北京創(chuàng)想聯(lián)合煤礦瓦斯監(jiān)控案例
煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)/煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)(煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控)
關(guān)鍵詞：煤礦、瓦斯監(jiān)測、瓦斯監(jiān)控、瓦斯?jié)舛取⒚旱V瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、寬帶網(wǎng)上級機(jī)關(guān)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、煤管局瓦斯監(jiān)管系統(tǒng)
一． 概述：
煤礦安全在煤炭生產(chǎn)中占有特別重要的地位。煤礦事故發(fā)生的主要形式為瓦斯爆炸、瓦斯突出及中毒窒息。咎其原因主要為：
1、地質(zhì)條件變化使掘進(jìn)面或工作面的瓦斯異常涌出并大量積聚。
2、全局和局部通風(fēng)結(jié)構(gòu)及管理不善，導(dǎo)致異常涌出的瓦斯得不到排除或稀釋。
3、現(xiàn)場監(jiān)控報警手段落后，不能及時發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患，不能及時發(fā)出報警。
4、上級煤管機(jī)關(guān)對各礦井下瓦斯變化，缺少直接、定量、有效、客觀的監(jiān)控條件與手段。
二、系統(tǒng)特點
1．系統(tǒng)全面執(zhí)行新版防爆標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)及新版的煤礦安全規(guī)程。 2．監(jiān)控軟件選用最新的Windows2000為平臺進(jìn)行開發(fā)，操作簡單， 功能強(qiáng)大，界面美觀，具有語音報警功能 3．特有的軟件容錯糾錯技術(shù)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 4．經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)采用差分平衡式無地線傳輸方式，保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，符合歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有極強(qiáng)的抗干擾能力。 5．全隔離分站，由大容量不間斷電源供電,分站采集控制電路與輸入、輸出電路在電氣上徹底隔離，提高了運行的可靠性。 6．分站特有設(shè)計使分站在接傳感器時不區(qū)分開關(guān)量、模擬量，同時分站能適應(yīng)頻率電壓、電流等多種信號制，減少了設(shè)備種類，并可充分利用設(shè)備，使用十分靈活,性能價格比高。 7．特有的電源繼電器箱設(shè)計，將不間斷電源和斷電器組合在一起，降低了成本提高了性能價格比。 8．長期從事煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)在安全監(jiān)測監(jiān)控方面積累了豐富經(jīng)驗。特殊的設(shè)計，經(jīng)得起惡 劣環(huán)境的考驗。
三、系統(tǒng)主要功能
1． 系統(tǒng)可采集瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳、溫度等模擬量以及開停、風(fēng)門、饋電等開關(guān)量。
2． 系統(tǒng)可實現(xiàn)風(fēng)、電、瓦斯閉鎖功能。 3． 系統(tǒng)同時具有自動控制功能和手動控制功能。
4． 系統(tǒng)具有故障報警和故障統(tǒng)計功能。
5． 停電后系統(tǒng)可工作2小時以上。
6． 軟件功能；
•簡單配置功能。地面可對井下分站、傳感器的數(shù)量、類型、參數(shù)、安裝地點等進(jìn)行設(shè)置。
•豐富的圖形功能。軟件可由顯示工藝流程模擬圖、各種監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)圖形、柱狀圖、實時曲線、歷史曲線 •動態(tài)圖形可由用戶根據(jù)實際情況自行設(shè)計。
•實用的報表功能。軟件可自動生成報表，報表內(nèi)容、起止時間可由用戶設(shè)定。
•可靠的存儲功能。軟件每三分鐘存儲一組數(shù)據(jù)。
7． 井口瓦斯數(shù)據(jù)實時顯示；不僅可使“煤礦安全員”也可讓每位下井煤礦員工自覺對瓦斯安全進(jìn)行有效的監(jiān)督和警視。
8． 網(wǎng)絡(luò)功能。
在煤管局設(shè)服務(wù)器一臺，通過寬帶網(wǎng)將煤管局與各煤礦監(jiān)控系統(tǒng)連接成一個網(wǎng)絡(luò)，設(shè)在煤管局服務(wù)器隨時向各個小煤礦提取數(shù)據(jù)，并在服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、報警、顯示、打印。同時可在煤管局監(jiān)控中心設(shè)置“各礦瓦斯數(shù)據(jù)監(jiān)視大屏”，行之有效的對各煤礦進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)。
四、井下硬件系統(tǒng)組成及技術(shù)參數(shù)
1．綜合指標(biāo)：
系統(tǒng)容量 ： 128臺分站 系統(tǒng)傳輸速率：1200bps
系統(tǒng)巡檢周期 ： 不大于20s 傳輸方式 ： 基帶半雙工RS485
上到分站間傳輸距離： <1.5Km 分站到傳感器之間傳輸距離： < 2 Km
傳輸電纜芯線 ： 4-6芯
2．控制分站
輸入測點數(shù)量 ： 8個（開關(guān)量和模擬量任意接入）
開出口數(shù)量 ： 4個
傳輸速率 ： 1200bps
供電電源 ： DC12-18V，50mA
3． KGJ15智能遙控甲烷傳感器
量 程： 0-4%CH4
輸出信號： 200-1000Hz
響應(yīng)時間： 小于30S
工作電壓： DC6-21V
工作電流： < 50mA
斷電輸出： DC12V，大于100mA
4．?dāng)嚯妶?zhí)行器：
開關(guān)量輸入信號：0mA/5mA；
繼電器組數(shù) ：2組；
繼電器觸點形式：常開或常閉；
繼電器通斷能力：交流36V/5A、交流127V/2A、交流660V/0.35A；
斷電狀態(tài)返回 ：0mA/5mA。
5．電源繼電器箱
供電電源： 交流127V、220V或660V；
本安輸出： 直流18V/650mA。；
備用電池供電時間： 大于2h；
斷電輸出： 2組；
斷電能力： AC36V/5A、AC127V/2A、AC660V/0.35A；
斷電狀態(tài)返回： 0mA/5mA
6．礦用智能風(fēng)量傳感器
測量范圍: 風(fēng)速0.3～15m/s
坑道斷面積： 小于30M2
允許誤差： 小于＋0.3m/s
重復(fù)性誤差： 讀數(shù)值+1%
輸出信號： 200～1000Hz/5～15Hz 或4～20mA/1～5mA
工作電壓： 本安DC12～18V
工作電流: 小于60mA
換能器工作頻率：140～150KHz
7．負(fù)壓(壓力)傳感器
防爆型式 本質(zhì)安全型，標(biāo)志為“ExibI”
最大測量范圍 0-1Kpa、0-5Kpa、0-100Kpa、0-500Kpa
過載能力 200%測量范圍上限
基本誤差 1%
輸出信號 200--1000Hz頻率或1--5mA恒流
工作電壓： DC 12 - 18 V
工作電流 不大于60mA
輸出信號 200--1000Hz頻率或1--5mA恒流
8．一氧化碳傳感器
防爆型式: 礦用本質(zhì)安全型, 標(biāo)志為 ”ExibI”
測量范圍: 0—100ppm 或 0-1000ppm
基本誤差: 0—50ppm ±4ppm
50—200ppm ±(4+3%測量值)ppm
200—1000ppm ±(4+3%測量值)ppm
反應(yīng)時間： 30S
探頭壽命： 1年
顯示方式： 3位LED
輸出信號： 200～100Hz/5～15Hz或 1～5mA/4～20mA電流
工作電壓： DC8V～24V
工作電流： 小于60mA
9．礦用設(shè)備開停傳感器
防爆型式 礦用本質(zhì)安全型，標(biāo)志為“ibI”
工作電壓 DC8-24V
工作電流 不大于10mA
被測設(shè)備電纜范圍 外徑：16-80mm
工作方式 直接卡固在供電電纜外皮上，連續(xù)工作
輸出信號 開關(guān)量，電流及無電位接點
輸出信號傳輸距離 2Km
五、井上硬件系統(tǒng)組成及技術(shù)參數(shù)
1．傳輸接口
容量 128臺分站
傳輸速率 1200-2400bps
傳輸方式 RS485
傳輸距離 不小于15Km
供電電源 AC220V/DC24V
工作電流 300mA
2．井口瓦斯監(jiān)視屏
傳輸速率 2400-9600bps
傳輸方式 RS485
傳輸距離 不小于1 Km
供電電源 DC12V
工作電流 300mA
顯示瓦斯數(shù)量： 2-5路/每塊
3 ．煤管局監(jiān)控中心數(shù)據(jù)大屏
傳輸速率 2400-9600bps
傳輸方式 RS485
供電電源 DC12V
工作電流 300mA-3A
顯示M煤礦數(shù)量： 最多255個礦 4 ．其他系統(tǒng)硬件
包括：煤礦監(jiān)控計算計、煤煤管局監(jiān)控計算計、打印機(jī)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)連接硬件等。
六、中大型煤礦監(jiān)控系統(tǒng)
由于大中型煤礦需對井下的各類設(shè)備的運行情況進(jìn)行檢測，同時監(jiān)控參數(shù)也較多。除瓦斯斷電閉鎖外還有；如風(fēng)量、一氧化碳、溫度、負(fù)壓、水位等需要采集監(jiān)控。因此須采用“井下監(jiān)控分站”方式。系統(tǒng)組成框圖如下；
七、中小型煤礦監(jiān)控系統(tǒng)
由于中小型煤礦只需對井下的瓦斯進(jìn)行檢測，實現(xiàn)瓦斯斷電閉鎖。因此只須采用“無井下監(jiān)控分站”方式。因此成本低、投入少。當(dāng)然，大型煤礦為特別強(qiáng)調(diào)井下瓦斯的監(jiān)控管理，并接受上級監(jiān)管機(jī)關(guān)的有效監(jiān)管，再單獨建設(shè)一套“瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)”也可采用此方案，為保證煤礦的安全生產(chǎn)，更加行之有效。系統(tǒng)組成框圖如下；
八、寬帶網(wǎng)上級瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)
1、系統(tǒng)說明；由于煤礦安全事故的不斷發(fā)生及行業(yè)管理出現(xiàn)的疏忽現(xiàn)象，國務(wù)院十分重視煤礦安全生產(chǎn)問題，加大行業(yè)管理力度，逐步形成量化監(jiān)督管理模式，并相繼成立“安全評價”部門機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)監(jiān)督管理的常年有序、真實有效及信息網(wǎng)絡(luò)化管理。而“寬帶網(wǎng)煤礦瓦斯監(jiān)控中心”正是為各級安全監(jiān)管機(jī)關(guān)及主管部門，實現(xiàn)這一實時安全監(jiān)管目標(biāo)所必須的條件與硬件手段。其系統(tǒng)構(gòu)成如下所示；
2，系統(tǒng)構(gòu)成；陰影部分為必選件，其他為任選件
九、系統(tǒng)軟件介紹
本系統(tǒng)需要加密狗的支持，系統(tǒng)第一次運行，將提示用戶輸入加密狗的使用端口，申請字與識別字（若為授權(quán)軟件，我們將提供加密狗，識別字與申請字）。輸入后點擊確定。若檢測到加密狗，軟件正常運行，否則提示用戶進(jìn)入演示模式，系統(tǒng)只能運行10分鐘。此三項參數(shù)輸入一次后，以后運行不用再輸入。
軟件自動進(jìn)入運行主界面，如下圖所示，此程序中現(xiàn)最多可安裝16個瓦斯傳感器（若有更多的傳感器，可增加），若沒有安裝，圖標(biāo)變?yōu)榛疑@示未安裝。下圖中程序共安裝了3路傳感器，其中前兩路通訊正常，第三路沒有數(shù)據(jù)。安裝的傳感器，若有出現(xiàn)警告信息是，其左下方出現(xiàn)紅色方框指示燈，并且紅黑閃爍說明此瓦斯出現(xiàn)警告，其中包括此傳感器斷線、報警、斷電等，界面中出現(xiàn)紅色的“發(fā)現(xiàn)報警或故障，請查看處理”的提示條（見下圖所示），詳細(xì)的請點擊此瓦斯傳感器的圖標(biāo)或單擊菜單的實時數(shù)據(jù)查看進(jìn)入所有數(shù)據(jù)查看窗體（見下面的介紹）查看此傳感器的詳細(xì)信息。
1． 實時數(shù)據(jù)查看：單擊菜單欄下實時顯示下的實時數(shù)據(jù)查看，使用此功能。此窗體實時顯示安裝傳感器的瓦斯值，其中狀態(tài)項實時顯示瓦斯采集的正常與故障，若出現(xiàn)通訊錯誤、報警（超過設(shè)置報警值）、斷電時，請采取相應(yīng)的安全措施。程序界面如圖所示。
2． 實時曲線查看－>3路：單擊菜單欄下實時顯示下的實時曲線查看，使用此功能。此窗體實時顯示安裝傳感器的實時曲線，共可顯示三路，用戶可在左側(cè)選擇要顯示的傳感器，曲線即可顯示對應(yīng)的傳感器的實時曲線。若出現(xiàn)通訊錯誤的情況，左側(cè)的瓦斯?jié)舛蕊@示變?yōu)椤巴ㄓ嵐收稀保覀?cè)曲線變?yōu)榭眨ㄓ覉D第三路即為此種情況）。此窗體最多只能顯示3路數(shù)據(jù)的實時曲線，程序界面如右圖所示。 3． 實時曲線查看－>多路：此窗體實時顯示所有安裝傳感器的實時曲線，若傳感器多于3路時，此功能有效。程序界面同上圖界面大致相同（用戶不用選擇），不在贅述。 4． 實時報警數(shù)據(jù)查看：單擊菜單欄下實時顯示下的實時報警數(shù)據(jù)查看，使用此功能。此窗體實時顯示出現(xiàn)瓦斯?jié)舛鹊膱缶膫鞲衅骷拔恢茫约艾F(xiàn)在的瓦斯?jié)舛戎怠Ｈ魺o報警數(shù)據(jù)，將顯示“現(xiàn)在暫無報警數(shù)據(jù)”。程序界面如下圖所示。 5． 實時斷電數(shù)據(jù)查看：單擊菜單欄下實時顯示下的實時斷電數(shù)據(jù)查看，使用此功能。此窗體實時顯示斷電傳感器的位置，檢測值。若無斷電數(shù)據(jù)，顯示“暫無斷電數(shù)據(jù)”。窗體與報警數(shù)據(jù)大致相同，不在贅述。 6． 歷史數(shù)據(jù)顯示：選擇菜單欄歷史顯示下的歷史數(shù)據(jù)查看，進(jìn)入歷史查看功能。程序界面如圖所示。數(shù)據(jù)每3分鐘保存一次，我們可以查詢一天內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。首先選擇查詢的傳感器的位置，然后選擇查詢的時間，我們將顯示一整天的數(shù)據(jù)，若為空則說明此時為保存數(shù)據(jù)（可能未開機(jī)、演示模式等原因）。若無任何數(shù)據(jù)，將提示用戶“無查詢數(shù)據(jù)。”。單擊“打印報告”按鈕，將顯示打印報告，單擊左上角的打印機(jī)圖標(biāo)將打印數(shù)據(jù)報告。其它歷史查詢中的打印報告功能與此相同。單擊前一天或后一天按鈕，將自動查詢前一天或后一天選定位置的歷史數(shù)據(jù)，此兩項功能在以后窗體中，功能類似，不在贅述。界面如圖所示。 7． 歷史曲線查看：單擊菜單欄歷史顯示下的歷史曲線顯示將出現(xiàn)歷史曲線顯示窗體。此窗體使用曲線顯示的方式顯示一天的歷史數(shù)據(jù)。窗體啟動，將自動查詢第1路的當(dāng)天的歷史數(shù)據(jù)。若為空，說明此時間內(nèi)無歷史數(shù)據(jù)。軟件界面如圖所示。可報表打印（略）。 8． 歷史報警數(shù)據(jù)查看：單擊菜單欄歷史顯示下的歷史數(shù)據(jù)查看將出現(xiàn)歷史顯示窗體。窗體啟動將自動查詢第1路的當(dāng)天的歷史報警數(shù)據(jù)。若沒有報警數(shù)據(jù)，顯示“無報警數(shù)據(jù)。”。選擇左側(cè)相應(yīng)的路數(shù)，將自動顯示其歷史報警紀(jì)錄。可報表打印（略）。 9． 歷史斷電查看：單擊菜單欄歷史顯示下的歷史斷電數(shù)據(jù)查看將出現(xiàn)歷史斷電顯示窗體。窗體啟動自動查詢當(dāng)天的第一路的斷電紀(jì)錄。若沒有斷電數(shù)據(jù)，顯示“無斷電數(shù)據(jù)”。選擇左側(cè)的相應(yīng)的路數(shù)自動顯示輸入日期內(nèi)的歷史斷電數(shù)據(jù)。可報表打印（略）。
10． 其它歷史故障：單擊菜單欄歷史顯示下的其它歷史故障將出現(xiàn)其它歷史故障查詢窗體。窗體啟動，將自動查詢當(dāng)天的諸如通訊失敗、停機(jī)、非法關(guān)機(jī)等故障的紀(jì)錄。若無故障，顯示“無歷史故障”。可報表打印（略）。 11． 傳感器標(biāo)定：單擊菜單欄系統(tǒng)設(shè)置下的傳感器標(biāo)定，出現(xiàn)傳感器標(biāo)定窗體。此窗體用于對傳感器的標(biāo)定。如果上位機(jī)的采集數(shù)據(jù)與實際的傳感器的顯示數(shù)據(jù)不符時，使用此功能，此功能是對上位機(jī)軟件的標(biāo)定，對傳感器無操作。首先選取要標(biāo)定的傳感器，若通訊無數(shù)據(jù)，當(dāng)前采樣值未空，此時無法完成標(biāo)定功能；若有數(shù)據(jù)，請選取兩個相對間隔比較大的數(shù)據(jù)標(biāo)定。例如：在顯示瓦斯?jié)舛任?時，采樣值為405，我們在零點物理量中輸入0，單擊確認(rèn)零點，然后我們將使用測試功能，將傳感器模擬輸出2.5，采樣值變?yōu)?400，我們輸入2.5，單擊確認(rèn)終點，此時系統(tǒng)提示“標(biāo)定成功”，完成對此傳感器的標(biāo)定操作。其它相同。 12． 傳感器設(shè)置：單擊菜單欄系統(tǒng)設(shè)置下的傳感器設(shè)置啟動傳感器設(shè)置窗。此窗體包括增加與刪除功能。輸入傳感器名稱，位置，地址，報警值，大屏地址按“增加”按鈕，系統(tǒng)提示增加成功，即增加完一路傳感器。單擊已安裝傳感器項，將顯示此傳感器的相關(guān)參數(shù)。單擊刪除，系統(tǒng)提示“真的刪除嗎？”，如果選擇是，系統(tǒng)將刪除此傳感器；否，中止刪除操作。 13． 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置：單擊菜單欄系統(tǒng)設(shè)置下的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置啟動傳感器設(shè)置窗體。1）設(shè)置采集的端口，選擇與傳感器傳輸?shù)亩丝冢瑔螕舸_定即可。2）選擇加密狗的使用端口，輸入識別字，申請字單擊確定。請不要隨意設(shè)置此項，如果所以設(shè)置將造成軟件運行在演示狀態(tài)，只能運行10分鐘。 14． 聲音設(shè)置：用戶可設(shè)置聲音是否允許，將允許聲音選中，說明允許聲音提示，否則不進(jìn)行聲音提示。首先選取相應(yīng)的報警聲，斷電聲，通訊失敗聲（也可手動在輸入框輸入，請確保路徑正確），可單擊試聽收聽聲音，選擇確保正確后，單擊保存，系統(tǒng)提示“保存成功”完成本次操作。單擊“返回”按鈕返回主界面。 15． 登錄：此功能主要是用于調(diào)試是使用的。輸入密碼后，系統(tǒng)將調(diào)試窗與日志窗置為可選擇。調(diào)試窗用于查看系統(tǒng)與傳感器的通訊是否正常。日志窗查看用戶使用過程中是否對系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行修改等操作，以避免隨意設(shè)置造成的系統(tǒng)運行錯誤等問題的發(fā)生。
對于菜單中的相應(yīng)的選項，在快捷菜單中均可使用，請參照相應(yīng)的快捷欄的提示使用。
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