渠流量安装示意图:（2）、矿用液位传感器矿用液位传感器是为了监控矿井水仓水位变化而研制的专用仪表。该传感器能自动将矿井水仓水位转变为标准电信号输送给关联设 备，具有就地显示水位的功能。工作原理：矿用液位传感器选用进口不锈钢隔离膜片敏感元件，将芯片装入一不锈钢壳体内，采用特制防水通气电缆将电压信号引出。传感头投 入被测液体内，其输出信号通过电缆接入仪表盒内的线路板。由于采 用特制的防水通气电缆，使感压膜片的背压腔与大气良好相通，测量 液位不受外界大气压的影响，测量准确，稳定性好，并具有优良的密 封和防腐性能，可直接投入水、油等液体中长期使用。传感器环境适 应性强，安装调试方便，经国家防爆检验机关进行联机检验后，可与 国内各类监测系统配套使用。基本参数：测量范围：0-15mm (可根据用户需求定做)基本误差：误差W土 5.0%显示输出：LED 4位显示总线接口： RS485、CAN总线、电流环模拟量(4-20ma)通讯协议：企标(自定义)通讯容错校验：CRC、校验和通讯速率：9600bps供电电压：24V (本安电源提供)本质安全型：“Exibi”3、还可实现解决的问题如下：(1) 矿井各含水层和积水区水位水压变化情况监测；(2) 矿井地面降水量、井下不同区域涌水量及其变化情况监 测；(3) 矿井受水害威胁地点水文变化情况综合监测;(4) 矿井防水设施维护状况监测；(5) 矿井排水系统实际工况监测；(6) 地面地质钻孔水位、水温监测;三、比同类产品的优点 多参数监测功能本系统可监测液位、水压、水温和水流量等水文数据。 高可靠性采用软件自复位和硬件看门狗技术，系统在无人值守情况下能可靠 运行；监测数据可通过通讯网络传输也可记录于仪器内，仪器可保 存多达七千多组数据。 数据通讯手段灵活、方便、适用面广监测数据可根据现场设施情况灵活采用网络、Intranet和工业 控制网等进行有线或无线形式进行数据传输。本系统既适用于地表 地下水资源的监测预警，又适用于地下水资源的合理开发和有效利 用以及矿井水害防治。 完善的处理方法设计实现了 KJ273矿用水文动态监控系统软件，对于采集的水 文信息采用多种方法以表格、曲线、报表、图形等方式实现数字的 动态显示与可视化输出，并可进行相应的编辑、打印等操作，方便 了用户的直观查询与使用。 科学的预测、预警功能利用神经网络可根据历史数据预测水位的变化趋势，生成预警 等值线图，并有实时数据的超限报警功能，为矿区的水文动态分析 提供了有力的控制与分析手段。 多学科的综合性综合应用计算机科学、水文科学、神经网络、电子技术、通讯技 术、网络技术和信息处理技术，建立水文资源动态管理模型。(7) .系统具有很高的抗干扰能力及很高的稳定性、可靠 性。采用高速数据交换技术，系统具有最佳的实时性。系统组 态灵活方便，可按现场需求增加对不同水平、不同工作面支架 压力变化量的实时监测。系统支持井下监测站点及通信距离的 扩展。子站具有测量精度高，测量范围大，且具有密封、防潮、 防爆等安全保护措施。