【正文】 停等生產(chǎn)參數(shù)和電壓、電流、功率、電度等電量參數(shù)。 （ 2） 可以配接膠帶集中控制、軌道運(yùn)輸通信集中、電力監(jiān)測(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局部環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。 第 8 頁(yè) （ 3）可以在全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)范圍內(nèi)通過(guò)便攜式 調(diào)試電話機(jī)與地面中心站或分站、傳感器進(jìn)行語(yǔ)音通信。 （ 4）系統(tǒng)操作平臺(tái)采用 Windows2021 軟件，所有功能操作均具有在線幫助，在中文菜單提示下完成 。并可方便的點(diǎn)擊圖形，即點(diǎn)即得所需信息。可隨時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖形、曲線和報(bào)警點(diǎn)及數(shù)值。 （ 5）通過(guò)主機(jī) CRT 可顯示以下幾大類信息： 系統(tǒng)生成及操作； 測(cè)點(diǎn)生成及操作； 時(shí)鐘和日期顯示； 工藝流程模擬圖形顯示； 各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表格顯示； 模擬量參數(shù)的實(shí)時(shí)值表格、二維或三維、變化曲線顯示； 開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)、開(kāi) /停時(shí)間顯示； 累計(jì)量的實(shí)時(shí)值顯示； 各類報(bào)警表格顯示； 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及軟件操作說(shuō)明顯示。 （ 6）系統(tǒng)支持多種圖形格式，配備簡(jiǎn)單的繪圖工具，可以方便地在屏幕上繪制各種模擬圖形。繪制時(shí)不影響系統(tǒng)傳輸。 （ 7）可方便地由用戶自行生成各類表格，打印所要求的各類數(shù)據(jù)表格、圖形及曲線。 （ 8）通過(guò)主機(jī)串行口實(shí)時(shí)的與分站級(jí)設(shè)備進(jìn)行廣播式通信。 （ 9）通過(guò)主機(jī)串行口實(shí)時(shí)的與模擬盤進(jìn)行廣播式通信。 （ 10）可以配接大屏幕或投影機(jī)，以便在更大的面積上顯 示更多的工藝模擬圖、監(jiān)測(cè)曲線、表格和文字，以及主機(jī) CRT 上所能顯示的全部?jī)?nèi)容。 （ 11）對(duì)各類報(bào)警信息進(jìn)行處理，并實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)和報(bào)警。傳感器超限時(shí)有聲光報(bào)警顯示，并在主機(jī)屏幕上有醒目報(bào)警條，顯示傳感器的數(shù)值、地點(diǎn)及報(bào)警時(shí)間。 （ 12）傳感器報(bào)警斷電點(diǎn)通過(guò)軟件設(shè)定或修改，也可以在分站上直接設(shè)定。具有局部區(qū)域斷電和全礦范圍內(nèi)異地?cái)嚯姸喾N形式。 （ 13）對(duì)監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。模擬量每2min 存一個(gè)平均值，開(kāi) /停信息按小時(shí)計(jì)時(shí)，累計(jì)量按小時(shí)累計(jì)。存儲(chǔ)時(shí)間可以根據(jù)要求調(diào)整。 （ 14） 高智能分站具有風(fēng)電瓦斯閉鎖功能，可單獨(dú)使用。大顯示屏能夠顯示所配接的各類模擬量和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，紅外遙控或鍵盤設(shè)定及存儲(chǔ)有關(guān)參數(shù)和顯示瓦斯數(shù)據(jù)曲線。還可以作為主站掛接小分站。 （ 15） 系統(tǒng)能進(jìn)行擴(kuò)展，并可與其他系統(tǒng)連網(wǎng)，形成全礦井的監(jiān)測(cè)信息管理中心。監(jiān)測(cè)主機(jī)以工作站的形式方便地接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享。 (16)系統(tǒng)提供多種診斷功能，包括系統(tǒng)的傳輸校驗(yàn)、誤碼率測(cè)試、傳感器故障統(tǒng)計(jì)、分站故障統(tǒng)計(jì)等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自身診斷，還可以通過(guò) Modem 進(jìn)行遠(yuǎn)程 第 9 頁(yè) 診斷。 系統(tǒng)組成及工作原理 系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)、光纖高速通道、礦井安全和生產(chǎn)監(jiān)控及其他子系統(tǒng)綜合在一起，形成一個(gè)完整、實(shí)用的礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 根據(jù)需要各部分既可以集成在一起，既可以單獨(dú)使用，可滿足各個(gè)礦井的不同需求。由于礦井下工作環(huán)境的要求，系統(tǒng)為集散型結(jié)構(gòu)，其信息檢測(cè)及分站等設(shè)備的布置完全按照礦井特點(diǎn)設(shè)置，使各部分設(shè)備都能被充分合理地運(yùn)用，以滿足礦井管理的實(shí)際要求。系統(tǒng)組成如下圖 32 所示。 系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)主機(jī)及外設(shè)、傳輸接口、傳輸電纜、分站和各種傳感器組成。主機(jī)連續(xù)不斷地輪流與各個(gè)分站進(jìn)行通信，每個(gè)分站接受到主機(jī)的詢問(wèn)后，立即將該分站接收 的各測(cè)點(diǎn)的信號(hào)傳給主機(jī)，各分站又不停地對(duì)接收到的各傳感器信號(hào)（開(kāi)關(guān)量、模擬量和累計(jì)量）進(jìn)行檢測(cè)變換和處理，時(shí)刻等待主機(jī)的詢問(wèn)，以便把檢測(cè)的參數(shù)送到地面。需要對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，主機(jī)將控制命令與分站巡檢信號(hào)一起傳給分站，由分站輸出通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制設(shè)備。監(jiān)測(cè)主機(jī)將接收到的實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行處理和存盤，并通過(guò)本機(jī)顯示器、大屏幕、模擬盤等外設(shè)顯示出來(lái)?？娠@示各種工藝過(guò)程模擬盤、測(cè)量參數(shù)表、各種參數(shù)的實(shí)時(shí)或歷史曲線、柱狀圖、圓餅圖等，也可通過(guò)打印機(jī)打印各種報(bào)表，或通過(guò)繪圖儀繪制各種圖表和曲線。 系統(tǒng)在地面建立了一 套局域網(wǎng)絡(luò)，配置服務(wù)器和若干臺(tái)工作站。中心站都插有網(wǎng)卡，作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作站，監(jiān)測(cè)主機(jī)的信息可以全部上網(wǎng)。其余工作站分別放置在礦領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)職能部門。 圖 32 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖 監(jiān)控站監(jiān)控主機(jī)傳輸接口打印機(jī)傳感器傳感器傳感器本安電源井下 井下至其它監(jiān)控分站 第 10 頁(yè) 系統(tǒng)軟件工程流程 （ 1）系統(tǒng)主程序 安全監(jiān)控系統(tǒng) 將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、光纖高速通道、礦井安全和生產(chǎn)監(jiān)控及其他子系統(tǒng)中和在一起，形成一個(gè)完整、實(shí)用的礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)需要可以選擇不同的配置，組成不同類型的系統(tǒng)，以滿足各個(gè)礦井的不同需求。但是其主要的工作流程都基本相同。 系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)主機(jī)及外設(shè)、傳輸 接口、傳輸電纜、分站和各種傳感器組成。主機(jī)連續(xù)不斷地輪流與各個(gè)分站進(jìn)行通信，每個(gè)分站接受到主機(jī)的詢問(wèn)后，立即將該分站接收的各測(cè)點(diǎn)的信號(hào)傳給主機(jī)，各分站又不停地對(duì)接收到的各傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)變換和處理，時(shí)刻等待主機(jī)的詢問(wèn)，以便把檢測(cè)的參數(shù)送到地面。需要對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，主機(jī)將控制命令與分站巡檢信號(hào)一起傳給分站，由分站輸出通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制設(shè)備。監(jiān)測(cè)主機(jī)將接收到的實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行處理和存盤，并通過(guò)本機(jī)顯示器、大屏幕、模擬盤等外設(shè)顯示出來(lái)。 其主要工作流程圖如圖 33所示。 （ 2）分站 子程序 在整個(gè)系 統(tǒng)中，監(jiān)控分站是一個(gè)非常重要的組成部分，具有數(shù)據(jù)采集、控制輸出、鍵盤輸入、遙控輸入、液晶顯示和與下一級(jí)數(shù)據(jù)采集站通信的功能。主要用作信息采集、信息傳輸、控制輸出。由于其功能比較多，所以將它分為四個(gè)模塊分別設(shè)計(jì)，分站與主機(jī)通訊軟件，分站與下一級(jí)分站通訊軟件，分站與各傳感器通訊軟件，分站與控制器通訊軟件。 分站與主機(jī)通訊：分站接收主機(jī)的各命令信號(hào)，根據(jù)命令信號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)或應(yīng)答信號(hào)。 分站與下一級(jí)分站通訊：根據(jù)主機(jī)命令對(duì)下一級(jí)分站 進(jìn)行巡檢，同時(shí)存貯各數(shù)據(jù)信號(hào)，等待命令向主機(jī)發(fā)送。 分站與各傳感器通訊：分站收到各 傳感器信號(hào)后，判斷是否需要自動(dòng)輸出控制信號(hào)，同時(shí)把數(shù)據(jù)信號(hào)存貯，等待命令后向主機(jī)發(fā)送。 分站與各傳感器通訊：分站收到各傳感器信號(hào)后，判斷是否需要自動(dòng)輸出控制信號(hào)，同時(shí)把數(shù)據(jù)信號(hào)存貯，等待命令后向主機(jī)發(fā)送。 第 11 頁(yè) 圖 33 系統(tǒng)主要工作流程圖 系統(tǒng)主要應(yīng)用設(shè)備 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要應(yīng)用設(shè)備有：礦用水位傳感器、負(fù)壓傳感器、機(jī)電設(shè)備開(kāi)停傳感器、礦用溫度傳感器、煙霧傳感器、智能遙控瓦斯傳感器、一氧化碳傳感器、 電量變送器、數(shù)據(jù)傳輸光端機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸光端機(jī)、 傳輸接口、隔爆兼本質(zhì)安全型電源箱、隔爆兼本質(zhì)安全 型不間斷電源箱、遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)、聲光報(bào)警器、電力參數(shù)變送器、通用監(jiān)控分站、串行擴(kuò)展器、礦用雙工調(diào)試電話。而本設(shè)計(jì)中主要涉及的是智能遙控瓦斯傳感器，下一章就著重介紹。 第 12 頁(yè) 4 智能瓦斯傳感器的設(shè)計(jì) 工業(yè)控制中使用的傳感器種類和型號(hào)有很多，下圖就是一種常見(jiàn)的在煤礦中使用的瓦斯傳感器，它由遙控器、掛鉤、外殼、顯示部分、蜂鳴器、光報(bào)警裝置、黑白件、傳輸線及內(nèi)部主板等組成。 圖 41 GJ4 低濃度甲烷傳感器 智能瓦斯傳感器概述 （ 1）顯示功能：實(shí)時(shí) 顯示瓦斯?jié)舛取? （ 2）測(cè)量范圍： 0～ 4％ 4CH 。 （ 3）測(cè)量誤差： O． 1％。 （ 4）安全濃度報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：由上位機(jī)監(jiān)控分站自動(dòng)設(shè)置。 （ 5）檢測(cè)到瓦斯?jié)舛瘸^(guò)設(shè)置的安全值時(shí)，聲光報(bào)警，并記錄下發(fā)生的時(shí)間。 （ 6）將檢測(cè)到的瓦斯?jié)舛韧ㄟ^(guò) RS485 總線向監(jiān)控分站傳輸數(shù)據(jù)。 第 13 頁(yè) GJ4 型智能遙控瓦斯傳感器的參數(shù) 以下為 GJ4型智能遙控瓦斯傳感器的一些參數(shù)。 （ 1）工作環(huán)境要求： ①溫度： 0～ +40℃； ②相對(duì)濕度：≤ 95%（ +25℃）； ③大氣壓力： 80～ 110kPa； ④ SH2 濃度≤ ，含瓦斯、煤塵等爆炸性混合物的場(chǎng)所； ⑤無(wú)淋水和明顯 振動(dòng)和沖擊 的場(chǎng)合； （ 2）技術(shù)參數(shù)： ①測(cè)量范圍： 0～ 4% 4CH ； ②測(cè)量誤差： 0～ 1%CH4 時(shí)≤ % 4CH ； 1～ 2%CH4 時(shí)≤ % 4CH ； 2～ 4% 4CH時(shí)≤ % 4CH ； ③響應(yīng)時(shí)間：小于 30s； ④遙控范圍：距離不小于 5 m ，角度不小于 120 度； ⑤報(bào)警點(diǎn)及報(bào)警方式： ～ %CH4 可任意設(shè)置；燈光閃爍，蜂鳴器振蕩； ⑥斷電點(diǎn)： ～ 3% 4CH 可任意設(shè)置（出廠時(shí)調(diào)至 % 4CH ）；斷電信號(hào)輸出：電壓 5V ，電流大于 4mA； ⑦復(fù)電點(diǎn)： ～ % 4CH 可任意設(shè)置（出廠調(diào)至 % 4CH ）； ⑧輸出信號(hào)： GJ41型 頻率 200～ 1000Hz，負(fù)載電阻大于 輸出高電平大于 3V； GJ42型 恒流 1～ 5mA，負(fù)載電阻 0～ 500Ω； GJ43型 RS485 接口，傳輸速率 1200 bps； ⑨工作電壓： DC9～ 18V；標(biāo)定流量：≥ 300ml/min； ⑩工作電流： GJ4 2型： DC18V 時(shí)不大于 80mA； GJ43 型： DC18V 時(shí)不大于 120mA 。 智能傳感器特點(diǎn) 智能傳感器 的特點(diǎn) 概括起來(lái)主要有以下 9 個(gè)： （ 1） 自校零、自標(biāo)定、自校正 。 （ 2）自補(bǔ)償和計(jì)算功能。 （ 3） 信息的存儲(chǔ)和傳輸。 第 14 頁(yè) （ 4） 能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理 ； 能自動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)，自選量程，自尋故障；雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或符號(hào)輸出 。 （ 5） 精度高 。 （ 6） 可靠性與穩(wěn)定性好 。 （ 7） 信噪比高、分辨力強(qiáng) 。 （ 8） 自適應(yīng)性強(qiáng) 。 （ 9） 價(jià)格性能比低 。 傳感器本身是一個(gè)系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)系統(tǒng)的組成及其研究?jī)?nèi)容也在不斷更新．早期人們?cè)?jiǎn)單片面地認(rèn)為只要在工藝上將傳感器與微處理器兩者結(jié)合、將敏感元 件及信號(hào)調(diào)理電路與微處理器集成在一塊芯片上就是智能傳感器 。 后來(lái)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這是不必要和不經(jīng)濟(jì)的，成為智 能 傳感器的關(guān)鍵是傳感器（通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路）與微處理器／微型計(jì)算機(jī)賦予智能的結(jié)合，兼有信息檢測(cè)與信息處理的功能 。 瓦斯傳感器的分類及比較 常用的瓦斯傳感器，按其工作原理可以分為光干涉型，載體催化型，熱導(dǎo)型，氣敏半導(dǎo)體型，紅外型等。 各種瓦斯檢測(cè)方法的比較如下表 41所示 。 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用場(chǎng)所、測(cè)量范圍等要求，可以選擇不同檢測(cè)原理的甲烷傳感器。目前，國(guó)內(nèi)煤礦生產(chǎn)中普及的是催化型甲烷傳感器。 表 41我國(guó)煤礦主要瓦斯傳感器性能比較 名稱 原理 精度 零點(diǎn)漂移 穩(wěn)定性 選擇性 矯正周期 使用面 光干涉 折射率不同 中 好 好 中 氣敏半導(dǎo)體 氣體吸附 差 大 差 差 小 載體催化 熱效 好 中 中 差 很短 廣 紅外吸收 氣體吸收 好 小 好 好 自矯正 小 我國(guó)目前的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中幾乎全部采用熱催化型來(lái)檢測(cè)瓦斯。熱催化型瓦斯傳感器有一定的局限性，但是卻具有價(jià)格低廉的特點(diǎn)，易于煤礦中大面積廣泛使用，載體催化元件檢測(cè)占據(jù)了礦井瓦斯和多種易燃易爆氣體檢測(cè)領(lǐng)域的首位。這種傳感 器的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，輸出信號(hào)較大 (1％ 4CH 時(shí)，輸出電壓可達(dá) 20～ 25mv)，且不易受其它燃?xì)夂突覊m的影響。 第 15 頁(yè) 瓦斯傳感器總體設(shè)計(jì)方案