瓦斯监控系统第12章和第9章.docx

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1、瓦斯监控系统讲义瓦斯监控系统讲义教学目标：了解并掌握煤矿安全监控系统的组成、功能、安装维护、使用等，并能认识到安全监控系统在煤矿安全生产的重要性。教学重点：具体掌握以下几个重点：1、掌握各种传感器及其安装位置、安装标准及注意事项；2、掌握各种监控分站、传感器的使用与维护，并能熟练排除系统中的故障；3、掌握瓦斯监控系统软件并熟练操作；4、了解各种管理制度并能制作相关的技术资料；5、了解监控系统中“AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求”和“AQ1029-2007安全监控系统及检测仪器使用管理规范”这两各AQ标准。教学方法：1、教授法：运用PPt课件讲解与黑板板书相结合。2、谈论法：课

2、堂向学员提出问题，并要求回答。3、课堂讨论法：针对疑难问题，要求学员共同进行讨论。安全监控系统的功能、组成及工作原理：矿井安全生产监测监控系统的功能：1、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；2、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（如图1）：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：1、传感器和执行装置，包括声光报警器、断电器和电源装置。2、信息传输装置，包括传输接口、分站、线缆、接线盒等。3、中心站，包括计算机、外围设备、UPS电源、系统软件、操作系统等。矿井安全生产监测监

3、控系统的工作原理:传感器揩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。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

4、电路的隔离。主机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。矿井安全生产监测监控系统分站功能: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

5、缆、接线盒等）未投入正常运行或故隙时，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。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

6、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；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）故隙

7、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Imin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。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。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

8、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。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。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

9、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5mi11o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10-8o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、

10、16、32、64、128中选取。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5min0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2ho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2kmo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。抗干扰性能（暂不执行）设于地面的设备应能通过GB/T17626

11、.21998规定的严酷等级为3级（接触放电）的静电放电抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定。系统应能通过GB/T17626.31998规定的严酷等级为2级的射频电磁场辐射抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定。系统应能通过GB/T17626.4-1998规定的严酷等级为3级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定。系统应能通过GB/T17626.51999规定的严酷等级为3级的浪涌（冲击）抗扰度试验，其电气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防爆型设备应符合GB3836的规定

12、。矿用一般型性能矿用一般型设备应符合GB12173的规定。监控分站的原理分站是中心站和传感器的中间环节。分站和传感器可构成独立监测单元。作用是集中部分传感器的信息，通过传输通道送到中心站；同时接收中心站的各种指令，传给执行机构实现控制任务。（以KJ7ON分站为例）KJ70N-F分站是一个以78E58单片机为CPU核心的微型计算机系统。工作中,KJ70N-F以RS485通讯方式对挂接在其各输入通道上的传感器类型进行定义、设置。定义、设置后，对于不同类型的传感器，单片机系统能自动将其内部的模拟开关切换到相应的转换电路上，并将由各输入端口得到的信号转换成频率信号。然后再对此频率信号进行整频、光电隔离

13、处理，并输入单片机定时器进行采集。采集到的信号，在经过微型计算机系统的运算、分析、判断后，即可得出被监控对象的状态。如被监测量超过报警、断电设定值，分站即发出报警和断电控制信号。同时，通过数据传输线送往地面中心站。监控分站电路原理（1）单片机KJ70N-F采用的是爱特梅尔公司ATMEL公司生产的78E058单片机。芯片内有256个字节的RAM,8K程序存储器在也在片内，共有64K数据字节的地址空间（分站用8K字节），8位数据总线，低8位地址总线与数据线分时共用。（2）看门狗自动复位电路由大规模集成电路X2505及电阻电容构成的自动复位电路，当电源电压过低或分站发生意外造成程序跑飞时，即输出复位

14、信号给单片机，使其自动复位，恢复正常运行。(3)参数保存用电可擦数据存储器保存初始化参数及设置参数，掉电后不丢失。(4)输入数据采集数据采集电路共16个通道，分别由取样电阻、滤波及限幅保护、跟随器、模拟多路选择开关、信号变换、整形、二分频、光电隔离等电路组成。(5)控制输出KJ70N-F的6路控制输出Cl、C2、C3、C4、C5、C6分别由81C55I/0口制输出第三节结构图、原理框图、电原理图、电路安装图KJ70N-F外观结构图(1)数码管显示窗：其中有7位数码管，最左三位显示传感道号与传感器的类型。(2)上端发光二极管显示窗：其中有8位发光二极管，左起前6个发光管依次代表控制输出通道卜6的

15、控制状态，灯亮表示输出控制端口为高电平，灯不亮表示输出控制端口为低电平;内部结构图原理图监测分站的主要功能（I）开机自检和本机初始化功能；（2）通信测试功能；（3）分站具有自动控制功能（实现断电仪功能、风电瓦斯锁闭功能、瓦斯管道监测功能和一般的环境监测功能等）：（4）死机自复位功能，且可以通知中心站；（5）接收地面中心站初始化本分站参数设置功能（如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等）；（6）分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）；（7）分站自身具备超限报警功能；（8）分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地断电功能。安装分站的注意事项： 井下分站，应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或碉室中，安设时应垫支架，使其距巷道底板不小于30Omnb或吊挂在巷道中。 仪器外壳在使用中必须接地。 分站通电一分钟内，处于开机闭锁状态，检测性能一定等待闭锁时间过后方可进行。 设置正确的拨码开关，分站才能与地面主机通信。 分站的参数必须和主机系