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1、 课 程 设 计 报 告 班 级 安全系统 姓 名 郭亮亮 评阅成绩 2012年5月10日矿井安全监控系统选型设计 摘要：我国煤炭资源丰富，但开采条件复杂，自然灾害严重，47%的矿井属于高瓦斯或瓦斯突出矿井。在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，部分煤矿存在突击生产或盲目超产现象，造成近几年矿井安全事故发生率居高不下。为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，关键是建立煤矿井下安全监测监控系统，形成煤矿井上、井下可靠的安全预警机制和管理决策信息通道。所以当前现代化矿井的生产不仅要解决煤矿生产过程中存在的安全问题、生产自动化的问题、又要了解各种与生产经营相关的信息。建立安全生产、调度和管理
2、网络系统，对井上、井下安全生产全面了解，靠及时准确的信息指挥生产和防止各种事故的发生，已成为煤矿设计工作必须解决的问题。关键词：安全管理；煤矿井下安全监测监控系统；安全生产Abstract: Chinese coal is rich, but mining complex, serious natural disasters, gas or gas outburst in 47% mine belonging to the high. Driven by strong demand in the current coal market, part of the mine production
3、or blind surprise overproduction, resulting in high incidence of mine accidents in recent years.For the protection of coal mine safety production, subject to further strengthen coal mine safety management awareness, the key is the establishment of coal mine safety monitoring and control system, form
4、ing coal mine and underground on reliable security mechanisms for early warning and management of decision-making information channel. So the current of modern mine production not only to solve the safety in production of coal mine problems, automation, and various production-related information. Se
5、t up, scheduling and management of production safety network systems, well, mine production safety on a comprehensive understanding, rely on timely and accurate information and command of production and prevent the occurrence of accidents, has become a design must solve the problem of coal mines.Key
6、words: Security management；Coal mine safety monitoring and control system；Safety production.0. 引言矿井安全监测监控系统是是目前现代化工矿企业生产和管理的有效工具，对于煤矿生产，矿井安全监测监控系统是煤矿高产高效；安全生产的重要保证。它是一种自动采集资料，处理资料并进行控制的系统，具有及时准确连续可靠的优点，对保障矿井安全，提高矿井“一通三防”管理水平，增强矿井抗灾能力等方面具有非常重要的作用，特别是对预防矿井瓦斯超限积聚，准确且迅速的测定矿井通风参数及有害气体浓度掌握井下通风状况，早期发现事故征兆防
7、止瓦斯事故的发生起到辅助决策的作用。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、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，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、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。由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上
8、等原因，或者已淘汰、或者停产。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。特别是近年来由于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。国外煤矿监测监控技术是20世纪60年代开始发展起来的，至今已经有5代 产品，基本上每十年就有一代新产品出现。按照安全监测监控系统信息传输特征来区分可分为：第一代，信息传输采用空分制方式。第二代，信道频分制技术的应用。第三代，集成电路出现后推动了时分制信息传输技术的发展。第四代，以分布式微处理机为基础的安全监测监控系统。第五代，以光纤通信技术为基础的安全监测监控系统在对一对矿井选型的过程中，在最大限度满足安全、生产系统要求的前提下一
9、般力求做到五性:1、可靠性监测监控系统可靠性高，是系统设计最重要的原则。要保证系统在使用的条件下工作稳定且可靠性高，必须具备一定的抗干扰性能。 2、先进性 使用的元器件、传感器、执行器、检测方法、程序设计、输入输出方式及手段等，都应符合技术发展方向，具有技术的先进性。 3、通用性 系统不需任何改动或只进行少许改动就能使用于其他场合，构成新的监测监控系统。 4、合理性 电路结构简单，软硬件搭配恰到好处，便于安装、维护检修。 5、经济性 系统功能强，成本低，性价比高。故而根据矿井具体情况对安全检测监控系统选型进行具体设计。1. 矿井概况如某矿井120万吨，为低瓦斯矿井，矿井生产布置有两个采区，共四
10、个采煤工作面，四个采掘工作面，并要求监测监控系统进入矿工业局域网。2. 系统选型及设计2.1 监测系统的选择根据矿井具体情况选用KJ95系统。选用INTEL工控机为系统主机并加一台备用机，CPU486以上，主频200MHz以上，内存16Kb以上，硬盘2.1GB以上，带3.5英寸软驱和光驱，彩色图形终端选用XD400以上。2.2. 监测中心站选型 由于AQ6201-2006新标准对软件进行了规范（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。所以系统软件必须升级，具体见AQ6201-2006标准的4.6 软件功能部分； 系统必须具备双机切换功能，当某台
11、监控主机出现故障等原因时，另一台监测主机投入工作（见煤矿安全监控系统通用技术要求 AQ6201-2006）。并与上级煤监部门联网和矿局域网的WEB计算机联网； 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，由于监控室现有的UPS电源容量及备用电池使用时间不少于2小时2.3监控分站的选型KJF16B型通用监控分站主要用作煤矿井传感器信息采集和信息传输。改变通讯协议可以接入其他用于煤矿井下安全监测系统中使用主要技术指标： 1.环境条件：分站在下列条件下应能正常工作：环境温度：040；平均相对湿度：不大于95（+25）；大气压力：80106kPa
12、；煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境。 2.电源电压：DC 1218V（电源为KDD2000型电源断电仪之电源） 3.工作电流：120mA 4.容量：模拟量或开关量16路信号输入，并有8路开关量输出。 5.与安全栅连接：制式：异步时分制基带传输；速率：1200bit/s；距离：不低于15km。 6.输入输出信号：开关量输入信号：高电平时，信号幅度应不小于3V，电流应不小于1mA；低电平时，信号幅度应不大于1V，电流应不大于0.1mA模拟量输入信号：2001000Hz频率信号（也可使用不低于1200Hz的频率信号），脉宽大于0.2ms，幅度不小于3V，电流应不小于1mA开关量输出信号：高电平时
13、，信号幅度应不小于5V，电流应不小于1mA；低电平时，信号幅度应不大于1V，电流应不小于0.1mA测量误差：满量程时不低于0.4（不包括传感器的测量误差）。 7.功率：小于15W 8.通讯距离：分站到传感器：1.5km；其电缆为：PUYV/7/0.43的矿用橡套电缆，其参数为：分布电阻：19/km；分布电容：0.06uF/km；分布电感：0.8mH/km。分站到计算机：不低于20km。采用二芯屏蔽电缆传输，型号：PUYVR31/PUYVR39。R25.8/Km，C0.06F/Km， L0.8mH/Km。2.3传感器的选择根据国家标准和矿井实际情况，参照监测监控系统选择型号，与之搭配的传感器选择
14、型号如表2-1表2-1 传感器类型Table 2-1 Sensor type1瓦斯传感器KGJ16BExib I 2高低浓度瓦斯传感器KGJ23Exib I3一氧化碳传感器KGA5Exib I4二氧化碳传感器KGQ9Exib I5氧气传感器KGQ7Exib I6硫化氢传感器KGQ8Exib I7水位传感器KGU9Exib I8风速传感器KGF3Exib I9负压传感器KGY3AExib I10风门开闭状态传感器KGE22Exib I11烟雾传感器KGN1Exib I12温度传感器KG3007AExib I13矿用电量变送器KGD5Exib I14机电设备开停传感器KGT15Exib IKGJ1
15、6B型瓦斯传感器用于检测煤矿井下空气中的瓦斯含量，具有多种标准信号制式输出，联检后能与煤矿安全监控系统、风电瓦斯闭锁装置及瓦斯断电仪配套使用。该传感器是一种智能型检测仪表，具有稳定可靠、使用方便等特点。调零、调精度、报警点设置等均可通过遥控器实现。 KGA5型一氧化碳传感器用于连续地检测煤矿井下空气中的一氧化碳含量，能单独使用或与各种煤矿安全监控系统配套使用。该传感器是一种智能型检测仪表，所有调校功能可通过遥控器实现，具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。KGQ9型矿用红外二氧化碳传感器用于连续地检测煤矿井下空气中的二氧化碳含量，能单独使用或与各种煤矿安全监控系统配套使用。该传感器是一种智能型
16、检测仪表，所有调校功能可通过遥控器实现，具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。 KGQ7型氧气传感器用于连续地检测煤矿井下空气中的氧气含量，能单独使用或与各种煤矿安全监测监控系统配套使用。该传感器是一种智能型检测仪表，所有调校功能均可通过遥控器实现,具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。 KGF3型风速传感器是根据卡曼原理开发的用来测量风速的一种智能型传感器，可以检测煤矿井下各种巷道、风口处的风速，可与各种类型的监测系统配套使用。该传感器性能稳定、使用方便，并能通过遥控器进行现场调整。KGE22型矿用风门开闭状态传感器能连续自动地检测风门的开闭状态及某些设备的位置状况，并将信号传送给上一级监控
17、设备。该传感器具有结构合理、性能可靠、使用方便、适应性强等特点，可用于煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险的场所，也可用于工厂、油田、码头等一般场所KG3007A型温度传感器用于测量煤矿井下的环境温度，也可用于其它场所的温度测量。 KGT15型机电设备开停传感器能连续自动地检测机电设备的工作状态，并将信号传送给上一级监控设备。该传感器与被测设备没有直接的电气联系，具有结构合理、性能可靠、使用方便、功耗低、多种输出信号接口、适应性强等特点，可用于有瓦斯煤尘爆炸危险的煤矿井下，也可用于工厂、油田、码头等一般场所图2-1 KJ95型煤矿安全监控系统在组成Composed of coal mine safety
18、 monitoring and control systemKJ95型煤矿安全监控系统组图如图2-1，它由地面中心站，信号传输部分，井下分站及各类传感器等组成2.9、硬件与软件系统概算及价格清单序号名称及规格号单位数量单价/元总价/元备注一地面中心站1主机、INTEL、工控机台1370002显示器台213000260003智能通信接口板KJJ9块1200020004系统软件套1免费5矿用软件套125000250006调制解调器台2190038007备用机、INTEL、工控机台12000020000二测控分站及传感器1井下分站KJF16B套10780007800002风电瓦斯闭锁装置台21500
19、0300003高浓度瓦斯传感器KGJ23台52000100004瓦斯传感器KGJ16B台82000160005机组位置传感器KG10012台416150646006风速传感器KGF3台83200256007一氧化碳传感器KGA5台53000150008超声波料位计KG1003台311600348009负压传感器KGY5台24650930010温度传感器KG3007A台21000200011水位传感器KGY5台21400280012矿车计数传感器台250001000013设备开停传感器KGT8台403801420014开停电源箱KGKT-C10-12台51575787515风门开关传感器KGE2
20、2台420080016分站支架个1040400三电缆1电缆PUYV39-1 411/1.38KM 84981398482电缆PUYVR 411/0.52KM133056398453电缆PUYVR 527/0.52Km 117634839744电缆PUYVR 211/0.28km1108010805接线盒 二通NLH个1005050006接线盒 三通DIA-F个505040007接线盒 四通KLF06-2J个3010030008接线盒 六通KLF20-1J个251804500四模拟盘1模拟盘 五列 120测点套1130000130000六仪器仪表及随机工具1双踪示波器SS2020 20MHz台1
21、35000350002直流稳压电源DH1718/1715台1100010003KJ101-13A型综合测试台台113000130004KJ101-11型甲烷传感器测试台台113600136005划线电阻器(2A 2000O欧)台22505006三用表台540020007压线钳把4602408电子恒温烙表把2300600总计785162另外：厂家免费提供一些专业的维修工具，厂家负责对系统管理维护专业人员的培训，以便用户能够完成对整个系统全部运行、操作、维护和保养等工作。3. 安全操作规程第一条 为保障煤矿安全生产和职工人身安全，防止煤矿事故，根据煤炭法、矿山安全法和煤矿安全监察条例，制定本规程。
22、第二条 在中华人民共和国领域从事煤炭生产和煤矿建设活动，必须遵守本规程。第三条 煤矿企业必须遵守国家有关安全生产的法律、法规、规章、规程、标准和技术规范。煤矿企业必须建立、健全各级领导安全生产责任制、职能机构安全生产责任制、岗位人员安全生产责任制。煤矿企业应建立、健全安全目标管理制度、安全奖惩制度、安全技术措施审批制度、安全隐患排查制度、安全检查制度、安全办公会议等制度。煤矿企业必须建立各种设备、设施检查维修制度，定期进行检查维修，并做好记录。第四条 煤矿企业必须设置安全生产机构，配备适应工作需要的安全生产人员和装备。第五条 煤矿安全工作必须实行群众监督。煤矿企业必须支持群众安全监督组织的活动
23、，发挥职工群众安全监督作用。职工有权制止违章作业，拒绝违章指挥；当工作地点出现险情时，有权立即停止作业，撤到安全地点；当险情没有得到处理不能保证人身安全时，有权拒绝作业。第六条 煤矿企业必须对职工进行安全培训。未经安全培训的，不得上岗作业。矿务局（公司）局长（经理）、矿长必须具备安全专业知识，具有领导安全生产和处理煤矿事故的能力，并经依法培训合格，取得安全任职资格证书。特种作业人员必须按国家有关规定培训合格，取得操作资格证书。第七条 煤矿使用的涉及安全生产的产品，必须取得煤矿矿用产品安全标志。未取得煤矿矿用产品安全标志的，不得使用。试验涉及安全生产的新技术、新工艺、新设备、新材料前，必须经过论
24、证、安全性能检验和鉴定，并制定安全措施。第八条 煤矿企业在编制生产建设长远发展规划和年度生产建设计划时，必须编制安全技术发展规划和安全技术措施计划。安全技术措施所需费用、材料和设备等必须列入企业财务、供应计划。第九条 煤矿企业必须编制年度灾害预防和处理计划，并根据具体情况及时修改。灾害预防和处理计划由矿长负责组织实施。煤矿企业每年必须至少组织1次矿井救灾演习。第十条 入井人员必须戴安全帽、随身携带自救器和矿灯，严禁携带烟草和点火物品，严禁穿化纤衣服，入井前严禁喝酒。煤矿企业必须建立入井检身制度和出入井人员清点制度。第十一条 煤矿企业应有创伤急救系统为其服务。创伤急救系统应配备救护车辆、急救器材
25、、急救装备和药品等。第十二条 井工煤矿必须及时填绘反映实际情况的下列图纸：（一）矿井地质和水文地质图。（二）井上、下对照图。（三）巷道布置图。（四）采掘工程平面图。（五）通风系统图。（六）井下运输系统图。（七）安全监测装备布置图。（八）排水、防尘、防火注浆、压风、充填、抽放瓦斯等管路系统图。（九）井下通信系统图。（十）井上、下配电系统图和井下电气设备布置图。（十一）井下避灾路线图。4. 总结KJ95型煤矿综合监控系统是集监测。通信，光纤传输于一体的综合煤矿监控系统，适用于大中小型各类矿井。它是融安全与生产监测监控系统，工业电视监视系统，人员监测系统和程控调度通信系统于一体，实现井下传输信道合意
26、。它兼容性能好，可与KJ1，KJ2，KJ22等矿井安全与生产监测监控系统兼容；传输网络简单可靠；分站自主性和适应性强；系统软件功能强大；报警和控制功能完备。 通过本次课程设计，我感触最深的当属查阅大量设计资料。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料十分必要，同时也是必不可少的。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致 我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后
27、最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。不管怎样，这些都是一种锻炼，一种知识的积累，能力的提高。完全可以把这个当作基础东西，只有掌握了这些最基础的，才可以更进一步，取得更好的成绩。很少有人会一步登天吧。永不言弃才是最重要的。而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导给了我们很大的启迪；这次课程设计的每
28、个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。您独特的人格魅力和宽容的态度，帮助我们能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于我个人的设计能力及知识面有限，对煤矿又不太了解。因此在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。5. 参考文献1.陈光海 姚向荣 煤矿安全监测监控技术 M 北京：煤炭工业出版社，20072.国家安全生产监督管理总局编煤矿安全规程 M 北京： 煤炭工业版社, 20093.李树刚 安全监测监控技术 M 徐州： 中国矿业大学出版社，2008.4.张宏福.现场总线与工业以太网应用于煤矿综合监控系统的探讨 J 煤矿安全,2006,(6):55-56.