【文章內容簡介】 好比點名一樣，總是老師（主）發(fā)出，學生回答（從），學生決不主動說話；點到誰誰回答，先后有序，決不亂 來（時分制）。 與老師點名相同，主機（老師）發(fā)出的信息所有分站（學生）均能收（聽）到，只有被叫的分站（學生）才回答。所以分站（學生）必須有編號（名字），而且不能重復。 如果有重復，重復的分站會同時回答而相互干擾，主機誰的信息也收不到。如果有分站主動發(fā)出信號，就會干擾主機或其它分站的信號，導致整個系統(tǒng)癱瘓。 主機不斷地、周而復始地對所有分站進行數(shù)據交換，就會得到所有分站（傳感器）的數(shù)據，這種工作方式稱為“巡檢”，巡檢一次的時間稱為“巡檢周期”，巡檢周期不能大于 30秒。 （ 2）分站與傳感器 對數(shù)字化的系統(tǒng)，分站 與傳感器的數(shù)據交換與主機與分站相同，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編號（名字）。 對于非數(shù)字化系統(tǒng)，傳感器輸出的信號是模擬的，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后，通過 A/D（模擬量 /數(shù)字量）轉換，將傳感器的模擬量轉換成分站需要的數(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傳感器，而不是只能接一個傳感器的點對點方式 ? 自動識別：傳感器不僅可以向分站發(fā)送測量值信號，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。傳感器接入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動地識別此傳感器，并將它顯示出來，而不需要人為設置 ? 故障診斷：由于傳感器、分站可以發(fā)送回大量的運行信息，根據這些運行信息，就可以判斷設備運行的狀態(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)，所以可以將多個測量值放在一個傳感器上，如 CO+溫度、負壓 +溫 度、斷電 +饋電等 （ 5）閉鎖（斷電、控制） 通過主機與分站、分站與傳感器的數(shù)據交換，傳感器的數(shù)據傳遞到分站，分站再將集中收集的傳感器數(shù)據傳輸?shù)街鳈C，同樣，主機的信息、指令也可以傳輸?shù)椒终尽鞲衅鳎ㄖ挥腥珨?shù)字化系統(tǒng)可以實現(xiàn)）。當傳感器的數(shù)據傳輸?shù)椒终竞椭鳈C后，分站和主機就可以針對收到的數(shù)據進行一系列的處理，如計算、存儲、顯示、傳輸、打印等，同樣，也可以數(shù)據控制信號，執(zhí)行一些希望的控制工作。 本（就）地斷電：通過分站發(fā)出控制信號，傳感器、斷電器在同一分站，速度快 異地（遠程）斷電：通過主機發(fā)出控制信號，傳感器 、斷電器在不同分站，速度慢 被主機或分站控制的斷電器，其控制節(jié)點一般都是繼電器機械節(jié)點，斷電指令控制這個節(jié)點的閉合或斷開，而這個節(jié)點又與給設備送電的開關的控制端子相連接。 當接點閉和時，開關可以送電（煤礦用的開關只能手動送電），這種狀態(tài)稱作 復電狀態(tài) ，所以復電狀態(tài)只表示開關可以送電，并不代表開關已經送電了。 當節(jié)點斷開時，已經送電的開關就斷電了，并且由于節(jié)點斷開，開關送不上電，這時稱為 斷電狀態(tài) ，也叫“ 閉鎖 ”，所以在斷電狀態(tài)下，開關既沒有電，也送不上電。 這里需要注意的是，由于要實現(xiàn)故障斷電，所以一般使用斷 電器中的“常開”節(jié)點，在正常情況下，斷電器強制將“常開”節(jié)點吸合，在斷電狀態(tài)下，節(jié)點斷開，在故障或斷電器停電狀態(tài)下，由于使用的是“常開”節(jié)點，節(jié)點是斷開的，也能起到斷電的作用。 監(jiān)控系統(tǒng)是怎樣防治瓦斯災害的 自動功能： 當瓦斯超限、風機停風或其它條件發(fā)生，系統(tǒng)會自動切斷相應開 關的電源，控制生產，防止產生火花 管理功能： 系統(tǒng)連續(xù)地進行監(jiān)測，并能發(fā)出聲光報警，提醒工作人員和管理 人員采取措施 預警功能： 由于系統(tǒng)是連續(xù)監(jiān)測的，所以可以看到瓦斯等參數(shù)的變化趨勢， 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)中主要設備及其工作原理 瓦斯傳感器 熱催化燃燒測量原理，瓦斯 — 燃燒 — 溫度變化 — 電信號，瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，引起溫度的變化，導致電信號的變化? 在瓦斯?jié)舛群艿蜁r，瓦斯既不爆炸，也不燃燒。瓦斯的測量，目前比較經濟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，元件的熱容量會嚴重影響測量的穩(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，熱容量越大，靈敏度就越小，但實際環(huán)境中，瓦斯的變化是比較慢的，靈敏度對測量的影響不大。 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)定性的關系，風速對瓦斯的測量有影響，國標的規(guī)定是探頭必須在≤ 8m/s的環(huán)境中穩(wěn)定工作。 設備開停傳感器 電磁感應原理，導線通過電流，就會產生磁場，通過感應磁場來確定導線中是否有電流，從而確定設備是否工作。 但是，煤礦井下使用的是三項交流電，且封裝在一條電纜中，由于三項交流電相位相差 120 度，它們產生的磁場相互抵消，理論上電纜外的磁場為 0。 但由于相間的 不平衡和導線自身直徑導致它們不在一個同心園，磁場不能完全抵消。正由于此，由于電纜內部的紐絞，在電纜的外部各處，磁場是不一樣的，橫向是這樣，徑向也是，安裝是一定要注意。 黑元件 白元件 信號輸出 壓力（負壓）傳感器 有一種合金，在外部力量作用產生變形時，就會產生電信號， 以絕對真空為 0 測量的壓力，稱為絕對壓力 以 1 個大氣壓為 0 測量的壓力，稱為相對壓力，大于 1 個大氣壓為正壓，小于 1個大氣壓為負壓。 CO傳感器 原電池工作原理 風門傳感器 利用干簧管與磁鐵來實現(xiàn) ，干簧管是一種特殊的電子器件，類似一個磁敏開關，當磁鐵接近它時導通，離開時不導通。安裝時傳感器（干簧管）安裝在門框上，磁鐵安裝在門上，門的開 /關，帶動了磁鐵與干簧管的離開 /接近，從而監(jiān)測到門的開關。 膜片 膜盒 連接到被測量環(huán)境 連接到大氣中 0壓力 ，絕對真空 大氣壓力， 1個大氣壓 +電極 電極 CO 風速傳感器 渦流渦街原理 旋渦產生的頻率（單位時間產生的旋渦）與風速成正比，測量單位時間產生旋渦產生的數(shù)量，就能換算出風速。 斷電 /饋電裝置 斷電器的結構 斷電器與開關 風流 障礙物 旋渦 渦街 斷電器 開關 分站 用電設備 是否斷電 必須是電壓型 監(jiān)測裝置 如果在 2 號和 9 號線之間加上一個開關，就能控制開關 的動作，如果這個開關是由系統(tǒng)自動控制的，則能夠實現(xiàn)自動控制。 饋電監(jiān)測就是監(jiān)測開關輸出有沒有電，以驗證自動控制的結果，如果不一致，系統(tǒng)要報警。所以必須監(jiān)測負荷側而不能監(jiān)測進線側。 饋電監(jiān)測最可靠、有效的方法就是直接連線監(jiān)測，把 負荷側的電引進來，降壓后送給CPU 即可。 需要說明的是不能用設備開停傳感器監(jiān)測，因為它檢測的是電流，而設備停的時候是沒有電流的，而沒有電流并不能代表沒有電。 通信接口 通信接口實際上就是一個信號遠傳裝置，類似于調制解調器，由于計算機的信號不能遠傳（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備與井下本安設備的隔離作用。 分站、電源 分站，在監(jiān)控系統(tǒng)中是最重要的設備，它是連接傳感器和主機的中間設備，傳感器與主機、控制器與傳感器、控制器與主機之間的信息傳遞，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后仍能獨立工作，也就是說，通過主機或其它途徑，對分站進行相應的設置后，其脫離主機后，仍能與傳感器、控制器一起，構成一個局部的監(jiān)測、控制裝置，完成傳感器數(shù)據的采集和控制邏輯計算及控制輸出。 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，有些地點甚至是不允許的。同時，由于傳感器一般安裝在工作面或回風巷中，這些地點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風巷。 由于這些原因，給每一個傳感器都單獨設計一個電源是非常不經濟的，也是沒有必要的（反正都來自于進風巷）。所以目前國內的系統(tǒng)均是由一臺電源向若干傳感器供電，既經濟又方便。 由于若干傳感器同時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，也連接了信號傳輸。 四、監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的布置和安裝 國家頒布的 AQ10292020《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》，嚴格規(guī)定了監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應用要求，在此基礎上，一些地方還規(guī)定了更加細致、嚴格的應用要求，在安裝、設計時，要嚴格按照規(guī)定進行。 部分的安裝地點和傳感器 （ 1）地面風機房 說明：地面風機房主要監(jiān)測兩臺主扇的開停和通風負壓 主扇（設備開停傳感器） 備用主扇（設備開停傳感器） 負壓傳感器 （ 2）總回風 /采區(qū)回風 /一翼回風 說明：總回風按下面所列設備安裝，所有的“采 區(qū)回風或一翼總回風”均必須單獨按下面所列設備安裝，有一處，算一處 甲烷傳感器（ ） 風速傳感器 一氧化碳傳感器 溫度傳感器 （ 3）主要風門 說明：一般監(jiān)測總回風和總進風之間最主要的聯(lián)絡巷風門，不少于 2 個 風門傳感器 （ 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)可適當增加組數(shù)，每處火區(qū)均必須按下列設備安裝 一氧化碳傳感器 溫度傳感器 （ 5）掘進工作面 說明：每個掘進工作面均按下列設備安裝，有幾個算幾個。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（設備開停傳感器） 斷電器（控制工作面及回風流非本安設備） 饋電傳感器 風筒開閉傳感器 （ 6）回采工作面 說明：每個回采工作面均按下列設備安裝，有幾個算幾個。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，具體情況請參照當?shù)氐囊?guī)定） 風速傳感器（有些地區(qū)不安裝，具體情況請參照當?shù)氐囊?guī)定） 溫度傳感器（有些地區(qū)不安裝，具體情況請參照當?shù)氐囊?guī)定） 斷電器（ 控制工作面及回風流非本安設備） 饋電傳感器 （ 7）帶式輸送機機頭 說明：每個帶式輸送機的機頭均按下列設備安裝，有幾個算幾個 溫度傳感器 煙霧傳感器 （ 8）機電硐室 說明：每個機電硐室均按下列設備安裝，有幾個算幾個 溫度傳感器 煙霧傳感器 （ 9）機電硐室（回風巷） 說明：每個機電硐室均按下列設備安裝，有幾個算幾個 甲烷傳感器 分站、電源安裝注意事項 分站布置的原則： ? 固定測點與移動測點分開：固定測點（風機房、總回風、風門、火區(qū)等不隨開采轉移的測點）和移動測點（掘進、回采等隨開采轉移、搬家的測點）不要安裝在 同一分站 ? 同時掘進的兩個掘進頭（回風掘進和運輸掘進）一般使用同一個分站 ? 進尺進度差別大的掘進工作面，不要安裝在同一分站 ? 回采進度差別大的回采工作面，不要安裝在同一分站 ? 掘進工作面和回采工作面盡量不要使用同一個分站 ? 分站不能放置在回風巷 ? 分站距離探頭的距離不能太遠，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（長度、價格）、距離、維護等 ? 分站一般放置到機電硐室等有人值守的地點或工作面供電開關附近 ? 監(jiān)測工作面的分站，盡可能放置在工作面供電開關附近，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，且不得結露； ? GB/T 2887 規(guī)定的塵埃、照明、噪聲、電磁場干擾和接地條件。 （ 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，但無顯著振動和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體。 （ 3）貯運條件 ? 按規(guī)定包裝入箱的產品，在避免雨 (雪 )淋浸的條件下，任何通用運輸工具運輸，其包裝， 儲運標志應符合 GB191 的規(guī)定。 ? 包裝好的產品，要求在溫度為 5℃～ 40℃，相對濕度不高于 85%，無腐蝕性氣體、通風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；