煤矿监测监控论文
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第一章绪论
1.1
矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了
世界上第一种瓦斯检测仪器-瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪
30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。40年代，美国研制了检测瓦
斯气体的敏感元件-钳丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体 催化元件。60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻 方向。电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带
环境参数的监测主要是指监测煤矿井下各种有蠹有害气体及工作面的作业条件，如
高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、井下空气 温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。
同时，地面中心站也有显示测量参数、 数据报表、曲线显示、图形生成、数据存储、 故障统计和报表、报告打印功能。其中，部分系统可实现局域网络连接功能，并采用国 际通用的TCP/IP网络协议实现局域网络终端与中心站之间实时通信和实时数据查询等 功能。
⑺温度传感器：连续监测矿井环境温度高低的装置。
⑻烟雾传感器：连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾浓度的装 置。
⑼设备开停传感器：连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的装置。
(1。)风筒传感器：连续监测局部通风机风筒“有风”或“无风”状态的装置。
(11)风门开关传感器：连续监测矿井中风门“开”或“关”状态的装置。
2.12井下分站
尽管监测监控系统的井下分站形式多样，但基本上都具备如下功能：
(1)开机自检和本机初始化功能；
(2)通信测试功能；
(3)分站具有自动控制功能(实现断电仪功能、风电瓦斯锁闭功能、瓦斯管道监 测功能和一般的环境监测功能等)；
(4)死机自复位功能，且可以通知中心站；
(5)接收地面中心站初始化本分站参数设置功能(如传感器配接通道号、量程、 断电点、报警上限和报警下限等)；
第二章系统总体设计
2.1
矿井监控系统由地面中心站、监控软件、传输接口装置、井下智能分站、各种相关 矿用传感器等组成。地面中心站配备监控主机和打印机。主机通过传输接口与各分站通 讯，监测主机屏幕可以显示动、静态图形、数据、曲线、通风（流向）图、测点配置图 等，打印机可打印监测参数报表。 其典型结构如图所示。
(12)馈电传感器：连续监测矿井中馈电开关或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。
⑵传感器：将被测物理量转换为电信号输出的装置。
⑶甲烷传感器：连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具 有显示及声光报警功能。
⑷风速传感器：连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。
⑸风压传感器：连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压 力的装置
⑹一氧化碳传感器：连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带等着火时产 生的一氧化碳浓度的装置。
监测监控系统结构图
2.11地面中心站ຫໍສະໝຸດ Baidu
地面中心站能够实现各种监测数据的处理、显示、查询、储存、打印等功能，另外,
操作员发出的设备控制命令也是通过地面中心站完成的。
生产参数的监测主要是指监控井上、井下主要生产环节各种生产参数和重要设备的 运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、 提升机、局部通风机、主要通风机、带式输送机、采煤机、开关、磁力起动器等的运行 状态和参数等。
式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国 的MINO源统美国的SCAD娠统等。
我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400 TF200 MINO字日Senturion-200）弓|进了一批安全监控系统，3装备了部分 煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况.先后研制出KJ2、
煤矿井下使用的控制器主要是指各种规格的断电仪，其主体是由继电器构成，该断 电仪的寿命长，可靠性高。
2.2
⑴煤矿安全监控系统：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，用丁监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、 温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实 现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、 断电控制器、声光报警器、电源箱、避$器等设备组成的系统。
(6)分站自动识别配接传感器类型(电压型、电流型或频率型等)；
(7)分站自身具备超限报警功能；
(8)分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地 断电功能。
2.13传感器与控制器
传感器的稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反映被测环境和设备参数的 关键技术和产品。目前国内生产和用丁煤矿监测监控系统的传感器主要有瓦斯、一氧化 碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器, 以及机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器。以上传感器的 开发和应用基本满足了煤矿安全生产监测监控的需要，但国产传感器在使用寿命、调校 周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，某些传感器(如瓦斯传 感器)的稳定性还不能满足用户的需要。
因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由丁老系统服 务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。
本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维
护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼 容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础 上设计而成。
KJ4 KJ8、KJ10、KJ13、KJ19 KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统,在我国 煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的
作用，各局矿已作为一项重大安全装备。由丁当时相当一部分监控系统由丁技术水平■低、 功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。
1.1
矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了
世界上第一种瓦斯检测仪器-瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪
30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。40年代，美国研制了检测瓦
斯气体的敏感元件-钳丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体 催化元件。60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻 方向。电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带
环境参数的监测主要是指监测煤矿井下各种有蠹有害气体及工作面的作业条件，如
高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、井下空气 温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。
同时，地面中心站也有显示测量参数、 数据报表、曲线显示、图形生成、数据存储、 故障统计和报表、报告打印功能。其中，部分系统可实现局域网络连接功能，并采用国 际通用的TCP/IP网络协议实现局域网络终端与中心站之间实时通信和实时数据查询等 功能。
⑺温度传感器：连续监测矿井环境温度高低的装置。
⑻烟雾传感器：连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾浓度的装 置。
⑼设备开停传感器：连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的装置。
(1。)风筒传感器：连续监测局部通风机风筒“有风”或“无风”状态的装置。
(11)风门开关传感器：连续监测矿井中风门“开”或“关”状态的装置。
2.12井下分站
尽管监测监控系统的井下分站形式多样，但基本上都具备如下功能：
(1)开机自检和本机初始化功能；
(2)通信测试功能；
(3)分站具有自动控制功能(实现断电仪功能、风电瓦斯锁闭功能、瓦斯管道监 测功能和一般的环境监测功能等)；
(4)死机自复位功能，且可以通知中心站；
(5)接收地面中心站初始化本分站参数设置功能(如传感器配接通道号、量程、 断电点、报警上限和报警下限等)；
第二章系统总体设计
2.1
矿井监控系统由地面中心站、监控软件、传输接口装置、井下智能分站、各种相关 矿用传感器等组成。地面中心站配备监控主机和打印机。主机通过传输接口与各分站通 讯，监测主机屏幕可以显示动、静态图形、数据、曲线、通风（流向）图、测点配置图 等，打印机可打印监测参数报表。 其典型结构如图所示。
(12)馈电传感器：连续监测矿井中馈电开关或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。
⑵传感器：将被测物理量转换为电信号输出的装置。
⑶甲烷传感器：连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具 有显示及声光报警功能。
⑷风速传感器：连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。
⑸风压传感器：连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压 力的装置
⑹一氧化碳传感器：连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带等着火时产 生的一氧化碳浓度的装置。
监测监控系统结构图
2.11地面中心站ຫໍສະໝຸດ Baidu
地面中心站能够实现各种监测数据的处理、显示、查询、储存、打印等功能，另外,
操作员发出的设备控制命令也是通过地面中心站完成的。
生产参数的监测主要是指监控井上、井下主要生产环节各种生产参数和重要设备的 运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、 提升机、局部通风机、主要通风机、带式输送机、采煤机、开关、磁力起动器等的运行 状态和参数等。
式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国 的MINO源统美国的SCAD娠统等。
我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400 TF200 MINO字日Senturion-200）弓|进了一批安全监控系统，3装备了部分 煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况.先后研制出KJ2、
煤矿井下使用的控制器主要是指各种规格的断电仪，其主体是由继电器构成，该断 电仪的寿命长，可靠性高。
2.2
⑴煤矿安全监控系统：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，用丁监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、 温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实 现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、 断电控制器、声光报警器、电源箱、避$器等设备组成的系统。
(6)分站自动识别配接传感器类型(电压型、电流型或频率型等)；
(7)分站自身具备超限报警功能；
(8)分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地 断电功能。
2.13传感器与控制器
传感器的稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反映被测环境和设备参数的 关键技术和产品。目前国内生产和用丁煤矿监测监控系统的传感器主要有瓦斯、一氧化 碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器, 以及机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器。以上传感器的 开发和应用基本满足了煤矿安全生产监测监控的需要，但国产传感器在使用寿命、调校 周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，某些传感器(如瓦斯传 感器)的稳定性还不能满足用户的需要。
因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由丁老系统服 务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。
本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维
护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼 容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础 上设计而成。
KJ4 KJ8、KJ10、KJ13、KJ19 KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统,在我国 煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的
作用，各局矿已作为一项重大安全装备。由丁当时相当一部分监控系统由丁技术水平■低、 功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。