煤矿安全监测监控 第九章

煤矿安全监测监控系统

内容提要煤矿安全监控系统简介煤矿安全监控系统功能及主要技术要求煤矿安全监控系统软件功能煤矿安全监控系统矿井安全监控技术发展概况：1815年英国发明瓦斯检定灯20世纪30年代日本发明光干涉瓦斯检定器40年代，美国研制出铂丝催化元件1954年，英国采矿安全研究所（SMRE）制成了最早的载体催化元件60年代以后，便携式瓦斯监测装置和监测系统得到了快速发展煤矿安全监控系统我国矿井安全监控技术发展建国初期，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、瓦斯检定灯、检知管、风表等；60年代初期，研制达到使用水平的载体催化元件和AQR-1型瓦斯测量仪。70年代研制出瓦斯断电仪；80年代初期，从欧美引进、吸收矿井监控系统；80年代以后，逐步开发出KJ126、KJF2000、KJ95、KJ90等系统。煤矿安全监控系统煤矿安全生产监控系统的分类

煤矿安全生产监控系统可按照监控目的、信号传输方式、网络结构等来进行分类:按传输信号复用方式分为：时分制系统、频分制系统、码分制系统、复合复用方式（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上的系统）；按系统网络结构可分为：树形、环形、星形、总线形等；按传输信号的调制方式可分为：数字基带传输、数字频带传输

；按工作方式可分为：主从方式、多主方式等。煤矿安全监控系统矿井安全生产监测监控系统的作用：实时监测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；对各种参数进行分析，并进行报警和安全装置的控制，保证安全生产。矿井安全生产监测监控系统的组成主要由中心站、传输通道、分站、传感器、执行机构等装置组成。监控系统按功能可分3个部分：传感器和执行装置，包括声光报警器、断电器和电源装置。信息传输装置，包括传输接口、分站、线缆、接线盒等。中心站，包括计算机、外围设备、UPS电源、系统软件、操作系统等。煤矿安全监控系统矿井安全生产监控系统煤矿安全监控系统县煤管局市煤矿安全监管省煤矿安全监察局集团公司煤矿执法网五级联网煤矿安全监控系统矿井安全生产监测监控系统的工作原理：传感器将被测物理量转换为电信号，并具有显示和声光报警功能执行机构（含声光报警及显示设备）将控制信号转换为被控物理量。分站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主站（或传输接口），同时，接收来自主站（或传输接口）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主站（或传输接口）传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。煤矿安全监控系统传输接口接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。它还起到中心计算机与井下分站之间本安电路与非本安电路的隔离。

主机一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、联网等。电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。煤矿安全监控系统

矿井安全生产监测监控系统功能：1、系统必须由现场设备完成甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能。

a)甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；

b)甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁；甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；

c)与闭锁控制有关的设备(含甲烷传感器、分站、电源、断电控制器、电缆、接线盒等)未投入正常运行或故障时，切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

煤矿安全监控系统2、系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能：

a)掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5%时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%时，自动解锁；

b)掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%时，自动解锁；

c)被串掘进工作面入风流中甲烷浓度达到或超过0.5%时，声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面入风流中甲烷浓度低于0.5%时，自动解锁；

煤矿安全监控系统d)局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；

e)局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%，必须对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%时，自动解锁

f)与闭锁控制有关的设备(含分站、甲烷传感器、设备开停传感器、电源、断电控制器、电缆、接线盒等)故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1min内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。

煤矿安全监控系统安全监控系统必须具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。

安全监控系统应具有异地断电/复电功能。

调节（非强制性，企业在产品设计时可根据实际等情况进行选择，按企业要求进行审查和验收。）

系统宜具有自动、手动、就地、远程和异地调节功能煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标模拟量输入传输处理误差

模拟量输入传输处理误差应不大于1.0%。

模拟量输出传输处理误差

模拟量输出传输处理误差应不大于1.0%。

累计量输入传输处理误差

累计量输入传输处理误差应不大于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。煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标控制执行时间

控制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。

煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标存储时间

甲烷、温度、风速、负压、一氧化碳等重要测点的实时监测值存盘记录应保存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。当系统发生故障时，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。

煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标误码率

误码率应不大于10-8。

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小于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。

最大监控容量

系统允许接入的分站数量宜在8、16、32、64、128中选取；被中继器等设备分隔成多段的系统，每段允许接入的分站数量宜在8、16、32、64、128中选取。分站所能接入传感器、执行器的数量宜在2、4、8、16、32、64、128中选取。

煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标双机切换时间

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。煤矿安全监控系统瓦斯监控系统主要技术指标传输性能

系统的信息传输性能应符合MT/T899的有关要求。

电源波动适应能力

供电电压在产品标准规定的允许电压波动范围内，系统的电气性能应符合各自企业产品标准的规定。

工作稳定性

系统应进行工作稳定性试验，通电试验时间不小于7d，其性能应符合各自企业产品标准的规定。可靠性（暂不执行）

系统平均无故障工作时间(MTBF)应不小于800h。

煤矿安全监控系统地面中心站的装备煤矿安全监控系统的主机及系统联网主机必须双机或多机备份，24h不间断运行。当工作主机发生故障时，备份主机应在5min内投入工作。中心站应双回路供电并配备不小于8h在线式不间断电源。中心站设备应有可靠的接地装置和防雷装置。联网主机应装备防火墙等网络安全设备。中心站应使用录音电话。煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统信息的处理地面中心站必须24h有人值班。值班人员应认真监视监视器所显示的各种信息，详细记录系统各部分的运行状态，接收上一级网络中心下达的指令并及时进行处理，填写运行日志，打印安全监控日报表，报矿主要负责人和矿井主要技术负责人审阅。系统发出报警、断电、馈电异常信息时，中心站值班人员必须立即通知矿井调度部门，查明原因，并按规定程序及时报上一级网络中心。处理结果应记录备案。调度值班人员接到报警、断电信息后，应立即向矿值班领导汇报，同时按规定指挥现场人员停止工作，断电时撤出人员，处理过程应记录备案。当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其它区域时，中心站值班员应按瓦斯事故应急预案手动遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。

煤矿安全监控系统联网信息的处理煤矿安全监控系统联网实行分级管理。国有重点煤矿必须向矿务局（公司）安全监控网络中心上传实时测控数据，国有地方和乡镇煤矿必须向县（市）安全监控网络中心上传实时测控数据。网络中心对煤矿安全监控系统的运行进行监督和指导。网络中心必须24h有人值班。值班人员应认真监视测控数据，核对煤矿上传的隐患处理情况，发现异常情况要详细查询，按规定进行处理。填写运行日志，打印报警信息日报表，报值班领导审阅。联网网络中心值班人员发现煤矿瓦斯超限报警、馈电状态异常情况等必须通知煤矿核查情况，按应急预案进行处理。煤矿安全监控系统中心站值班人员接到网络中心发出的报警处理指令后，要立即处理落实，并将处理结果向网络中心反馈。网络中心值班人员发现煤矿安全监控系统通讯中断或出现无记录情况，必须查明原因，并根据具体情况下达处理意见，处理情况记录备案，上报值班领导。网络中心每月应对瓦斯超限情况进行汇总分析，报当地煤炭行业主管部门和煤矿安全监察分局。

煤矿安全监控系统管理制度与技术资料应建立安全测控管理机构。安全测控管理机构由煤矿主要技术负责人领导，配备足够的人员。煤矿应制定瓦斯事故应急预案、安全测控岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。从事安全测控仪器管理、维护、检修、值班人员应经培训合格，持证上岗。

煤矿安全监控系统软件煤矿安全监控系统软件安全监控系统的软件，包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软件等，都在随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代，现在的运行环境为Windows2003/2008，是目前国内煤矿安全监控系统最先进的软件之一。煤矿安全监控系统软件主要技术特点：操作方便、网络功能强大、可靠性好、支持C/S和B/S模式；支持异地远程访问，图形软件可支持矢量图方式；报表软件采用专业的处理软件，可支持错误信息剔除、数据统计、按用户需求任意编排等功能。在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态链接库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步提高，系统具有更加灵活的集成方式，可适应不同用户对系统规模的要求，有很高的扩展性和开放性。由于系统运行于WIN2003/2008多任务环境，并在数据通讯方面采用了动态链接库及多线程技术，实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接。煤矿安全监控系统软件地面中心站为开放式系统，软硬件均可以扩充，系统地面设备以全网络方式运行，运行协议为TCP/IP、NETBUL、SPX/IPX，可与企业计算机局域网实现网络互联，方便地与生产监控、工业电视和生产调度系统联网，在网上可运行任意台网络终端，同时支持终端通过服务代理的远程连接，实现监控信息的远程实时共享。系统软件能与企业构筑的INTERNET/INTRANET网络环境能很好融合，真正实现安全监控信息网络化共享（按用户权限）。煤矿安全监控系统软件主要功能：数据采集功能◆具有甲烷、风速、风压、CO浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。◆具有馈电状态、风机开停工况、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。◆具有瓦斯抽放量监测、显示功能。◆具有风机运行参数采集及数据、工况曲线显示及异常报警功能。煤矿安全监控系统软件报警及控制功能◆具有甲烷浓度超限及系统异常状态声光报警和自动断电/复电控制功能。◆系统具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。◆系统具有异地断电/复电功能。◆系统具有移动瓦斯泵闭锁功能：

当瓦斯泵排气口下风侧甲烷浓度达到规定时，切断瓦斯泵电源并闭锁；当瓦斯泵排气口下风侧甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁煤矿安全监控系统软件存储和查询功能

系统具有以地点、名称为索引的存储和查询功能煤矿安全监控系统软件显示功能◆系统具有列表显示功能：◆系统能在同一时间坐标上，同时显示模拟量曲线和开关状态图等◆系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能；能在同一坐标上用不同颜色显示最大值、最小值、平均值等曲线◆系统具有开关量状态图及柱状图显示功能◆系统具有模拟动画显示功能。显示内容包括：通风系统模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。具有漫游、总图加局部放大、分页显示等方式◆系统具有系统设备布置图显示功能。显示内容包括：传感器、分站、电源箱、断电控制器、传输接口、和电缆等设备的设备名称、相对位置、运行状态等。煤矿安全监控系统软件打印功能

系统具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。报表内容包括：模拟量日（班）报表、模拟量报警日（班）报表、模拟量断电日（班）报表、模拟量馈电异常日（班）报表、开关量报警及断电日（班）报表、开关量馈电异常日（班）报表、开关量状态变动日（班）报表、监控设备故障日（班）报表、模拟量统计值历史记录查询报表等。煤矿安全监控系统软件人机对话功能

系统具有便捷、人性化人机对话功能，便于系统生成、用户管理、参数设置修改、功能调用、控制命令输入等。自诊断功能

系统具有自诊断功能。当系统中传感器、分站、传输通道、电源、断电控制器、传输电缆等设备发生故障时、报警并记录故障时刻和故障设备，以供查询和打印。煤矿安全监控系统软件双机切换功能

系统具有双机切换功能。系统主机为双机备份，当工作主机发生故障时，备份主机投入工作。数据备份功能

系统应具有监测数据人工和自动定时备份功能。煤矿安全监控系统软件软件其他功能系统监控主机、网络终端、图形工作站全面预装Windows2000/XP/Web操作系统和最新版的监控软件、图形监控软件、报表处理软件、人员管理软件及终端软件。操作采用全汉字菜单及窗口提示，配有（智能）全拼、双拼、五笔及区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循Windows窗口风格，鼠标操作，通用性好，可操作性强。煤矿安全监控系统软件监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等。屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出。在监测显示画面中，可对数值、转动、位移、往返、仓位、流量、电量、人员位置信息等根据监测量实现功能强大的模拟动画显示。煤矿安全监控系统软件系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行,使

网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并且系列分站均具有风、电、瓦斯闭锁功能。在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。煤矿安全监控系统软件系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印,并形成相应的历史统计数据(每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值;每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间;每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值;每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间),系统采用变值变态分时存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。系统具有很强的自检诊断功能,能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出语音自动报警，并指出故障位置和原因。还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。可查询非正常状态的开始时间及持续时间。煤矿安全监控系统软件系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图,可随时查询打印；开关量每天形成班、日报表。联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。系统配置灵活,允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活,用户可根据实际需要进行扩展。可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测、人员信息等多个子系统,形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络于一体的计算机监控网络综合系统。有广域网接口，易于形成互联网络。煤矿安全监控系统软件系统表格采用EXCEL格式，可由用户任意编排,或由矿方提供具体报表格式，以满足各监测管理数据报表的形成输出。系统组态方式灵活,监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式,操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期,实现对重点分站加以监控。系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿度、CO、氧气、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；开关量有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。煤矿安全监控系统软件监控软件具有很强的作图能力,并提供有相应的图形库,操作员可在不间断监测的同时,容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。系统软件设有多级口令保护,只有授权人员才能登录操作,有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。软件运行可靠性高。误操作时有声音、对话框提示。在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。煤矿安全监控系统软件查询可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大。查询时间段可任意设定(最小一个小时,最大一个月)。同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑框。断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记