井下局扇监测监控系统 (2)

平宝公司局扇在线监控系统技术方案开封市测控机有限公司目录一、前言 (3)二、项目需求 (3)1、现场情况 (3)2、系统需求 (3)三、系统概述 (3)四、系统设计 (4)1、设计依据 (4)2、设计原则 (5)3、系统组成 (5)4、系统功能 (6)5、实施方案 (8)五、系统主要设备 (10)1、系统监控主机 (10)2、监控分站 (11)3、低浓甲烷传感器 (12)4、风机综合监控模块 (13)5、矿用一氧化碳传感器 (18)6、矿用二氧化碳传感器 (19)六、系统配置清单 (20)七、技术培训 (21)八、服务 (22)一、前言煤矿井田范围大，所以井下局部通风机数量多、分布散。

应用局扇远程控制系统之前，对局部通风机的停开控制，都是通过人工操作实现，工作人员从工作面到局部通风机处开启风机需要一段时间，这段时间内可能会造成工作面的瓦斯超限，从而影响生产，也增加了出现危险的系数。

所以为了在开停风机时更好的控制工作面瓦斯浓度和最快的开启风机就需要在地面对局部通风机进行远程监控，并通过监控系统所反馈的数据，及时直接对井下局部通风机进行起停操作，以最大限度降低工作面的瓦斯浓度，保证安全生产，同时根据井下工作面的瓦斯实际情况起停风机也达到了节能的效果。

二、项目需求煤矿准备建设井下局扇风机监测监控系统，本次方案设计对井下12组局扇风机的运行参数的监测和对风机的远程自动控制。

1、现场情况1煤矿井下建设有矿井工业以太环网，井下各监控子系统均需要接入以太网时间数据的传输和控制命令的下发。

2局扇风机均采用主备方式配置，共12组，每组有2个局扇，共24个局扇，所有的局扇均为对旋式风机，每台风机2个电机，根据风量需求决定电机的开停。

3为方便取电，风机的配电箱安装于井下机电硐室。

2、系统需求根据实际情况，而需要对井下的12组局扇风机实现在线实时监测监控，做到在线监测、远程控制。

三、系统概述矿井局扇通风机在线监控系统为煤矿风机在线监测系统的一个功能模块，能够连续在线监测矿井局扇通风机风量、开停状态、轴承温度、电流、电压、功率、功率因数、风筒状态等参数，控制对旋式风机的电机开停、主备风机的切换，提供高效、稳定、可靠、实时性强的数据采集、存储、管理、分析等功能和控制功能。

为用户提供了丰富的图表、统计、打印信息，及时了解风机运行状况，方便的进行就地远程控制，为煤矿的安全生产提供保障。

系统采用井下工业以太环网方式进行数据传输，并且提供标准OPC数据通讯协议接口，方便实现与安全监控系统的联动，实现矿井的联网监测，数据共享。

四、系统设计1、设计依据煤矿安全规程2010AQ1011-2005 煤矿用主通风机系统安全检测检验规范GB 3836.1-2010 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB 3836.2-2010 爆炸性环境用防爆电气设备GB 3836.4-2010 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备“i”GB/T 4924.2-93 低压电器外壳防护等级GB 12173-90 矿用一般型电气设备GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范MT209-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术MT210-90 煤矿通信、检测、控制基本试验方法MT/T1007-2006 矿用信息传输接口2、设计原则可靠性系统经过相关部门检测，井实际应用验证，取得合格证、防爆证、安标证，能够在煤矿恶劣环境下长期工作，确保系统可靠运行。

安全性系统采用冗余及容错技术，具有数据续传、数据备份、数据恢复功能，具有完善的防范措施（如权限认证、防病毒等），保证系统安全、稳定地运行。

先进性系统采用先进的技术，功能强，确保系统的使用周期。

扩展性系统采用标准接口，结构灵活，根据需要，容易扩充，保护用户投资。

易用性系统组成简单、灵活，易于安装维护，操作简便、实用，满足煤矿需求。

3、系统组成局扇风机在线监测监控系统整个结构可分为三层：第一层：控制层控制层包含系统中心站软件、监控电脑、数据接口、UPS、打印机等设备。

为整套系统的“大脑”，实现监测数据的采集、显示、存储、分析、报表打印和远程控制功能。

第二层：传输层传输层设备包含有系统传输网络设备、传输线缆。

如交换机、光端机、矿用阻燃光缆、矿用通讯电缆等构成，实现监测数据的实时传输、控制信号的有效下发。

第三层：设备层设备层为系统的前端部分，实现风机在线监测的各类数据采集，控制命令的执行。

包含监控分站、监测传感器、变送器、控制执行器等设备。

4、系统功能1）在线监测功能a)主备风机开、停状态；b)通风风速；c)通风机风量；d)电机轴承温度；e)供电电压；f)电流；g)功率；h)环境温度i)环境甲烷浓度2）报警功能a)环境甲烷浓度超标、环境温度超标，系统自动声光报警，上位机给出报警信号；b)风机停止运行自动报警；c)风机温度超标自动报警；d)电流、电压低于或高于限定范围时报警。

3）控制功能a)就地开关手动控制局扇风机启动、停止；b)上位机远程控制风机的启停，对旋式风机电机的启停；c)电机温度超限时，自动报警，并提示工作人员采取适当措施；d)电流、电压超过限定范围时，自动报警并提示工作人员采取适当措施；e)风量不足时自动开启对旋式风机的备用电机，增加风量。

4）系统软件功能a)显示功能实时数据显示：实时显示设备开停状态、运行状况、各类监测参数；过程监视显示：以实时曲线动态跟踪监测参数数据，连续显示监测数据的变化。

以历史曲线图形显示在线测量与处理的风机运行参数，并能查询任意历史时刻的数据。

历史数据在计算机库中的保留时间为一个月或指定时间跨度，也可拷贝到磁盘长期保存，便于查询查询分析。

以多种形式对在先测量与处理的风机运行参数越限报警。

模拟图显示：模拟显示系统的安装工艺流程图，传感器(或变送器)的安装位置。

b)打印功能打印监测日报、月报、各个时间段报表。

打印所测点的定义表。

打印任意日期各测点数据形成的历史数据曲线。

以报表的形式查询在线测量与处理的风机运行参数的历史数据，便于值班人员打印值班报表及技术人员定量研究、分析和准备数据制作性能曲线。

c)存储记录功能系统具有实时存储所有监测点的监测数据，监测数据的实时数据和趋势数据可根据计算机硬盘的大小来决定存储时间。

其中趋势数据包括一段时间内的最大值、最小值、平均值、报警值、报警时间、断电及复电时间、设备开停时间等。

d)报警与控制功能对所有监测点中任何一个监测点的监测值满足报警条件，计算机和监测装置均能发出警报；系统具有能根据用户设定好条件自动断电的功能，在紧急情况下，通过上位机进行手动控制断电。

e)联动功能系统提供标准数据接口，实现与安全监控系统的联动，当安全监控报警，关联到风机在线监控系统，中心站实时报警，并提示工作人员进行适当的处理措施。

f)联网功能可根据需要，提供系统上传数据，做到煤矿的联网查看，数据共享。

5、实施方案1）系统整体结构2）传输网络本系统需要接入矿井工业以太环网，现有以太网作为传输主干线路。

地面监控主机通过交换机接入监测监控数据。

根据实际环网交换机的位置和局扇距离，确定通讯电缆长度。

3）前端设备a)风机运行状态监测运行状态监测为对通风机设备开停状况监测。

监测方式为：选用EDC3322风机监控模块确定设备开停；b)通风机电力参数监测通风机电参数测量内容包括：电流、电压、功率，通过这些电参数的监测，确定通风机的输入功率。

同时，通过这些电参数的监测也可以了解通风机当前的运行状态，有利于发现电动机的故障。

电压测量：根据煤矿通风机的供电电压，利用现场综合启动柜中的电压互感器引出被测电压\电流信号，接入EDC3322风机监控模块，通过EDC3322风机监控模块可监测电流、电压、电量、功率等参数，上传至监控中心。

c)环境甲烷监测在局扇前端风筒端安装GJC4低浓甲烷传感器，监测环境甲烷浓度，并实时上传至中心站，结合风筒风量传感器和断电执行器达到风电瓦斯闭锁功能。

d)风筒监测在局扇风筒前端安装GFT5型风筒风量开关，监测风筒前端是否有风，判断风机开停和风筒是否破损。

e)环境温度监测在风机安装地安装KGW200H环境温度传感器，监测当前环境温度，并设置超限报警值，中心站自动报警。

f)电机轴温监测根据煤矿不同通风机已经在轴承上预埋PT100测温元件。

配套GWD100型温度传感器进行电机温度的监测。

如果没有预埋PT100测温元件，则测温元件随GWD100型传感器配套。

g)控制执行现场配备KJ357-F(A)型监控分站，根据实际使用情况，中心站设置控制逻辑，对局扇风机的启停进行控制。

五、系统主要设备1、系统监控主机系统主计算机接收通讯分站上传的风机开关电力线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等电力线路运行的实时数据和开关运行状态信号；对开关分、合闸状态和开关运行中分、合闸操作、过流、断路、过压、欠压、漏电等保护跳闸的事件进行纪录。

并通过组太软件对这些数据进行统计、归类、存贮、处理，形成电力系统运行的动画模拟图；实时数据、历史数据、运行事件、设备整定值数据表；历史趋势曲线、直方图、操作记录和用电量日报表、月报表等。

监控主机2台：双机热备，能实现双机故障自动切换，并完全满足切换时间小于30s；UPS不间断电源1台：给服务器以及中心站主机提供可靠备用电源，以保障断电情况时系统正常运行；系统可以接入矿上的局域网和因特网，具有使用权限的用户可以通过网络观看系统的运行界面，查询数据和进行各种操作。

设备型号：研华工控机CPU：酷睿I5内存：2G 硬盘：1 T显示器： 22”三星液晶网卡：10/100M 自适应操作系统：Windows XP 组态软件：力控FC Power 6.0电力版2、监控分站控通讯分站是一台小型工业用以太网工作站，它有两对百兆以太网光纤接口、6个百兆以太网电（RJ-45）接口和四个RS-485串行通讯接口。

百兆以太网光纤接口用于组成光纤以太环网或连接远距离光纤百兆以太网交换机和其它光口设备；RJ-45接口用于接入矿上已有以太网和其他监控系统或连接其它RJ-45接口设备；RS-485接口通过矿用两芯阻燃电缆连接高爆、馈电、磁力开关保护器的RS-485输出信号或其它RS485通讯设备。

每个RS-485接口可以并接16台设备；每台分站可接64台保护器或其他RS-485通讯设备。

高爆、馈电、磁力保护器可以混接在同一个RS-485接口上。

具有8路本质安全传感器接口，每路接口能兼容模拟量及开关量传感器，并为传感器提供本质安全电源。

8路断电控制输出，其中近程断电路2路，远程4，能实现就地断电和远程断电控制。

巡回显示各路传感器的值，显示控制输出状态、通讯状态等，具备实时时钟显示功能。

能与地面中心通讯，传送采集数据和接收控制命令。