KJ101N煤矿安全监控系统方案2010教学提纲

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。KJ101N煤矿安全监控系统方案2010KJ101N型煤矿安全监控系统技术方案陕西中数自动化科技有限公司二O一O年三月目录TOC*MERGEFORMAT第一章项目综述PAGEREF_Toc1831131.1项目概述PAGEREF_Toc2816931.2矿井主要技术参数PAGEREF_Toc2306031.3设计原则PAGEREF_Toc548641.4设计依据PAGEREF_Toc1904141.5设计标准PAGEREF_Toc159051.6设计单位介绍PAGEREF_Toc214016第二章KJ1

2、01N煤矿安全监控系统PAGEREF_Toc3020372.1概述PAGEREF_Toc195572.2KJ101N的优点PAGEREF_Toc24306102.3监测监控设备各类传感器分布及装备量PAGEREF_Toc4129122.4设备方案说明PAGEREF_Toc878122.5KJ101N型矿井监控系统工作原理PAGEREF_Toc20590132.6KJ101N-F2型矿用监控分站PAGEREF_Toc616152.7KJ101N-J型矿用信息传输口（外置）PAGEREF_Toc14462192.8KJ101-45B型甲烷传感器PAGEREF_Toc11612212.9GTH500

3、型一氧化碳传感器PAGEREF_Toc22479222.10KGW10型温度传感器PAGEREF_Toc4606232.11GFW15型风速传感器PAGEREF_Toc30922242.12KGT19型馈电传感器PAGEREF_Toc32396242.13KGT8型机电设备开停传感器PAGEREF_Toc4164252.14KJ101N-GD型矿用继电器箱PAGEREF_Toc15823262.15KGY5型气体压力(负压)传感器PAGEREF_Toc27142282.16KGE8型风门位置传感器PAGEREF_Toc28681292.17KJ101N型产品产品优势PAGEREF_Toc636

4、29第三章工业冗余以太网PAGEREF_Toc20572333.1系统简介PAGEREF_Toc16129333.2系统组成PAGEREF_Toc29301333.3关键技术PAGEREF_Toc351333.3.1工业以太网技术PAGEREF_Toc8830333.3.2嵌入式系统技术PAGEREF_Toc14459343.3.3典型应用PAGEREF_Toc8608343.4工业以太环网方案设计PAGEREF_Toc24398373.4.1三层体系架构PAGEREF_Toc2976393.4.2传输网络架构PAGEREF_Toc9355393.4.3系统结构特点PAGEREF_Toc221

5、06393.4.4监控中心功能PAGEREF_Toc2220413.4.5井下核心交换机指标PAGEREF_Toc874641第四章设备清单PAGEREF_Toc27966434.1监控系统配置一览表PAGEREF_Toc269343第一章项目综述1.1项目概述xxxxxx1.2矿井主要技术参数xxxxxx1.3设计原则考虑到煤矿安全监控系统的实际应用要求和将来的发展趋势，结合各系统的实际需求和使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，本方案设计遵循以下设计原则：一、先进性、成熟性、实用性充分考虑煤炭行业煤矿安全监控系统的现状和发展趋势，使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使煤矿

6、安全监控系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的使用需求，又能适应未来的发展。二、可靠性针对煤炭生产对安全生产的特殊要求，设计高可靠性系统，对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备和布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定。三、易操作性针对煤矿工人的技术特点，提供先进并易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享、信息查询等有效工具，提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息并制作所需的报表。四、高效率性注重整个系统的信息共享，提高整个系统的高效率传输和运行能力。系统的体系结构要从整个信息资源综合管理着眼，对

7、于共用的信息不能各部门各自为政，互不沟通，互不衔接。要做到信息既丰富、全面、又不至于产生冗余和无用的信息。既要使各部门人员很容易得到他所需的信息，又要做到安全保密，这都是在系统体系结构中必须考虑的。五、实时性设备层、控制层、信息层能实时通信、保证数据交换的畅通，以使自动化控制系统能实时的采集、处理、查询、统计、分析监控数据，提高管控一体化水平。六、可扩展性把各子系统有机结合起来，满足信息层与各层之间的信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。充分考虑将来的发展空间，所提供的系统平台与技术将能重分满足未来功能和扩充项目的需求。七、分步实施原则统筹规划，统一组织，分步实施，急用先建，突出重点，

8、慎重投入。满足实际需求，兼顾长远发展，充分合理利用各种资源。系统的体系结构要兼顾系统的统一规划和分步实施，系统要按照自顶向下的原则进行，先从总体目标出发，然后把任务逐步向下分解，这样容易做到胸有全局，主次分明，能够统筹安排。在具体实施时，却是按照由底向上的原则，分步实现的，先考虑底层的实现，再逐步向中层与高层推进，这样做信息来源有保证，信息处理有依据。1.4设计依据主要根据以下文件编制而成:技术规格要求及同时提供的相关设计图纸；陕西中数在以往同类项目中的经验积累；设备制造厂商的相关资料。1.5设计标准从矿井的用途和实际出发，把安全放在第一位，煤矿安全监控系统设备的设计和制造应符合适用的中国最新

9、版国家标准（GB）或在国际范围内被接受的具有不低于下列标准的标准。井筒中和井下只准使用防爆设备。煤矿安全监控系统的设计和制造应执行最新版国家标准（GB）和行业标准：煤矿安全规程（2006年7月1日起施行）；煤炭工业矿井设计规范（2005）；煤矿安全装备基本要求；煤矿安全生产监控系统通用技术条件；煤矿安全监控系统使用与管理规范；煤矿监控系统总体设计规范；煤矿监控系统性能测试方法；煤矿井下采掘作业地点气象条件卫生标准；爆炸性环境用防爆电气设备防爆型电气设备；爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备；煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件（MT209）；矿井通风安全监测系统装备标准和使用

10、管理规定；矿井通风及安全装备标准；AQ62012006煤矿安全监控系统通用技术要求；MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件；MT/T1005-2006矿用分站；MT/T1006-2006矿用信号转换器；MT/T1007-2006矿用信息传输接口；MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求；煤炭工业信息化“十一五”发展规划；“九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要；监测监控质量标准化实施标准；煤炭工业调度信息化建设总体规划纲要（试行）；中华人民共和国公共安全行业标准；安全技术防范规范工程程序技术规范；通用用电设备配电设计规范93；IEC61312-1雷电电

11、磁脉冲的防护第一部分通则；IEC61312-2雷电电磁脉冲的防护第二部分屏蔽，等电位连接和接地；IEC61312-3雷电电磁脉冲的防护第三部分过电压保护装置的要求；矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定；所选产品性能指标。1.6设计单位介绍一、单位历史陕西中数自动化科技有限公司（以下简称陕西中数）成立以来，经过全体职工的艰苦努力，公司在煤炭行业信息化和通讯现代化事业取得了明显成绩。先后完成了“煤炭安全监察局信息系统的基本模式和实施建议”、“煤炭工业电子信息十五规划”等涉及行业全局的重大政策研究和规划方案，为政府决策发挥了重大作用，并成为煤炭行业信息化、现代化的重要指导性文件；负责实施了煤炭

12、工业通信专网的规划和建设，大力推动煤矿生产自动化、煤矿安全监测监控以及煤矿管理信息系统建设，业务范围遍及全国产煤省（区、市）；开展了不同层次、范围广泛的计算机应用培训，为煤炭行业计算机的普及应用做出了贡献；与国内外著名生产制造企业、高等院校、科研单位建立了友好合作伙伴关系。陕西中数拥有高效的市场开拓渠道、丰富的市场营销经验，始终坚持“诚信为本、求实创新”的基本准则，赢得了客户的信任。在实践中，陕西中数根据标准化矿井建设规范，把矿井建设为基于环形高速光纤以太网基础上的数字化矿井，从而改善矿山安全生产环境，促进提高矿井生产自动化的水平，推动煤炭工业安全、高效地发展。为保证科研水平、产品质量，还从美

13、国、德国等引进具有国际先进水平的设备，并通过了ISO9001质量管理体系的认证。公司始终以煤矿自动化、通信为专业方向，在煤矿高新技术领域全矿井综合自动化系统、矿井安全生产监测系统、矿井人员安全监测系统、矿井有线/无线通信系统、光纤工业电视系统以及矿用传感器等多项科研成果，与山东科技大学、西安科技大学中煤电子等多家单位携手合作，紧密结合国内、外工业先进的自动化技术，在较高的研发平台基础上努力服务于国家“十一五安全生产科技规划”中的“数字化矿山”项目，为我国能源产业自动化、数字化、信息化建设做出突出贡献。专业从事能源行业安全生产监测监控、生产过程自动化和通信产品的研发、生产、销售和服务，是集科研开

14、发、工程设计、制造、系统集成和工程安装、服务于一体的科技实体。二、单位现状陕西中数自动化科技有限公司下设监控研发部、通信部、工程技术部、营销管理中心和售后中心等部门。各类专业人才占公司总人员比例的90%以上，专业覆盖了通信、计算机软件与网络技术、工业自动化、电子技术、传感技术、机械等煤矿自动化和通信所涉及的主要领域，专业配置齐全、合理。是一支专业化的、素质较高的安全生产和煤炭工业信息化科技队伍。在项目开发和工程实施过程中，公司总结并提炼了一些成功的项目管理经验，制定并推行了项目管理暂行办法、合同管理暂行办法、采购管理暂行办法、专项资金管理暂行办法等规章制度，项目进度控制和系统分析、设计、编程、

15、测试以及文档管理也进一步规范和加强。公司正式开展贯彻ISO9001质量管理体系。三、主要业绩公司成立以来，大力推动煤矿生产自动化、煤矿安全监测监控、煤矿管理信息系统建设，开展不同层次、范围广泛的信息化应用技术培训。近年来完成的项目主要有：（1）完成煤炭工业系统专用通信网总体规划方案；（2）完成煤炭工业计算机骨干网建设方案；（3）完成国家安全生产信息化“十一五”专项规划研究报告；（4）针对陕西各矿区安全生产信息化技术改造项目的项目建议书和可行性研究报告及初步设计的编制工作。近年来完成的工程类项目主要有：山西亚美大宁能源有限公司丰城矿务局建新煤矿丰城矿务局尚庄煤矿贵州地区煤矿河北兴隆矿务局营子矿河

16、北兴隆矿务局旺庄矿四川绵阳地区煤矿山东微山昭阳煤矿内蒙古五九煤炭集团牙星煤业四川煤炭产业集团有限责任公司重庆联创煤业有限责任公司重庆南桐矿业有限责任公司陕西苍村煤业有限责任公司彬县水帘煤矿中能煤田榆阳煤矿神华集团金烽煤炭有限公司兰花科创集团望云煤矿安阳矿务局红岭煤矿陕西铜川矿务局玉华煤矿神华集团乌达矿业有限责任公司内蒙古太西煤业集团阿拉善晨宏力集团内蒙古伊东集团鹤壁矿务局九矿鹤壁矿务局八矿鹤壁矿务局三矿鹤壁矿务局十矿第二章KJ101N煤矿安全监控系统2.1概述煤矿安全生产监控系统及全系列配套传感器，是国家安全监察部门在煤矿强制推广的产品之一。本系统的检测范围覆盖井下的重要地点和重要生产环节。通

17、过地面监控主机能对采、掘、运各环节的瓦斯、风速、负压、温度、一氧化碳、烟雾及设备开停状态等进行安全环境的实时监测，当井下测点出现异常时监控主机能发出声光报警，并能对各测点的历史数据进行查寻与分析。各测点的数据通过监控主机数据库能实现存储、备份、分析和打印。系统具备甲烷断点仪和甲烷风电瓦斯闭锁装置的全部功能；并具有防雷电保护。中心站主机能实现双机热备份。KJ101N型矿井安全监测监控系统采用集散式多级体系结构，配置灵活，可满足煤矿不同情况的需要。本方案采用主干传输采用电缆方式，井筒传输采用光缆。井下KJ101N-F2监控分站通过矿用电缆连接，通过环网将井下数据传输到地面，系统巡检周期很短。系统集

18、成采用在地面上位机集成到综合自动化系统平台的集成方式。2.2KJ101N的优点KJ101型矿井监控系统具有鲜为人知的领先技术、简单新颖的系统结构、高可靠高标准的技术性能、广泛的兼容方法、丰富而适用的功能、充满创新意识的软件这六大主要特点。（1）、鲜为人知的领先技术KJ101-45型甲烷传感器独创耐高浓冲击技术,检测元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤。KJ101型矿井监控系统的诸多技术,突破了当今世界先进水平,特别在甲烷传感技术,多路复用技术等方面走到了世界前列。KJ101-45型甲烷传感器解决了全量程连续测量的世界性难题,只用一对元件,不停测,不保护,不用热导元件,实现不间断0.00-100%C

19、H4的精确测量,在0.00-10%CH4量程内有0.01%CH4的分辨率在10-100%CH4量程内有良好的线性和极好的重复性。元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤。KJ101-45型甲烷传感器独创的稳零技术,可使传感器零点与精度三个月以上不必调校,仪器在全量程下只有一个软件调零，由红外线遥控操作,使用之初一次调校,几乎终身不必再调试。KJ101型矿井监控应用专有的供电与编码信号叠加技术，实现了模拟量传感器、开关量传感器、遥控分路器等全部设备的二线制连接，在一对线路上同时进行设备供电和信号传输,简化了接线，可在四芯线上连接2只完全独立的传感器在一对控制线上挂接多只继电器箱。系统断电控制功能强，主控

20、接点耐压高、容量大，可直接控制1140V脱扣线圈。（2）简单新颖的系统机构目前国内的监控系统结构大都采用分站+电源箱+断电器+后备电池+传感器模式，KJ101系统设有沿袭这种机构，它将以上5部份设计成一体，每个采面只需一台KJF19型监控仪即可实现全部参数的监控，可靠性好，易维护，安装使用方便。KJF19监控仪采用不锈钢精密铸造外壳，坚固美观，抗腐蚀。KJ101型矿井监控系统各部件结构设计打破常规方式，如：KJF19型监控仪采用本安机箱包容隔爆内胆的新颖结构将玻璃钢模压的隔爆电源置入本安外壳内，在井下可以带电开盖接线或更换插板，在不方便停电的场所应用极为适合。KJ101型矿井监控系统的所有部件

21、都采用防水，防振，防尘，防腐的高可靠设计和积木结构，各部件的组合与分解非常方便,如甲烷传感器，监控仪，遥控分路器，高压断电器等设备，控制逻辑全部集中在一块插板或模板上，机内无连线，维修更换简单，非专职维修人员也能应急修理。KJ101型矿井监控系统采用单一型号分站，与传统的大中小分站方式相比资源匹配灵活,备品备件少,便于使用人员掌握。（3）、高可靠高标准的技术性能KJ101型监控系统许多技术指标超越了传统产品，典型参数如下：宽适应范围输入电压：660v/380v/127v/36v25%(-25%)高电压大电流断电等级：1140v/30A大容量后备电源：6小时超长的零点，精度调校周期：100天长寿

22、命检测元件：1.5年宽量程连续检测范围：0.00-100%CH4地面组网半径：50km传感器接线距离：2km井下传输距离：20km多信号制式：标准FSK/高频调相/基带双流码（4）、广泛的兼容方式KJ101矿井监控系统不受分站模式的束缚，各监控参数均具有独立性，硬件和软件的使用，检索，显示都可以不受安装地点,连接端口,归属何分站的影响,井下网络可以挂接任何模式的监控仪(2模2开，2模16开，3模1开，3模8开，4模，32开等）。ABD-21K，ADJ-2断电仪兼容入网无需另加分站，ABD-21K断电仪改插本系统的ZM-21板，ADJ-2断电仪改插本系统的28板均可单点入网。A-1、KJ10、K

23、J101三代产品向下兼容。本系统监控仪的输入端口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、串行码和本系统特有的二线制叠加码，系统自动识别无须定义，几乎可以配接国内外所有厂家的传感器。KJF19监控仪传感器电源各路独立，稳压18v,限流200-300mA(可调)，无论恒流型还是恒压型传感器都可以直接配接，无须更改电路。本系统的传感器兼有多种输出制式：如：各种标准的频率量5-15;0-300;0-5000;200-1000;200-400-960等，模拟量1-5mA；4-20A；还有ADJ-2和串行码方式。（5）、丰富而适用的功能KJ101型矿井监控系统设计有很多新颖实用的功能

24、，其中绝大部分都是本系统独有的,在此仅作部分介绍。监控系统的故障中有近70%是传输线造成的，本系统设计有智能三通（KFF1型遥控分路器），当系统传输线发生短路时，能自动切除短路支线并报警记录。随着监控产品的技术升级，单片机的应用已普及到传感器，但随之而来的“死机”问题尚不能完全杜绝。本系统独有的总清“分站”和总清“传感器”功能使系统趋于完美，使用人员无须下井，在地面可随意下发总清启动命令，以唤醒“死锁”的分站和传感器。本系统井下设备广泛运用了红外遥调，遥控技术，分站电源的“开/关”甲烷风电闭锁状态的“解锁”，传感器“零点，精度”的调校，传感器输出制式的设定，报警，断点值的修改，全部能通过红外遥

25、控器操作，减少了井下设备开盖的麻烦。本系统设计有断电状态回传功能，远程断电器（KJF19高压断电箱）上设有馈电状态传感器接线端子，在执行远程断电的同时回传被控设备的供电状态。设备构成简单，无须另设线路，可有效解决人为破坏断电控制的难题。（6）、充满创新意识的软件KJ101矿井监控系统软件与它的硬件风格一样充满创新意识，系统运行平台为windows，操作灵活简便。追求开放式软件设计理念。数据存储采用数据库模式，为用户的二次开发和组网奠定了良好的基础，各功能模块采用积木式结构，根据用户需要可以很方便的随意挂接扩展。系统设计有广播式远程终端，局域网终端和互联网超远程终端，用户可以很方便的自行扩展，可

26、将终端延伸到地球上任一角落，为偏远矿区特别是离矿距离远而分散的用户提供了一种新颖快捷的组网方案，用户只需很小的投资即可迅速组网。本软件集各类监控系统的优点于一身，功能齐全，可靠实用，符合行业规范要求。2.3监测监控设备各类传感器分布及装备量采煤（基采）工作面设瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器、断电器、风速传感器等，以监测工作面及回风巷的瓦斯和一氧化碳等有毒气体涌出情况，当瓦斯浓度超过规定时，将工作面及回风巷的所有非本安型机电设备电源切断。掘进工作面设瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器、局扇设开停状态传感器、断电器；当瓦斯浓度超过规定或局扇通风时，将工作面及回风流的所用本安型机电设备电源切断。

27、集中运输巷、集中回风巷和进、回风巷各设风速传感器，甲烷传感器，监测巷道的风速、瓦斯浓度，严格控制风速超限，控制危险事故的发生。2.4设备方案说明KJ101N型矿井监控系统是陕西与中数镇江中煤电子有限公司共同研发的产品，它的软硬件设计没有沿袭传统的集成模式，一贯秉承技术创新思维，在十多年的进化完善过程中，日益显现出产品成熟、技术先进、品质优良、工艺精湛、功能实用的特点，越来越受到用户推崇，其软件和硬件均有突出的独创风格和与众不同的技术性能。KJ101N型矿井监控系统具有优异的抗干扰技术性能，是目前国内唯一能高标准通过3级电磁脉冲群干扰和浪涌冲击测试的系统。系统具有绝对可靠的数据采集与传输，彻底杜

28、绝了假数和误报警。良好的抗干扰性能源于特殊的电源设计技术和智能锁相传输技术。在传统产品上，电磁干扰造成的冒大数、误报警、误断电已经成了监控系统的顽疾，单靠电路改进和软件滤波是无法根治这种干扰的，充分显现出KJ101N型矿井监控系统与众不同的技术性能。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。KJ101N型矿井监控系统已有长达15年的进化历史，其配套的传感器具有优异的技术性能，比如：KJ101-

29、45B型甲烷传感器采用我公司的发明专利耐高浓冲击技术，检测元件在任何高浓度环境下工作不受损伤，可以连续检测0100CH4气体浓度，元件寿命长，典型寿命三年，最长可达5年；传感器工作稳定，漂移指标长达100天以上，在催化传感技术等方面独树一帜。又如：瓦斯抽放系统检测的传感元件抗湿性能是煤矿棘手的难问题，热导元件使用寿命短暂，且零点受湿气影响缓慢漂移，KJ10145H型管道高农传感器应用我公司的抗湿专利技术，传感器具有良好的抗湿特性，可以在饱和湿度状态下长期稳定工作。KJ101N型矿井监控系统结构简捷新颖，其中KJ101N-F1型监控分站采用不锈钢精密铸造工艺制造外壳，具有坚固、美观、抗腐蚀等优良

30、性能。内部采用玻璃钢压铸内胆总承结构，绝缘良好、牢固可靠。仪器全部采用接插结构，方便更换插板，可靠性好、易维护、安装使用方便。KJ101N型矿井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，同时兼做断电箱驱动电源，能够简化现场接线，断电箱不用另外配接工作电源。KJ101N型矿井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

31、传感器。KJ101N-F1型监控分站中传感器电源各路独立恒流供电，其中一路短路，不会影响其他传感器工作；可以连接电流型的传感器，也可以连接电压型传感器，配接时不必更改电路。KJ101N-F1分站具有开关量三态识别功能，能够准确区别出逻辑0与故障状态，摆脱了以往开关量是“停止状态”还是“断线故障”无法分辨的困惑。本系统的总清“分站”和总清“传感器”功能使系统更趋于完美。使用人员无需下井，在地面可下发总清启动命令，以唤醒：“死锁”的分站和传感器。本系统井下设备广泛应用了红外遥控、遥调技术，包括分站电源开关、参数设置以及甲烷风电闭锁的解锁等功能，全通过红外遥控器操作，减少了井下设备开盖的麻烦。本系统

32、设有断电状态回传功能，远程断电器（KJ101N-GD型继电器箱）上设有馈电状态监测电路和接线端子，在执行远程断电的同时回传被控设备的供电状态。设备构成简单，无须另设线路，可有效解决人为破坏断电控制的难题。本系统拥有充满创意的软件，它与硬件风格一样充满创新意识，系统运行平台为Windows98/2000/XP/NT，操作灵活简便。追求开放式软件设计理念，数据存储采用数据库模式，为用户的二次开发和组网奠定了良好的基础，用户可以通过局域网终端或互联网连接远程终端，用户可以很方便地自行扩展，为偏远矿区特别是局矿距离远而分散的用户提供了一种新颖快捷的组网方案，用户只需很小的投资即可迅速组网。本软件集各类

33、监控系统软件的优点于一身，功能齐全、可靠实用、符合行业规范要求。2.5KJ101N型矿井监控系统工作原理（1）、KJ101N型矿井监控系统信息采集传输过程与途径KJ101N型矿井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型矿井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”以下简称主机，井下设备核心是KJ101N-F1型矿用监控分站，以下简称分站。下面就系统的三大部分重点描述。1)、信息的采集传输过程KJ101N型

34、矿井监控系统是采用时分制进行信息传输，信息的主要传输过程是井下分站到地面主机、地面主机到井下分站信息交换过程，这个过程是以呼叫、应答方式进行的。当传感器挂接系统上工作时，信息的传输主要表现为：信息的采集、变换、隔离、处理，此为信息上传。信息下发是由地面主机产生的（一为键盘输入，二为系统软件任务），它通过KJ101N-J型矿用信息传输接口处理，本安非安隔离，传输到井下的分站处理后，执行相应的任务。2)、呼叫信息下发路径键盘/软件任务主计算机RS232接口232/TTL变换芯片接口内CPU接口内串行芯片接口调制芯片功率放大接口信号变压器隔离传输长线分站信号变压器隔离分站解调器分站串行芯片分站内CP

35、U并行接口各种操作。3)、应答信息上传路径监控分站获得的信息：传感器分站CPU分站串行芯片分站调制器功率放大信号变压器隔离传输长线接口信号变压器隔离接口串行芯片接口解调器接口CPUCPU串行口TTL/RS232变换芯片主机RS232接口主计算机。KJ101N型矿井监控系统五要素是计算机、信息传输接口、传输线、监控分站、传感器。（2）信息的处理过程与路径监控系统的信息处理集中在井下分站（监控分站）和地面主站（计算机），还可以通过计算机局域网或因特网构成大型监控网络，处理过程如下：1)、实时控制工作在系统末稍是各种传感器，以甲烷传感器为例，传感器实时将检测到的信号传送给监控分站，当现场浓度达到设定

36、断电值后，监控分站立刻向近程和远程断电器发出控制命令，仪器可在2秒钟内实现断电和闭锁控制，甲烷传感器本身除了有声光报警信号外还有一级独立的断电信号输出，可就地完成断电和报警任务。该控制是双重的以保障系统实时快速响应，监控分站控制启动伐值（断电点）可由红外遥控设定，或由地面主计算机置入。监控分站与地面主计算机因故脱机后，实时控制功能不受影响，可独立完成断电、闭锁、报警等功能。2)、过程控制KJ101N型监控系统可以通过传输网实现远程设备的启停、异地断电、地面遥控断电、通播断电等多种复杂智能的控制功能。KJ101N系统的手动命令因采取了优先级控制，它的单条手动命令下发可以在1秒钟内完成。异地断电依

37、赖于系统网络巡捡，执行速度稍有延迟。3)、自诊断控制KJ101N系统具有辅助故障诊断功能，当系统井下设备中传感器发生断线、分站地址重码、传感器电源故障、交流电停电、信号中断等故障时，系统能够显示报警，系统还有自已的传输线智能管理功能，当系统监测到传输线发生局部短路时，系统软件会拟人进行区段分拆，以最捷径的方式找出短路支线并将其切断，控制中枢来自计算机中的系统软件。4)、数据库存贮KJ101N系统数据存储采用数据库形式，实时数据每1分钟存储1次，超限数据即时存储，增加了存储密度，方便检索、方便分析。5)、网络共享监测主机数据功能KJ101N系统采用TCP/IP和UDP通信协议，终端用户无论是在局

38、域网内还是广域网上，都可以方便地共享监测主机的数据。在局域网内，终端用户通过网络终端程序可以完全共享监测主机数据库。不管何时何地网络终端用户部可以完整地查看当日或历史的日报表、24小时曲线等。还可以同步地反映监测主机的实时监测信息。在广域网上，用户可以简单地通过浏览器来查看监测主机数据库中的数据。系统通过设置网络文件夹的密码和数据库的密码来保障系统数据的安全。2.6KJ101N-F2型矿用监控分站一、概述KJ101N-F2型八模矿用监控分站是最新研发的一代产品，是AQ6201新标准执行后推出的最新型设备之一，它大量采用了当今世界先进的技术成果和新材料，吸收了国内外所有同类产品的优点，浓缩了KJ

39、101中最精华的技术和工艺，已成为KJ101N系列的经典作品。该产品是KJ101N型矿井监测系统的重要组成设备之一，是在KJF19B型矿用监控分站基础上不断完善发展而来，它具有体积更小、重量更轻、可靠性更好、功能更强大、外形更美观、使用维护更人性化、适应范围更宽的诸多特点，其性能完全符合AQ6201新标准要求。该仪器采用了最新一代嵌入式微处理机术，大规模集成电路芯片将CPU、闪存、接口全部集成在一块芯片中，大大简化了仪器的外围电路，使整体结构性能得到进一步优化，分站全部电路设计在一块电路板上，传感器引线直接由电路板上引出，使可靠性大大提高。HYPERLINK/case/index7-1.asp

40、仪器采用新型高分子复合材料压铸外壳，强度高、耐腐蚀，优雅流畅的外形设计加上精湛的工艺，使一台井下防暴装备具有了现代仪器造型。仪器显示视角水平和垂直均大于130度，为使用者提供了方便的观察空间。仪器不仅外形美观大方，更具有难能可贵的超小型体积和超轻型重量，包括本安电源在内整机重量仅13公斤，加装大容量后备电池后总重量也不超过17公斤，是目前国内外体积最小，重量最轻的一体化监控分站。该仪器参考人体负重特点进行了人性化设计，箱体尽可能减小厚度，这样可以更方便搬运和吊挂安装。仪器的四周棱角全部设计成大R圆角，光滑的表面加上浑圆的机身增强了与人体的亲和力。仪器上方安装了一只提握舒适的宽提梁，用户提在手中

41、犹如携带一只小型密码箱。仪器采用前后开盖结构，前盖属于本质安全结沟设计，一改传统的四壁围绕模式，仪器的盖子与四壁设计为一体，打开门字形前盖后，仪器的一块控制电路板全部暴露在外面，非常方便接线和维修。后盖系隔爆腔型设计，打开隔爆后盖，交流电源接线柱、断电接线柱都充分暴露在外面，四路电源全部设计在一块电源板上，旋下四颗螺钉就可以方便的拆下检修。仪器的后备电源安装在隔爆腔中，镶嵌在压铸模架上，用二颗粗大的内六角螺栓紧固着，拧下螺栓后电池就可以方便的拆下来更换。电源板中设计有专业级的自动充放电管理电路，性能优良的后备电源保证了交流电源中断后的可靠切换，板上的智能化充放电管理，让使用者不必担心电池记忆效

42、应的发生，大容量的后备时间可保障长达4小时以上满负荷运行。仪器设有八路输入端口，相当于二台KJF19监控分站的功能，具有多种输入模式，使用起来更加灵活方便。本仪器在KJ101N系统网中使用时，可设置成虚拟二台四模监控分站，断电闭锁功能齐全、实用，与使用二台分站一样方便，可为用户节省大量装备资金。仪器保留了KJF19监控仪的数字编码远程控制技术、开关量串行扩展技术外，还增加了开关量三态输入、红外线遥控参数设定、传感器串行码输入、交流电源供电状态监测、传感器远程启动、四位精度显示等新功能。使仪器具有更为灵活的传感器输入选择，可以配接任意满度值的传感器和任意物理量的参数。输入制式设置灵活，具有广泛的

43、兼容性。该仪器用于甲烷监控时，机内带有二路独立的本地继电器控制断电输出，同时还设有二组远程数字编码驱动输出，每路可驱动四路高压断电箱可实现最多八路远程，二路本地断电控制。断电接点均能方便的转换常开长闭方式。仪器设计了多种传输制式，除保留了KJ101基带码之外，新增加了光纤和FSK二种传输模式，传输速率可根据要求设定。本监控分站的八路传感器输入端口，每端口可接一个模拟量传感器或一个开关量传感器或扩展八个开关量传感器。它即可以设置成一台八模分站独立使用，也可以设置成二台虚拟的四模分站使用。模拟量传感器可以是瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压、或其他模拟量传感器，通过这些传感器，可以把矿井下与安全和生

44、产有关的参数经KJ101N-F2型监控分站采集处理并传给地面的监控主机，供生产指挥人员随时掌握井下当前情况。KJ101N-F2型监控分站能依据采集到的信息和监测主站下传的命令以及本身设置的参数做出快速反应，控制矿井机电设备运行，从而防止和降低矿井事故的发生，保障生产的安全、有序。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，接口的每路驱动器最多可接驳64台KJ101N-F2型监控分站，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。KJ101N-F2型八模矿用监控分站外形图二、KJ101N-F2型八模输入矿用监控分站技术参数1)电源输入电压：660V380V/36V+202

45、5；2)电源功耗:最大48VA，根据接入传感器数量、类型而不同；3)备用电源：24V直流、4安时；4)备用电源工作时间：2-4小时（根据环境和负载情况，工作时间可能有所不同）；5)传感器本安电路参数(每路)开路电压19V1V，短路电流600mA；6)输入端口：八个，分A、B两组,每组4端口(每端口可接l路模拟量传感器或一个开关量传感器或八开关量扩展器)；中心站与分站传输速率2400波特率，差分同步二相码，两线、无极性，分站与智能传感器传输速率9600波特率，RS485接口。7)模拟量输入频率标准；可以选择标准设置或任意设置，比如：O-150Hz、5-15Hz、0-500Hz、200-1000H

46、z、0-5000Hz，串行码等；8)传感器最大接线距离：等效电缆阻抗92。采用截面为1mm2铜芯电缆配接KJ101-45B型甲烷传感器时，接线距离为2000米，采用截面为1.5mm2铜芯电缆时，接线距离为3000米；9)开关量输入标准：1mA/5mA/0mA分别代表逻辑0/逻辑1/故障；10)监控分站设有远程断电控制电路两组：每组最多可接四台继电器箱。控制距离：1Km；11)监控分站机内断电控制两组：断电值可以任意设置，每组接点均可常闭或常开；接点容量：根据所选继电器型号可能有所不同，一般是5A,36220V12）防爆型式：隔爆兼本安；13）防爆标志：ExdibI14)外型尺寸：2643501

47、30mm；15）重量：17Kg三、结构整机为隔爆兼本安结构，外部有十一个接线口，六个用来接传感器，另外为电源入线口，通信线入线口、控制出线口，断电接点接线口。仪器内部分前后两部分，后部为隔爆结构电源腔，前部为主板与本安腔。机内结构见右图上图为本安腔，下图为隔爆腔。1）电源隔爆腔打开后盖，可以暴露隔爆腔全部电路板，交流电由隔爆腔下方引入，经变压器隔离降压后用开关式稳压电源预稳、安全栅限流，产生四路独立的本安电源，其中19V650mA三组，其中二组为传感器供电电源，另一组专门用于输出控制供电，一组5V800mA为主板供电。本机电源可由机外遥控器或磁钢控制通断。当交流电源中断后，机内备用电池组可提供

48、工作4小时的不间断供电，电池组由机内自动充电及过放电保护电路管理，电源变压器用环氧树脂胶封，使用中免维护。仪器外壳采用酚醛玻璃纤维增强模塑料压铸而成，坚固美观，抗老化，耐腐蚀。后备电池组安装在隔爆腔电源板主板的后方，拆下紧固螺栓和压板可以方便更换。后备电池组有两根出线，分别为24V的正、负极，可直接插在电源板左下方。后备电池的充电管理和放电切换由安装的电源板上的充放电控制电路自动管理，无需认为干预。当放电电压下降到22VDC时，由电池供电自动转换到交流供电，避免因电池过放引起损坏。电池组内装有电子保险丝，但使用中仍要防止短路打火，电池组引线为非安电路，切勿在井下拆装！2.7KJ101N-J型矿

49、用信息传输口（外置）一、概述：KJ101N型监控系统随着技术发展，通信接口已有三种型号产品，除了老产品卡式接口板外，06年后研发出外置式接口和光纤式防暴接口。外置式接口由主机232串行接口驱动，方便双机热备份工作；光纤式接口将接口可以置于井下，有极好的抗雷击性能，可直接并入大型矿井光纤环网。下面分三种型号产品（分三章）分别介绍它们的安装使用方法和工作原理。KJ101N-J型矿用信息传输接口（简称外置接口，下同）是KJ101N系统的数据传输网络中枢，由PC微机232串口驱动，接口上设有两个串口，可自动监测主系统软件运行状态，自动追踪运行主机，当主机切换时接口通信口自动切换，与主机通信速率19.2

50、Kbps。接口与分站之间以FSK方式进行信息传输，双路驱动，信号传输速率1200bps。KJ101N-J型监测通讯接口完成监控主机向监控分站呼叫传递，以及将分站回答的数据和状态信息传送给监控主计算机，同时完成非安、本安隔离，本接口与KJ101N软件配套组成监控主站。二、技术参数外置接口和主控计算机通讯采用标准232串行口，内设2个RS232端口，可同时与主、备两台监控计算机连接，外置接口与监控分站之间采用移频键控（FSK）或SDLC通信方式，两组驱动输出，每组驱动输出可配接64台分站，接口具体参数如下：1）工作电压：220V2）工作电流：小于0.3A3）对井下分站通信端口：2组4）FSK型本安

51、信号输出：开路电压：9V；短路电流：50mA5）基带型本安信号输出：开路电压：30V；短路电流：200mA6）对主机通信RS232接口：2个本机通电后，首先自动搜索两个串行通讯232接口，选择其中首先收到信号的一个，并锁定此口。正常工作的串口信号中断5秒后，会自动转入循环搜索状态，直到建立正常通信为止，搜索时间间隔约5秒。7）与计算机串行口通讯速率:默认19.2Kbps，最高可设置到38.4Kbps8）指示灯：运行指示、与监控分站正常通讯指示、串口数据通信指示9）接口驱动分站端口数量：2个10）每个个端口可驱动分站数量：64台11）本接口与分站之间通信速率：1200bps12）防暴标志：Exi

52、bI13）外行尺寸：13535080mm14）净重：2KG三、KJ101N-J型矿用信息传输接口（外置）工作原理1)外置接口原理概述外置接口06年完成设计，与主机通信改由串行口进行，不占用主机I/O地址；不打扰主机操作系统时序，工作稳定性好于内置式接口板。由于外置接口脱离了主机电路板和机箱电源，对外线路窜入的异常电压有良好的隔离保护作用。外置接口的主控CPU改为AT89S52单片机控制，线路驱动改成双路输出，每路独立工作，互不牵引，当其中一路发生故障或线路短路时，不影响另一路正常工作。外置接口设有双路串行输入口，可分别连接二台监控主机，外置接口具有自动搜索驱动信号源功能，当一侧主机输出呼叫中断

53、后，能自动转换接口，实现双机热备份切换。外置接口的电源由220伏市电供给，设计有良好的电磁兼容性能，可抗浪涌冲击和瞬变脉冲干扰。外置接口分为FSK和基带二种规格，主电路完全相同，仅仅通信输出输入电路不同，下面先以FSK模式介绍它的工作原理。2）外置接口与计算机通信电路该外置接口设有二个独立的CM1和CM2串行口，用标准串行通信电缆与主计算机连接，本设备可同时接入二台监控主计算机，在主计算机软件驱动下工作，当其中一台计算机处于主监测状态时，另一台能工作于监听状态。只连接一台计算机也可以正常工作，双机仅仅为热备份所设计。外置接口通电启动后，首先搜索二个COM接口信号，当收到其中一个通信请求后，便锁

54、定此口建立通信。工作中的COM口信号是连续不间断的，一旦遇有信号中断，本仪器便会在五秒钟后重新搜索输入串行口口信号，直到信号回复，建立起正常通信为止，如果二个COM口都没有信号输入，选择继电器J4会不停地来回跳动。来自计算机串行口信号是12伏信号，经芯片IC7TI232转换后生成标准TTL信号，TI232的9、10脚与通信芯片IC285C30的10、11脚相连，构成双向通信链路。2.8KJ101-45B型甲烷传感器一、概述KJ101-45B型甲烷传感器是由单片机控制的红外遥控智能型检测仪表。该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电硐室等有瓦斯爆炸气体环境中，能够对瓦斯

55、浓度进行连续检测。它可与KJ101、KJ10、KJF2000、KJ95、KJ4、KJ90等矿井监测系统配套使用，也可配接ABD-21K、ADJ-2、KJF19.1等断电仪。该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性强以及开机自检、非线性补偿、灵敏度校正、参数显示及免开盖调校等优点。它除具有一般传感器的各项功能外，有以下七项突出的特点。1)本仪器与分站之间通信含有串行数码方式，具有传输速率高，可靠性好的特点，彻底避免了脉冲方式信号传输时因受干扰造成异常大数的现象。2)本仪器采用红外线调校，整机未提供任何调整孔，仪器的零点、精度调整，报警值、断电值、输出信号制式设定以及参数显示全部由红外

56、遥控器控制。因此可减小调整时机械损伤、提高整机密封性、延长仪器使用寿命。3)使用红外线遥控调校，必须由专业人员进行操作，非专业人员无法介入，因而增加了仪器的可靠性和可信性。4)本仪器采用长寿命高稳定载体催化元件，调校周期可达3个月以上。5）本仪器设有二线制工作方式，供电和信号回传合用一对芯线，现场使用方便，传感器接线距离可达2000米以上。6）本仪器采用独特的工作机理，检测0.00-100CH4全量程不停测、不换档、不怕高浓瓦斯冲击。7）仪器的调试简单，仅设一组调零鍵，高浓自动稳零。二、主要技术指标1）测量范围：0.00-100CH42）测量误差：85db红色LED闪光5）工作电压：8-20V

57、DC6）工作电流：60mA(19V)7）防爆型式：dibI(150)（矿用隔爆兼本安型）8）响应时间：6m12）仪器重量：1.3Kg2.9GTH500型一氧化碳传感器一、概述GTH500型电化学一氧化碳传感器是由嵌入式单片机控制的智能仪表。该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下或地面有瓦斯爆炸液体环境中，能够对矿井总回风或采区回风中以及管道中的一氧化碳进行连续检测。它也可与KJ4、KJF2000等各种型号监测系统配套使用。该仪器采用进口传感元件，具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及非线性校正、温度度补偿、红外参数设置、0.8”数码与显示等优点。对于管道型一氧化碳传感器将环境一

58、氧化碳传感器更换传感元件护罩即可。二、主要技术指标1）测量范围：0-400PPM、0-500PPM、01000PPM2）测量误差：0100KKM时4PPM（绝对误差）100-1000PPM时测量值的5%（相对误差）3）显示分辨率：1.0PPM4）工作电压：185）工作电流：85db红色LED闪光10）响应时间：4秒11）工作条件：温度：0-75相对湿度：96%大气压力80-106Kpa12）输出信号：数字串行码格式脉冲频率方式：200-1000Hz模拟电流方式：1-5mA;4-20mA13）关联设备：电源型号：KJ101N-F1名称：矿用监控分站防爆形式：ExdibI14）传感器-电源距离：2

59、Km（1.5mm2铜芯电缆）分布电感1mh/Km分布电容0.1F/Km15）遥控距离：6m16）仪器重量：1.4Kg2.10KGW10型温度传感器一、概述KGW10型温度传感器是由嵌入式单片机控制的智能仪表。该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下或地面有瓦斯爆炸气体环境中，能够对管道介质温度、环境温度以及机电设备轴承(轴瓦)温度进行连续检测。它也可与KJ10、KJ4、KJF2000等型号矿井监测系统配套使用。该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及非线性补偿、灵敏度校正、参数显示等优点。二、主要技术指标1)测量范围：0-50-1002)测量误差：0.23)工作电压：4)工作

60、电流：85db红色LED闪光9)响应时间：4秒10)工作条件：温度：0-75相对湿度：96%大气压力：80-10611)输出信号：数字串行码格式脉冲频率方式：200-1000Hz模拟电流方式：1-5mA;4-20mA12)关联设备：电源型号：KJ101N-F1KJ101N-F2名称：矿用监控分站防爆标志：ExdibI13)传感器-电源距离：2Km（1.5mm2铜芯电缆）分布电感1mh/Km分布电容0.1F/Km14)遥控距离：6m15)仪器重量：1.3Kg2.11GFW15型风速传感器一、概述GFW15型风速传感器是由嵌入式单片机控制采用超声波原理智能仪表。该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿