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1、煤矿安全监测监控技术(08)监控复习(01)第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概述n煤矿安全监控相关标准及规定煤矿安全监控相关标准及规定煤矿安全规程煤矿安全规程；煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范；煤矿安全生产监控系统通用技术条件煤矿安全生产监控系统通用技术条件；煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件；第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概述n复习思考题复习思考题1.煤矿安全规程中通风安全监控部分有关安全监控方面的规定有那些？2.U型通风(双巷回风、有专用排瓦斯巷)长壁采煤工作面甲烷传感器如何布置？3.瓦斯矿
2、掘进工作面(双巷掘进面)甲烷传感器如何布置？4.按有关规定，煤矿井下除采煤和掘进工作面外，还有哪些位置需要安装甲烷检测报警仪或断电仪？5.甲烷传感器(采煤、掘进工作面)的报警、断电、复电浓度值是如何规定的？第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概述n复习思考题复习思考题6.煤矿有关一氧化碳、风速、风压、温度、烟雾、开关量传感器的设置规定有哪些？7.简述煤矿安全监控系统的组成及其功能作用。8.结合工作实际，谈谈你对我国煤矿安全监控系统的问题及其发展方向的体会。第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概述n举例举例 U型通风长壁采煤工作面甲烷传感器的布置第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概
3、述n举例举例 U型通风长壁采煤工作面甲烷传感器的布置甲烷传感器T0：设置在工作面上隅角；甲烷传感器T1：设置在工作面；甲烷传感器T2：设置在工作面回风巷；甲烷传感器T3：设置在进风巷(煤与瓦斯突出矿井当T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备时)；甲烷传感器T4：设置在被串工作面的进风巷(瓦斯矿井采煤工作面采用串联通风时)。第第1章章 煤矿安全监控概述煤矿安全监控概述n举例举例甲甲烷传烷传感器感器设设置地点置地点编编号号报报警警浓浓度度断断电浓电浓度度复复电浓电浓度度断断电电范范围围采煤工作面上隅角T01.0%CH41.5%CH41.5%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电
4、气设备低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面T11.0%CH41.5%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面T11.0%CH41.5%CH41.0%CH4工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备采煤工作面回风巷T21.0%CH41.0%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷T30.5%CH40.5%CH40.5%CH4进风巷内全部非本质安全型电气设备采用串联通风的被串采煤工作面进风巷T40.5%CH0.5%CH40.5%CH4被串采煤工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备第第
5、2章章 矿用传感器矿用传感器2.1 传感器概述：传感器概述：结构组成、静态、动态特性结构组成、静态、动态特性2.2 甲烷传感器：甲烷传感器：载体热催化元件和热导元件载体热催化元件和热导元件2.3 CO传感器传感器 ：定电位电解式元件定电位电解式元件2.4 氧气传感器：氧气传感器：伽伐尼电池法伽伐尼电池法2.5 温度传感器：温度传感器：热电阻与热电偶热电阻与热电偶2.6 风速传感器：风速传感器：超声波涡旋式（卡曼涡街）超声波涡旋式（卡曼涡街）2.7 风压传感器：风压传感器：弹性元件弹性元件+电阻应变片和压阻式电阻应变片和压阻式2.8 烟雾传感器：烟雾传感器：电离式和光电式电离式和光电式2.9 开
6、关量传感器：开关量传感器：电磁感应、霍尔原理、测磁原理电磁感应、霍尔原理、测磁原理第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思考题复习思考题1.传感器是由哪几部分组成的，各部分的功能是什么？2.什么是传感器的静态特性？什么是传感器的动态特性？3.传感器静态特性指标有哪些？各指标的具体含义是什么？4.传感器动态特性指标有哪些？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思考题复习思考题5.载体(铂丝)热催化式甲烷检测元件的结构与工作原理？6.热导式甲烷检测元件的结构与工作原理？7.什么是热电阻效应？8.什么是催化剂中毒？9.什么是载体热催化式甲烷检测元件的激活特性？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思
7、考题复习思考题10.检测CO气体的方法有哪些？11.定电位电化学法检测CO元件的结构与工作原理？12.什么是热磁效应？简述顺磁测氧原理。13.伽伐尼电池测氧元件的结构与原理？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思考题复习思考题14.煤矿用测温传感器的工作原理有哪些？15.什么是热电效应？16.热电偶测温原理？17.红外测温原理？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思考题复习思考题18.煤矿井下测量风速有哪些方法？19.什么是卡曼涡街？20.超声波涡旋风速传感器的结构与工作原理？21.超声波时差法测量风速原理？22.煤矿井下测量风压(绝对/相对压力)有哪些方法？23.什么是电阻应变效应？24
8、.什么是压阻效应？25.压阻式压力传感原理？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n复习思考题复习思考题26.火灾探测器有哪些类型？27.光电感烟传感原理？28.电离感烟传感原理？29.开关量传感原理有哪些？30.GT-L(A)型设备开停传感原理？31.GML(A)型风门开闭传感原理？32.什么是霍尔原理？第第2章章 矿用传感器矿用传感器n举例举例1：传感器组成及各部分的功能：传感器组成及各部分的功能敏感元件转换元件非电量非电量电量电量测量电路电源n敏感元件：敏感元件：直接感受被测量，通常是先转换为一种易于转换成电量的非电量。n转换元件：转换元件：将非电量转换为电量。将非电量直接转换为电量的传感器称
9、为直接转换型传感器，如热电偶、压电传感器等。经二次或多次转换为电量的传感器称为间接转换型传感器，如瓦斯传感器、压力传感器等。n测量电路：测量电路：放大、变换和处理，以输出标准电信号。非电量：非电量：各种非电物理和化学量，如温度、位移、风速、压力、化学成份等；电量：电量：指电压、电流、或电参量（电阻、电感、电容）；第第2章章 矿用传感器矿用传感器n举例举例11：电化学法检测：电化学法检测COn电解液：电解液：硫酸或硫酸水溶液n透气膜：聚四氟乙烯（透气膜：聚四氟乙烯（PTFE）非均相微孔膜，透气但不透水和离子。空隙率大则灵敏度高，响应时间短，但易漏液。n气体扩散电极：气体扩散电极：（透气膜电极）防
10、水透气膜：PTFE 活性层：铂黑 PTFE乳液 含有催化剂的多孔膜电极，易于被测气体与电解液在气、固、液三相界面上进行氧化还原反应。工作电极：W对面电极：C参比电极：R图 电化学CO检测元件第第2章章 矿用传感器矿用传感器n工作电极工作电极W W：电极W受恒电位的控制作用，具有一个恒定的电位；被测量一氧化碳，通过聚四氟乙烯薄膜扩散到电极W，并在W电极催化剂的作用下与电解液中的水发生氧化反应，生成二氧化碳和氢质子，同时释放出电子；n对面电极对面电极C：氧在催化剂作用下与氢质子发生还原反应生成水，并得到电子。W极：极：C极：极：第第2章章 矿用传感器矿用传感器式中：n电子转移数；D-膜中气体扩散系
11、数；F-法拉第常数；A-反应界面面积；H-扩散电极膜厚度；反应电流反应电流I的大小与的大小与CO的浓度成正比关系，因此，根据电流的浓度成正比关系，因此，根据电流I的大小就可测出的大小就可测出CO的浓度。的浓度。n参比电极参比电极R R：使W和R间保持恒定电位。nW W和和C C间的反应电流为间的反应电流为I I：法拉第定律第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备3.1 KJ90-F16监控分站：监控分站：结构组成、工作原理、功能及主要指标；结构组成、工作原理、功能及主要指标；3.2 电源箱与断电器：电源箱与断电器：功能原理、使用方法；功能原理、使用方法；3.3 通信接口：通信接口：功
12、能原理；功能原理；3.4 分站的应用：分站的应用：操作设置方法、风电瓦斯闭锁功能的配置；操作设置方法、风电瓦斯闭锁功能的配置；第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n复习思考题复习思考题1.绘制F16监控分站的电路原理框图，并说明各部分的功能。2.F16监控分站的具体功能有哪些？3.KDF-2分站电源箱的功能是什么？4.KDG-1型远程断电器的功能是什么？5.KDG-2型远程断电器的功能是什么？第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n复习思考题复习思考题6.KJJ46数据传输接口的功能是什么？7.KJJ103矿用交换机的功能是什么？8.通信线路避雷器的作用是什么？9.F
13、16分站如何设置操作？10.若用F16监控分站实现掘进工作面的风电瓦斯闭锁功能，则分站如何连接配置？第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n举例举例：F16监控分站的结构组成及各部分的工作原理。F16分站电路原理框图单片机89C60通讯电路本安电源控制电路显示电路看门狗电路存储电路红外遥控电路数据采集电路第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n数据采集电路 由取样电阻、滤波及限幅保护、跟随器、模拟多路选择开关、信号变换整形、二分频、光电隔离等电路组成。支持2001000Hz，2002000Hz，15mA，420mA等信号制式，由89C60单片机控制4051多路选择开关和
14、4066选择开关进行输入通道和信号制式的切换。频率型信号直接经74HC14施密特整形电路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机定时器输入端；非频率信号需要经LM331进行V/F变换后，再经74HC14施密特整形电路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机定时器输入端。单片机从定时器输入端得到检测信号并分析处理。8个传感器插口，一个传感器插口可以带两个传感器，共16个通道。但由智能口接入的智能传感器是通过RS485方式与分站通讯的，分站CPU接收智能传感器的测值信号可进一步处理，并上传地面中心站。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n控制输出 共8
15、路（C1C8），其中前四路（C01C04）为近程断电控制，后四路（C05C08）为远程断电控制。四路近程断电在分站电源箱内，最远控制距离30m（断电线截面积46平方毫米）。2个远程控制插口，一个远程控制插口可以控制两个远程断电器，红蓝一组、白绿一组，共4路远程控制。最远距离可以达2km。工作时，由81C55的I/O口PB并行输出，经7404反相器反相后，前四路驱动分站电源箱中的继电器进行本地用电设备的断电控制，后四路驱动外接断电器实现远程断电控制。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n分站显示单元 数码管显示电路负责循环显示分站挂接传感器的通道号、实测参数/状态、类型等。模拟量传
16、感器在分站数码显示窗口的显示 如：1 0.0 5 0 表示1号传感器的瓦斯浓度值为0.05，且为低浓度瓦斯传感器。开关量传感器在分站显示窗口的显示 如：X d.；X-通道号，表示设备开，d.表示设备开停传感器。状态指示电路负责显示分站各通道控制状态、供电状态、通讯状态、输入分站的信号制式、各路电源的工作情况等。如：18为控制指示(已经控制时点亮，未控制时熄灭)；9主通讯(通讯正常时闪动，通讯不正常时不闪动)；10备用电源（备用电池供电时点亮，交流电源供电时熄灭）；11风电闭锁指示/从通讯指示；12为12V电压指示（供分站电源，正常时点亮）；1320为24V电压指示（8路24V供传感器用的电源，
17、正常时点亮）。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n分站显示单元第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n中央处理单元 中央处理单元负责分站的数据处理，它是分站的核心。89C60单片机片内有256字节的RAM，32K字节的程序存储器。8位数据总线，16位地址总线（低8位与数据总线复用），共64K地址空间。分站用了8K字节，地址线为A0A12。n数据存储单元：数据存储单元用于保存初始化和设置参数，由512字节的EEPROM芯片X25015构成，其输入、输出及时钟信号由P1.0、P1.1、P1.6、P1.7提供。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n初始化设置
18、单元 初始化设置电路主要完成分站初始化时的控制管理。分站初始化设置可通过地面中心站的监控系统软件操作完成，也可使用配备的红外遥控器就地手动操作完成。n看门狗电路 主要由大规模集成电路X25045组成，用于监视分站电源及单片机程序的运行。当分站电源异常或程序跑飞时，看门狗电路会及时向单片机输出复位信号，使单片机自动复位，从而回复正常工作。n本安电源 主要由稳压器、AC/DC隔离电路等组成，为单片机、存储电路、通信电路等提供稳定、可靠的电源。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n通讯单元：通信电路主要完成分站与地面数据传输接口KJJ46的数据通信。nDPSK通信方式：两线半双工，12
19、00bps，最远传输距离25kmn分站发送信号时，通信板发送电路先将单片机发出的异步通信信号转换为差分二相码，再由驱动电路驱动、变压器耦合后，经通信线缆传送至地面中心站的KJJ46数据传输接口（DPSK型）；n分站接收信号时，通信板接收电路先将地面中心站数据传输接口发送到通信线缆上的差分二相码信号耦合到主接收端，再经放大整形等处理还原为异步通信信号，送给单片机通信接收端。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备nRS485通信方式：两线半双工基带通信，2400bps，最大传输距离20km。通信电路主要由线驱动及信号变换芯片MAXIM1487等组成，集成在分站主板上，无需专门的通信板。
20、n分站发送信号时，发送电路先将单片机发出的异步通信信号转换为差分信号，再经驱动电路、保护电路、光电隔离电路、通信线缆传送至地面中心站的KJJ46数据传输接口（RS485型）；n分站接收信号时，接收电路接收地面中心站数据传输接口发送到通信线缆上的差分信号，再经放大整形等处理还原为异步通信信号，送给单片机通信接收端。第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n举例举例：F16监控分站实现风电瓦斯闭锁n传感器及通道配置传感器及通道配置 A01A01-掘进面甲烷传感器T1；A02A02-掘进面回风流中的甲烷传感器T2；A05A05-被串掘进面进风流中的甲烷传感器T3；D03 D03-风筒风量开
21、关传感器；D04D04-局部通风机设备开停传感器；n控制口配置控制口配置 C1C1-闭锁局部通风机的电源（近程控制，一般接常闭触点）；C2C2-控制掘进巷道内的全部非本质安全动力电源；C3C3-控制被串掘进巷道内的全部非本质安全动力电源；C4C4-控制供风区域内的全部非本质安全动力电源；C5C5-控制声光报警器；第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备n报警、断电值设置报警、断电值设置通道号通道号断断电值电值报报警警值值复复电值电值断断线线控制口控制口超上超上值值控制口控制口01A01(01A01(T T1 1)1.5%1.0%0.98%C2 C5C2 C501A02(01A02(T
22、 T2 2)1.0%1.0%0.98%C2 C5C2 C501A05(01A05(T T3 3)0.5%0.5%0.48%C3 C5C3 C501D0301D03风量不足C4 C5C4 C501D0401D04风机停C4 C5C4 C5第三章第三章 监控分站及关联设备监控分站及关联设备控制满足条件主板控制灯状态A01A02A05D03D04C1C2C3C4C51分站断电或上电1分钟内/011112分站上电1分钟后1.0%1.0%0.5%风量足风机开000003分站上电1分钟后1.0%1.0%0.5%风量足风机开000011.0%1.0%0.5%风量足风机开000001.5%1.0%0.5%风量
23、足风机开010011.0%1.0%0.5%风量足风机开000004分站上电1分钟后1.0%1.0%0.5%风量足风机开010011.0%1.0%0.5%风量足风机开000005分站上电1分钟后1.0%1.0%0.5%风量足风机开001011.0%1.0%0.5%风量足风机开000006分站上电1分钟后1.0%1.0%0.5%风量不足 或 风机停000111.0%1.0%0.5%风量足风机开000007分站上电1分钟后A01或A023.0%0.5%风量足风机停11011使用特殊工具实现局部通风机人工解锁010111.5%1.5%0.5%风量足风机停01011备注：1.主板控制灯状态：1灯亮；0灯
24、灭。2.控制口C1专门实现局部通风机闭锁，使用专用工具分站遥控器可对局部通风机人工解锁，方法如下：同时按下遥控器 “选择”、“上升”键解锁，同时按下遥控器“选择”、“下降”键恢复闭锁。第四章第四章 监控中心站监控中心站4.1 监控系统中心监控系统中心站站硬件：硬件：硬件结构组成、功能作用；硬件结构组成、功能作用；4.2 监控系统中心站软件：监控系统中心站软件：软件功能模块、软件使用方法；软件功能模块、软件使用方法；4.3 常用安全监控系统简介：常用安全监控系统简介：了解；了解；第四章第四章 监控中心站监控中心站n复习思考题复习思考题1.安全监控系统中心站通常配置有哪些硬件设备，各起什么作用？2
25、.煤矿安全监控系统中心站监控软件有什么作用？3.通常监控中心站软件有哪些功能模块，各有什么功能？4.监控系统软件通用技术要求总体有哪几个方面？5.如何运用KJ90监控系统软件设置分站及测点？6.如何运用KJ90监控系统软件编排显示测点值？7.KJ90监控系统由哪些部分组成？各部分功能如何？第四章第四章 监控中心站监控中心站n举例：监控系统软件的作用举例：监控系统软件的作用 监控系统的系统配置、运行、功能调度、用户界面等，都要依靠软件来实现。软件是监控系统实现其功能的手段，是整个监控系统的灵魂，是衡量监控系统的先进性、实用性、可靠性、智能性的主要方面。其主要作用如下：系统初始化设定：设置系统的分
26、站、测点等参数。系统实时检测与控制 控制系统运行，实现对测点的实时巡回采样、编码和传输等功能；同时将控制指令传向对应的分站，从指定输出口执行控制；另外，监视系统运行状态，实现系统自检。第四章第四章 监控中心站监控中心站n监控系统软件的作用监控系统软件的作用 监控信息输入、处理与输出 通过对采样信号的处理，可以获得所需数据；通过人工也可录入所需数据和文字；监控信息可按预定格式（如图表）显示在屏幕上，也可以在打印机上打印出报表或在绘图机上绘图。系统功能调度与管理 系统功能的调度运行可以是自动的，也可由人工调度；系统运行中的提示、帮助、检错及相关处理等；此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢