安全監(jiān)測監(jiān)控課程設(shè)計(jì)--礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　安全監(jiān)測監(jiān)控課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　楊莊煤礦礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)</p><p>　　2016年1月18日</p><p>　　礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</p><p>　　1楊莊煤礦礦井實(shí)際條件4</p><p>

2、　　2 我國相關(guān)煤礦安全法規(guī)、安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范。6</p><p>　　2.1 對于煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)計(jì)，我國0相關(guān)的煤礦安全法規(guī)。6</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)8</p><p>　　2.3 楊莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則和方法。10</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容10</p>

3、<p>　　2.3.2 設(shè)計(jì)原則11</p><p>　　2.3.3 設(shè)計(jì)方法11</p><p>　　2.4 監(jiān)控范圍確定。11</p><p>　　3 礦井監(jiān)控系統(tǒng)布置11</p><p>　　3.1 傳感器布置11</p><p>　　3.1.1 功能概述11</p>

4、<p>　　3.1.2 分采區(qū)傳感器布置方法要求11</p><p>　　3.1.3 分采區(qū)傳感器用量統(tǒng)計(jì)15</p><p>　　3.1.4 總結(jié)分析17</p><p>　　3.2 分站布置17</p><p>　　3.2.1 功能概述17</p><p>　　3.2.2 分采區(qū)

5、分站布置方法要求18</p><p>　　3.2.3 分采區(qū)分站用量統(tǒng)計(jì)18</p><p>　　3.2.4 總結(jié)分析21</p><p>　　3.3 中心站布置21</p><p>　　3.3.1 功能概述21</p><p>　　3.3.2 中心站布置方法要求21</p><

6、;p>　　3.4 傳輸線路系布置21</p><p>　　3.4.1 類型選擇21</p><p>　　3.4.2 供電方式23</p><p>　　3.4.3 電纜計(jì)算23</p><p>　　4 系統(tǒng)及設(shè)備選型24</p><p>　　4.1 型號選擇24</p><

7、;p>　　4.1.1 KJ90型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)24</p><p>　　4.1.2 KJ95型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)26</p><p>　　4.1.3 KJ101型礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)29</p><p>　　4.1.4 系統(tǒng)選型對上述礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性對比33</p><p>　　4.2 設(shè)備選型34<

8、;/p><p>　　4.2.1 總體要求34</p><p>　　4.2.2 設(shè)備選型34</p><p>　　4.2.3 地面主機(jī)房及其它配置36</p><p>　　5 系統(tǒng)配置圖37</p><p>　　5.1 監(jiān)控系統(tǒng)布置圖37</p><p>　　5.2 監(jiān)控系統(tǒng)拓

9、撲圖37</p><p>　　6 系統(tǒng)概算37</p><p>　　1楊莊煤礦礦井實(shí)際條件</p><p>　　1.1 礦井簡介</p><p>　　楊莊煤礦位于淮北市南約8km，處在閘河煤田最南端。井田東、南和西部以露頭為界（-50～-650m）；北部（深部）以-650m 等高線為界與朱莊礦、李樓礦毗鄰。井田東西最長約9km，南北

10、最寬約5.5km，面積約33km2。井田地面海拔標(biāo)高為+29.2～+31.7m，地勢平坦，呈東北高西南低的趨勢。</p><p>　　礦區(qū)為陸海過度性氣候，夏季炎熱多雨，多東南風(fēng)，最高溫度一般為35℃～39℃，雨量多集中在6～8月份，年平均降雨量1500mm，區(qū)內(nèi)流經(jīng)的地表水系歷史最高洪水位為+32.68m。冬季寒冷干燥，多西北風(fēng)，最低溫度一般為-12℃～-15℃，最大凍土深度為100mm～150mm。礦區(qū)空氣年

11、平均相對濕度為73％，地面大氣壓為990～1041Mb，最大風(fēng)力9～11級。據(jù)記載，宿州～徐州一帶自公元925年以來，曾發(fā)生有感地震40余次，最強(qiáng)地震（1668年）波及本區(qū)的烈度為Ⅶ度。</p><p>　　井田主采煤層為二疊系下石盒子組5煤層和山西組6煤層。5層煤厚0～3.71m，平均2.41m，屬中厚煤層，賦存穩(wěn)定。6層煤厚0～6.16m，平均1.32m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，局部可采，屬較穩(wěn)定煤層。煤層走向大致東西

12、，西部轉(zhuǎn)為南北,東部煤層向北傾斜,西部煤層向東傾斜，煤層傾角2～30°,大部分為10～15°。5煤層偽頂為炭質(zhì)頁巖，泥質(zhì)頁巖，厚度0.2～0.5m，煤層直接頂巖性一般為深灰色泥巖或粉砂巖，厚度一般為4.0m。老頂為淺灰色塊狀細(xì)砂巖或火成巖，厚約2～20m，普氏硬度系數(shù)f＝13.7～17.6，屬Ⅱ級巖石，底板以塊狀泥巖、塊狀細(xì)～中粒砂巖為主。6煤層直接頂為灰黑色泥巖，厚0～3.6m，老頂為深灰色塊狀粉砂巖、細(xì)砂巖，厚約

13、18m，普氏硬度系數(shù)f＝9.0，屬Ⅱ級巖石，底板一般為灰色塊狀、條帶狀細(xì)砂巖。</p><p>　　井田的構(gòu)造以褶曲為主，斷裂構(gòu)造為輔，其中一水平地質(zhì)構(gòu)造簡單，二水平及深部小斷裂構(gòu)造發(fā)育，破壞了煤層及頂?shù)装宓倪B續(xù)性和完整性。井田水文地質(zhì)條件復(fù)雜，年平均涌水量為0.2225m3/s，涌水源主要有以下幾個(gè)方面。第四系流砂層水：水量豐富，并受大地補(bǔ)給影響，但對礦井生產(chǎn)影響不大。煤系地層砂巖裂隙水及火成巖凝結(jié)水：主要是5

14、煤頂板火成巖水，6煤頂、底板砂巖裂隙水，采掘過程中有淋水，突水出現(xiàn)。太原統(tǒng)灰?guī)r水：太原統(tǒng)灰?guī)r距6煤底板25～60m，往往通過斷層與奧陶系石灰?guī)r發(fā)生聯(lián)系，威脅礦井安全生產(chǎn)。</p><p>　　井田地溫中性點(diǎn)深度為120m，溫度為16.5℃。井田平均地溫梯度為0.9℃/100m，小于3℃/100m，屬正常地溫區(qū)。</p><p>　　井田內(nèi)煤的變質(zhì)作用類型為區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)復(fù)合型。早期以區(qū)

15、域變質(zhì)為主，屬氣煤～肥煤階段，后期以接觸變質(zhì)為主，屬中、高變質(zhì)階段。煤種從焦煤、瘦煤、貧煤到無煙煤乃至天然焦，牌號齊全。煤種的分布與巖漿巖體的厚度分布呈相關(guān)關(guān)系，具有一定的規(guī)律性。井田煤質(zhì)如下表所示。</p><p>　　礦井瓦斯含量較低，主要涌出氣體為CH4，另外有一定量的CO2，其中CH4相對涌出量為 2.03m3/t，CO2為 1.15m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為17.24～18.7

16、1％。煤的自然發(fā)火傾向性為Ⅱ類，煤層發(fā)火期為2~3個(gè)月。</p><p>　　礦井的工業(yè)儲量17249萬噸，可采儲量11479萬噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a。礦井為立井兩水平上下山開采，第一個(gè)水平標(biāo)高-330m，第二水平標(biāo)高-500m。主井為暗斜井延伸，副井為立井延伸。礦井初期為中央分列式通風(fēng)，回風(fēng)井位于第一水平中央采區(qū)上山上部煤層風(fēng)氧化帶外。主井、副井位于井田中央工業(yè)廣場內(nèi)。運(yùn)輸大巷和軌道大巷均布置在5煤

17、層地板巖石中，距煤層30m左右，一水平標(biāo)高-330m，二水平標(biāo)高-500m。軌道大巷通過煤層底板繞道與采區(qū)軌道上山相連，運(yùn)輸大巷通過采區(qū)煤倉與采區(qū)運(yùn)輸上山相連。礦井采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，但因一水平東翼煤種不同，其使用了3噸底卸式礦車運(yùn)煤。軌道大巷采用8t架線式機(jī)車牽引1.5t固定式礦車運(yùn)料，采區(qū)軌道上山采用防爆絞車運(yùn)輸。主井為箕斗提升，副井為一噸雙車單層罐籠提升。</p><p>　　井田生產(chǎn)煤層為5煤層，首采采區(qū)

18、東西走向長為2700～3000m，南北傾向長約1485m，采區(qū)垂高280m。采區(qū)布置1條軌道上山和1條膠帶機(jī)上山，均布置在煤層底板巖石中，軌道上山距煤層底板8m，運(yùn)輸上山距煤層底板12m，二者水平相距15m。采區(qū)上部車場為甩車場，中部車場為雙道起坡不設(shè)高低道的甩入石門車場，采區(qū)下部車場為底板繞道式車場。采區(qū)變電所設(shè)在第三區(qū)段中央，呈“一”字型。</p><p>　　采煤工作面長度為200m，區(qū)段平巷采用單巷布置，

19、回采下區(qū)段時(shí)，采用留小煤柱的沿空掘巷。采區(qū)分7個(gè)區(qū)段，采用下行左右兩翼跳采的方法依次接替。一個(gè)工作面生產(chǎn)，一個(gè)工作面?zhèn)溆谩２擅悍椒樽呦蜷L壁綜合機(jī)械采煤，后退式回采，一采次采全高，平均2.75m，全部跨落法管理頂板。礦井實(shí)行兩班生產(chǎn)、一班檢修，采煤班每班割煤6刀、每刀進(jìn)0.6m、日循環(huán)進(jìn)尺7.2m。</p><p>　　1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)礦井開拓部署及采、掘正

20、常接替的需要，礦井配備了4個(gè)掘進(jìn)工作面，其中巖巷普掘頭2個(gè)，煤巷綜掘頭2個(gè)。掘進(jìn)采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，每個(gè)掘進(jìn)工作面配備兩臺FD-Ⅱ型2×22 KW局部通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)方式為壓入式。</p><p>　　礦井采用抽出式機(jī)械通風(fēng)，前期為中央分列式通風(fēng)，后期分區(qū)式通風(fēng)。采區(qū)為軌道上（下）山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)煤上（下）山回風(fēng)。采煤工作面采用U型通風(fēng)方式，上行通風(fēng)。礦井通風(fēng)容易時(shí)期總風(fēng)量為69.4m3/s，通風(fēng)阻力為1008.

21、92Pa；礦井通風(fēng)困難時(shí)期總風(fēng)量為80.07m3/s，通風(fēng)阻力為14188.92Pa。 礦井主要通風(fēng)機(jī)型號為2K56No24，n=600r/min。附：1. 楊莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)平面圖</p><p>　　1.3 通風(fēng)系統(tǒng)評價(jià)</p><p>　　因礦井為有限礦井、開采深度不大，采用壓入式通風(fēng)時(shí)合理的。該通風(fēng)方式可減少風(fēng)機(jī)數(shù)目，便于管理及反風(fēng)操作，能滿足該礦井采時(shí)的風(fēng)量要求；但是，必須采

22、取積極措施，消除或減少進(jìn)風(fēng)井口的外部漏風(fēng)。</p><p>　　1.4 井巷開拓及其特征參數(shù)</p><p>　　礦井原設(shè)計(jì)兩個(gè)水平生產(chǎn)。目前，一水平已報(bào)廢，二水平為生產(chǎn)水平。二水平有3個(gè)生產(chǎn)采區(qū)。各采掘工作面風(fēng)量均能滿足要求，采區(qū)巷道采用集中聯(lián)合布置。</p><p>　　2 我國相關(guān)煤礦安全法規(guī)、安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范。</p><p&g

23、t;　　2.1 對于煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)計(jì)，我國0相關(guān)的煤礦安全法規(guī)。</p><p>　　第一百條 （一）采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不低于20%，二氧化碳濃度不超過0.5%。</p><p>　　第一百零一條 井巷中的風(fēng)流速度應(yīng)符合表2-1要求。</p><p>　　設(shè)有梯子間的井筒或修理中的井筒，風(fēng)速不得超過8m/s；梯子間四周經(jīng)封閉后，井筒中的最高允

24、許風(fēng)速可按表2-1規(guī)定執(zhí)行。</p><p>　　無瓦斯涌出的架線電機(jī)車巷道中的最低風(fēng)速可低于表2的規(guī)定值，但不得低于0.5m/s。</p><p>　　綜合機(jī)械化采煤工作面，在采取煤層注水和采煤機(jī)噴霧降塵等措施后，其最大風(fēng)速可高于表2的規(guī)定值，但不得超過5m/s。</p><p>　　表2-1 井巷中允許風(fēng)速</p><p>　　第一百零

25、六條 礦井必須有足夠數(shù)量的通風(fēng)安全檢測儀表。儀表必須由國家授權(quán)的安全儀表計(jì)量檢驗(yàn)單位進(jìn)行檢驗(yàn)。</p><p>　　第一百一十條 箕斗提升井筒中的風(fēng)速不得超過6m/s</p><p>　　第一百一十四條 對于本條規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)，必須在進(jìn)入被串聯(lián)工作面的風(fēng)流中裝設(shè)甲烷斷電儀，且瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過0.5%，</p><p>　　第一百二十九條 恢復(fù)通風(fēng)

26、前，必須檢查瓦斯。只有在局部通風(fēng)機(jī)及其開關(guān)附近10m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛榷疾怀^0.5%時(shí)，方可人工開啟局部通風(fēng)機(jī)。</p><p>　　第一百三十二條 并必須安裝甲烷斷電儀，井下個(gè)別機(jī)電設(shè)備硐室，可設(shè)在回風(fēng)流中，但此回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%。</p><p>　　第一百三十五條 礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷中瓦斯或二氧化碳濃度超過0.75%時(shí)，必須立即查明原因,進(jìn)行處理。<

27、;/p><p>　　第一百三十六條 采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時(shí)，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進(jìn)行處理。</p><p>　　第一百三十七條 專用排瓦斯巷，但該巷回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^2.5%，風(fēng)速不得低于0.5m/s,專用排瓦斯巷內(nèi)必須安設(shè)甲烷傳感器，甲烷傳感器應(yīng)懸掛在距專用排瓦斯巷回風(fēng)口15m處，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到2.5%時(shí)，

28、能發(fā)出報(bào)警信號并切斷工作面電源，工作面必須停止工作，進(jìn)行處理。</p><p>　　第一百三十八條 采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0％時(shí)，必須停止用電鉆打眼；爆破地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0％時(shí)，嚴(yán)禁爆破。</p><p>　　采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中、電動機(jī)或其開關(guān)安設(shè)地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5％時(shí)，必須停止工作，切斷電源，撤出人員

29、，進(jìn)行處理，</p><p>　　對因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定被切斷電源的電氣設(shè)備，必須在瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下時(shí)，方可通電開動。</p><p>　　第一百六十條 煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連接，嚴(yán)禁與調(diào)度電話電纜或動力電纜等共用。</p><p>　　防爆型煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間的輸入、輸出信號必須為本質(zhì)安全型信號。</p><

30、p>　　安全監(jiān)控設(shè)備必須具有故障閉鎖功能：當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)，必須切斷該監(jiān)控設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動解鎖。</p><p>　　礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具備甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能；當(dāng)主機(jī)或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能；當(dāng)電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作

31、時(shí)間不小于2h；系統(tǒng)必須具有防雷電保護(hù)；系統(tǒng)必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報(bào)警、顯示、存儲和打印報(bào)表功能；中心站主機(jī)應(yīng)不少于2臺，1臺備用。</p><p>　　第一百六十二條 安全監(jiān)控設(shè)備必須定期進(jìn)行調(diào)試、校正，每月至少1次。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測報(bào)警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測設(shè)備，每7天必須使用校準(zhǔn)氣樣和空氣樣調(diào)校1次。每7天必須對甲烷超限斷電功能進(jìn)行測試。</p><p>

32、;　　第一百六十四條 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站必須實(shí)時(shí)監(jiān)控全部采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓氨豢卦O(shè)備的通、斷電狀態(tài)。</p><p>　　第一百六十八條 甲烷傳感器報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度和斷電范圍必須符合下表規(guī)定。</p><p>　　第一百六十九條 低瓦斯礦井的采煤工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。</p><p>　　第一百七十條 低瓦斯礦井的煤巷、半煤

33、巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。</p><p>　　第一百七十一條 在回風(fēng)流中的機(jī)電設(shè)備硐室的進(jìn)風(fēng)側(cè)必須設(shè)置甲烷傳感器。</p><p>　　第一百七十四條 瓦斯抽放泵站必須設(shè)置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設(shè)置甲烷傳感器。利用瓦斯時(shí)，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置甲烷傳感器。</p><p>　　第一百七十五條 裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的

34、礦井，每一個(gè)采區(qū)、一翼回風(fēng)巷及總回風(fēng)巷的測風(fēng)站應(yīng)設(shè)置風(fēng)速傳感器，主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置壓力傳感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中應(yīng)設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，利用瓦斯時(shí)，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。</p><p>　　裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置設(shè)備開停傳感器，主要風(fēng)門應(yīng)設(shè)置風(fēng)門開關(guān)傳感器，被控設(shè)備開關(guān)的負(fù)荷側(cè)應(yīng)設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器。</p

35、><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　根據(jù)煤礦安全法規(guī)要求，結(jié)合本礦煤層水文地質(zhì)較簡單，瓦斯?jié)舛容^高，而水災(zāi)，火災(zāi)，煤塵及其他有害氣體涌出較少的特點(diǎn)。本礦的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以監(jiān)控瓦斯和風(fēng)速為主，監(jiān)控系統(tǒng)還能檢測和控制一氧化碳，溫度，風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，和各種機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)和運(yùn)行情況。</p><p>　　表2-2

36、甲烷傳感器的報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度和斷電范圍</p><p>　　2.3 楊莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容、原則和方法。</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　設(shè)計(jì)的內(nèi)容方面，考慮到該礦的自身需要和工作重點(diǎn)，礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要側(cè)重于瓦斯、一氧化碳、溫度、風(fēng)速、負(fù)壓等環(huán)境安全參數(shù)，附帶也涉及少量的比較重要的開關(guān)量如風(fēng)門的開關(guān)、絞

37、車、人行車、皮帶機(jī)的開停、水泵的開停、局扇的開停等生產(chǎn)工況參數(shù)的監(jiān)測監(jiān)控。在設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容上，結(jié)合本人的專業(yè)特點(diǎn)，是從軟件和硬件方面進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，是采用現(xiàn)有的成套的監(jiān)控系統(tǒng)及其配套的附屬設(shè)備，針對不同的礦井，進(jìn)行設(shè)備的選型和具體的布置安裝。這樣既節(jié)省了開發(fā)投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益，又為系統(tǒng)日后的維修和管理帶來極大的方便。因此，本設(shè)計(jì)并不涉及具體的軟硬件的設(shè)計(jì)，而是結(jié)合煤炭行業(yè)本身的特點(diǎn)，把設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在系統(tǒng)及配套設(shè)備的選型、井下傳感器的布

38、置、分站的布置、地面中心站的布置、信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面。這也基本符合現(xiàn)代礦井監(jiān)控系統(tǒng)裝備的實(shí)際需要。</p><p>　　2.3.2 設(shè)計(jì)原則</p><p>　　以《煤礦安全規(guī)程》，《煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說明》，《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》，《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)章制度中的相關(guān)規(guī)定為設(shè)計(jì)原則，結(jié)合礦井實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.3.

39、3 設(shè)計(jì)方法</p><p>　　設(shè)計(jì)的方法采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，即從頂層到底層、從總體到局部、從初步到詳細(xì)。</p><p>　　2.4 監(jiān)控范圍確定。</p><p>　　總體上說，監(jiān)控范圍涉及整個(gè)礦井。但由于本監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于井下環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，因此，監(jiān)控范圍主要集中在各采煤工作面和采掘工作面。具體說來，主要有己17-22062綜采工作面，己17-21121綜

40、采工作面，己-21051綜采工作面，己17-23070綜采工作面，以及己17-210081掘進(jìn)工作面，己17-21011掘進(jìn)工作面，己17-23060掘進(jìn)工作面，己17-22091掘進(jìn)工作面，此外，各東，中，西采區(qū)的回風(fēng)巷、人行道、材料道以及各大巷，井底車場以及各硐室也在監(jiān)控范圍之內(nèi)。</p><p>　　3 礦井監(jiān)控系統(tǒng)布置</p><p>　　3.1 傳感器布置</p>

41、<p>　　3.1.1 功能概述</p><p>　　礦用傳感器大體可分為環(huán)境傳感器和生產(chǎn)參數(shù)傳感器兩大類。環(huán)境傳感器一般包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度、風(fēng)速、負(fù)壓、粉塵、煙霧等，而生產(chǎn)參數(shù)傳感器主要包括設(shè)備開停、料位、皮帶稱重、機(jī)組位置、皮帶打滑、電壓、電流、功率等。</p><p>　　3.1.2 分采區(qū)傳感器布置方法要求</p><p&g

42、t;　　結(jié)合該煤礦的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中主要布置甲烷、一氧化碳、溫度、風(fēng)速、負(fù)壓等環(huán)境傳感器及風(fēng)門開關(guān)、絞車開停、人行車開停、皮帶機(jī)開停、水泵開停等開關(guān)量傳感器。其布置按以下方法考慮。</p><p><b>　　1、瓦斯傳感器布置</b></p><p>　　根據(jù)《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》，井下瓦斯傳感器的布置應(yīng)按如下進(jìn)行。</p><p

43、>　　（1）回采工作面?zhèn)鞲衅鞯牟贾?lt;/p><p>　　回采工作面主要有東翼的綜采工作面、高檔普采工作面、備用的高檔普采工作面以及西翼的綜采工作面、高檔普采工作面，瓦斯傳感器的布置示意圖如下圖所示。U型通風(fēng)方式在上隅角設(shè)置甲烷傳感器T0，工作面設(shè)置甲烷傳感器T1 ，工作面回風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器T2；若煤與瓦斯突出礦井的甲烷傳感器T1不能控制采煤工作面進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，則在進(jìn)風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器T

44、3；傳感器T的瓦斯報(bào)警濃度為1%,瓦斯斷電濃度為1.5%CH4,復(fù)電濃度為小于1%CH4,其斷電范圍為工作面及回風(fēng)巷中全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備。</p><p>　　圖3-1 采掘工作面瓦斯傳感器布置示意圖</p><p>　　（2）掘進(jìn)工作面?zhèn)鞲衅鞯牟贾靡?lt;/p><p>　　在瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，瓦斯傳感器按圖3-2所示布置。

45、</p><p>　　T的報(bào)警濃度為1%CH4，瓦斯斷電濃度為1.5%CH4，復(fù)電濃度為小于1%CH4，其斷電</p><p>　　范圍為掘進(jìn)工作面中全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備。掘進(jìn)工作面與掘進(jìn)工作面串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，如己17-210081掘進(jìn)工作面，應(yīng)按圖3-3所示，在被串入的掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)入口前3～5米處增加瓦斯傳感器T3，其報(bào)警濃度為報(bào)警濃度為0.5%CH4，瓦斯斷電</p&g

46、t;<p>　　濃度為0.5%CH4，復(fù)電濃度小于0.5%CH4，斷電范圍為回采工作面及回風(fēng)巷中全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備。</p><p>　?。?）機(jī)電設(shè)備硐室傳感器的布置要求</p><p>　　機(jī)電設(shè)備硐室遇到以下情況之一，應(yīng)設(shè)置系統(tǒng)或斷電低濃度瓦斯傳感器。</p><p>　　a．瓦斯涌出的機(jī)電設(shè)備調(diào)室，應(yīng)在瓦斯?jié)舛容^大的地方設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)或斷電

47、低濃度瓦斯傳感器。</p><p>　　b．回風(fēng)流中設(shè)置機(jī)電硐室時(shí)，瓦斯傳感器應(yīng)按圖3-4所示布置。T1的報(bào)警濃度為0.5%CH4，瓦斯斷電濃度為0.5%CH4，復(fù)電濃度小于0.5%CH4，斷電范圍為機(jī)電硐室內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備。傳感器安裝時(shí)，應(yīng)懸掛安裝，軸線與鉛垂線夾角小于30°，吊掛時(shí)，距離頂板應(yīng)小于300mm。</p><p>　　（2）風(fēng)速傳感器布置</p&g

48、t;<p>　　風(fēng)速傳感器安裝在礦井巷道中，用來監(jiān)測礦井通風(fēng)狀況。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215—94）10.4.7規(guī)定，礦井采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐，應(yīng)設(shè)置連續(xù)風(fēng)速傳感器，并接入礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)。此外，在風(fēng)速高于或低于設(shè)計(jì)風(fēng)速20%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。</p><p>　　傳感器安裝地點(diǎn)一般設(shè)置在頂板較好，無明顯淋水，又不妨礙運(yùn)輸和人、車工作，且前后至少10m，最好70m內(nèi)

49、無障礙物的安全地帶。傳感器可掛在巷道壁面、中部，最好該點(diǎn)風(fēng)速值能代表該點(diǎn)巷道斷面的平均風(fēng)速值。如果測點(diǎn)的風(fēng)速不是平均風(fēng)速，也可通過調(diào)整傳感器內(nèi)輸出幅度電位器使輸出信號值與巷道斷面的平均風(fēng)速值一致。</p><p>　　傳感器側(cè)頭的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口一定要與風(fēng)流方向一致，偏移角度應(yīng)不大于5°。</p><p>　?。?）一氧化碳傳感器布置</p><p>　　一

50、氧化碳傳感器主要用于監(jiān)測煤炭自燃的發(fā)展情況。目前，國家標(biāo)準(zhǔn)并沒對一氧化碳傳感器的布置做具體規(guī)定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合孔莊礦的煤炭自然發(fā)火特性，在本設(shè)計(jì)中一氧化碳傳感器只布置在各回采工作面上隅角，與瓦斯傳感器一同布置。</p><p>　　傳感器安裝時(shí)，不要靠近熱輻射源，以免引起內(nèi)部溫度升高而失準(zhǔn)。傳感器應(yīng)垂直懸掛，在通電情況下不得倒置。應(yīng)定期清除防塵罩的煤塵以保證測量精度。</p><p>　　

51、（4）溫度傳感器布置</p><p>　　溫度傳感器用于監(jiān)測礦井環(huán)境溫度、預(yù)防火災(zāi)。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，采掘工作面不能超過26℃，機(jī)電硐室不能超過30℃。因此，本設(shè)計(jì)中，在采掘工作面和所有機(jī)電硐室（如變電所、炸藥房、水泵房等）都布置上溫度傳感器，對溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視。</p><p>　?。?）負(fù)壓傳感器布置</p><p>　　在礦井的通風(fēng)工作中，礦井的風(fēng)壓是

52、礦井通風(fēng)的一個(gè)重要參數(shù)，通過對風(fēng)壓的連續(xù)監(jiān)測，可為礦井的通風(fēng)管理，風(fēng)量的測配等通風(fēng)安全工作及時(shí)提供必要的數(shù)據(jù)。在礦井均壓滅火技術(shù)中，密閉內(nèi)外的壓力是滅火工作中的一個(gè)參數(shù)，它的連續(xù)監(jiān)測對防滅火工作是十分必要的。在煤礦還須監(jiān)測瓦斯抽放泵的工作壓力、井下主要風(fēng)門兩端的壓力，這些情況下都需使用礦井負(fù)壓傳感器。</p><p>　　圖3-5 負(fù)壓傳感器安裝示意圖</p><p>　　為了對全礦井用風(fēng)

53、量情況及其分配有較好的了解，在井底車場、各采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷及總回風(fēng)巷設(shè)置負(fù)壓傳感器。</p><p>　　傳感器的固定支架埋入巷道側(cè)壁或風(fēng)機(jī)墻壁上，用水泥封。傳感器應(yīng)垂直固定，安裝地點(diǎn)應(yīng)無淋水。測量通風(fēng)總負(fù)壓與密閉壓力時(shí)，負(fù)壓傳感器安裝方法見圖。測量風(fēng)門時(shí)安裝方法與之類似，但應(yīng)注意正負(fù)壓嘴不得裝反。測量密閉壓力時(shí)，一般選用0±500Pa的傳感器。</p><p>　?。?）開關(guān)量傳感

54、器布置</p><p>　　為了對井下各設(shè)備的工況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，需對設(shè)備安裝各開關(guān)量傳感器。在本設(shè)計(jì)中，對關(guān)系重大的風(fēng)門、采區(qū)軌道巷絞車、人行車、皮帶機(jī)、水泵及局扇進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。</p><p>　　3.1.3 分采區(qū)傳感器用量統(tǒng)計(jì)</p><p>　　針對所確定的監(jiān)控范圍及上述傳感器布置方法，各監(jiān)測量統(tǒng)計(jì)如表4-1所示：總體上說，監(jiān)控范圍涉及整個(gè)礦井。但由

55、于本監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于井下環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，因此，監(jiān)控范圍主要集中在各采煤工作面和采掘工作面。具體說來，主要有己17-22062綜采工作面，己17-21121綜采工作面，己-21051綜采工作面，己17-23070綜采工作面，以及己17-210081掘進(jìn)工作面，己17-21011掘進(jìn)工作面，己17-23060掘進(jìn)工作面，己17-22091掘進(jìn)工作面，此外，各東，中，西采區(qū)的回風(fēng)巷、人行道、材料道以及各大巷，井底車場以及各硐室也在監(jiān)控范圍之內(nèi)。

56、</p><p>　　表3-1 監(jiān)測量統(tǒng)計(jì)表-采區(qū)工作面</p><p>　　表3-1 監(jiān)測量統(tǒng)計(jì)表-掘進(jìn)工作面</p><p>　　表3-1 監(jiān)測量統(tǒng)計(jì)表-其余地點(diǎn)</p><p>　　3.1.4 總結(jié)分析</p><p>　　在分區(qū)布置完后，經(jīng)上述統(tǒng)計(jì)很清晰的將各采區(qū)大范圍內(nèi)傳感器的布置展現(xiàn)出來。</p&g

57、t;<p><b>　　3.2 分站布置</b></p><p>　　3.2.1 功能概述</p><p>　　由傳感器輸出的統(tǒng)一制式的信號必須進(jìn)入井下發(fā)送裝置才能進(jìn)入下一級信息傳輸系統(tǒng)，這個(gè)發(fā)送裝置稱為井下分站。分站的作用是，收集接入的各種傳感器送來的模擬信號并進(jìn)行整理；根據(jù)中心站的命令將各種監(jiān)測參數(shù)和設(shè)施、設(shè)備工作參數(shù)發(fā)送給中心站；接收中心站的控

58、制信息，執(zhí)行中心站的各種控制命令，控制所關(guān)聯(lián)的設(shè)備、設(shè)施。一些智能化程度比較高的分站，在系統(tǒng)電纜斷開后，分站仍能獨(dú)立工作，如實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警、斷電、連續(xù)記錄監(jiān)測參數(shù)等。一般來說分站備有備用電源，在電網(wǎng)停電時(shí)仍能繼續(xù)工作。</p><p>　　表3-2 傳感器用量統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　3.2.2 分采區(qū)分站布置方法要求</p><p>　　分站布置時(shí)綜合考慮以下幾

59、點(diǎn)：</p><p>　?。?）根據(jù)監(jiān)測量的數(shù)量和分布情況，確定分站的位置和數(shù)量。</p><p>　?。?）因?yàn)橐粋€(gè)分站的監(jiān)測范圍有限，為了能采集更多的信息量，分站的位置放在它所監(jiān)測地區(qū)的中心位置。</p><p>　?。?）為了保證分站能長期可靠地工作，分站一般放在環(huán)境條件較好和便于維護(hù)的地點(diǎn)（如采區(qū)變電所硐室）。</p><p>　　3

60、.2.3 分采區(qū)分站用量統(tǒng)計(jì)</p><p>　　按上述方法布置的分站數(shù)量統(tǒng)計(jì)如下表3-2所示：</p><p>　　表3-3 分站數(shù)量統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　由此可以計(jì)算，總計(jì)有154個(gè)傳感器，需要17個(gè)分站。 </p><p>　　3.2.4 總結(jié)分析</p><p>　　通過分站布置將傳感器以及分站的在煤

61、礦井下的布置更清楚的展現(xiàn)在我們面前。更便于我們讀圖。</p><p>　　3.3 中心站布置</p><p>　　3.3.1 功能概述</p><p>　　中心站是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)處理中心。中心站完成監(jiān)測信息的采集、處理、存儲和顯示功能，還向分站發(fā)送控制指令?，F(xiàn)代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)對中心站一般要求能實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　?。?

62、）數(shù)據(jù)顯示。按工作站實(shí)時(shí)顯示各測點(diǎn)模擬量及開關(guān)量數(shù)據(jù),按測點(diǎn)位置實(shí)時(shí)顯示模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù),同時(shí)可以觀察實(shí)時(shí)曲線以及傳感器故障情況。</p><p>　?。?）曲線顯示。各種模擬量實(shí)時(shí)曲線顯示;歷史曲線顯示。</p><p>　?。?）打印制表功能。打印每天安全參數(shù)日報(bào)表(每小時(shí)內(nèi)模擬量出現(xiàn)的最大值和出現(xiàn)的時(shí)間);模擬量超限起止時(shí)間、地點(diǎn)、次數(shù)、最大值;打印各點(diǎn)模擬量各天的變化曲線。<

63、;/p><p>　?。?）存儲功能。具有適當(dāng)?shù)拇鎯θ萘浚艽鎯σ欢〝?shù)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。</p><p>　　（5）聯(lián)網(wǎng)功能。系統(tǒng)具有與上一級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳遞信息或聯(lián)網(wǎng)的接口，所有實(shí)時(shí)監(jiān)測及人工輸入的數(shù)可以便利地進(jìn)入計(jì)算機(jī)礦井管理信息網(wǎng)絡(luò),方便有關(guān)部門及時(shí)了解安全和生產(chǎn)情況。</p><p>　　3.3.2 中心站布置方法要求</p><p>

64、;　　為實(shí)現(xiàn)上敘功能，需配置相應(yīng)的設(shè)備。在本設(shè)計(jì)中，中心站主要配置主監(jiān)控計(jì)算機(jī)（一用一備）、打印機(jī)、監(jiān)視器、視頻處理器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換機(jī)、路由器及各種監(jiān)視終端。</p><p>　　3.4 傳輸線路系布置</p><p>　　3.4.1 類型選擇</p><p><b>　　1、傳輸方式</b></p><p>　

65、　礦井監(jiān)控信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)是礦井監(jiān)控系統(tǒng)硬件通用、軟件兼容、信道共用’、信息共享的基礎(chǔ)，對促進(jìn)礦井監(jiān)控產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用。礦井監(jiān)控信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)對礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸方向、復(fù)用方式、信號量等進(jìn)行了規(guī)定。</p><p><b>　　2、傳輸介質(zhì)</b></p><p>　　煤礦井下的特殊環(huán)境制約了井下無線通信的發(fā)展，因此，除移動設(shè)備的監(jiān)控

66、外，一般都采用價(jià)格低廉，又便于安裝維護(hù)的雙絞線礦用電纜，也有采用大容量的光纜，以適應(yīng)多媒體綜合監(jiān)控的需要。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)可以是電纜、</p><p><b>　　光纜等傳輸介質(zhì)。</b></p><p><b>　　3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)電纜敷設(shè)的自由度較大，可根據(jù)設(shè)備、電

67、纜溝、電桿的。位置選擇星形、環(huán)形、樹形、總線形等結(jié)構(gòu)。而礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸電纜必須沿巷道敷設(shè)，掛在巷道壁上。由于巷道為分支結(jié)構(gòu)，并且分支長度可達(dá)數(shù)千米。因此，為便于系統(tǒng)安裝維護(hù)，節(jié)約傳輸電纜，降低系統(tǒng)成本，宜采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4、傳輸方向    </p><p>　　單向傳輸僅適用于監(jiān)測系統(tǒng)，全雙工傳輸使用傳輸通道較多。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)

68、宜采用半雙工傳輸。</p><p><b>　　5、復(fù)用方式</b></p><p>　　常用的復(fù)用方式有頻分制、時(shí)分制、碼分制和它們的混合方式。比較如下：</p><p>　　（1） 時(shí)分制和碼分制多路合成后的信號不會造成能量在時(shí)間上的集中，因而對本質(zhì)安全性能無影響。頻分制多路合成信號的路數(shù)愈多，則在傳輸線上的信號的瞬時(shí)功率和平均功率均正比的

69、增大，有可能造成能量過分集中而危害到系統(tǒng)的本質(zhì)安全性能。</p><p>　?。?） 時(shí)分系統(tǒng)可以方便的用多位數(shù)碼傳送模擬量，用1位碼位傳送開關(guān)量（模擬量比開關(guān)量有更多的信息量），這種傳輸方式對信道資源的利用而言是經(jīng)濟(jì)合理的。頻分系統(tǒng)由于區(qū)分頻率的濾波難以做得非常敏銳，開關(guān)量和模擬量大體要站相同的頻帶寬度，這就造成開關(guān)量信道頻率資源的浪費(fèi)。碼分制對開關(guān)量和模擬量的傳輸優(yōu)于頻分制，劣于時(shí)分制。</p>

70、<p>　?。?） 時(shí)分系統(tǒng)的信號形式與計(jì)算機(jī)所需的信號非常相近，故時(shí)分系統(tǒng)便于計(jì)算機(jī)接口和系統(tǒng)的智能化。碼分制系統(tǒng)也便于計(jì)算機(jī)管理，而頻分系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的借口則比較復(fù)雜。</p><p>　?。?） 在信息傳輸速率不高的情況下，時(shí)分系統(tǒng)中各路之間的相互干擾較小。碼分制系統(tǒng)在系統(tǒng)同步情況下，各路之間無干擾。頻分制系統(tǒng)各路干擾較大。</p><p>　?。?） 時(shí)分系統(tǒng)和碼分系統(tǒng)中

71、各路信息的發(fā)送與接收需要嚴(yán)格同步，否則將造成重大差錯(cuò)，而頻分系統(tǒng)則不需要同步。在傳感器分散分布難以集中發(fā)送信息的場合，就顯示出頻分制這個(gè)可貴的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?） 從傳輸信道資源的利用方面來考慮，時(shí)分系統(tǒng)是將信道時(shí)間分配給某一路信源，而頻分系統(tǒng)則是按頻率分配給某一信源，當(dāng)某一路信源停止工作時(shí)，該路資源就閑置不用，造成浪費(fèi)。這是兩者共同的缺點(diǎn)。碼分制不將傳輸線的實(shí)在資源固定的劃分，可以隨時(shí)將冗余轉(zhuǎn)化為

72、系統(tǒng)的抗干擾能力，適合礦井監(jiān)控系統(tǒng)多變的要求，達(dá)到自適限錯(cuò)。</p><p>　　通過比較不難看出，頻分制各項(xiàng)指標(biāo)均不如時(shí)分制和碼分制；碼分制雖在信道自適應(yīng)分配方面優(yōu)于時(shí)分制，但在模擬量與開關(guān)量共同傳輸和設(shè)備復(fù)雜性方面劣于時(shí)分制。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用時(shí)分制復(fù)用方式。</p><p><b>　　7、信號</b></p><p>　　表示模擬

73、量的信號可以是模擬信號和數(shù)字信號兩種。數(shù)字信號同模擬信號相比具有：①抗干擾能力強(qiáng)；②傳輸中的差錯(cuò)可以控制、傳輸質(zhì)量高；③可以傳遞各種消息，靈活通用；④便于計(jì)算機(jī)存儲、處理、傳輸；⑤便于本質(zhì)安全防爆隔離等特點(diǎn)。因此，宜采用數(shù)字信號傳輸，這包括分站至主站和傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)至分站之間。雖然在現(xiàn)有多數(shù)系統(tǒng)中，傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)到分站間的傳輸仍采用頻率型和電流型等模擬信號，但由于現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)有的已采用單片機(jī)，進(jìn)行數(shù)字信號傳輸已十分方便，并且

74、不會過多增加成本。因此，傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)到分站間的傳輸也宜采用數(shù)字信號。在同樣傳輸速率情況下，不歸零信號比歸零信號的脈沖持續(xù)時(shí)間長，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)；矩形信號較其他波形信號設(shè)備簡單。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用不歸零矩形脈沖數(shù)字信號傳輸。</p><p>　　3.4.2 供電方式</p><p>　　本設(shè)計(jì)中分站由主電網(wǎng)供給127V的交流電，此外各分站還備有備用電源用來應(yīng)對井下突然停

75、電或其它原因造成的分站斷電。與分站相連的各傳感器由分站統(tǒng)一集中供電。</p><p>　　3.4.3 電纜計(jì)算</p><p><b>　　1、電纜的確定</b></p><p>　　電纜分為井筒電纜，干線電纜和傳感器電纜三種，其長度通過井筒長度，分站到主機(jī)的距離，傳感器到分站的距離確定，另外要保留20%的備用。</p><

76、;p><b>　　2、電纜計(jì)算</b></p><p><b>　　井筒電纜的長度：</b></p><p>　　經(jīng)測量估算：井筒電纜的長度為：s1=260m</p><p><b>　　干線電纜的長度：</b></p><p>　　經(jīng)測量估算：干線電纜的長度：s2=68

77、00m</p><p><b>　　傳感器電纜的長度：</b></p><p>　　表3-4 傳感器電纜統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　備用20%后，傳感器電纜長度：s3= 55850*1.2=67020m</p><p><b>　　3、接線盒</b></p><p>　　此處

78、使用BHD2-45/380(660)-4T礦用隔爆型電纜接線盒</p><p>　　主要參數(shù)：額定電壓:380/660V;</p><p><b>　　額定電流:45A;</b></p><p><b>　　電纜通數(shù):4;</b></p><p>　　最大電纜外徑:24mm;</p>

79、<p>　　外形尺寸:270×270×112mm</p><p><b>　　需要若干</b></p><p>　　4 系統(tǒng)及設(shè)備選型</p><p><b>　　4.1 型號選擇</b></p><p>　　4.1.1 KJ90型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)</p&g

80、t;<p><b>　　1、功能及用途</b></p><p>　　KJ90型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為中心的集環(huán)安全．生產(chǎn)監(jiān)控信息管理．工業(yè)圖象監(jiān)控和子系統(tǒng)為一體的分布式全網(wǎng)絡(luò)化新型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，以其技術(shù)的先進(jìn)性和實(shí)用性深受礦用戶的歡迎，是我國目前推廣應(yīng)用較多，具有一定影響的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)之一，同時(shí)該系統(tǒng)在交通隧道．石油天熱氣從環(huán)保領(lǐng)域也得到了較好立用；KJ90型

81、煤礦綜合系統(tǒng)能在地面中心連續(xù)自動監(jiān)測礦井各種環(huán)境參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)時(shí)信息共共享和發(fā)布，每人輸出監(jiān)測報(bào)表，對異常狀況實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和超強(qiáng)斷電控制；該系統(tǒng)除具有煤礦監(jiān)測系統(tǒng)的通用功能外，工具有其他一些特點(diǎn)。</p><p><b>　　2、主要特點(diǎn)</b></p><p>　?。?）系統(tǒng)地面中心站監(jiān)控軟件采用模塊化面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)、集成方式靈活，可適應(yīng)不同規(guī)模需

82、求；</p><p>　?。?）支持WINDOWS9X/NT/WEB環(huán)境，操作簡單直觀，容錯(cuò)能力強(qiáng)；</p><p>　　（3）具有獨(dú)特的三級斷電功能?？蛇M(jìn)行傳感器就地?cái)嚯姽δ?、分站程控?cái)嚯?、中心站手控?cái)嚯姾头终局g的交義斷電；</p><p>　　（4）具有數(shù)據(jù)密采功能，允許多點(diǎn)同時(shí)密采，最小實(shí)時(shí)放據(jù)存儲間隔可達(dá)1秒；</p><p>　　

83、（5）可掛接火災(zāi)監(jiān)測子系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)測子系統(tǒng)．電網(wǎng)監(jiān)測子統(tǒng)．工業(yè)電視系統(tǒng)等，便于統(tǒng)一管理。</p><p>　?。?）具有實(shí)時(shí)多屏多畫面顯示。最多可帶16臺顯示器，屏幕顯示方式可由用戶設(shè)置組合成不同結(jié)構(gòu)，并可配接大屏幕液晶投影系統(tǒng)；</p><p>　?。?）地面中心監(jiān)控信息和工業(yè)監(jiān)控圖象通過射頻和視頻驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)入閉路電系統(tǒng)；</p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)終端，

84、可在異地實(shí)現(xiàn)監(jiān)察控系統(tǒng)的時(shí)實(shí)信息和文件共享．網(wǎng)上遠(yuǎn)程查詢各種監(jiān)測數(shù)據(jù)及報(bào)表、調(diào)閱顯示各種實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面等。</p><p>　?。?）多種類型的分站可獨(dú)立工作、自動報(bào)警或斷電。可自動和手動初始化，具備風(fēng)電瓦斯閉鎖功能。</p><p>　　（10）井下監(jiān)控分站具有就地手動初始化功能（采用紅外遙控方式進(jìn)行）當(dāng)分站掉電后初始化數(shù)據(jù)不丟失；當(dāng)井下分站與地面中心站失去聯(lián)系時(shí)，分站可自動存儲2h的數(shù)據(jù)

85、。</p><p>　?。?1）監(jiān)視屏幕顯示生動，具有多窗口實(shí)時(shí)動態(tài)顯示能力，顯示畫面可由用戶編排，交互能力強(qiáng)。</p><p>　?。?2）有強(qiáng)大的查詢及報(bào)表輸出工能，可出數(shù)據(jù)．曲線．柱圖方式提供班報(bào)、日報(bào)、旬報(bào)．報(bào)表格式可由用戶自由編輯；</p><p>　?。?3）可同時(shí)顯示六個(gè)測點(diǎn)的曲線并可通過游標(biāo)獲取相應(yīng)的數(shù)值及時(shí)間，顯示曲線可進(jìn)行橫向或縱向放大。查旬時(shí)間

86、段可任意設(shè)定(1H~30d).同時(shí)提供有對曲線的分忻．注釋文字編輯框；</p><p>　?。?4）斷電控制具有回控指令比較，可確?？煽繑嚯?，當(dāng)監(jiān)測到饋電狀態(tài)與系統(tǒng)發(fā)出的斷電指令不符時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警和記錄；</p><p>　?。?5）完善的密碼保護(hù)體系，只有授權(quán)人員才能對系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)操作。</p><p><b>　　3、數(shù)據(jù)傳輸裝置</b

87、></p><p>　　KJ9010型數(shù)據(jù)傳輸裝置是系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，用來實(shí)現(xiàn)地面中心站監(jiān)控主機(jī)與井下分站之間的電氣本安隔離信號轉(zhuǎn)換，它能支持時(shí)分制基帶，也可以為DPSK方式通訊，通訊率達(dá)2400波特率。</p><p><b>　　4、監(jiān)控分站及電源</b></p><p>　　監(jiān)控分站及電源是KJ90型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備之一

88、，具有智能化程度高、功能高，結(jié)構(gòu)簡潔靈活（即可分體式，也可一體化）和系列化等特點(diǎn)，主要完成實(shí)時(shí)信號采集，預(yù)分析處理、顯示控制、數(shù)據(jù)通訊及傳感器集中供電等功能，為礦用隔爆型兼本質(zhì)安全型產(chǎn)品，適用于有爆炸性危險(xiǎn)的場所。</p><p><b>　　工作原理和主要結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　KJ90型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心的全網(wǎng)絡(luò)劃分布式監(jiān)控系統(tǒng)，主

89、要由地面中心站、數(shù)據(jù)傳輸接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、圖形工作站、多媒體網(wǎng)絡(luò)終端、井下系列化監(jiān)控分站及電源、各種礦用傳感器、控制器及監(jiān)測子系統(tǒng)等組成。整個(gè)系統(tǒng)由地面監(jiān)控中心站集中連續(xù)地對地面和井下各種環(huán)境參數(shù)、工況參數(shù)以及監(jiān)測子系統(tǒng)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析處理、動態(tài)顯示、統(tǒng)計(jì)存儲、超限報(bào)警、斷電控制和統(tǒng)計(jì)報(bào)表查詢打印、網(wǎng)上共享等；井下監(jiān)控分站及電源完成對各種傳感器的 集中供電，并對采集到的傳感器信息進(jìn)行分析預(yù)處理，超限可發(fā)出聲光報(bào)警和斷電控制信號，同

90、時(shí)與地面進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。</p><p>　　KJ90型 煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)地面部分采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以Ethernet 局域網(wǎng)方式運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持TCP/IP、NETBIOS和對等廣播。監(jiān)控軟件運(yùn)行平臺全面支持WINDOW95/98-NT/WEB操作系統(tǒng)。井下網(wǎng)絡(luò)采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，安裝靈活，可靠性高。</p><p><b>　　5、系統(tǒng)設(shè)備</b></p>

91、;<p><b>　?。ǘ┫到y(tǒng)主要設(shè)備</b></p><p>　?。?）地面中心站：主機(jī)為586、166M以上工控機(jī)，終端機(jī)為P2以上，監(jiān)控軟件運(yùn)行平臺為WINDOWS9X/NT/WEB;</p><p>　　(2)數(shù)據(jù)傳輸接口：通訊速率為2400bps；傳輸方式時(shí)分制基帶或DPSK;電源電壓為220VAC；隔離電壓1500V；與計(jì)算機(jī)接口為標(biāo)準(zhǔn)RS

92、-232C;</p><p>　?。?）監(jiān)控分站與電源：KFD-2型大分站（8個(gè)模擬量、8個(gè)控制量、8個(gè)開關(guān)量）；KFD-3型中分站（4個(gè)模擬量、4個(gè)控制量、4個(gè)開關(guān)量）；KFD-3B型小分站（2個(gè)模擬量、2個(gè)控制量、2個(gè)開關(guān)量）；輸入信（200~1000Hz\1~mA\4~20mA\1/5mA）;模擬量開關(guān)量可任意調(diào)換；</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程斷電器：KDD-1型，容量36V、5

93、A；KDD-2型，容量660V/0.3A；斷電距離大于10km。</p><p>　?。ㄈ┡渲玫闹饕獋鞲衅?lt;/p><p>　　低濃度瓦斯傳感器 KG9701 型 0~4%</p><p>　　高濃度瓦斯傳感器 KG9001B型 0~100%</p><p>　　風(fēng)速傳感器

94、 CW-1 型 0.3~15m/s</p><p>　　負(fù)壓傳感器 KG9501 型 0~5kPa</p><p>　　溫度傳感器 KG9501 型 0~40</p><p>　　一氧化碳傳感器 KG9301 型

95、 0~500≤10`6</p><p>　　水位傳感器 KJ92 型 0~5m</p><p>　　煙霧傳感器 KG8005 型 </p><p>　　氧氣傳感器 KG8903 型 0~25%</p>

96、<p>　　設(shè)備開關(guān)傳感器 KTC－90 型 3A以上交流</p><p>　　風(fēng)門開關(guān)傳感器 KG92-1 型 </p><p>　　頂板動態(tài)傳感器 KG9302 型 0~200mm</p><p>　　頂板壓力傳感器

97、 KG9303 型 0~500kN</p><p>　　饋電開關(guān)傳感器 KG9401 型</p><p>　　聲光報(bào)警器 AGS 型 </p><p>　　4.1.2 KJ95型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)</p><p><b>　　1、功能

98、及用途</b></p><p>　?。ㄒ唬┍O(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)功能</p><p>　?。?）可以監(jiān)測瓦斯，風(fēng)速，負(fù)壓，一氧化碳，煙霧，溫度，風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，也可監(jiān)測煤倉煤位，水倉水位，壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，箕斗計(jì)數(shù)，各種機(jī)電設(shè)備開停等生產(chǎn)參數(shù)和電壓，電流，功率等電量參數(shù)，以及輸送帶速度，軸承溫度，機(jī)頭堆煤等各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況。</p><p>　　（2）可以配接

99、輸送帶集中控制，軌道運(yùn)輸集團(tuán)，電力監(jiān)測等子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)局部環(huán)節(jié)的自動化。</p><p>　?。?）可以在全監(jiān)測系統(tǒng)范圍內(nèi)通過便攜式調(diào)式電話機(jī)與地面中心站或分站、傳感器之間進(jìn)行語音通信。</p><p>　?。?）工作人可以在中心站利用鼠標(biāo)通過PC機(jī)CRT上的對話框進(jìn)行各種操作，以便對礦井設(shè)備配制和測點(diǎn)進(jìn)行生成操作。</p><p>　?。?）可以方便的在屏幕上繪制

100、各種模擬圖形。</p><p>　?。?）可以方便地由用戶自行生成各類表格</p><p>　?。?）通過主機(jī)的RS—232串行口實(shí)時(shí)地與分站設(shè)備進(jìn)行廣播式通信。</p><p>　?。?）通過主機(jī)的RS—232串行口實(shí)時(shí)地與模擬盤進(jìn)行廣播式通信。</p><p>　?。?）主機(jī)上插網(wǎng)卡，即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)直接上網(wǎng)。</p>&l

101、t;p>　?。?0）可以配接繪圖儀，以便繪制各種圖形和監(jiān)測曲線。</p><p>　?。?1）可以配接大屏幕或投影儀，以便在更大的面積上顯示更多的工藝流程模擬圖、監(jiān)測曲線、表格和文字、以及主機(jī)CRT上所能顯示的全部內(nèi)容。</p><p>　?。?2）可以通過掃描儀輸入圖像圖片資料，并進(jìn)行圖文編輯。</p><p>　?。?3）對各類報(bào)警信息進(jìn)行處理，并實(shí)時(shí)地進(jìn)

102、行存儲和報(bào)警。</p><p>　?。?4）對監(jiān)測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，模擬量每min存一貫平均值，開/停信息按小時(shí)計(jì)時(shí)，累計(jì)量按小時(shí)累計(jì)，并存儲。</p><p>　?。?5）通過主機(jī)CRT可以顯以下幾大類信息：系統(tǒng)生成及操作；時(shí)鐘和日期顯示；工藝流程模擬圖形顯示；開關(guān)量的實(shí)時(shí)值，累計(jì)開/停時(shí)間顯示；累積量的實(shí)時(shí)值顯示，各類報(bào)警表格顯示；系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及軟件操作說明顯示。</p>

103、;<p>　?。?6）在井下高智能分站上主要可完成以下功能：實(shí)現(xiàn)采煤工作面，掘進(jìn)工作面以及串聯(lián)通風(fēng)情況下的風(fēng)電瓦斯閉鎖；電網(wǎng)停電后，可繼續(xù)工作2H；分站上有液晶顯示窗口，以次可顯示16個(gè)漢字和字符；可儲存24h的瓦斯數(shù)據(jù)，并能以曲線形式顯示出來；站內(nèi)設(shè)有鍵盤，可任意設(shè)置報(bào)警點(diǎn)和斷電點(diǎn)；可定點(diǎn)顯示某一點(diǎn)或巡回顯示各各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測值；該分站可單獨(dú)使用，也可作為分站一級設(shè)備使用。</p><p>　　（

104、二）調(diào)度通信系統(tǒng)功能</p><p>　?。?）可與地面交換機(jī)配接，實(shí)現(xiàn)一次等位撥號，或單獨(dú)成居中繼入網(wǎng)；</p><p>　?。?）系統(tǒng)采用分散鈴流，鈴流故障時(shí)，只影響所在用戶話機(jī)，鈴音有兩種，即復(fù)合和單音。易識別來自地面交換機(jī)（復(fù)合音）還有程控調(diào)度交換機(jī)（單音）的振鈴；</p><p>　?。?）調(diào)度臺上有24位數(shù)字顯示，每個(gè)鍵有紅綠燈對位顯示，運(yùn)行狀態(tài)清晰，操

105、作方便，話機(jī)有16位鍵，其中4位是功能鍵；</p><p>　?。?）有單呼、群呼、全呼及單擴(kuò)、群擴(kuò)、全擴(kuò)等功能；</p><p>　?。?）有會義調(diào)度功能，可召開小型 、大型及全體會議；</p><p>　?。?）除具有強(qiáng)入、強(qiáng)拆、話監(jiān)聽業(yè)務(wù)外，還具有話機(jī)監(jiān)聽功能，以便了解話機(jī)周圍5m的現(xiàn)場動靜；</p><p>　?。?）有禁止功能，對等

106、位撥號或經(jīng)中繼入網(wǎng)的用戶可禁止呼入與呼出；</p><p>　　（8）有語音信箱功能，用戶可將自己的生意存入該信箱，可由調(diào)度提取用戶的語音；</p><p>　?。?）具有用戶線路查尋功能，當(dāng)用戶線路開路、短路故障時(shí)，調(diào)度臺上有顯示；</p><p>　?。?0）緊急狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)雙向呼叫，并可錄音、計(jì)時(shí)及調(diào)度室擴(kuò)音監(jiān)聽；</p><p>　?。?/p>

107、11）具有無須用戶按話機(jī)的免提鍵，在調(diào)度控制下實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　（12）本系統(tǒng)允許接入學(xué)個(gè)調(diào)度臺與8臺調(diào)度話機(jī)，或接入4臺計(jì)算機(jī)與8臺調(diào)度話機(jī)；</p><p>　?。?3）本系統(tǒng)主機(jī)柜通過用戶線向話機(jī)自動浮充，無須更換話機(jī)電池；</p><p>　?。?4）交換機(jī)柜的輸出端子為本安型，無須通過外接耦合器等防爆安全裝置。</p><p&

108、gt;　?。ㄈ┕饫w高速通道主要功能</p><p>　?。?）透明傳輸監(jiān)測系統(tǒng)（主干道）數(shù)據(jù)；</p><p>　　（2）傳輸微機(jī)調(diào)度通信系統(tǒng)性8路話音信號</p><p><b>　　3、數(shù)據(jù)傳輸裝置</b></p><p>　　KJ95型數(shù)據(jù)傳輸裝置是系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，用來實(shí)現(xiàn)地面中心站監(jiān)控主機(jī)與井下分站之間的電

109、氣本安隔離信號轉(zhuǎn)換，它能支持時(shí)分基帶光纖CMI半雙工，也可以為DPSK方式通訊，通訊率達(dá)1200光纖 300－2400波特率。KJF16通用KHJ4風(fēng)電閉鎖KJ2012（D）智能分站（串行擴(kuò)展成64路）</p><p>　　4、系統(tǒng)組成及工作原理</p><p>　　系統(tǒng)由全礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、光纖高速通道、調(diào)度通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)四大部分組成。它們既可人微言輕獨(dú)立的系統(tǒng)或設(shè)備使用，也可集成

110、在一起形成KJ95煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)。傳感受器組成。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)分站接到主機(jī)的詢問后立即將該分站接收的各個(gè)測點(diǎn)的信號傳達(dá)室給主機(jī)，每個(gè)分站又不停地對各傳達(dá)感受器信號（開關(guān)量、模擬量和累計(jì)量）進(jìn)行檢測變換和處理，時(shí)刻等待主機(jī)的詢問，以便把檢測的參數(shù)送到地面。需要對井下設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，主機(jī)將控制命令與分站巡檢信號一起傳給分站。監(jiān)測主機(jī)接收到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行處理和存盤，并通過本機(jī)顯示器、大屏幕、模擬盤等外設(shè)顯示出來。

111、顯示器可顯示各種工藝過程模擬盤、測量參數(shù)表。各種參數(shù)的實(shí)時(shí)或歷史曲線、柱狀圖、圓餅圖等，也可通過打印各種報(bào)表，或通過繪圖儀繪制各種圖表和曲線。</p><p>　　調(diào)度通信系統(tǒng)主要由程控交換機(jī)、操作臺、傳輸電纜和蟛下擴(kuò)音自動交換機(jī)等設(shè)備組成。</p><p>　　光纖高速通道主要由地面電端機(jī)和光端機(jī)，以及光纜組成。首先是地面電端機(jī)將各路通信系統(tǒng)的話音模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，與監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)

112、字信號進(jìn)行綜合后送地面光端機(jī)，光端機(jī)將綜合數(shù)字信號變成光信號送入光纖進(jìn)行傳輸。井下光端機(jī)將地面送來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號送井下電端機(jī)，電端機(jī)再將綜合數(shù)字信號分離成監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)字信號和通信數(shù)字信號，并將通信的數(shù)字信號再變換成話音的模擬信號，經(jīng)電纜傳到各話機(jī)。光纖高速通道的作用是雙向的，上述信號的轉(zhuǎn)換過程對于由井下傳至地面的監(jiān)測信號和通信信號是完全生樣的。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)是監(jiān)測系統(tǒng)與調(diào)度通信系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的橋梁，在