【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好比點(diǎn)名一樣，總是老師（主）發(fā)出，學(xué)生回答（從），學(xué)生決不主動(dòng)說話；點(diǎn)到誰誰回答，先后有序，決不亂 來（時(shí)分制）。 與老師點(diǎn)名相同，主機(jī)（老師）發(fā)出的信息所有分站（學(xué)生）均能收（聽）到，只有被叫的分站（學(xué)生）才回答。所以分站（學(xué)生）必須有編號(hào)（名字），而且不能重復(fù)。 如果有重復(fù)，重復(fù)的分站會(huì)同時(shí)回答而相互干擾，主機(jī)誰的信息也收不到。如果有分站主動(dòng)發(fā)出信號(hào)，就會(huì)干擾主機(jī)或其它分站的信號(hào)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。 主機(jī)不斷地、周而復(fù)始地對(duì)所有分站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，就會(huì)得到所有分站（傳感器）的數(shù)據(jù)，這種工作方式稱為“巡檢”，巡檢一次的時(shí)間稱為“巡檢周期”，巡檢周期不能大于 30秒。 （ 2）分站與傳感器 對(duì)數(shù)字化的系統(tǒng)，分站 與傳感器的數(shù)據(jù)交換與主機(jī)與分站相同，只是分站為主，傳感器為從，同一條電纜上的傳感器必須有一個(gè)編號(hào)（名字）。 對(duì)于非數(shù)字化系統(tǒng)，傳感器輸出的信號(hào)是模擬的，如頻率（ 200— 1000Hz）、電流（ 4— 20mA）、電壓（ 0— 5V）等，分站只能用增加通道的方式將它們連接起來，分站在接收到傳感器的信號(hào)后，通過 A/D（模擬量 /數(shù)字量）轉(zhuǎn)換，將傳感器的模擬量轉(zhuǎn)換成分站需要的數(shù)字量。 （ 4）全數(shù)字化帶來的新功能 ? 通用接口：模擬的系統(tǒng)，由于各種傳感器的輸出接口不一樣，所以分站上有不同的接口，什么樣的接口只能接什么樣的傳感器，不 能互換。而數(shù)字化系統(tǒng)則沒有此限制。 ? 總線方式：一條電纜可以接多個(gè)傳感器，而不是只能接一個(gè)傳感器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式 ? 自動(dòng)識(shí)別：傳感器不僅可以向分站發(fā)送測(cè)量值信號(hào)，還可以發(fā)送自身的參數(shù)，理論上將，可以發(fā)回任何你想要的數(shù)據(jù)。傳感器接入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動(dòng)地識(shí)別此傳感器，并將它顯示出來，而不需要人為設(shè)置 ? 故障診斷：由于傳感器、分站可以發(fā)送回大量的運(yùn)行信息，根據(jù)這些運(yùn)行信息，就可以判斷設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，輔助診斷出現(xiàn)的故障 ? 多參數(shù)：同樣，由于傳感器、分站可以傳送各種參數(shù)，所以可以將多個(gè)測(cè)量值放在一個(gè)傳感器上，如 CO+溫度、負(fù)壓 +溫 度、斷電 +饋電等 （ 5）閉鎖（斷電、控制） 通過主機(jī)與分站、分站與傳感器的數(shù)據(jù)交換，傳感器的數(shù)據(jù)傳遞到分站，分站再將集中收集的傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，同樣，主機(jī)的信息、指令也可以傳輸?shù)椒终尽鞲衅鳎ㄖ挥腥珨?shù)字化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)）。當(dāng)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒终竞椭鳈C(jī)后，分站和主機(jī)就可以針對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理，如計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、傳輸、打印等，同樣，也可以數(shù)據(jù)控制信號(hào)，執(zhí)行一些希望的控制工作。 本（就）地?cái)嚯姡和ㄟ^分站發(fā)出控制信號(hào)，傳感器、斷電器在同一分站，速度快 異地（遠(yuǎn)程）斷電：通過主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，傳感器 、斷電器在不同分站，速度慢 被主機(jī)或分站控制的斷電器，其控制節(jié)點(diǎn)一般都是繼電器機(jī)械節(jié)點(diǎn)，斷電指令控制這個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合或斷開，而這個(gè)節(jié)點(diǎn)又與給設(shè)備送電的開關(guān)的控制端子相連接。 當(dāng)接點(diǎn)閉和時(shí)，開關(guān)可以送電（煤礦用的開關(guān)只能手動(dòng)送電），這種狀態(tài)稱作 復(fù)電狀態(tài) ，所以復(fù)電狀態(tài)只表示開關(guān)可以送電，并不代表開關(guān)已經(jīng)送電了。 當(dāng)節(jié)點(diǎn)斷開時(shí)，已經(jīng)送電的開關(guān)就斷電了，并且由于節(jié)點(diǎn)斷開，開關(guān)送不上電，這時(shí)稱為 斷電狀態(tài) ，也叫“ 閉鎖 ”，所以在斷電狀態(tài)下，開關(guān)既沒有電，也送不上電。 這里需要注意的是，由于要實(shí)現(xiàn)故障斷電，所以一般使用斷 電器中的“常開”節(jié)點(diǎn)，在正常情況下，斷電器強(qiáng)制將“常開”節(jié)點(diǎn)吸合，在斷電狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)斷開，在故障或斷電器停電狀態(tài)下，由于使用的是“常開”節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是斷開的，也能起到斷電的作用。 監(jiān)控系統(tǒng)是怎樣防治瓦斯災(zāi)害的 自動(dòng)功能： 當(dāng)瓦斯超限、風(fēng)機(jī)停風(fēng)或其它條件發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷相應(yīng)開 關(guān)的電源，控制生產(chǎn)，防止產(chǎn)生火花 管理功能： 系統(tǒng)連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并能發(fā)出聲光報(bào)警，提醒工作人員和管理 人員采取措施 預(yù)警功能： 由于系統(tǒng)是連續(xù)監(jiān)測(cè)的，所以可以看到瓦斯等參數(shù)的變化趨勢(shì)， 從而可以提前采取措施 事故分析： 發(fā)生事故后，可以查看系統(tǒng)的歷史記錄 三、監(jiān)控系統(tǒng)中主要設(shè)備及其工作原理 瓦斯傳感器 熱催化燃燒測(cè)量原理，瓦斯 — 燃燒 — 溫度變化 — 電信號(hào)，瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，引起溫度的變化，?dǎo)致電信號(hào)的變化。 在瓦斯?jié)舛群艿蜁r(shí)，瓦斯既不爆炸，也不燃燒。瓦斯的測(cè)量，目前比較經(jīng)濟(jì)的方法就是所謂的熱催化法（黑白元件），通過催化、加熱的方式，使低濃度的瓦斯燃燒。 由于這樣的原理，元件的熱容量會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量的穩(wěn)定性，而熱容量又與元件的體積成正比，所以元件越大，穩(wěn)定性就越好。 但元件越大，耗電量就 越大。同時(shí)，熱容量越大，靈敏度就越小，但實(shí)際環(huán)境中，瓦斯的變化是比較慢的，靈敏度對(duì)測(cè)量的影響不大。 所以總的來說，大元件的探頭比小元件的探頭好。 由于熱穩(wěn)定性的關(guān)系，風(fēng)速對(duì)瓦斯的測(cè)量有影響，國(guó)標(biāo)的規(guī)定是探頭必須在≤ 8m/s的環(huán)境中穩(wěn)定工作。 設(shè)備開停傳感器 電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)線通過電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過感應(yīng)磁場(chǎng)來確定導(dǎo)線中是否有電流，從而確定設(shè)備是否工作。 但是，煤礦井下使用的是三項(xiàng)交流電，且封裝在一條電纜中，由于三項(xiàng)交流電相位相差 120 度，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，理論上電纜外的磁場(chǎng)為 0。 但由于相間的 不平衡和導(dǎo)線自身直徑導(dǎo)致它們不在一個(gè)同心園，磁場(chǎng)不能完全抵消。正由于此，由于電纜內(nèi)部的紐絞，在電纜的外部各處，磁場(chǎng)是不一樣的，橫向是這樣，徑向也是，安裝是一定要注意。 黑元件 白元件 信號(hào)輸出 壓力（負(fù)壓）傳感器 有一種合金，在外部力量作用產(chǎn)生變形時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)， 以絕對(duì)真空為 0 測(cè)量的壓力，稱為絕對(duì)壓力 以 1 個(gè)大氣壓為 0 測(cè)量的壓力，稱為相對(duì)壓力，大于 1 個(gè)大氣壓為正壓，小于 1個(gè)大氣壓為負(fù)壓。 CO傳感器 原電池工作原理 風(fēng)門傳感器 利用干簧管與磁鐵來實(shí)現(xiàn) ，干簧管是一種特殊的電子器件，類似一個(gè)磁敏開關(guān)，當(dāng)磁鐵接近它時(shí)導(dǎo)通，離開時(shí)不導(dǎo)通。安裝時(shí)傳感器（干簧管）安裝在門框上，磁鐵安裝在門上，門的開 /關(guān)，帶動(dòng)了磁鐵與干簧管的離開 /接近，從而監(jiān)測(cè)到門的開關(guān)。 膜片 膜盒 連接到被測(cè)量環(huán)境 連接到大氣中 0壓力 ，絕對(duì)真空 大氣壓力， 1個(gè)大氣壓 +電極 電極 CO 風(fēng)速傳感器 渦流渦街原理 旋渦產(chǎn)生的頻率（單位時(shí)間產(chǎn)生的旋渦）與風(fēng)速成正比，測(cè)量單位時(shí)間產(chǎn)生旋渦產(chǎn)生的數(shù)量，就能換算出風(fēng)速。 斷電 /饋電裝置 斷電器的結(jié)構(gòu) 斷電器與開關(guān) 風(fēng)流 障礙物 旋渦 渦街 斷電器 開關(guān) 分站 用電設(shè)備 是否斷電 必須是電壓型 監(jiān)測(cè)裝置 如果在 2 號(hào)和 9 號(hào)線之間加上一個(gè)開關(guān)，就能控制開關(guān) 的動(dòng)作，如果這個(gè)開關(guān)是由系統(tǒng)自動(dòng)控制的，則能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。 饋電監(jiān)測(cè)就是監(jiān)測(cè)開關(guān)輸出有沒有電，以驗(yàn)證自動(dòng)控制的結(jié)果，如果不一致，系統(tǒng)要報(bào)警。所以必須監(jiān)測(cè)負(fù)荷側(cè)而不能監(jiān)測(cè)進(jìn)線側(cè)。 饋電監(jiān)測(cè)最可靠、有效的方法就是直接連線監(jiān)測(cè)，把 負(fù)荷側(cè)的電引進(jìn)來，降壓后送給CPU 即可。 需要說明的是不能用設(shè)備開停傳感器監(jiān)測(cè)，因?yàn)樗鼨z測(cè)的是電流，而設(shè)備停的時(shí)候是沒有電流的，而沒有電流并不能代表沒有電。 通信接口 通信接口實(shí)際上就是一個(gè)信號(hào)遠(yuǎn)傳裝置，類似于調(diào)制解調(diào)器，由于計(jì)算機(jī)的信號(hào)不能遠(yuǎn)傳（串口傳輸距離在≤ 10米），而監(jiān)控系 統(tǒng)的距離要求在 10km以上。 除此之外，通信接口還具備地面中心站的非本安設(shè)備與井下本安設(shè)備的隔離作用。 分站、電源 分站，在監(jiān)控系統(tǒng)中是最重要的設(shè)備，它是連接傳感器和主機(jī)的中間設(shè)備，傳感器與主機(jī)、控制器與傳感器、控制器與主機(jī)之間的信息傳遞，均是通過分站完成的。 除完成這些信息傳遞功能外，分站必須能夠在脫離主機(jī)后仍能獨(dú)立工作，也就是說，通過主機(jī)或其它途徑，對(duì)分站進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置后，其脫離主機(jī)后，仍能與傳感器、控制器一起，構(gòu)成一個(gè)局部的監(jiān)測(cè)、控制裝置，完成傳感器數(shù)據(jù)的采集和控制邏輯計(jì)算及控制輸出。 傳感器、分 站工作均需要電源，同地面的監(jiān)控系統(tǒng)不同，井下取電是不方便的，有些地點(diǎn)甚至是不允許的。同時(shí)，由于傳感器一般安裝在工作面或回風(fēng)巷中，這些地點(diǎn)的非本安電源在瓦斯超限后是要停電的，也就是說，傳感器必須使用本安供電，供電的電源必須來自于進(jìn)風(fēng)巷。 由于這些原因，給每一個(gè)傳感器都單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)電源是非常不經(jīng)濟(jì)的，也是沒有必要的（反正都來自于進(jìn)風(fēng)巷）。所以目前國(guó)內(nèi)的系統(tǒng)均是由一臺(tái)電源向若干傳感器供電，既經(jīng)濟(jì)又方便。 由于若干傳感器同時(shí)有電纜連接到同一電源，所以分站也一般與電源放置在一起（有些分站和電源就是一體的），連接電源的 同時(shí)，也連接了信號(hào)傳輸。 四、監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的布置和安裝 國(guó)家頒布的 AQ10292020《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范》，嚴(yán)格規(guī)定了監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用要求，在此基礎(chǔ)上，一些地方還規(guī)定了更加細(xì)致、嚴(yán)格的應(yīng)用要求，在安裝、設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行。 部分的安裝地點(diǎn)和傳感器 （ 1）地面風(fēng)機(jī)房 說明：地面風(fēng)機(jī)房主要監(jiān)測(cè)兩臺(tái)主扇的開停和通風(fēng)負(fù)壓 主扇（設(shè)備開停傳感器） 備用主扇（設(shè)備開停傳感器） 負(fù)壓傳感器 （ 2）總回風(fēng) /采區(qū)回風(fēng) /一翼回風(fēng) 說明：總回風(fēng)按下面所列設(shè)備安裝，所有的“采 區(qū)回風(fēng)或一翼總回風(fēng)”均必須單獨(dú)按下面所列設(shè)備安裝，有一處，算一處 甲烷傳感器（ ） 風(fēng)速傳感器 一氧化碳傳感器 溫度傳感器 （ 3）主要風(fēng)門 說明：一般監(jiān)測(cè)總回風(fēng)和總進(jìn)風(fēng)之間最主要的聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)門，不少于 2 個(gè) 風(fēng)門傳感器 （ 4）火區(qū) 說明：一處火區(qū)最少安裝如下的 1組傳感器，大的火區(qū)可適當(dāng)增加組數(shù)，每處火區(qū)均必須按下列設(shè)備安裝 一氧化碳傳感器 溫度傳感器 （ 5）掘進(jìn)工作面 說明：每個(gè)掘進(jìn)工作面均按下列設(shè)備安裝，有幾個(gè)算幾個(gè)。斷電器可以考慮使用分站電源中的斷電器 甲烷傳感器（里， ） 甲烷傳感 器（外， ） 局扇（設(shè)備開停傳感器） 斷電器（控制工作面及回風(fēng)流非本安設(shè)備） 饋電傳感器 風(fēng)筒開閉傳感器 （ 6）回采工作面 說明：每個(gè)回采工作面均按下列設(shè)備安裝，有幾個(gè)算幾個(gè)。斷電器可以考慮使用分站電源中的斷電器 甲烷傳感器（里， ） 甲烷傳感器（上隅角， ） 甲烷傳感器（外， ） 一氧化碳傳感器（有些地區(qū)不安裝，具體情況請(qǐng)參照當(dāng)?shù)氐囊?guī)定） 風(fēng)速傳感器（有些地區(qū)不安裝，具體情況請(qǐng)參照當(dāng)?shù)氐囊?guī)定） 溫度傳感器（有些地區(qū)不安裝，具體情況請(qǐng)參照當(dāng)?shù)氐囊?guī)定） 斷電器（ 控制工作面及回風(fēng)流非本安設(shè)備） 饋電傳感器 （ 7）帶式輸送機(jī)機(jī)頭 說明：每個(gè)帶式輸送機(jī)的機(jī)頭均按下列設(shè)備安裝，有幾個(gè)算幾個(gè) 溫度傳感器 煙霧傳感器 （ 8）機(jī)電硐室 說明：每個(gè)機(jī)電硐室均按下列設(shè)備安裝，有幾個(gè)算幾個(gè) 溫度傳感器 煙霧傳感器 （ 9）機(jī)電硐室（回風(fēng)巷） 說明：每個(gè)機(jī)電硐室均按下列設(shè)備安裝，有幾個(gè)算幾個(gè) 甲烷傳感器 分站、電源安裝注意事項(xiàng) 分站布置的原則： ? 固定測(cè)點(diǎn)與移動(dòng)測(cè)點(diǎn)分開：固定測(cè)點(diǎn)（風(fēng)機(jī)房、總回風(fēng)、風(fēng)門、火區(qū)等不隨開采轉(zhuǎn)移的測(cè)點(diǎn)）和移動(dòng)測(cè)點(diǎn)（掘進(jìn)、回采等隨開采轉(zhuǎn)移、搬家的測(cè)點(diǎn)）不要安裝在 同一分站 ? 同時(shí)掘進(jìn)的兩個(gè)掘進(jìn)頭（回風(fēng)掘進(jìn)和運(yùn)輸掘進(jìn)）一般使用同一個(gè)分站 ? 進(jìn)尺進(jìn)度差別大的掘進(jìn)工作面，不要安裝在同一分站 ? 回采進(jìn)度差別大的回采工作面，不要安裝在同一分站 ? 掘進(jìn)工作面和回采工作面盡量不要使用同一個(gè)分站 ? 分站不能放置在回風(fēng)巷 ? 分站距離探頭的距離不能太遠(yuǎn)，一般不超過 2020 米 ? 分站與傳感器的連接，不能片面減少分站，要綜合考慮電纜（長(zhǎng)度、價(jià)格）、距離、維護(hù)等 ? 分站一般放置到機(jī)電硐室等有人值守的地點(diǎn)或工作面供電開關(guān)附近 ? 監(jiān)測(cè)工作面的分站，盡可能放置在工作面供電開關(guān)附近，以利于使用分站本身的斷電器 環(huán)境要求 （ 1） 中心站 工作環(huán)境條件 ? 溫度： 15℃～ 30℃； ? 相對(duì)濕度： 40%～ 70%； ? 大氣壓力： 80 kPa～ 106 kPa； ? 溫度變化率：小于 10℃ /h，且不得結(jié)露； ? GB/T 2887 規(guī)定的塵埃、照明、噪聲、電磁場(chǎng)干擾和接地條件。 （ 2） 井下 工作環(huán)境條件 ? 工作溫度： 0～ 40℃； ? 相對(duì)濕度：≤ 98%（ 25℃）； ? 大氣壓力： 80～ 106kPa； ? 有爆炸性氣體混合物，但無顯著振動(dòng)和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體。 （ 3）貯運(yùn)條件 ? 按規(guī)定包裝入箱的產(chǎn)品，在避免雨 (雪 )淋浸的條件下，任何通用運(yùn)輸工具運(yùn)輸，其包裝， 儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)志應(yīng)符合 GB191 的規(guī)定。 ? 包裝好的產(chǎn)品，要求在溫度為 5℃～ 40℃，相對(duì)濕度不高于 85%，無腐蝕性氣體、通風(fēng)良好的存貯條件下貯存。 供電電源 （ 1）地面中心站電源 ? 額定電壓： 220V AC；