煤矿安全监控系统培训课件

煤矿安全监控系统培训讲义

煤矿安全监控系统的定义、作用、特点监控系统组成及功能监控系统主站传感器介绍KJ101N监控系统主要设备介绍常见故障与处理煤矿安全监控系统多级联网监管系统介绍一、绪论1.1、煤矿安全监控系统的定义矿井监控系统是具有模拟量、开关量、累积量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。

1.2、煤矿安全监控系统的作用监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、温度、湿度、风门状态、风筒状态、局部风机开停、主要通风机开停、工作电压、工作电流等，并实现甲烷超限声光报警和断电、甲烷风电闭锁控制、断电命令与馈电状态不符声光报警等。它是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证

1.3、煤矿安全监控系统的特点电气防爆传输距离远网络结构宜采用树形结构监控对象变化缓慢电网电压波动适应性强抗干扰能力强抗故障能力强不宜采用中继器传感器宜采用远程供电设备外壳防护性能要求高等方面。

二、监控系统组成及功能2.1、系统组成矿井监控系统一般由传感器(如：甲烷传感器、风筒传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、压力传感器、风速传感器、设备开停传感器、风门开关传感器、馈电状态传感器等)、分站、断电器、电源、主站(或传输接口)、主机(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、电缆和接线盒等组成。2.2、监控系统构成图2.3、监控系统基本功能

1）数据采集2）控制3）储存和查询4）显示5）打印6）人机对话7）自诊断8）双机切换9）备用电源10）数据备份11）防雷12）其它《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求》2.4煤矿安全监控系统软件功能

1、操作管理2、主菜单(1)参数设置(2)页面编辑(3)控制(4)列表显示(5)曲线显示(6)状态图与柱状图显示(7)模拟图显示(8)打印(9)查询(10)帮助3、分类查询(1)报警查询(2)断电查询(3)馈电异常查询(4)调用查询4、快捷方式5、中文显示与打印6、更改存储内容7、模拟量数据表格显示1）显示内容2）实时显示3）调用显示4）报警显示5）断电显示6）馈电异常显示7）报警记录查询显示8）断电记录查询显示9）馈电异常记录查询显示10）统计值记录查询显示8、开关量状态表格显示1）显示内容2）调用显示3）报警与断电显示4）馈电异常显示5）状态变动显示6）报警及断电记录查询显示7）馈电异常查询显示8）状态变动记录查询显示9、模拟量曲线显示10、开关量状态图与柱状图显示1）开关量状态图显示2）开关量柱状图显示11、模拟图显示1)通风系统模拟图显示2)瓦斯抽采(放)系统模拟图显示3)监控系统自检模拟图显示12、报警1）声音报警2）光报警13、存储记录1）统计值记录2）模拟量报警记录3）模拟量断电记录4）模拟量馈电异常记录5）开关量状态变动记录6）开关量报警及断电记录7）开关量馈电异常记录8）监控设备故障记录14、打印1）模拟量日(班)报表2）模拟量报警日(班)报表3）模拟量断电日(班)报表4）模拟量馈电异常日(班)报表5）开关量报警及断电日(班)报表6）开关量馈电异常日(班)报表7）开关量状态变动日(班)报表8）监控设备故障日(班)报表9）模拟量统计值历史记录查询报表

2.5、监控系统主要技术指标模拟量输入传输处理误差：不大于1.0%模拟量输出传输处理误差：不大于1.0%累积量输入传输处理误差：不大于1.0%最大巡检周期系统最大巡检周期应不大于30S，并应满足监控要求。控制执行时间控制执行时间应不大于系统最大巡检周期。异地控制时间应不大于2倍的系统最大巡检周期。甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2s.

调节执行时间调节执行时间应不大于系统最大巡检周期。存储时间甲烷、温度、风速、负压、一氧化碳等重要测点的实时监测值存储记录应保存7d以上。模拟量统计值、报警/解除报警时刻及状态、断电/复电时刻及状态、馈电异常报警时刻及状态、局部通风机、风筒、主要通风机、风门等状态及变化时刻、瓦斯抽采（放）量等累计量值、设备故障/恢复正常工作时刻及状态等记录应保存1年以上。当系统放生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于5min.画面响应时间调出整幅画面85%的响应时间应不大于2s，其余画面应不大于5s.误码率误码率应不大于10的-8次方

最大传输距离传感器及执行器至分站之间的传输距离应不大于2km

分站至传输接口、分站至分站之间最大传输距离不小于10km.双机切换时间从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于5min.备用电源工作时间在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监控时间不小于2h.统计值时间模拟量统计值应是5min的统计值。本安供电距离向传感器及执行器远程本安供电距离应不小于2km。三、煤矿安全监控系统主站

3.1、监控系统地面主站的构成监控主站通常采用商用计算机或工业控制系列微计算机，与其兼容的计算机均可用于本系统的监控主站。在煤矿安全监控系统标准配置中，地面配有打印机、远程终端、UPS电源、线路避雷器等设备。3.2、信息的处理监控主站是系统的信息处理中心，系统处理功能的百分之八十是通过监控主站实现的，监控系统信息处理主要由主站中监控系统软件完成，使系统具有智能化的显示、存贮、分析、检索、打印、绘图、报警、控制等诸项功能。监控系统软件同时具有智能化处理功能，当系统发生故障时，主站将会自动对系统进行测试诊断，指出故障类型。对传输线短路故障能够自动切除短路点。四、监控系统传感器介绍

4.1传感器组成:传感器将被测非电量按一定规律转换为电信号输出，并且通常具有显示和声光报警功能的设备。主要由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源构成。敏感元件转换元件测量电路辅助电源

4.2基本概念:量程：量程是指传感器所允许测量被测物理量的量值范围。

精度：精度是表示传感器的测量值与实际值的接近程度。重复性：由于传感器的老化和磨损，在相同的工作状态下，重复地输入一个相同的值时，传感器的输出是不同的。重复性就是指传感器在相同的工作状态下，重复地输入一个相同的值时，其输出的一致程度。灵敏度：灵敏度是指传感器的输出增量值与输入增量值之比。

4.3、供电方式:矿用传感器的供电方式:内部供电、外部供电为了满足传感器对电源功率的要求，减少传感器的体积，便于维护，一般都采用外部供电方式。传感器的外部供电方式包括就近供电和集中供电两种。

4.4、传感器的输出信号：开关信号：开关信号的输出可以是机械接点，也可以是半导体电路或其它电器元件，这些统称为输出接点，输出接点可以是有源接点，也可以是无源接点。有源接点输出的高电平应不小于+3V，低电平电压应不大于+0.5V。模拟信号：模拟信号主要有电压型、电流型和频率型。电压型模拟信号的电压随被测物理量变化而变化，电压型模拟信号一般为0—5V。电流型模拟信号的电流随被测物理量变化而变化，电流型模拟信号一般为1mA—5mA和4mA—20mA。频率型模拟量的频率随被测物理量变化而变化。频率型模拟信号一般为200Hz—1000Hz,在整个频率范围内其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms。在矿井监控系统中，最常用的模拟信号是频率型和电流型。

4.5、传感器的分类：模拟量传感器：瓦斯、风速、一氧化碳、温度、水位、压力等等。甲烷传感器单位：%CH4量程：0-4-10-40-100一氧化碳传感器单位：PPM量程：0-500-1000风速传感器单位：M/S量程：0-15温度传感器单位：℃量程：0-50-100负压传感器单位：Kpa量程：-5--0---5开关量传感器：机电设备开停、风门位置、风筒风量、馈电…机电设备开停传感器风门位置传感器风筒风量传感器馈电传感器甲烷传感器：甲烷浓度监测是矿井安全监控的首要内容。甲烷传感器既是矿井安全监控最重要的设备，又是矿井安全监控必备的设备之一。催化燃烧式甲烷传感器的工作原理是：在传感元件表面的甲烷在催化剂的作用下，发生无焰燃烧，放出热量，使传感元件升温，进而使传感元件电阻变大，通过测量传感元件电阻的变化就可以测出甲烷气体浓度。一氧化碳传感器：连续监测矿井中煤的自然发火区及胶带输送机胶带等着火时产生的一氧化碳浓度的装置。井下空气中一氧化碳浓度较高时，会使人中毒。同时，一氧化碳浓度又是预测和检测煤炭自燃发火、胶带输送机火灾等的主要技术指标。因此，一氧化碳监测是矿井安全监测的主要内容之一。一氧化碳传感器单位为PPM，即百万分之一，国家规程规定的矿井一氧化碳传感器报警浓度为24PPM。

风速传感器：连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。在煤炭开采过程中，总有瓦斯涌出。为稀释矿井空气中的瓦斯，需不断地向井下输送新鲜空气。风量是通风系统的重要参数之一。

温度传感器：连续监测矿井环境温度高低的装置。矿井环境温度除影响着矿工的工作效率和身心健康外，还是煤炭自燃发火的重要指标之一。负压（压差、压力）传感器连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地通风压力的装置，煤矿用负压传感器型可对矿井风机、风门密闭、通风巷道等地的差压进行连续监测。它可以实时地显示被测点的差压值。正压、负压机电设备开停传感器：主要是通过测量机电设备馈电的电缆周围有无磁场存在，来间接监测设备的工作状态。

风门位置传感器：风门位置传感器是一种监测煤矿井下风门开闭状态的开关量传感器。它由干簧管组件与磁性组件两部分构成。在使用时，将此磁性组件装在风门上，而把干簧管组件装在毗邻的门风筒风量传感器：风筒风量传感器主要用来监测风筒中的风量。当局部通风机停止运行或风筒漏风造成风量不足时，输出风量不足信号。当局部通风机正常工作，并且风筒没有漏风，风量满足要求时，输出风量足信号。风筒风量传感器是甲烷风电闭锁装置合和矿井监控系统中的重要传感器之一。

馈电传感器：馈电传感器用于监测被控开关负荷侧的馈电状态。五、KJ101N监控系统主要设备介绍

5.1KJ101N-F2监控分站

矿用监控分站定义：接收来自传感器的信号,并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口,同时,接收来自传输接口多路复用信号.分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和传输接口传输来的信号进行处理,控制执行器工作。

KJ101N-F2型矿用监控分站兼有系统分站、本安电源箱、矿用不间断电源、断电仪、甲烷风电闭锁仪等五项产品功能。

5.1.2KJ101N-F2型矿用监控分站技术参数1)源输入电压：660V/380V/36V+20％～-25％；2)电源功耗:最大48VA，根据接入传感器数量、种类而不同；3)备用电源：24V直流、4安时；4)备用电源工作时间：>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19V±1V，最大短路电流<650mA；6)远程控制输出：19V直流脉冲；最大短路电流<650mA；7)模拟量输入端口八个：每端口可接一路模拟量传感器或八开关量扩展器；8)开关量输入端口八个（非扩展）：每端口可接一路开关量传感器；

9)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、0-500Hz、200-1000Hz、0-5000Hz，串行码等；10)开关量输入标准：1mA/5mA/0mA分别代表逻辑0/逻辑1/故障；11)传感器最大接线距离：等效电缆阻抗90Ω。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；12)监控分站设有远程断电控制电路：最多可接八台继电器箱，控制距离：>2Km；13)监控分站机内断电两组接点输出：断电值可以任意设置，每组接点均可选择常闭或常开；接点容量：36－220V/2A；虚拟分站A和虚拟分站B可分别对两个内断电器实施控制。

14）监控分站与主站通信方式：主从应答式，移频键控（FSK）或基带双流码方式；15）通信速率：1200BPS（FSK）或488.28BPS(基带)；16)防爆型式：隔爆兼本安17)防爆标志：Exd[ib]I18)外型尺寸：264×350×130mm；19)重量：不锈钢壳体(含后备电源)：27Kg。玻璃钢壳体(含后备电源)：11Kg。

5.1.3、KJ101N-F2监控分站的结构5.2、KJ101-45B型甲烷传感器五项突出的特点。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)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。4）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。5）本仪器采用独特的工作机理，检测0.00-100％CH4全量程不停测、不换档、不怕高浓瓦斯冲击。

仪器结构KJ101-45B型甲烷传感器外形图

仪器的配套与使用1）仪器的输出信号制式2）仪器的联接3）仪器的通电与使用4）遥控器使用方法

8.4调校方法１)零点调整２)低浓精度调整３)高浓精度调整４)报警值调整5）断电值调整6）复电值调整7）输出信号制式选择8）试验9）复位使用注意事项

1）用户必须正确选择仪器信号输出制式，否则仪器与分站显示不能同步。如果错把频率输出设置成模拟输出，主机将收不到信号。2）新仪器在使用前必须重新检查硬件零点并正确调零和标定精度后方可使用。3）仪器送高浓气样后零点会有短暂下移，此刻不要立即进行调零操作，否则会造成零点上偏。4）本传感器的设置参数能长期记忆，不因掉电而消失。但由于井下特殊的电气环境，当干扰特别频繁和强烈时，或者由于传感器供电电压不稳使其处于临界复位状态时，传感器设置参数可能会被冲乱。本传感器具有记忆参数完整性诊断功能，一旦发现问题，传感器会自动恢复出厂预置参数，并使显示数据以一秒周期闪烁，提醒使用者注意。5）当传感器联接电缆过长或电缆接头接触不良，线路压降过大，会造成传感器工作不正常，输出值可能大于正常值，造成大数干扰。6）当和传感器配接的电源容量不够时，也会造成传感器工作不正常，输出值可能大于正常值。7）本传感器电路板上的短连线“LX2”开路时可配接恒压供电电源，接通时可配接恒流供电电源，请在使用中注意，应正确配接。8）传感器三根连接线中的“信号线”如果中断，传感器工作显示正常，但分站收不到信号测值，此时传感器上的信号指示灯会熄灭。9）传感器三根线中的“信号线”与“地线”发生交叉错接时，传感器工作显示正常，传感器上的信号指示灯也正常，但分站收不到信号测值。特别提醒：用遥控器调整参数时，容易将“精度”当作“零点”调整，结果会把仪器精度系数调到很高值上，此时的传感器测值会极不稳定，切忌这样的错误操作。5.3、KJ101N-J型矿用信息传输口技术参数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：[Exib]I13）外行尺寸：135×350×80mm14）净重：2KG

1)电源线连接与开关2)接口面板指示3)与计算机连接4）与分站连接

4）双机热备份连接六、监控系统常见故障与处理故障环节故障现象故障分析检测(处理)方法电脑无法启动计算机电源故障检查电源连接情况操作系统软件故障检查操作系统软件,计算机启动设置无法正常启动系统软件系统软件设置错误检测.重设系统软件;检测通讯接口系统软件安装错误重新安装设置系统软件系统软件无显示检测植完全没有显示检测植检测通讯接口及系统软件;检查与分站之间的通讯线路及设置;检查分站的通讯有个别传感器没有显示检测植检查传感器线路;传感器通讯;分站连接传感器路数的通讯

故障环节故障现象故障分析检测(处理)方法通讯接口无法正常指示接口数据显示错误检查接口设置指示灯错误通讯接口问题(返厂更换)线路线路中断短路检查处理(会使某台分站或全部分站通讯终断)断路检查处理(会使传感器或某台分站或全部分站通讯终断)直流电压异常漏电与高压电缆多处相交造成漏电或产生静电电压不稳定线路过长或某处接足不良

故障环节故障现象故障分析检测(处理)方法监控分站漏电连接错误火线接在分站地线上；低电压分站用高电压漏电装置问题低电压分站用高电压或产品不合格（返厂处理）无任何显示电源故障没有正确连接电源，电源电压不符主板故障返厂维修处理设置错误按照说明书重新设置显示错乱设置(连接)错误查看设置与连的传感器是否相符；检查设置是否正确主板故障返厂处理传感器无任何显示线路故障检查处理主板故障返厂维修处理显示固定数值主板故障返厂维修处理或更换主板气体元件故障按时进行调校传感器或更换气体元件搬放错误检查传感器搬放与要求相符显示数据错误设置错误检查传感器的设置与分站的连接搬放错误检查传感器搬放与要求相符无传输信号线路故障检查处理传感器故障返厂维修处理七、煤矿安全监控系统多级联网监管系统介绍（煤矿数字化瓦斯远程监测监控系统联网）

煤矿数字化瓦斯远程监测监控系统联网应满足以下基本技术要求：

1．网络采用B/S模式，包含瓦斯、通风监测、瓦斯抽放、自然发火等全部数据内容。2．采用统一规范的数据通讯协议，网络联结遵循下级用户服从上级用户、上级用户提供数据格式与传输技术的原则。3．网络应用软件系统应具备自动搜索跟踪瓦斯超限、停风区域，监测显示瓦斯浓度和区域断电报警；综合实时监测报警，直观显示监测、控制设备位置、运行及控制状态；隐患报警、网络跟踪调度；分类查询、汇总；联网通讯中断自动监测；应用权限分级管理；防病毒和数据安全保护等功能。4．系统结构、功能及各类传感器的安装、检验和校验等符合《煤矿安全规程》和其他安全技术规定。《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》

系统网络结构

县级中心联网系统总体架构图

县局中心结构、功能及特点1、煤矿概况查询，可查询煤矿的地理位置、年产量、煤质情况、运输条件、矿工人数、从业人员信息、生产设备条件、各种资质证书等基本信息，提供管理部门掌握各个煤矿基本信息的通道;2、实时显示辖区矿井的井下瓦斯、风速、一氧化碳、风量、烟感和风门等数据；数据分析，分析监控