KJ91N(A)型煤矿安全监控系统设计(485通讯)

KJ91N（A）型煤矿安全监控系统
设
计
方
案
南京科强科技实业有限公司
一、系统概况
根据煤炭行业规定和煤矿的实际要求，从技术角度、系统改造投资等方面考虑，本方案选用符合《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求》、《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》及新颁布的其它监测监控相关标准的KJ91N（A）型煤矿安全监控系统结合煤矿的实际情况进行设计。

本次设计遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、经济性的原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。

我公司建议系统安全监控采用基于现场总线结构的设计方案。

二、设计依据
1、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007
2、《煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ6201-2006
3、《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）；
4、《中华人民共和国国家标准电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）；
5、《电子设备雷击保护原则》（GB7450-87）；
6、《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887-2000）等
三、系统结构
KJ91N(A)煤矿安全监控系统所采用的技术标准和通讯协议都是当今十分成熟的通用标准，并针对工业应用恶劣环境进行了特殊设计，使其在实时性、运行稳定性、可靠性、环境适应性等性能方面有显著提高，并能很好适应煤矿井下恶劣的生产环境。

系统经过数年的推广使用，取得了良好的安全效益和经济效益，得到了用户的广泛好评。

根据煤炭行业规定和煤矿的实际要求，本方案中采用基于现场总线结构的安全监控系统。

其井下通讯电缆敷设路线：监控中心站→井下监控分站→各类传感器及断电执行器等。

系统主要包括地面中心站、监控分站、传感器、断电执行器等。

系统结构图如下：
传输接口
地面中心站主机
受控开关
KJ91N(A)煤矿安全监控系统示意图
四、系统功能
4.1、数据采集功能
4.1.1具有甲烷、风速、风压、CO浓度、温度等模拟量采集、显示及报
警功能。

4.1.2具有馈电状态、风机开停工况、风筒状态、风门开关、烟雾等开关
量采集、显示及报警功能。

4.1.3具有瓦斯抽放量监测、显示功能。

4.2、控制功能
4.2.1井下监控分站具有甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能。

4.2.2井下监控分站具备甲烷风电闭锁功能。

4.2.3系统具有地面中心站手动遥控断电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。

8.2.4系统具有异地断电/复电功能
4.3、存储和查询功能
系统具有以地点或名称为索引的存储和查询功能。

4.4、显示功能
4.4.1系统具有列表显示功能。

4.4.2系统能在同一时间坐标上，同时显示模拟量曲线和开关状态图等。

4.4.3系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能；能在同一坐标上用不同颜色显示最大值、最小值、平均值等曲线。

4.4.4系统具有开关量状态图及柱状图显示功能。

4.4.5系统具有模拟动画显示功能。

显示内容包括：通风系统模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。

具有漫游、总图加局部放大、分页显示等方式。

4.4.6系统具有系统设备布置图显示功能。

显示内容包括：传感器、分站、电源箱、断电控制器、传输接口、和电缆等设备的设备名称、相对位置、运行状态等。

4.5、打印功能
系统具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。

报表内容包括：模拟量日（班）报表、模拟量报警日（班）报表、模拟量断电日（班）报表、模拟量馈电异常日（班）报表、开关量报警及断电日（班）报表、开关量馈电异常日（班）报表、开关量状态变动日（班）报表、监控设备故障日（班）报表、模拟量统计值历史记录查询报表等。

4.6、人机对话功能
系统具有人机对话功能，便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输入等。

4.7、自诊断功能
系统具有自诊断功能。

当系统中传感器、分站、传输通道、电源、断电控制器、传输电缆等设备发生故障时、报警并记录故障时刻和故障设备，以供查询和打印。

4.8、双机切换功能
系统具有双机切换功能。

系统主机为双机备份，当工作主机发生故障时，备份主机投入工作。

4.9、备用电源功能
系统具有备用电源。

当电网停电后，可保证对甲烷、风速、CO、主通风机、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。

4.10、数据备份功能
系统具有监测监控数据的备份、还原和导出功能。

4.11、其他功能
4.11.1系统具有网络通信功能。

4.11.2系统具有软件自监视功能。

4.11.3系统具有软件容错功能。

4.11.4系统具有实时多任务功能，能实时传输、处理、存储和显示信息，
并根据要求实时控制，能周期地循环运行而不中断。

五、系统设计内容和设备选型
煤矿KJ91N(A)监控系统是由地面中心站、环网交换机、分站、传感器、断电执行器等组成。

5.1 KJ91N(A)主要监控设备明细如下：
清单内的设备技术参数符合矿井安全监测监控技术规格要求。

5.2 地面中心站技术部分
5.2.1由于AQ6201-2006新标准对软件从许多方面进行了规范（包括功能菜单，操作模式等），使得查询分析各种数据报表更为方便、直观，便于监管部门操作使用。

见AQ6201-2006标准的4.6 软件功能部分；
5.2.2系统必须具备双机切换功能，当某台监控主机出现故障等原因时，另一台监测主机投入工作（见《通用技术要求》4.5.9条），
因此在本次对监控主机支持双机热备接口，并配置双网卡、双机热备软件等；
5.2.3根据中国知识产权保护法，在监控计算机上采用正版Windows 2003 Server操作系统（一台计算机一套）、SQL 2000/2005 Server 数据库和双机软件。

5.2.4根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）》9.1条地面中心站的装备之规定，对UPS电源备用电池使用时间不足2小时的，建议更换；
5.2.5根据新标准的防雷方面要求，本次系统增加信号避雷器。

5.2.6根据AQ1029－2007第9.1.6条之规定，煤矿安全监控系统主机或者显示终端必须设置在矿调度室内。

5.3 分站部分
5.3.1AQ6201-2006新标准的4.7.5条规定断电时间由原来的30秒降低到2秒，第4.7.10条、第4.7.15条分站至传感器的传输距离由1公里提高到2公里；
5.3.2根据《煤矿安全规程》2006版第160条和《通用技术要求》第4.7.13条之规定，监控系统在电网停电后，监控设备必须正常工作两个小时；
5.3.3为了便于接入工业以太环网，所有监控分站的通讯方式为RS485方式。

5.4 传感器部分
5.4.1 根据国务院安委会21号文件和AQ1029-2007使用规范的第4.5条以及AQ6201-2006通用技术要求之规定，非系统关联的设备不得任意挂接，若要挂接须经国家授权的检验机构进行防爆关联检测后方可挂接。

5.4.2根据AQ1029-2007等新标准规定，传感器的稳定性不小于15天。

5.4.3根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）》第7.7.2条之规定井下主要风门安装风门传感器，并具有报警
功能；
5.4.4根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）》之规定，采区回风、一翼回风、总回风巷必须设置风速传感器，并具有报警功能。