矿井安全监测监控工业技术.ppt

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1、第十章第十章 矿井安全监测监控工业技术矿井安全监测监控工业技术第一节 安全监测监控系统性能测试 第二节 监测监控系统设计原则及步骤 第三节 监测监控系统的选型与施工设计第一节第一节 安全监测监控系统性能测试安全监测监控系统性能测试 矿井安全监测监控系统，能否起到应有的作用，跟这套系统在使用过程中的性能有很大关系。由于监测监控系统的构成的复杂性，所以对其性能必须要有足够的了解，为此，国家有关部门曾经制定过专门的安全监测监控系统性能的测试标准，如MT/T 772-1998。简单介绍如下：2023/5/212第十章 矿井安全监测监控工业技术二、安全监测监控系统技术指标（1）测控分站）测控分站容量容量

2、接配传感器接配传感器检测精度检测精度分辨率分辨率转换时间转换时间传输距离传输距离（2）中心站）中心站主机型号及配置主机型号及配置容量容量信息传输方式信息传输方式传输速率传输速率传输距离传输距离可靠性可靠性2023/5/2118第十章 矿井安全监测监控工业技术（1）测控分站）测控分站容量：容量：是输入、输出量的个数及类型。例如，模入是输入、输出量的个数及类型。例如，模入8，开入，开入4个接个接点信号、点信号、4个电流形式信号等；开出个电流形式信号等；开出4个个TTL电平、电平、4个继电器触点输个继电器触点输出等。出等。接配传感器：接配传感器：是指所接配传感器的种类、型号、测量范围、输出是指所接配

3、传感器的种类、型号、测量范围、输出信号形式、供电电压、精度等。信号形式、供电电压、精度等。检测精度：检测精度：是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高。的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高。2023/5/2119第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2120第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2121第十章 矿井安全监测监控工业技术 隔爆型电气设备隔爆型电气设备 d d 该设备具有隔爆外壳的防爆电气设备，该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿

4、出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。隔爆型：是以隔爆外壳进行防爆，这种设备可在沼气和煤尘爆炸危险的矿井中任何地点使用，“d”。2023/5/2122第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2123第十章 矿井安全监测监控工业技术本质安全型：本质安全型：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。根据故障率的不同又分为根据故障率的不同又分为ia型和型和ib型型ia:经常存在在爆炸性混合物的场所。经常存在在爆炸性混合物的场所。ib:不经常存在在爆炸性混合物的场所不经常存在

5、在爆炸性混合物的场所2023/5/2124第十章 矿井安全监测监控工业技术通风充气型通风充气型(正压型正压型)：它是利用向外壳内通入正压新鲜空气或充入惰性气它是利用向外壳内通入正压新鲜空气或充入惰性气体，以阻止外部爆炸性气体混合物进入壳内达到防爆目的，体，以阻止外部爆炸性气体混合物进入壳内达到防爆目的，“p”。2023/5/2125第十章 矿井安全监测监控工业技术 充油型充油型“o”该设备全部或部分件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备。2023/5/2126第十章 矿井安全监测监控工业技术 充砂型充砂型“q”该设备外壳内充填砂粒材料，使之在规定的条件下壳内产

6、生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热温度，均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备。2023/5/2127第十章 矿井安全监测监控工业技术 无火花型无火花型“n”该设备在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。2023/5/2128第十章 矿井安全监测监控工业技术 特殊型特殊型“s”该设备异于现有防爆型式，由主管部门制定暂行规定，经国家认可的检验机构证明，具有防爆性能的电气设备。该型防爆电气设备须报国家技术监督局备案。2023/5/2129第十章 矿井安全监测监控工业技术 浇封型电气设备m 该设备将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正

7、常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备。2023/5/2130第十章 矿井安全监测监控工业技术粉尘防爆型电气设备粉尘防爆型电气设备 防爆标志为防爆标志为“Exib”，可知是本安型电气设备。，可知是本安型电气设备。2023/5/2131第十章 矿井安全监测监控工业技术第二节第二节 监测监控系统设计原则及步骤监测监控系统设计原则及步骤 监测监控系统的设计是一个综合运用知识的过程，不仅需要前几章的知识，而且还需要计算机原理及接口、模拟电路与数字电路、软件设计方法及编程等方面的基皋知识，此外还要具备一定的生产工艺知识。因此，测控系统设计过程中，经常需要各个专业人员密切

8、配合。2023/5/2132第十章 矿井安全监测监控工业技术一、监测监控系统设计步骤一、监测监控系统设计步骤 1、了解安全、生产系统对测控系统的要求、了解安全、生产系统对测控系统的要求 不同的安全、生产系统对测控系统的要求不同。因此，首先必须详细地了解安全、生产对系统的要求，明确设计任务。2、调研、搜集资料、调研、搜集资料 在明确设计任务后，就要有目的地进行调研、搜集资料。主要内容应包括：通过国际互联网，了解所设计系统目前国内外现状及发展趋势；通过查新了解有关新理论、新技术、新元器件等；实地考察已有成熟系统的使用情况；熟悉有关的法律、法规，设计规范、检测验收规范。2023/5/2133第十章

9、矿井安全监测监控工业技术 3、系统总体方案确定、系统总体方案确定 在调研基础上，针对实际设计系统确定设计的总体方案，选择系统的结构形式。4、根据方案要求、根据方案要求选择一次传感器、控制执行机构或元件选择一次传感器、控制执行机构或元件 5、选择计算机、选择计算机 根据总体方案及可靠性、经济性等情况选择计算机的机型、机种。6、系统硬件设计、系统硬件设计 根据总体方案的要求，进行系统硬件设计和具体电路设计，尽量采用成熟的、经过实践考验的电路和环节。同时考虑新技术、新元器件、新工艺的应用。2023/5/2134第十章 矿井安全监测监控工业技术 7、系统软件设计、系统软件设计 根据系统要求进行应用程序

10、设计；注意兼容性、可扩展性。8、系统实验室调试、系统实验室调试 通过实验对设计系统进行初步考核，以便发现问题、进行改进，为现场工业性试验奠定基础。9、工业性实验、工业性实验 将所设计的系统，安装于实际工业现场，由生产过程对系统进行实际考核，对存在的问题进行改进，最大限度地满足生产、安全要求。10、编写鉴定技术文件、编写鉴定技术文件(各种报告、使用说明书、证明文件等)2023/5/2135第十章 矿井安全监测监控工业技术二、安全、生产系统对安全监测监控系统的要求二、安全、生产系统对安全监测监控系统的要求 安全、生产系统对测控系统的要求应由设计单位提出，但较笼统，因此还须做进一步调查研究，收集有关

11、系统设计的大量原始资料，其内容一般要包括：需要检测参数的种类、数量、极限变化范围、常用范围。需要检测参数的种类、数量、极限变化范围、常用范围。需要检测参数的性质，例如，模拟量是电压型、电流型、频需要检测参数的性质，例如，模拟量是电压型、电流型、频率型、电阻型；开关量是触点信号还是有源信号等。率型、电阻型；开关量是触点信号还是有源信号等。检测对象所处环境，一般场所还是有爆炸危险、高温、潮湿检测对象所处环境，一般场所还是有爆炸危险、高温、潮湿等特殊场所。等特殊场所。检测精度和速度。检测精度和速度。2023/5/2136第十章 矿井安全监测监控工业技术 1、矿井安全监测监控系统的通用要求、矿井安全监

12、测监控系统的通用要求 矿井安全监测监控系统不同于一般工业监控系统，除应满足矿井监矿井安全监测监控系统不同于一般工业监控系统，除应满足矿井监控信息传输要求外，还应满足下列要求：控信息传输要求外，还应满足下列要求：（1）应具有模拟量、开关量和累计量监测功能。）应具有模拟量、开关量和累计量监测功能。（2）应具有声光报警、模拟量和开关量手动与自动控制功能应具有声光报警、模拟量和开关量手动与自动控制功能。（3）应具有备用电源，当电网停电后，系统应能对主要监控量继应具有备用电源，当电网停电后，系统应能对主要监控量继续监控，且持续监控时间不少于续监控，且持续监控时间不少于2小时。小时。（4）应具有自检功能，

13、当系统中设备发生故障时，应能够自检出应具有自检功能，当系统中设备发生故障时，应能够自检出故障类型和位置、报警并记录故障时间，以供查询及打印。故障类型和位置、报警并记录故障时间，以供查询及打印。（5）系统主机应系统主机应双机备份双机备份，并具有手动切换功能，自动切换功能，并具有手动切换功能，自动切换功能可选。可选。2023/5/2137第十章 矿井安全监测监控工业技术 2、矿井安全监测监控系统对、矿井安全监测监控系统对信息传输信息传输的要求的要求 信息传输要求是矿井安全监控系统硬件通用、软件兼容、信道共享、信息传输要求是矿井安全监控系统硬件通用、软件兼容、信道共享、信息共享的基础，对促进矿井安全

14、监控产品标准化，提高产品质量具有信息共享的基础，对促进矿井安全监控产品标准化，提高产品质量具有重要作用。重要作用。（1）传输介质传输介质：矿井监测监控系统的传输介质可以是电缆、光缆：矿井监测监控系统的传输介质可以是电缆、光缆等传输介质。等传输介质。（2）网络结构网络结构：为便于系统安装维护，节约传输电缆，降低系统：为便于系统安装维护，节约传输电缆，降低系统成本，宜采用成本，宜采用树形树形网络结构，也可采用环形、总线形、星形或其他网络网络结构，也可采用环形、总线形、星形或其他网络结构。结构。（3）工作方式工作方式：矿井监测监控系统宜采用多主或无主工作方式，：矿井监测监控系统宜采用多主或无主工作方

15、式，也可采用主从等其他工作方式。也可采用主从等其他工作方式。2023/5/2138第十章 矿井安全监测监控工业技术三、监测监控系统设计原则三、监测监控系统设计原则（重点）（重点）在最大限度满足安全、生产系统要求的前提下，要做到：1）可靠性）可靠性系统设计最重要的原则 必须具备较强的抗干扰性能。2）先进性先进性 使用的元器性、传感器、执行器，检测方法，控制方法，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）通用性 系统不需任何改动或只少许改动就能用于其它场合。4）合理性）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）经济性：系统功

16、能强、成本低、性能价格比高。2023/5/2139第十章 矿井安全监测监控工业技术四、监测监控系统总体方案的确定四、监测监控系统总体方案的确定 系统设计的准备工作准备工作是进行现场了解和技术调研。系统设计的第一步系统设计的第一步（最重要、最关键的一步最重要、最关键的一步）是）是确确定系统总体方案定系统总体方案。总体方案确定的好坏，直接响到整个测控系统的功能、指标、系统投资及实施细则，甚至关系到设计的成败。总体方案确定主要是根据了解和调研所掌握的大量资料，结合具体实际情况和现时可行的技术措施及方法来进行。2023/5/2140第十章 矿井安全监测监控工业技术（a a）星型）星型（b b）单树型）

17、单树型（c c）多树型多树型一级管理系统的结构图一级管理系统的结构图一级管理系统多为星型或树型，如图一级管理系统多为星型或树型，如图：图中，图中，为受控或检测单元。为受控或检测单元。2023/5/2141第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2142第十章 矿井安全监测监控工业技术2、选择传感器、选择传感器 被测参量的传感器的选择是影响系统检测精度的重要因素之一。在选择传感器时，应考虑以下几个方面：v最重要的是检测精度、范围及寿命最重要的是检测精度、范围及寿命。在选择精度指标时，要以系统测控精度要求为依据，然后考虑系统中产生误差诸因素，对误差分配给传感器的误差来选择所需传感器的精度。v

18、信号输出型式信号输出型式，如电压、电流、频率输出及其分站信号采集种类的配套等因素。传感器安装位置及数量要符合有关规定。2023/5/2143第十章 矿井安全监测监控工业技术3、选择分站通道选择分站通道 分站通道是联接计算机与测控对象的纽带，是系统的重要组成部分。若通道不通就无法保证系统可靠工作；若通道产生误差过大，则无法达到预期的检测和控制目的。选择通道主要是根据传感器的信号种类、数量，受控设备的状况，选择通道中的关键性元器件，例如：多多路开关、采样保持器、路开关、采样保持器、AD、DA转换器转换器等。4、选择外围设备选择外围设备 其种类、型号主要根据系统要求和系统规模来确定。2023/5/2

19、144第十章 矿井安全监测监控工业技术第三节第三节 监测监控系统的选型及施工设计监测监控系统的选型及施工设计 根据矿井的实际情况和用户的要求，直接选用国内、外成熟的系统，即选型设计。系统一旦选定，用户则要根据生产矿井实际情况，进行施工设计。本节我们通过具体的例子，介绍监测监控系统的选型设计和施工设计。2023/5/2145第十章 矿井安全监测监控工业技术一、监测监控系统选型设计一、监测监控系统选型设计 1、矿井概况、矿井概况 某矿井年产原煤120万吨，为低沼气矿井；矿井生产布置有两个采区，共4个采煤工作面，4个掘进工作面，要求监测监控系统进入矿工业局域网。2、系统选型、系统选型：根据矿井情况和

20、用户要求，选用根据矿井情况和用户要求，选用KJ4系统。系统。选用intel工控机为系统主机系统主机，并加一台备用机。CPU586以上，主频200MHz以上，内存16kB以上，硬盘2.1GB以上，带光驱等外设。根据矿工业局域网的情况，选用网络连接卡。传感器的数量与型号的选择传感器的数量与型号的选择，根据煤矿安全的有关要求；确定测点89个(模拟量37个，开关量52个)，考虑二期工程测点共122个。配备2台风电闭锁装置。按测点分布设置10台井下分站井下分站(2台备用于井上)。通信电缆通信电缆选用PUYV39-14芯电缆，传感器电缆传感器电缆用PUYVR型。2023/5/2146第十章 矿井安全监测监

21、控工业技术2023/5/2147第十章 矿井安全监测监控工业技术N07分分站站传传感感器器配配置置图图，如如图图所所示示。2023/5/2148第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2149第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2150第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2151第十章 矿井安全监测监控工业技术2023/5/2152第十章 矿井安全监测监控工业技术（2）通信干线材料汇总表，如下表：2023/5/2153第十章 矿井安全监测监控工业技术（3）系统通信电缆明细表，如下表：）系统通信电缆明细表，如下表：系统通信电缆（PULV39-1 411/1.38）明细表

22、（部分）。2023/5/2154第十章 矿井安全监测监控工业技术二、监测监控系统施工设计二、监测监控系统施工设计 根据安全监测监控系统选型设计，对所需要的产品进行招标和定购之后，则需要根据现场生产的情况，进行安全监测监控系统安装的施工设计。进行施工设计的依据依据主要是有关的煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范。2023/5/2155第十章 矿井安全监测监控工业技术1、一般性要求、一般性要求 系统安装前系统安装前，使用单位必须提出安装申请单，分别送通风和机电部门。安装断电控制系统时安装断电控制系统时，使用单位或机电部门必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线，在连接时必须有安

23、全监测工在场监护。模拟量传感器模拟量传感器应设置在能正确反映被测物理量的位置。开关量传感器开关量传感器应设置在能正确反映被监测状态的位置。声声光报警器光报警器应设置在经常有人工作便于观察的地点。井下分站应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，使其距巷道底板不小于300mm，或吊挂在巷道中。2023/5/2156第十章 矿井安全监测监控工业技术隔爆兼本质安全型等防爆电源防爆电源，宜设置在采区变电所，严禁设置在断电范围内。隔爆兼本质安全型防爆电源严禁设置在下列区域严禁设置在下列区域：（1）低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；（2）煤与瓦斯

24、突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；（3）掘进工作面内；（4）采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；（5）采用串联通风的被串掘进巷道内。2023/5/2157第十章 矿井安全监测监控工业技术为保证安全监控系统的断电和故障闭锁功能为保证安全监控系统的断电和故障闭锁功能，断电控制器与被控开关之间必须正确接线。具体方法由煤矿主要技术负责人审定。与安全测控仪器关联的电气设备与安全测控仪器关联的电气设备，电源线和控制线在拆除或改线时，必须与安全测控管理部门共同处理。检修与安全测控仪器关联的电检修与安全测控仪器关联的电气设备，气设备，需要安全测控仪器停止运行时，须经矿主要负责人或主要技术负责人同

25、意，并制定安全措施后方可进行。2023/5/2158第十章 矿井安全监测监控工业技术2、甲烷（瓦斯）传感器的设置 甲烷传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。2023/5/2159第十章 矿井安全监测监控工业技术1）采煤工作面甲烷传感器的设置 T0、T1 报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4，复电浓度小于1.0%CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备；T3、T4报警浓度为0.5%CH4,断电浓度为0.5%CH4，复电浓度小于0.5%CH4

26、，断电范围为进风巷内非本质安全型电气设备；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；T2报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.0%CH4，复电浓度小于1.0%CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备2023/5/2160第十章 矿井安全监测监控工业技术采煤工作面甲烷传感器的设置采煤工作面甲烷传感器的设置 2023/5/2161第十章 矿井安全监测监控工业技术甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围和断电范围 及便携式甲烷检测报警仪的报警浓度及便携式甲烷检测报警仪的报警浓度2023/5/2162第十章 矿井安全监测

27、监控工业技术采煤工作面甲烷传感器的设置采煤工作面甲烷传感器的设置 Z Z 型通风方式型通风方式2023/5/2163第十章 矿井安全监测监控工业技术采煤工作面甲烷传感器的设置采煤工作面甲烷传感器的设置 Y Y 型通风方式型通风方式2023/5/2164第十章 矿井安全监测监控工业技术采煤工作面甲烷传感器的设置采煤工作面甲烷传感器的设置 H H 型通风方式型通风方式2023/5/2165第十章 矿井安全监测监控工业技术采煤工作面甲烷传感器的设置采煤工作面甲烷传感器的设置 W W 型通风方式型通风方式2023/5/2166第十章 矿井安全监测监控工业技术有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器的设置

28、2023/5/2167第十章 矿井安全监测监控工业技术有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器的设置有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器的设置 2023/5/2168第十章 矿井安全监测监控工业技术2）掘进工作面甲烷传感器的设置 T1报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4，复电浓度为小于1.0%CH4。断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备；T2报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.0%CH4，复电浓度为小于1.0%CH4。断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备；T3报警浓度为0.5%CH4,断电浓度为0.5%CH4，复电浓度为小于0.5%CH4断电范围为被串掘进巷道内全

29、部非本质安全型电气设备2023/5/2169第十章 矿井安全监测监控工业技术高瓦斯矿井双巷掘进工作面甲烷传感器的设置 T1报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4，复电浓度为小于1.0%CH4。断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备；T2报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.0%CH4，复电浓度为小于1.0%CH4。断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备；T3报警浓度为1.5%CH4,断电浓度为1.5%CH4，复电浓度为小于1.0%CH4。断电范围包括局部通风机在内的全部非本质安全电源。2023/5/2170第十章 矿井安全监测监控工业技术3、机电硐室甲烷传感器的设置

30、2023/5/2171第十章 矿井安全监测监控工业技术4、其它甲烷传感器的设置 2023/5/2172第十章 矿井安全监测监控工业技术4、其它甲烷传感器的设置其它甲烷传感器的设置 2023/5/2173第十章 矿井安全监测监控工业技术4、其它传感器的设置其它传感器的设置 一氧化碳传感器应垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm。一氧化碳CO传感器的报警值报警值0.0024%0.0024%。2023/5/2174第十章 矿井安全监测监控工业技术4、其它传感器的设置其它传感器的设置 温度传感器布置在巷道上方，距顶板不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，温度传感器报警值30度。温度传感器应设置在风流稳定的位置。2023/5/2175第十章 矿井安全监测监控工业技术复习思考题复习思考题1）安全监测监控系统性能测试的内容有哪些？2）安全监测监控系统性能测试过程中要遵循那些技术规范？3）安全监测监控系统设计基本原则是什么？4）安全监测监控系统设计基本步骤有哪些？5）煤矿安全生产系统对安全监测监控系统有哪些基本要求？6）安全监测监控系统选型设计主要内容有哪些？2023/5/2176第十章 矿井安全监测监控工业技术