尤洛卡在线监测技术方案

1、炭窑坪矿煤矿顶板动态监测系统技术方案2 012年4月13日技术方案目录一、监测内容二、监测系统实现的功能三、产品技术特点四、系统结构及组成说明（含电气结构图）五、系统监测方法及工作原理六、系统现场布置及安装说明一、项目监测要求（内容）1、5 0 201工作面巷道顶板离层在线监测5 020 1工作面两顺槽巷道（各7 6 0米）每50m布置一组测点，在巷道顶板上安装， 两顺槽巷道共布置32个离层测点。2、5020 1工作面巷道锚杆应力在线监测5 0 2 01工作面两顺槽巷道（各76 0米）每个巷道断面监测一个锚杆测点或锚索测 点，每隔5 0m监测一个巷道断面，两顺槽巷道共布置3 2个锚杆/索应力监

2、测测点。3、10 2 01工作面巷道顶板离层在线监测1 0 2 01工作面两顺槽巷道（各8 0 0米）每5 0 m布置一组测点，在巷道顶板上安 装，两顺槽巷道共布置3 2个离层测点.4、1 0 2 0 1工作面巷道锚杆应力在线监测1 0201工作面两顺槽巷道（各800米）每个巷道断面监测一个锚杆测点或锚索测点， 每隔5 0m监测一个巷道断面，两顺槽巷道共布置3 2个锚杆/索应力监测测点。二、系统实现功能1 .井上计算机动态模拟显示监测参数、报警监测服务器和客户端可实时显示监测点的数据和直方图，当监测数据超限时能自动 声音报警并记录报警事件。2 .井下现场显示数据和报警，能根据设定报警参数报警指

3、井下的压力监测分站、离层传感器可实时监测数据示，通讯分站可实时显示每个测点的数据并有报警状态指示3 .监测数据自动记录存储井上监测服务器能根据设置记录周期将数据存储到数据库，数据采用动态存储技 术，数据库采用S QL海量数据库。4 .分站及接收系统后备存储功能，当通讯线路或计算机出现故障时自动启动后备 存储.5 .连续监测曲线显示、分析软件支持服务器端和客户端的历史曲线和测线加权数据分析。6 .监测数据综合专业化分析；监测分析软件综合了矿压理论数学模型，支持综合专业化数据分析。巷道顶板及围岩运动分析巷道支护应力变化分析监测段顶板冒落综合预警多元参数关联分析及预警7 .历史数据查询及报表输出历史

4、数据时间区间查询，历史曲线查询和输出，统计分析，输出标准综合分析报表， 报表可以以excel形式打印。8局、矿顶板动态监测网络功能软件采用C/S +B/S结构，支持局域网、广域网客户端监测模式和 Web用户浏 览器模式数据共享。9 .GPRS群发短信报警（可选）监测报警数据（事件）可通过G PRS公用无线数据网络群发到用户手机中（该项目用户可选择）三、顶板动态监测系统得主要技术特点顶板动态监测系统是第一套专业用于全矿井矿压综合在线实时监测系统，该系统集成了专业化矿压监测理论和方法，实现了矿压监测的数字化和网络化。搞系统与将矿压传感器接入煤矿安全监控系统形成的顶板监测系统有本质的区别。5）1 .

5、该系统支持多个子系统和多元矿压参数监测，系统支持最多达1 6个独立采区（测区）的矿压监测，每个测区检测内容包括：综采工作阻力、顶板离层、煤岩支撑应力、锚杆支护应力、充填体承载应力多元参数监测。系统容量达10 0 0个测点。2 .系统根据采场地质条件采用了两级总线设计，总线之间完全隔离，提高了系统环境适应性，与其他的煤矿安全监控系统有本质的区别。3 .传感器采用总线技术，监测分站最大可连接128个传感器，相比集散式（分站+模 拟信号传感器）结构可靠性更高，成本更低。4 .系统数据传输支持多种传输模式：1）以太环网总线传输模式；2 ）RDS电话线模 式;3）单模光纤传输模式。通讯技术采用了基带式隔

6、离传送方式和平衡式浮地通讯技术，可在电话通讯高噪声环境中，同缆稳定传输2 0km,不需要专门敷设电缆，可构成最经济的监测系统。6.智能一体化监测分站和传感器，有微处理器控制，内置总线接口，具有现实的独立报警设置功能，监测分站带后备存储功能，可使用U盘读取存储数据。7、监测分析软件采用矿压专家提出的数据分析处理思想，分析功能更具专业化分析结果更具科学性，指导安全生产的效果更好。四、监测系统结构及组成（一）井上监测信息与报警网络井上监测信息与报警网络包括：1）数据接口 （中心站）；2）监测服务器；3）矿井办公局域网和客户端（已建立）；3） GPRS数据收发单元和图文短信手机用户群。如图 1 系统通

7、讯接口可自动接收通讯线路传送的数据 ，通讯接口内置RDS收发器、NPORT以 太网接口（联网服务器N PORT5 1 5 0）、MWF光线收发器接口 ，接收单元自动侦测上 位计算机的运行状态，当上位计算机退出工作时能自动备份数据，监测服务器恢复后自动 上传存储数据，从而实现故障后备监测功能。本矿井已经建立光纤通讯，系统配置光端机分站接入环网井上PC客尸端Web服务器监测服务器OPC 接口现有硬件GPRS收发器CRSSIP月艮务信 息办公局域网络GPRS公井上191井下NPORT3 - -井下监测网络图1矿压在线监测系统井上部分组成（二）矿压监测系统与矿井综合自动化系统联网方案补充说明综合自动化

8、网络建设的基本构架采用了内外和外网结构，内网为矿井工业千兆以太环网。如图2所示。顶板监测系统主站内置 RS4 85接口，可与带用口（R S485）组 件的交换机直接接入。监测系统关联设备-J1环网光端机分站带有网口（ RJ45）和光口（SC.S30 100）,可与标准的环网交换机直接连接，接入地点可选就近环网交换 机接入（例如采区变电所）。测系统接入矿井以太环网，监测服务器通过驱动软件虚拟的串口（CO MX）读取井下监测主站传送的数据。监测服务器须接入环网段，监测服务器配置了双网口。监测服务器通过微软公司提供OPC s e rv er接口或通过FT P传送方式连接到局域网（外网）服务器。当使

9、用O PC s e r v er时，局域网的客户端和 We b服务器可安装C/ S和B /S版监测软件 通过操作系统底层链接（O PC）获取矿井环网（内网）的监测数据；当使用FTP网络传送 方式时，外网服务器端设定固定IP路径缓存文件（.TXT）,监测软件（CMPSES）通过 读取缓存文件获取监测数据。目前 系统已接入K J95、KJ90等煤矿综合监控系统和信息集成应用已有 20多个 案例，取得了较好的应用效果。井上井下RJ45监测主站图2井上联网方案（二）井下部分系统配置一个采煤工作面的顶板动态监测系统。监测系统预留接口保证矿井以后 扩展多个测区的使用要求，系统可通过扩展通讯分机和传感器方法

10、扩展测区。考虑到井下采区的布局,井下系统结构如图3所示。分别主要设备配置是：1）矿用本安型监测主站Z2台2）矿用本安型分站-F24台4）围岩移动传感器 GYW 3 0064只5 ）锚杆/索应力传感器 GYM4 0 064只（配套相应的电源及其它设备，详见设备清单）本矿选择了光纤通讯，井下的数据信号通过光缆接入到接收主机，接收主机将接收到的数据发送到监测服务器用口接收。监测主站与下为通讯分站通过 RS4 8 5总线电缆连接，与下位分站构成主从式系统 结构。通讯主站负责监测多个测区，通讯分站独立参数设置和运行，循环采集和显示每个 监测点的数据，并能实时报警。数据通讯分站通过总线巡测每个测点的数据，

11、形成上下位主从通讯关系，当离层测 点（传感器）收到主站的指令时中断采集过程将存储的数据发送到上位主站。1、巷道顶板离层监测系统GYW系列顶板离层（岩层移动传感器）可用于顶板或两帮的岩层移动监测，该传感器（监测仪）获3项国家专利：围岩离层报警监测仪（实用新型专利）ZL 2 004 2 0 039443.3多方位围岩离层报警仪（实用新型专利）ZL 2006 2 0083761.9围岩离层检测仪（外观专利）ZL 2007 3 0 013939 . 2传感器采用组合式设计，方便用户的安装和回收复用。传感器具有数字显示、报警、参数设置、485通讯功能。如图3所示。根据煤矿安全规程的要求，结合本矿的顶板地

12、质条件，建议每隔50m安装一组测点（传感器），可分段布置。每组测点有两个位移基点。每个离层传感器配置了两个基点（深基点 A,浅基点B）,基点的安装深度根据顶板地质条件和选择的支护方式确定。2、锚网巷道锚杆、锚索支护应力监测锚杆/锚索应力监测可选择部分断面布置测点，测点可与顶板离层测点相邻安装。如图3所示工作面巷道按5 0米一组测点布置。每条巷道可布置一台或多台分站。-F2多功能分站最大可连接64个锚杆传感器和64个离层传感器。锚杆应力传感器与 锚索应力传感器通用。锚杆应力监测传感器与顶板离层传感器使用同一条通讯电缆。监测主站防爆电源监测分站660/127V运输巷图3巷道顶板离层、锚杆及监测硬件

13、组成及布置图五、系统工作原理与工作过程1、巷道围岩移动（离层）监测过程描述-F2数据通讯分站连接巷道各顶板传感器和锚杆、索应力传感器才勾成二级总线上下位监测关系，离层传感器与锚杆应力传感器共用一条总线连接，每个传感器有唯一的 地址编码，通讯分站控制巡测每个传感器的数据，分站显示和存储数据并将数据发送到 上位监测主站。监测传感器采用智能一体化设计，每个传感器独立运行（供电状态），灯光出发显示数 据，设置报警参数后能自动报警。2、锚杆、锚索应力监测锚杆锚索传感器配套总线变送器工作，固定设置变送器编码。传感器输出标准的 电压信号，变送器由CP U控制监测传感器输出信号。传感器内置总线接口连接到RS

14、-485总线，传感器收到总线请求发送数据指令时，自动将数据发送到总线。锚杆监测传感器、变送器上位连接到综合数据通讯分站，每台综合数据通讯分站最 大可连接1 2 8台传感器（或6 4台离层传感器+6 4台锚杆应力传感器），每台变送器 由唯一的地址编码，通讯分站按地址编码顺序巡测各锚杆传感器变送器的数据 ，循环显示 各测点的数据。通讯分站可诊断并显示下位锚杆应力监测传感器、 变送器的工作状态（正 常/故障）。3、井下数据通讯系统通讯主站与多台通讯分站构成上下位主从关系，主站与分站之间通过一级总线连接。 通讯分站固定设置地址编码，主站依次巡测每个分站，分站接收巡测指令后，将分站已经存储的数据帧发送到

15、通讯主站。通讯主站将每次巡测的数据通过主传输系统发送到井上 接收主机。主传输系统有三种接口 ：方式1 , RDS-10 0有线电缆通讯方式（电话线）; 方式2,单模光纤通讯方式 SC.S 30-100（光纤1310um）;方式3 ,符合T CP/IP协议 的以太环网通讯方式（光口或RJ45网口）。以上传送方式均支持串行异步透明传送。4、井上接收及数据处理系统接收主机以上述三种方式之一接收到井下传送的数据，容错后直接发送到监测服务 器，监测服务器安装C MP SES监测分析软件（C/S）,将数据存储到数据库，并根据用户 的要求进行不同的数据分析和报警。局域网用户可安装或下载客户端软件 ，实现在线

16、同步监测。若局域网建立了 Web 服务器，可安装B/S监测软件，局域网或互联网用户可通过IE浏览器方式共享监测信息。用户若选择了电话线或光纤通讯方式， 井下的数据信号通过RDS-100或光纤收发 器接入到接收主机，接收主机将接收到的数据发送到监测服务器用口接收。若用户选择了 以太环网通讯方式，监测主站可可通过内置NPORT接口接入环网，监测服务器可通过内 部以太网卡（RJ - 4 5 ）接入环网中，监测服务器直接从环网读取数据。六、监测系统现场测点布置与安装1、巷道顶板位移（离层）监测系统如图3所示。距切眼位置30米每隔50m布置一个测点，每20个测点增加一台 供电电源。电源通过三通接线盒接入总线。顶板离层传感器采用6 2 8m m钻孔（锚杆钻孔）安装，顶板钻孔深度不大于20米，允 许钻孔倾角+. 3 0度。每个传感器配套一个三通本安型接线盒，安装方法如图4。建议议浅基