矿井水监测文系统整体方案设计选型.doc

矿井水文监测系统总体设计方案泰安市优耐矿山机械电子有限公司3 系统总体设计方案31 概述 KJ100矿井水文监测系统是一种矿用数据采集和控制装置。可以对矿井上下的水文情况进行实施监测，包括水位、水压、流量、涌水突变、水温等，也可配接离层、矿压、瓦斯、负压等其他多种矿用传感器，采集各种测量数据。所有数据通过总线传至地面微机，由微机进行数据分析，打印报表，绘制历史曲线。也可与瓦斯检测系统连接，通过瓦斯监测系统将数据传送到地面调度，实现数据的报表、曲线以及异常情况报警。32 系统设计方案根据矿的使用要求，井下部分我们有两种安装方案：方案一：煤矿已经安装了安全监测系统，该系统是一个比较完善、稳定、可靠的系统，我们可以将我们的监测设备连接到安全监测系统上，通过安全监测系统将监测数据传输到地面调度，通过安全监测系统实现报警上下限设置和监测数据的报表、曲线。我们是国内做水文监测系统的厂家中首家实现与安全监测系统完全可靠并网的单位。我们能够保证安全可靠的与安全系统并网，并保证原安全监测系统的正常运行。我们的每一个监测装置（包括水压监测仪、水位测量装置、流量测量装置、水温等都可选配2001000Hz的频率信号输出，可通过4芯通信电缆连接到安全检测系统的通信分站上，再通过安全检测系统将数据发送到地面调度，选择设置还可以将数据显示到电子大屏幕上。通过安检系统现有的程序形成数据报表和曲线。如果矿方需要，而且安检系统数据库是SQL SEVER编写，可以单独安装独立的数据分析软件，将水压、水位、流量等监测量单独从安检系统的数据库中分离出来，形成独立数据报表和曲线。方案二：根据矿方需要，我们可随时将我们已经安装的设备与安全监测系统，独立组成系统，通过独立网络将数据传送到地面，具体设计方案如下：如下图所示，该系统包括计算机、通信接口、监测分站和各种监测仪器：【堰式流量监测装置（带自记选型）、槽式流量监测装置（带自记选型）、超声流量计（带自记选型）、管道式电磁流量计（带自记选型）、水压监测装置（带自记选型）、水位监测装置（带自记选型）、 位移监测装置（带自记选型）】。分布在各测点的监测装置完成所有数据的测量（如流量、水仓水位、钻孔水压等），并通过传输线将测量数据发送给通信分站，在通过通信分站将数据远传到地面监控微机，实现数据的集中处理、存储、报表，并送入矿集团公司的计算机网络。33 系统功能 实时监测水仓水位、孔口水压、管道水压、明渠流量、管道流量、工作面涌水量、水温等，也可配接离层、矿压、瓦斯、负压等其他多种矿用传感器。 系统对所有监测监控数据进行实时处理后分类存储，并提供二级和三级数据库存储备份，监测数据永久保存。 系统提供多种诊断功能，包括系统的通信传输状况、传感器、分站故障分类统计等监测系统的自身故障诊断；矿井水文监测系统结构框图 系统具有实时监测表、实时曲线、报表统计、历史曲线、当地远程报警等功能，对所有数据和报表都提供打印输出功能。 系统具有良好的网络功能，可以通过电话线、局域网、互联网等多种形式，方便的进行全局、全市、全省范围的联网。系统也可根据用户定制联网需求，提供输出交换监测数据。系统具有手机短信息和电话语音报警功能，能及时把监控告警信息发送至用户手机和电话上。34 主要参数1、系统容量：128 台分站设备。2系统巡检周期 30s3地面计算机与地面通信接口的通信 （1）通信方式 异步时分制，全双工（2）接口形式 RS232 （3）通信速率 2400bps4井下各通信分站的通信 （1）通信方式 异步时分制，基带半双工（2）接口形式 CAN总线（3）通信速率 2400bps（4）通信电缆 两芯通信电缆（5）通信距离 10km（6）误码率 10-65井下通信分站与测量装置的通信 （1）接口形式 2001000Hz频率信号（2）通信电缆 四芯通信电缆 （3）通信距离 1km加中继不5km6、分站容量：2路模拟量输入，2路开关量输入7、供电：通信分站供电采用KDW28矿用隔爆兼本安不间断电源供电。KDW28矿用隔爆兼本安不间断电源供电。1）防爆型式 隔爆兼本质安全型，ExdibI2）、电源输入AC127V, AC660V 电压变化范围80%-110%3)电源输出 DC24V/0.45A4)保护方式 双重过压、过流保护5)工作方式 连续不间断供电6)备用电池 容量：24V、1.3A供电时间：2小时充电方式：自动浮充7)净重 约15kg4 各种监测装置41 YHY-D型井下钻孔水压监测仪1 概述YHY-D型钻孔水压监测仪 是对矿井水压观测孔的水压进行实时监测的全自动化仪器,能够自动测量、显示并记录水压孔的水压,掉电后数据不丢失，所有数据可通过红外遥控取数器取回，送入微机存盘、处理，通过专用分析软件处理，实现报表、曲线、显示和打印。也可与安全监测报警系统的分站连接，通过瓦斯报警系统对钻孔水压数据进行记录、存盘、报表、打印，同时可以借助瓦斯浓度监测报警系统，设定水压报警上限和报警下限，实现异常数据地面报警功能。2 量程： 020MPa可选；3 供电 仪器采用高能干电池供电，可持续工作半年以上；与瓦检系统联机，采用18V供电， 4 信号输出： 2001000Hz频率输出；5 显示方式：4位LED数码管显示。6 启动方式：光控。7 特点1） 自记功能： 仪器具有存储芯片，可以存储2500个数据2） 遥控通信： 仪器设有无线通信窗口，可通过专用取数器对仪器的参数进行遥控设置，并读取存储器数据。3） 2001000Hz模拟量输出，可方便与通信分站连接。4） 待机休眠工作模式：在不接入通信分站的情况下，仪器自动启用备用干电池供电，定时启动仪器，间歇工作，定时测量间隔1分钟到24小时任意选择，数据由取数器读取，计算机数据分析，形成报表、绘制曲线。5） 在与分站联机时：仪器实时测量，实时显示。6） 法兰连接，安装便捷。42 YHY-D-II型管道水压监测仪 1 概述YHY-DII型水压监测仪是对矿井下输水管道、密闭墙内水压、其他水压观测点的水压进行实时监测的全自动化仪器。2 量程： 020MPa可选；3 供电 仪器采用高能干电池供电，可持续工作半年以上；与通信分站联机，采用18V供电， 4 信号输出： 2001000Hz频率输出；5 显示方式：4位LED数码管显示。6 启动方式：光控。7 特点a) 自记功能： 仪器具有存储芯片，可以存储2500个数据b) 遥控通信： 仪器设有无线通信窗口，可通过专用取数器对仪器的参数进行遥控设置，并读取存储器数据。c) 2001000Hz模拟量输出，可方便与通信分站连接。d) 待机休眠工作模式：在不接入通信分站的情况下，仪器自动启用备用干电池供电，定时启动仪器，间歇工作，定时测量间隔1分钟到24小时任意选择，数据由取数器读取，计算机数据分析，形成报表、绘制曲线。e) 在与分站联机时：仪器实时测量，实时显示。悬挂式主机分站 螺纹连接（快速连接） YHY-D-II型管道水压监测仪43 YHY-D-型水位监测仪 1 概述YHY-D型水位监测仪 是对矿井水仓和水渠内的水位进行实时监测的全自动化仪器。能够自动测量、显示测量点的水位,可与瓦斯浓度监测报警系统连接，通过瓦斯报警系统对观测点的水位数据进行记录、存盘、报表、打印，同时可以借助安全监测报警系统，设定水位上下限报警，实现异常数据地面报警功能。2 量程050米可选3 供电 仪器采用高能干电池供电，可持续工作半年以上；与瓦检系统联机，采用18V供电4 信号输出： 2001000Hz频率输出；5 显示方式：4位LED数码管显示。6 启动方式：光控。7 特点a) 自记功能： 仪器具有存储芯片，可以存储2500个数据b) 遥控通信： 仪器设有无线通信窗口，可通过专用取数器对仪器的参数进行遥控设置，并读取存储器数据。c) 2001000Hz模拟量输出，可方便与通信分站连接。d) 待机休眠工作模式：在不接入通信分站的情况下，仪器自动启用备用干电池供电，定时启动仪器，间歇工作，定时测量间隔1分钟到24小时任意选择，数据由取数器读取，计算机数据分析，形成报表、绘制曲线。e) 在与分站联机时：仪器实时测量，实时显示。悬挂式主机分站 水位传感器水渠、水仓44 流量测量装置1 前言由于矿井开采地点和范围不断变化，涌水量受地质、水文地质、地形特征、气候条件、地面和地下积水以及采煤方法等因素的影响，矿井涌水量也是变化的，如雨季、冰雪融化期出现高峰。当采掘工作面与大量积水区连通时，水就会涌向采掘空间，形成透水事故，且涌水量超过排水能力时，就会造成水害。水害轻则影响矿井生产的正常进行，降低经济效益，重则危害职工生命和国家财产的安全。目前，矿井一般采用螺旋桨式流速仪，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，不能及时的发现。流量测量装置可全天候监测矿井各观测点的瞬时涌水量和累积涌水量，并在地面微机上显示和存储，一旦出现险情立即报警，以便及时采取措施，保证矿井及井下人员安全。2 流量的测量方式和仪表的选型a） 管道的流量测量仪器市场上很多，电磁流量计、超声流量计、涡轮流量计、涡街流量计等等品种很多，但真正能够适合矿井使用的却很少。从实用性、稳定性、可靠性和安全等几个角度来讲我们优选电磁流量计。b） 明渠流量的测量方法目前主要有两种：1）速度面积法 2）水力方法速度面积法测流量，是由水流的平均流速乘以渠道的横截面积，而水流速度是通过流速计在一些特定点上进行测量的。水力方法是将一水工结构建筑物插入渠道中，从而改变水工结构物或其附近的水位。由于选择了水工建筑物的合适尺寸，经过限制后的水流速率与水位是成正比的。故流速可通过对水位的测量而简单地计算上来。对小的天然的或工业上用的渠道广泛采用这一方法。水工结构物主要分为两类：量水堰和量水槽。 441 流速面积流量监测仪：主要包括排水渠内流水量的实时测量和管道内水流量的实时测量，流量监测仪能够对明渠内水流的流速流量、水位和流量变化率进行实时监测，尤其是流量突变的情况，能够发出报警信号！ 能够及时准确的掌握井下涌水的变化情况。 流量测量装置1 量程020000立方 2信号输出： 2001000Hz频率输出；3显示方式：4位LED数码管显示。 4 启动方式：光控。5特点a) 自记功能： 仪器具有存储芯片，可以存储2500个数据b) 遥控通信： 仪器设有无线通信窗口，可通过专用取数器对仪器的参数进行遥控设置，并读取存储器数据。c) 2001000Hz模拟量输出，可方便与通信分站连接。d) 待机休眠工作模式：在不接入通信分站的情况下，仪器自动启用备用干电池供电，定时启动仪器，间歇工作，定时测量间隔1分钟到24小时任意选择，数据由取数器读取，计算机数据分析，形成报表、绘制曲线。e) 在与分站联机时：仪器实时测量，实时显示。442 堰式流量测量装置 量水堰方法是将量水堰置于横跨渠道的档水结构上，迫使水从其顶部流过，水流速与该水工结构物附近的水位有关。量水堰一般是按照槽口的形状分类，最普通的形式有：三角形(V形槽)、矩形、梯形或圆形堰。从测量精度、适用环境、长期稳定性、维护的难易程度、技术的成熟程度等方面综合考虑，量水堰法和量水槽法比较适合井下涌水量自动测量，智能堰式流量传感器采用的是三角堰法和矩形堰法。 三角堰 矩形堰443 槽式流量测量装置1 概述量水槽是以与渠道不同的面积或斜面(或两者)而成型的水流通道，这一外形结构，增加了水流速度并改变了经量水槽流过的水位。量水槽有一限制水流的收缩段、喉管段、还有一扩散段，以确保下游水位低于收缩段的水位。2 结构3 量程 020000立方/小时4信号输出： 2001000Hz频率输出；5显示方式：4位LED数码管显示。6启动方式：光控。7特点自记功能： 仪器具有存储芯片，可以存储2500个数据遥控通信： 仪器设有无线通信窗口，可通过专用取数器对仪器的参数进行遥控设置，并读取存储器数据。2001000Hz模拟量输出，可方便与通信分站连接。待机休眠工作模式：在不接入通信分站的情况下，仪器自动启用备用干电池供电，定时启动仪器，间歇工作，定时测量间隔1分钟到24小时任意选择，数据由取数器读取，计算机数据分析，形成报表、绘制曲线。在与分站联机时：仪器实时测量，实时显示。 地面常观孔水位水温无线遥测系统SWY-4型水位遥测仪是对矿井野外水文钻孔的水位进行全天候全自动定时观测和记录的集微电脑技术、GSM网络通信和计算机技术于一体的自动化设备。SWY-4型钻孔水位遥测仪在无人职守的情况下，能够全天候自动定时测量钻孔水位，所有数据通过GSM网络发送到遥测主站，并传入微机存盘，通过专用分析软件处理，实现报表、曲线、显示和打印。 分析系统采用windows全中文操作界面，可自动判别并拒绝错误操作，是一个即学即会的智能化系统。该系统包括水位遥测仪、GSM遥测主站、数据分析软件三部分；水 位 遥 测 仪 水位遥测仪是安装在孔口测量现场，对孔口数据进行全自动定时测量的智能设备，测量数据暂存在存储器内，等到发射时间，遥测仪自动将数据包以短信的形式发送给GSM遥测主站，自动测量时间间隔1分钟到24小时随意设定，数据发射时间为自动测量时间的整数倍；主要技术指标：1. 工作温度：10702. 量程：0500米可选3. 测量精度：0.1%FS 计量单位为毫米4. 存储容量：64K(可存储2500组数据)5. 测量密度：测量间隔1分钟到24小时任意设置 6. 发射密度： 数据发射时间间隔为测量间隔的整数倍； 7. 工作电压：11V锂电；工作原理：对于地面水位测量来讲，将水位传感器放入水下一定深度，根据水中某点的压力与深度成正比的原理，水位传感器输出为传感器水下埋深h，然后去减电缆线长度L（即传感器井下埋深），即为孔内水位与井口距离； GSM发射模块 L hGSM遥测主站 GSM遥测主站主要是接收孔口遥测仪发来的数据包，并将数据暂时存储，等待微机分析软件来读取数据，同时主站还可将最新数据通过面板上的LED显示出来。遥测主站还能够实时监测孔口遥测仪的电池电量和设备完好情况等，当遥测仪电池电量接近截止电压时，遥测主站会发出电池电压低信号，提示更换电池。数据清除按钮 微机通讯开关在主站与微机通信前，务必先按下微机通信开关，等待出现允许通信提示符PPPPP 后，方可进行通信操作。通信结束，分析软件读取数据完毕后，原始数据仍然存储在遥测主站内，遥测主站能够存储一万个数据，只有当你确认数据已经在电脑内保存妥当后，可以通过按下数据清除按钮将主站内的数据清除。注意在主站与微机通讯完毕后，务必将微机通讯开关关掉，否则主站一直处于等待微机通讯状态，无法接收遥测仪发送来的数据。水位水压分析软件分析软件的安装，打开光盘，找到水位遥测仪文件中的SETUP.EXE 文件并双击，根据计算机提示，自动完成系统的安装。安装完毕，双击桌面快捷方式，启动水位监测数据处理软件，屏幕进入系统主窗口，在主控窗口中点击“数据通信”菜单后，系统启动通讯模块，生成通讯子窗口，点击“接受数据”菜单，系统进入接受数据窗口，“串口设置”、“接收数据”、“关闭窗口” 。在接受数据前必须先进行串口设置，点击串口设置按钮，系统进入串口设置界面请将端口设置为与微机