六大系统——矿井监测监控系统

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按监控目的分类：
• （1）煤矿安全监控系统 （2）瓦斯抽采（放）监控系 统 • （3）煤矿轨道运输监控系统 （4）煤矿胶带运输监控系统 • （5）提升运输监控系统 （6）煤矿供电监控系统 • （7）煤矿排水监控系统 （8）煤矿火灾监控系统 • （9）矿山压力监控系统 （10）煤与瓦斯突出监控系统 • （11）人员位置监测系统 （12）综合监控系统
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我国矿井安全监控技术发展
– 建国初期，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、 瓦斯检定灯、检知管、风表等； – 60年代初期，研制达到使用水平的载体催化元件和 AQR-1型瓦斯测量仪。 – 70年代研制出瓦斯断电仪； – 80年代初期，从欧美引进、吸收矿井监控系统； – 80年代以后， 逐步开发出KJ126、KJF2000、KJ95、 KJ90等系统。
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三、安全监控系统的主要功能
1）、可实时采集各种传感器传来的数据: 2）、系统具有甲烷超限报警功能：甲烷传感器用于检 测煤矿井下空气中的甲烷含量，当被监视区域风流中 甲烷浓度达到预置的报警点时，由系统发出声、光报 警信号。当甲烷浓度恢复到预置的报警值以下时，能 自动解除报警。 3）、甲烷超限断电及闭锁功能：当被监视区域风流中 甲烷浓度达到预置的断电点浓度时，输出切断被控区 域动力电源并闭锁；当被监视区域风流中甲烷浓度降 到预置的复电点浓度时，能自动解锁，恢复供电。断 电点参数设置连续可调。
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二、煤矿安全生产监控系统的分类
• 煤矿安全生产监控系统可按照监控目的、信号传输方式、网络结构 等来进行分类: 按传输信号复用方式分为：时分制系统、频分制系统、码分制系统、 复合复用方式（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上的 系统）； 按系统网络结构可分为：树形、环形、星形、总线形等； 按传输信号的调制方式可分为：数字基带传输、数字频带传输 ； 按工作方式可分为：主从方式、多主方式等。
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煤矿安全监控系统的特点：
煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气 体和腐蚀性气体，潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电 磁干扰严重、空间狭小、监控距离远。因此，矿井监控系统不 同于一般工业监控系统，矿井监控系统同一般工业监控系统相 比具有如下特点： (1)电气防爆。一般工业监控系统均工作在非爆炸性环境 中，而矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井 下。因此，矿井监控系统的设备必须是防爆型电气设备，并且 不同于化工、石油等爆炸性环境中的工厂用防爆型电气设备。
电
源
电 源
分
站
开 关 量 传 感
模 拟 量 传 感
开
模 拟 量 传 感 器
执 行 机 构
127VAC
127VAC
关 量 传 感 器
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器
云南煤矿安全监察局安全技术中心 器
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(2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米， 甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。 (3)网络结构宜采用树形结构。一般工业监控系统电缆敷设的自由度较大， 可根据设备、电缆沟、电杆的位置选择星形、环形、树形，总线形等结构。而矿 井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构， 并且分支长度可达数千米。因此，为便于系统安装维护、节约传输电缆、降低系 统成本宜采用树形结构。 (4)监控对象变化缓慢。矿井监控系统的监控对象主要为缓变量，因此，在 同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。 (5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，采煤机、运输 机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。 (6)工作环境恶劣。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还 有硫化氢等腐蚀性气体，矿尘大、潮湿、有淋水、空间狭小。因此，矿井监控设 备要有防尘、防潮、防腐、防霉、抗机械冲击等措施。
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州市煤矿安全监管 县煤管局
Token Ring
发射机站
Token Ring
煤矿
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三、安全监控系统的主要功能
4）风电闭锁功能：当局部通风机停止运转 或风筒中风速低于规定数值时，装置输出 切断被控区域动力电源信号并闭锁；当局 部通风机恢复正常工作时，装置能自动解 锁。 5）其他功能：此外系统还可实现一氧化碳、 温度、风压、风速、风门等环境参数与工 况参数超限声光报警等功能。
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六大系统之
矿井监测监控系统
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主要内容
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煤矿安全监控系统简介 煤矿安全监控系统 安全监控系统的使用与维护
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安全监控系统现状与问题
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爆炸性危险物质分类: I类：矿井甲烷； II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)，如乙醚、民用煤气、乙炔等。 III类：爆炸性粉尘和纤维，如镁粉、铝粉、小麦粉亚麻纤维、火火药等。 爆炸性气体混合物分级和分组 分级：Ⅰ、ⅡA、ⅡB、ⅡC。分组：T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、T6 爆炸性粉尘和纤维分级和分组 分级：ⅢA、ⅢB。分组： T1-1 、T1-2 、T1-3 主要电气防爆防爆型式: 1、隔爆型(d) 6、充砂型(q) 2、本安型(ia/ib) 7、n型 3、增安型(e) 8、浇封型(m) 4、正压型(p) 9、气密型(h) 5、充油型(o) 10、特殊型(S)
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• 举例： • 1、ExdⅠ:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型；Ⅰ-Ⅰ类，煤矿用。 • 2、Exib(ia)Ⅰ: Ex-防爆电器设备总标志；ib(ia)-ib等级本质安全型电 气设备；Ⅰ-Ⅰ类，煤矿用。 • 3、ExdⅡBT3:Ex-防爆电器设备总标志；d-隔爆型； Ⅱ - Ⅱ类，工厂 用；B- Ⅱ类B级防爆设备；T3-温度组别为T3组。
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安全监控系统的定义：煤矿安全生产监控
系统是指具有模拟量、开关量、累计量采集、 传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、 控制等功能，用于煤矿通风安全及生产环节监 控的系统。 安全监控系统的构成：煤矿安全监控系统、 煤矿瓦斯抽采（放）监控系统、煤矿轨道运输 监控系统、煤矿胶带运输监控系统、煤矿供电 监控系统、煤矿排水监控系统、煤矿火灾监控 系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯突出监控 系统、人员位置监测系统等。
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基于以上功能，安全监控系统可以起到以下作用：
1、避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备 故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸； 2、避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火 花及危险温度等引起瓦斯爆炸； 3、提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。 4、提醒领导、生产调度等及时处理事故隐患，防止瓦斯 爆炸等事故发生。 5、还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风 系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。 6、煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发挥着 重要作用，当煤矿井下发生瓦斯（煤尘）爆炸等事故后，系统 的监测记录是确定事故时间、爆源、火源等重要依据之一。
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防火墙
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路由器 重点产煤县、市
交换机
主 服 服 务 器 打 印 机 机
主 机
矿 井 安 全 生 产 监 控 系 统
执 行 机 构
务 器
打 印 机
电 视 墙 或 投 影
用 户
用 户
主
站
分
站
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电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直 流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电 池。 传输接口接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接 收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送 与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。 主机一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或 多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数 据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、 控制打印输出、联网等。
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煤矿安全监控的主要内容
– 对井下CH4、CO、O2、CO2等气体浓度的检测； 对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度、水位等环 境参数的检测；对生产设备运行状态的监测、监控 等。
煤矿安全监控系统组成
– 一般由传感器、井下分站、传输线路、地面中心站、 监控软件组成，如下图所示：
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(7)传感器（或执行机构）宜采用远程供电。一般工业监 控系统的电源供给比较容易，不受电气防爆要求的限制。矿井 监控系统的电源供给，受电气防爆要求的限制。由于传感器及 执行机构往往设置在工作面等恶劣环境，因此，不宜就地供电。 现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。 (8)不宜采用中继器。煤矿井下工作环境恶劣，监控距离 远，维护困难，若采用中继器延长系统传输距离，由于中继器 是有源设备，故障率较无中继器系统高，并且在煤矿井下电源 的供给受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源，若采 用远距离供电还需要增加供电芯线。因此，不宜采用中继器。 通过上面对矿井监控系统的分析，可以看出，矿井监控系 统不同于一般工业监控系统。因此，直接用一般工业监控的理 论和技术解决矿井监控的问题是行不通的。不是不符合电气防 爆要求，就是传输距离太近，或网络结构不适合用于矿井监控 系统，或不能进行总线供电，或节点容量太小等等。因此，有 必要研究适合矿井监控系统的理论和技术。
煤矿安全监控系统工作原理：
传感器将被测物理量转换为电信号，并具有显示和声光 报警功能（有些传感器没有显示、或没有声光报警）。 执行机构（含声光报警及显示设备）将控制信号转换为被 控物理量。 分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远 距离传送给主站（或传输接口），同时，接收来自主站（或传 输接口）多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻 辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站 （或传输接口）传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。
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一、矿井安全监控技术发展概况
60年代以后，便携式瓦斯监测装置和监测系统 得到了快速发展 1954年，英国采矿安全研究所（SMRE）制成 了最早的载体催化元件 40年代，美国研制出铂丝催化元件 20世纪30年代日本发明光干涉瓦斯检定器 1815年英国发明瓦斯检定灯