煤矿安全监测监控系统

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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。
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防火墙 交换机
矿务局（集团公司） 路由器
重点产煤县、市
矿 井 安 全 生 产 监 控 系 统
执 行 机 构
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服
服
务
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器
器
主
主
电
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机
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户
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打
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印
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机
机
主
站
分站
电源
电源
开
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关
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量
量
127VAC
127VAC
传
传
感
感
器
器 重庆工程职业技术学院
发射机站 煤矿
监2测019监/11/2控4 系统信息传输示重意庆工图程职业技术学院
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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：
分站
开
模 执
关
拟 行
量
量 机
传
传 构
感
感
器
器
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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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按监控目的分类：
• （1）煤矿安全监控系统 统
（2）瓦斯抽采（放）监控系
• （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
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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)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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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。
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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(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。
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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。
–4) 不可带电拔插主机与外部设备间的信号连线，只关
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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：
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。
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。
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(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
• 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:
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发生瓦斯灾害的条件
瓦斯是一种可燃性气体，在满足一定条件的情况下，还可以爆炸。它在煤 矿与煤伴生，在煤的开采过程中，由于地质结构的开放而释放出来，是煤 炭开采的主要灾害之一，构成瓦斯灾害需要三个要素：
瓦斯：5%~16%的瓦斯表现为爆炸特点，最危险的浓度是6%~9%；16%~60%的瓦斯表现为燃 烧特点
5%~16%
16%~60%
氧气：15%以上，空气中的氧气含量一般在21%左右 火花：火花能量能够点燃、引爆瓦斯
最危险的浓度6%~9%
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主要内容
1 煤矿安全监控系统简介 2 煤矿安全监控系统的安装与布置 3 安全监控系统的管理与维护 4 安全监控系统现状与问题
(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。
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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。
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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市安全监察局
区煤矿安全监管
Token Ring
县煤管局
Token Ring
监测是控制的前提，控制是监测的目的
监测作用： ¨ 生产要素：设备运行状态、产量等 ¨ 通风要素：风机、风门、风筒、负压、风速（风量） ¨ 安全要素：瓦斯、CO、温度 控制作用： ¨ 通过控制开关来控制电器设备的电源（停止生产，避免火花产生） 管理作用： ¨ 提示管理者矿井当前瓦斯方面的现状，对规定的项目和测值还可以重点提示、预警 其它作用： 事故分析等 与其它监测方式的区别： 连续、自动、多参数同时、多设备协同
第三节 安全监控系统的使用与维护
• 监控主站使用注意事项
–1) 计算机在安装时无论有无正式机房，都应避免阳光 直射，且将系统安装在通风干燥，远离热源、潮湿和有 尘埃的地方。
–2) 计算机安装前，按操作手册要求，正确地将主机与 外设之间的连线接好，然后连接好KJ101N-J型矿用信息 传输接口。
–3) 系统送电时，应先打开各个外部设备的电源，如打 开显示器，打印机电源。然后再开主机电源。当关闭主 机时，应和上述顺序相反，为了保护整个系统，从开电 源到关电源或从关电源到开电源的时间隔不得少于10秒 钟。
• 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
• （11）人员位置监测系统 （12）综合监控系统
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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。
(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。
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• 爆炸性危险物质分类:
• I类：矿井甲烷；
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煤矿安全监控系统培训讲义——煤矿安全监控系统
1、监控系统的作用
通过对各种要素的监测，使我们能够及时、连续地了解生产过程中各种要素的现状和变化规律， 使我们能够及时地采取措施，调整生产、通风、安全等环节，使安全状况处于最佳状态，避免 通风、安全环节中的不安全因素，达到安全生产的目的。