【正文】 器，既能測(cè)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)甲烷濃度，又可測(cè)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速，便于通風(fēng)調(diào)度 。 我國(guó)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題 不規(guī)范 由于現(xiàn)有廠家的監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用各自專用通信協(xié)議，所以，很難找到兩個(gè)相互兼容的系統(tǒng)。 井下信息傳輸設(shè)備 物理 接口協(xié)議不規(guī)范 井下信息傳輸設(shè)備 物理 接口協(xié)議不規(guī)范也是制約用戶進(jìn)一步補(bǔ)套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。主要問(wèn)題是： ① 抗高濃沖擊性能差。 市場(chǎng)秩序亟待規(guī)范 10 大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的不斷出現(xiàn)，無(wú)疑存在著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下初級(jí)階段的惡性競(jìng)爭(zhēng)，其結(jié)果是不僅損壞了廠家的利益，而且由于導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)的系統(tǒng)研發(fā)后勁不足、技術(shù)支持能力降低，最終將影響產(chǎn)品用戶的正常使用。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。全礦井的生產(chǎn)自動(dòng)化、管理信息化技術(shù)在一些現(xiàn) 代化礦井得到越來(lái)越多的應(yīng)用，使礦井在“采、掘、運(yùn)、風(fēng)；水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理環(huán)節(jié)逐步實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化與管理信息化。井田內(nèi)無(wú)較大河流，僅有縱橫交錯(cuò)的農(nóng)灌排澇溝。 主井井深 米，井筒直徑 米，安設(shè) 16噸箕斗 2 個(gè)，往復(fù)提升。 礦區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)形式，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，主要農(nóng)作物有小麥，大豆，玉米等。 井田地質(zhì)特征 地質(zhì)構(gòu)造： （一）地層 東榮 三礦位于集賢煤田的東南部，為一全隱蔽區(qū)。井田內(nèi)主體部分，走向近南北，傾角一般 15 度 — 25 度，局部地段受基底斷裂影響形成急傾斜帶。自然轉(zhuǎn)臺(tái)下的巖石抗壓強(qiáng)度頂板為 — ,底板為 — 。因此，按二類二型布置勘探工程，同時(shí)運(yùn)用鉆探、地震、測(cè)井相結(jié)合的綜合勘探方法。 （ 1） 環(huán)境安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 主要用來(lái)監(jiān)測(cè)甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、風(fēng)門(mén)狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、主通風(fēng)機(jī)開(kāi)停等，并實(shí)現(xiàn)甲烷濃度超限聲光報(bào)警、斷電和風(fēng)電閉鎖控制等。 （ 4） 提升運(yùn)輸監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 主要用來(lái)檢測(cè)罐籠位置、速度、安全門(mén)狀態(tài)、搖臺(tái)狀態(tài)、阻車器狀態(tài)等，并實(shí)現(xiàn)推車、補(bǔ)車、提升閉鎖控制等 。 （ 8） 瓦斯抽放監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 17 主要用來(lái)監(jiān)測(cè)甲烷濃度、壓力、流量、溫度、抽放泵狀態(tài)等，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、抽放泵和閥門(mén)控制等。 （ 12） 大型機(jī)電設(shè)備健康狀況監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 主要用來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)械振動(dòng)、溫升、油質(zhì)污染等，并實(shí)現(xiàn)故障診斷。 （ 1） 傳感器 將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng) 3 芯或 4 芯礦用電纜 (其中， 1 芯用作地線、 t 芯用作信號(hào)線、 1 芯用作分站向傳感器供電 )與分站相連，并具有顯示和聲光報(bào)警功能 (有些傳感器沒(méi)有顯示或聲光報(bào)警 )。因此，一般采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) (1 個(gè)傳感器或 1 個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用 1 根電纜與分站相連 )單向模擬傳輸。 (5)主站 (或傳輸接口 ) 接收監(jiān)控分站遠(yuǎn)距離發(fā)送的信號(hào)，并送主機(jī)處理 。主機(jī)主要用來(lái)接收監(jiān)測(cè)信號(hào)、校正、報(bào)警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、磁盤(pán)存儲(chǔ)、顯示、聲光報(bào)警、人機(jī)對(duì)話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等 。 (10)路由器 企業(yè)網(wǎng)到 互聯(lián) 網(wǎng)接入設(shè)備。 系統(tǒng)功能 ① 監(jiān)測(cè)礦井狀態(tài) 20 對(duì)整個(gè)礦井系統(tǒng)中的各種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。帶速、軸承溫度等設(shè)備的上作狀態(tài)。 ③ 手動(dòng)遙控?cái)嚯?、通電功? 當(dāng)瓦斯超限或者其它重要的環(huán)境指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，控制中心的值班人員可通過(guò)系統(tǒng)切斷有關(guān) Ix:域的電源，待瓦斯?jié)舛然蛘咂渌匾h(huán)境指標(biāo)恢復(fù)正常后，控制中心的值班人員可通過(guò)系統(tǒng)遙控使有關(guān) Ix:域重新通電。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 主 要為各監(jiān)測(cè)對(duì)象的值或狀態(tài)，包括 :a 甲烷、風(fēng)速等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值，以及這些參數(shù)值的統(tǒng)計(jì)值 ； b 報(bào)警及解除報(bào)警 21 時(shí)間及狀態(tài) ； c 斷電、復(fù)電時(shí)間及狀態(tài) ； d 設(shè)備開(kāi)、停時(shí)間及狀態(tài) ； e設(shè)備故障、恢復(fù)正常上作時(shí)間及狀態(tài)等。同時(shí)這些采集到的值，也會(huì)保存起來(lái)，后而可以根據(jù)用戶的要求生成某個(gè)時(shí)段上的歷史曲線。 ⑧ 統(tǒng)計(jì)分析 系統(tǒng)對(duì)于各種保存的數(shù) 據(jù)，可以按特定的要求進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)分析。 22 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)選型 系統(tǒng)類型 3 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淅碚?，綜合煤 礦 各類監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸納為如下 3 類 : 3. 1 星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 這種 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分均以星型方式連接，它以地面主站為中心，通過(guò)信道與分站構(gòu)成星形，井下分站連接各測(cè) 點(diǎn)傳感器 。 3. 2 樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的變形，屬分級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)，分級(jí)的級(jí)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況而定，每一級(jí)又構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò) 。了系統(tǒng)之問(wèn)亦能隔離， 均 不影響。了系統(tǒng)將原始信息處理后，只將關(guān)鍵信息發(fā)送到主站就可以了。 這種結(jié)構(gòu)的典型監(jiān)控系統(tǒng)有 :常州自動(dòng)化研究所研制的 ICJ2 ，ICJl0 系統(tǒng)等，英國(guó)的 MINOS 系統(tǒng)，美國(guó)的 DA N 6400 系統(tǒng)等 均屬此類。所有的傳感器都可以就地掛接方式與干線連接，解決了傳感器傳輸電纜長(zhǎng)度問(wèn)題 。 ( 3)配 置靈活，功能齊全，網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？纱罂尚?。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的典型監(jiān)控系統(tǒng)有 :天津福深康斯培克公司生產(chǎn)的森透里昂 190 型，森透里 昂 400 型及 600 型等系列產(chǎn)品。 （ 1） 電腦網(wǎng)絡(luò)線路布置依照普通聯(lián)機(jī)的布線方法 ； （ 2） 信號(hào)傳輸電纜與動(dòng)力電纜分道走線 ； 即使無(wú)法分離，最近間距需大于或等于 1m； （ 3） 信號(hào)傳輸電纜盡量選用四芯，以便將其余兩根線作為屏蔽層使用，所有電纜的屏蔽層盡量擰接在一起 ； （ 4） 傳輸設(shè)施一定要采用動(dòng) 力線纜和動(dòng)力電器設(shè)備 ； （ 5） 高壓及所有非本安設(shè)備的接線盒一定要做到線頭與外界隔離，且所有含電路的設(shè)備應(yīng)盡量安放在遠(yuǎn)離滴水、通風(fēng)良好、空氣濕度低、溫度適宜的環(huán)境中。因 此傳感器的布置的總體要求是 ： （ 1） 甲烷傳感器安置在粉塵較少的 環(huán)境，且距離煤壁不小于 300mm，距頂板不得大于 300mm,距巷道 測(cè) 壁不得小于 200mm。 2 傳感器在工作面的布置 1)采謀工作面甲烷傳感器的設(shè)置 為及時(shí)監(jiān)控采煤工作面的甲烷濃度變化情況，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面和回風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器 ： 高瓦斯和煤 (巖 )與瓦斯突出礦井的采煤工作面仁隅角必須設(shè)置甲烷傳感器。 采煤機(jī)必須設(shè)置機(jī)載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀 。 30 4)有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器設(shè)置 甲烷傳感器 T0, T1, T2, T3和 T4的設(shè)置同圖 14 一圖 19 所示，在專用排瓦斯巷設(shè)置甲烷 傳感器幾，在工作面混合回風(fēng)流處設(shè)置甲烷傳感器幾，如圖 111（ a),(b)所示。 31 進(jìn)工作面甲烷傳感器的設(shè)置 ① 瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的掘進(jìn)工作面甲烷傳感器的設(shè) 置 如 圖 112 所示，在工作面混合風(fēng)流處設(shè)置甲烷傳感器 T1，在工作面回風(fēng)流中甲烷傳感器 T2； 采用串聯(lián)通風(fēng)的掘進(jìn)工作面，必須在串聯(lián)工作面局部通風(fēng)機(jī)前，沒(méi)進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流甲烷傳感器 T3。 4)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的要求 掘進(jìn) 機(jī)必須設(shè)置機(jī)載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀。 (4)高瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道使用架線電機(jī)車時(shí)，在瓦斯涌出巷道的下風(fēng)流中必須設(shè)置甲烷傳感器，如圖 1I6所示 。 (8)封閉的地面洗選煤廠機(jī)房?jī)?nèi)上方應(yīng)沒(méi)置甲烷傳感器 。 裝備礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)酮應(yīng)設(shè)置壓力傳感器 。一氧化碳傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測(cè)外，還可用于自然發(fā)火預(yù)測(cè)。溫度傳感器的布置與一氧化碳傳感器布置相同，其溫度傳感器的報(bào)警值為 30℃ ,溫度傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測(cè)外還可用于自然發(fā)火預(yù)測(cè)。 37 第四章 東榮三礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 分析礦井現(xiàn)狀及基本問(wèn)題 地形、地貌對(duì)礦井的影響 本井田總的構(gòu)造形態(tài)為一個(gè)走向近南北的背、向斜相間的褶皺，井田內(nèi)發(fā)育不同序次和展布方向的四組斷裂。 水對(duì)礦井的影響 煤系巖層的含水特征：由于風(fēng)化作用和構(gòu)造 因素的影響、裂隙發(fā)育是不均勻的，在垂直方向巖層的富水性極不均質(zhì) ，其特征是含水層（帶）厚度為上厚下薄，含水巖層的富水程度；為上弱下強(qiáng)。第三系底部礫巖含水很小，對(duì)礦床影響微弱。 綜上所述，本井田補(bǔ)給條件差，煤系裂隙含水帶含水微弱，并以靜儲(chǔ)量為主。 自然發(fā)火對(duì)礦井的影響 7 個(gè)主要可采煤層， 21 個(gè)樣，測(cè)值 △ T 值在 6～ 46 之間，煤層有可能自燃發(fā)火。 1）地面中心站選擇 地面中心站選用最新配置的工控機(jī)即可。而傳統(tǒng)的 DCS 中，不同廠家的產(chǎn)品是不能互相訪問(wèn)的，伴隨著計(jì)算機(jī)業(yè)的發(fā)展，要想更大限度的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，應(yīng)首選現(xiàn)場(chǎng)總線。傳統(tǒng)的黑白元件瓦斯傳感器價(jià)格便宜，但使用壽命短，每12 周需要校正 1 次，黑白元件傳感器量程有限，此外，當(dāng)遇到高濃度瓦斯沖擊時(shí)，傳感器存在激活問(wèn)題，硫化氫濃度過(guò)高時(shí)還能使傳感器中毒，損壞傳感器，因此，催化燃燒型傳感器可靠性不高，使用范圍受到限制。在線氣樣校正法采用的是自動(dòng)校正裝置，可以定期通氣校驗(yàn)，無(wú)需專職人員操作，但設(shè)備成本高，適宜在高瓦斯礦井使用。監(jiān)測(cè)、通信和光纖傳輸三部分又可單獨(dú)使用，以滿足煤礦各種不同的應(yīng)用要求。 主要功能 1 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)功能 A 可以檢測(cè)蛙式、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳、煙霧、溫度、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)等環(huán)境參數(shù)，也可監(jiān)測(cè)煤倉(cāng)煤位、水倉(cāng)水位、壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、箕斗計(jì) 42 數(shù)、各宗機(jī)電設(shè)備開(kāi)停等生產(chǎn)參數(shù)，電壓、電流、功率等電量參數(shù)，以及傳送帶跑偏、傳送帶速度、軸承溫度、機(jī)頭堆煤等各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況。 E 可以方便地在屏幕上繪制各種圖形。 J 主機(jī)上插網(wǎng)卡，即可實(shí)現(xiàn) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接 上網(wǎng) 。 N 對(duì)各類報(bào)警信息進(jìn)行處理，并實(shí)時(shí)地進(jìn)行存儲(chǔ)和報(bào)警。 調(diào)度通信系統(tǒng)功能 (1)可與地面交換機(jī)配接，實(shí)現(xiàn)一次等位拔號(hào)，或單獨(dú)成局中繼人網(wǎng)。 (6)除具有強(qiáng)人、強(qiáng)拆、通話監(jiān)聽(tīng)業(yè)務(wù) 外，還具有話機(jī)監(jiān)聽(tīng)功能，以便了解話機(jī)周圍 5m 的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)靜。 (10)緊急狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)雙向呼叫，并 可 錄音、及時(shí)與調(diào)度室擴(kuò)音監(jiān)聽(tīng)。 14)交換機(jī)柜的輸出端子為本安型，無(wú)須通過(guò)外接禍合器等防爆安全裝置。 模擬量傳感器信號(hào) ： 200Hz～ 1000 Hz。 供電 ： 地面中心站為 220V AC，井下設(shè)備為 127V AC、 380V 或 660V。 本系統(tǒng)通過(guò)接人各種傳感器，能連續(xù)地監(jiān)測(cè)和記錄整個(gè)礦井的環(huán)境、生產(chǎn)工況等參數(shù)，并能實(shí)現(xiàn)瓦斯超限、斷電等自動(dòng)報(bào)警控制功能。軟件的用戶界面友好，操作簡(jiǎn)單，方便易用，功能齊備，大部分功能只需鼠標(biāo)點(diǎn)擊，方便直觀。 (3〕豐富的圖形顯示 ： 可顯示矩形圖 、 曲線圖等 。 8)主系統(tǒng)及分站具有自診斷及工作狀況和故障顯示，隨時(shí)為系統(tǒng)維護(hù)人員提供工作狀況信息。 (4)傳輸方式 ： 基帶半雙工。 (8)傳感器到分站的最大傳輸距離 ： 2km。 13)井下分站及傳感器電源 ： KDW。 KJF2021 監(jiān)控系統(tǒng)在礦內(nèi)采用 Intra 的方式，礦內(nèi)各監(jiān)測(cè)終端可實(shí)時(shí)地顯示 KJF2021 中心站監(jiān)測(cè)、監(jiān)控的內(nèi)容，可查詢 KJF2021 48 中心站的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控的數(shù)據(jù)，也可監(jiān)測(cè)中心站的運(yùn)行情況。地面中心站經(jīng)過(guò) KJFS－ 1 型通信接口裝置 采用兩芯無(wú)極性通信電纜與井下分站以移頻鍵控方式通信。 主要功能 軟件組成： KJF2021V 中心站軟件； KJF2021V 報(bào)表查詢曲線分析軟件； KJF2021V 動(dòng)態(tài)圖演示軟件； KJF2021 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端軟件 。系統(tǒng)具有在不中斷正常監(jiān)測(cè)功能的條件下由用戶生成、修改各種監(jiān)測(cè)參數(shù)，對(duì)用戶的錯(cuò)誤輸入由提示和容錯(cuò)的功能 在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)修改的同步功能。 對(duì)不同 類型的監(jiān)測(cè)值，可按不同的時(shí)間間隔進(jìn)行分檔存儲(chǔ)，合理安排數(shù)據(jù)在硬盤(pán)中的保存期。其中曲線可任意縮放或局部放大 。能隨時(shí)召喚打印 。 數(shù)據(jù)通信速率： 1200bps。 50 5 KJF2021 系統(tǒng)各組成部件及具體性能指標(biāo) KJFS1 數(shù)據(jù)通信接口裝置 產(chǎn)品防爆形式：一般礦用本質(zhì)安全性 防爆標(biāo)志： (ib)Ⅰ (150℃ ) 防爆合格證號(hào)： 1014119 儀表合格證號(hào)： 4202119 安全標(biāo)志編號(hào)：2021439。 2 特點(diǎn) ● 具有接收，發(fā)放濾波功能。 ● 采用雙線無(wú)極性傳輸。 ● 本安電路正常工作電壓： 9V（ DC）。 ● 信號(hào)正常工作電壓 :。 KJFT1 通用分站 產(chǎn)品防爆形式：礦用本質(zhì)安全型 防爆標(biāo)志 ： ExibI（ 150℃ ） 防爆合格證號(hào)： 1014118 52 儀表合格證號(hào)： 4202121 安全標(biāo)志編號(hào)： 2021433 1 功能 ● 用于采集和顯示井下各種環(huán)境參數(shù)、生產(chǎn)狀態(tài)、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。 特點(diǎn) ● 配接各種傳感器的種類、數(shù)量、量程、斷電點(diǎn)、復(fù)電點(diǎn)、報(bào)警點(diǎn)等均由地面中心站自動(dòng)生成、自動(dòng)記憶。 ● 可配接 KJFA1 系統(tǒng)調(diào)試電話。 外形尺寸： 320220140mm 開(kāi)關(guān)量輸入： 8 個(gè)。 ● 頻率型： 200～ 1000Hz。 ● 接收地面中心站發(fā)出的各種控