矿井安全监测系统.ppt

1,矿井安全监控系统主讲:蔡成功Tel:13839136421河 南 理 工 大 学二 O O 五 年 一 月,2,1.1 矿井安全监控系 统作用 保证安全生产；实现煤炭高产、高效。1.2 矿井安全监控系统一般用途 安全环境、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、机电设备状态等。,矿 井 安 全 监 控 系 统1 绪 论,3,1.3 矿井监测特点 瓦斯（甲烷）等易燃、易爆性;硫化氢等腐蚀性气体;淋雨、潮湿;空间狭小;矿尘大;电磁干扰严重;电网电压波动大;工作场所分散且距离远。,矿 井 安 全 监 控 系 统1 绪 论,4,1.4 矿井安全监控系 统与一般监控的区别 电气防爆；传输距离远；采用树形结构；监控对象变化缓慢。一般工业监控原理和技术难与适合矿井监测。,矿 井 安 全 监 控 系 统1 绪 论,5,2.1 矿井监测系统的发展 矿井监控系统是由单一甲烷监测和就地断电控制的瓦斯遥测系统和简单的开关量监测模拟盘调度系统发展而来的。系统监测参数单一，监测容量小，电缆用量大、系统性能价格比低，难以满足煤矿安全生产的需要。随着传感器技术、电子技术、计算机 技术和信息传输技术的发展和在煤矿的应用，矿井监控系统已由早期的单一参数的监测系统，发展为多参数单方面监控系统（例如环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、等监控系统）。存在着硬件不通用、软件不兼容、信道不共享、信息不共享等问题。因此，矿井监控系统将综合组态软件、现场总线、可编程控制器、多媒体、计算机网络和智能传感器等技术，向着硬件通用、软件兼容、信道共享、信息共享、多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控系统的方向发展。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,6,2.2 早期的矿井监控系统作用及功能：用来监控井下环境中甲烷度的监测系统，并具有瓦斯超限声光报警和断电功能。,矿井监控系统是由瓦斯遥测系统发展而来的。瓦斯遥测系统是用来监控井下环境中甲烷浓度的监控系统，并具有瓦斯超限声光报警和断电功能。,组成:甲烷传感器 断电仪 遥测仪 记录仪,传感器 传感器将模拟信号转换为电信号送断电仪，并具有甲烷浓度显示和甲烷浓度超过报警门限后声光报警功能。,断电仪 对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制，将调制后的信号经2芯矿用信号电缆远距离传送至位于地面的遥测仪。,遥测仪 对接收到的调制信号解调后显示，并进行报警判别，当甲烷浓度超过报警门限时，发出声光报警信号。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,记录仪 将甲烷浓度实时记录下来。,7,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,2.3 矿井安全监控系统分类 按监控目的分为环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统。按使用环境分为防爆型、矿用一般型、地面普通型和复合型系统。按复用方式可分为频分制、时分制、码分制和复合复用方式(同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上)系统。按采用的网络结构不同可分为星形、环形、树形、总线形和复合形(同时采用星形、环形、树形、总线形中两种或两种以上)系统。按信号传输方向不同可分为单向、单工和双工系统。按所传输的信号不同可分为模拟传输系统和数字传输系统。按调制方式不同可分为基带、调幅、调频和调相等系统。按同步方式不同可分为同步传输系统和异步传输系统等等。按监控目的分类便于系统选型，按技术特征分类便于进一步了解系统的技术性能。在实际应用中通常将上述分类方法结合使用。,8,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,2.3 矿井安全监控系统分类2.3.1 环境安全监控系统 甲烷、氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢、风速、负压、湿度、温度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、工作电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电和 甲烷风电闭锁控制等。2.3.2 轨道运输监控系统 信号机状态、电动转撤机状态、机车位置、运行方向、运行速度、车皮数、空（实）车皮数等，并实现信号机、电动转辙机闭锁控制等。,9,2.3.3 胶带运输监控系统 皮带速度、轴温、烟雾、堆煤、横向撕裂、纵向撕裂、电机运行状态、煤仓煤位等，并实现顺煤流启动，逆煤流停止闭锁控制和安全保护等。2.3.4 提升运输监控系统 罐笼位置、提升速度、安全门状态等。2.3.5 供电监控系统 电网电压、电流、功率、功率因数、馈电开关状态、电网绝缘等，漏电保护等2.3.6 排水监控系统 监测水仓水位、水泵开停、水泵工作电压、电流、功率、阀门状态、流量、压力等，并实现阀门开关、水泵开停控制等。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,10,2.3.7 火灾监控系统 一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度等。2.3.8 矿山压力监控系统 地音、顶板位移、位移速度、位移加速度等。2.3.9 煤与瓦斯监控系统 煤岩体声发射、瓦斯涌出量等。2.3.10 机电设备监控系统 机械振动、油质量污染等。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,11,2.4 矿井监控系统现状 监测参数单一，监测容量小，电缆用量大、系统性能价格比低。因此，难以满足煤矿安全生产的需要，特别是采煤机械化程度的提高，对矿井监控提出了越来越高的要求 矿井监控存在的主要问题:现有监控系统均针对某一监控对象开发；在同一水平上重复开发；均没有将数据、文字、声音、图象等多种媒体结合；均没有针对矿井机电一体化和移动监控；通信协议均自我定义，互不兼容；均采用主从式传输，受地面主站设备和电缆影响大；均为某一特定系统开发，通用性差，难以满足综合监控；现有分站均为某一监控目的开发、功能单一、用户难以通过简单地操作实现综合监控的目的。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,12,2.4 矿井监控系统现状 现有传感器及执行机构，一般采用星形结构与分站连接（除个别系统外），电缆复用率低，需敷设大量的电缆，既增大了系统投资，又不便于系统维护。现有传感器及执行机构一般需经分站接人系统（除个别外），当个别传感器和执行机构离分站较远，而离系统电缆较近时，就显得十分不合理，不便于系统维护，增加了系统电缆投资。现有传感器输出信号为模拟信号（频率型、电流型和电压型）和开关量信号，采用模拟信号和开关量信号，很难实现传感器及执行机构的电缆多路复用。现有传感器的电路均针对某一种传感组件设计、仅能实现标校、显示、声光报警、信号输出等基本功能，不能实现同一电路可配接不同传感组件（如监测甲烷浓度的黑白组件，监测温度的半导体组件等），以便于用户维护。现有传感器也不能实现多参数监测，如甲烷和风速二参数传感器、一氧化碳和温度二参数传感器。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,13,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,每一个分站分别通过一根传输电缆与中心站相连。,各分站与中心站用一根传输电缆串在一起，形成一个环。,每一个分站使用一根就近连接到系统传输上。,14,2.5 全矿井综合监控系统组成 以太网，指由施乐公司创建并由施乐、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测技术）技术，并以10 Mbps的速率运行在多种类型的电缆上。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道。共享数据传输信道的思想来源于夏威夷大学。所谓现场总线，是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,15,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,2.5.1 智能传感器(1)电路通用 智能传感器的电路是通用的，可配接各种不同的传感组件(含敏感组件)，当用于不同被测物理量时，只需更换传感组件。并且同一个传感器还可同时接入多个传感组件构成多参数传感器(如甲烷与风速二参数传感器，一氧化碳与温度二参数传感器等)。通用电路首先方便了用户维护。,16,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,2.5.1 智能传感器(2)数字信号传输与多路复用 智能传感器采用数字信号传输，多台传感器共享一根多芯电缆，树形结构与智能监控站相连，当传感器远离智能监控站而靠近系统传输电缆时，智能传感器可直接接系统电缆。,17,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,2.5.1 智能传感器(3)就地控制 传感器直接控制执行机构，较接分站控制执行具有执行速度快的特点.,18,2.5.2 智能监控站 是全矿井综合监控系统智能现场设备，其功能类似于现有系统分站，具有信号采集、控制、与主站或上级智能控制站双向数据传输等功能，但又不同于现有系统分站，这主要体现在以下几个方面：(1)与传感器、执行机构信号传输采用数字传输，多路复用，解决了模拟量输入输出、开关量输入输出4种监控量互换的问题。(2)采用组态软件技术，解决了分站软件通用问题。(3)采用现场总线技术，解决通信协议不通用、不同的分站难以接入同一系统，主从式通信等问题，提高系统的可靠性。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,19,2.5.3 调度管理网络-调度和管理人员是通过调度管理网络与系统进行信息交换的，其功能类似于现有系统的中心站和远程终端，具有系统初始化、显示、打印、存储、控制干预等功能，但又不同于现有中心站与远程终端，这主要体现在以下几个方面：(1)采用计算机网络将工作在生产调度室、通风调度室、矿长办公室和总工办公室等许多工作站联系在一起。也可通过授权限制某些用户对信息资源的利用。(2)采用组态软件技术，解决了中心站软件通用问题。(3)网络设备由工作站(含多屏幕工作站、多媒体工作站)和服务器等组成。一般采用以太网、快速以太网、交换式以太网和ATM。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,20,2.5.4 现场总线与组态软件技术 现场总线:连接智能现场设备和自动化的多节点，数字式，双向传输的通信网络。组态软件:通用的监控软件，用户不需要学习任何语言和编成方法，利用组态软件提供的生产工具就可以生产具有通信，控制，显示，储存，打印，报警等多种功能各种应用软件。,矿 井 安 全 监 控 系 统2 矿井监测系统的发展及分类,21,3.1 矿井监控的特点矿井监控的特点(1)电气防爆。(2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米，甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。(3)网络结构宜采用树形结构。矿井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构，并且分支长度可达数千米。(4)监控对象变化缓慢。监控对象主要为缓变量，因此，在同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。(5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。(6)工作环境恶劣。(7)传感器(或执行机构)宜采用远程供电。由于传感器及执行机构往往设置在工作面等恶劣环境，因此，不宜就地供电。现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。(8)不宜采用中继器。受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源，若采用远距离供电还需要增加供电芯线。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,22,3.2 矿井监控信息传输要求 传输介质：除矿井监视系统外，矿井监控系统一般都采用双绞线。网络结构：为便于系统安装维护，节约传输电缆，降低系统成本，宜采用树形网络结构，也可采用环形、总线形、星形或其它网络结构。工作方式：矿井监控系统宜采用多主或无主工作方式，也可采用主从等其它工作方式。连接方式：为满足环境安全、轨道运输、胶带运输等就地监控的需要，矿井监控系统的连接方式宜灵活多样、既可单层连接，又可多层连接。传输方向：矿井监控系统宜采用半双工传输，也可采用全双工传输。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,23,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,24,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,单向传输是指消息只能单方向进行传输的工作方式。,全双工传输是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。,半双工(单工)传输方式是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。,25,3.2 矿井监控信息传输要求 复用方式：矿井监控系统宜采用时分制复用方式，也可采用频分制、码分制等复用方式。信号：宜采用不归零矩形脉冲数字信号传输，包括分站至主站和传感器、执行机构至分站传输。也可采用频率型等模拟信号。数字信号具有：抗干扰能力强；传输中的差错可以控制、传输质量高；可以传递各种消息，灵活通用；便于计算机存储、处理、传输；便于本质安全防爆隔离等特点。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,26,3.2 矿井监控信息传输要求 同步方式：矿井监控系统宜采用串行异步传输方式，也可采用串行同步传输方式。调制方式：基带传输与频带传输相比具有设备简单、成本低、便于本质安全防爆、树状系统使用等优点。而调频和调相具有抗干扰能力强的优点。因此，矿井监控系统宜采用基带调频和调相传输。字符：字符长度通常有5、6、7、8位等，但在实际使用中，为提高编码效率一般采用8位。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,27,3.2 矿井监控信息传输要求 帧格式：矿井监控系统的1帧宜由1个字符的地址场、1个字符的控制场、N个字符的数据场和2个字符的CRC校验场组成。也可采用HDLC的帧格式。包括起始和终止标志的信息块称为HDLC的“数据帧”。传输速率：矿井监控系统的传输速率宜在1200bps、2400bps、4800bps等中选取。误码率：用于监测的矿井监控系统的误码率要求较低，误码率应不大于10-6；而用于监控的矿井监控系统的误码率要求较高，应不大于10-8。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,28,3.2 矿井监控信息传输要求 传输处理误差：为降低系统成本，模拟量一般都采用8位字长来表示，在AD转换过程中的处理误差1256。因此，矿井监控系统的传输处理误差应不大于0.5。最大巡检周期：为保证实时性，需对最大传输容量下巡检周期进行规定。由于矿井监控信号的变化比较缓慢，因此，矿井监控系统的最大巡检周期应不大于30s，并应满足监控要求。当然，在不过多增加系统成本的前提下，传输周期越短越好。最大传输距离：分站至主站之间、分站至分站之间的最大传输距离应不小于10Km；传感器及执行机构至分站之间的最大传输距离应不小于2Km。最大节点容量：矿井监控系统的最大节点容量宜在8、16、32、64、128中选取，取上述值除考虑物理层外，还考虑便于2进制编码的问题。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,29,3.3 矿井监控系统通用要求(1)系统应具有模拟量、开关量和累计量监测功能。(2)系统应具有声光报警、模拟量和开关量手动与自动控制功能。(3)系统应具有备用电源。当电网停电后，系统应能对主要监控量继续监控、继续监控时间应不小于2小时。(4)系统应具有自检功能。当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询及打印。(5)系统主机应双机备份，并具有手动切换功能(自动切换功能可选)。(6)系统应具有实时存盘功能。(7)系统应具有列表显示功能。(8)系统应具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,30,系统应具有柱状图显示功能，以便直观地反映设备开机率。系统应具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映安全生产状况。系统应具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置，运行状况，便于管理和维修。系统具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等功能，以便于报表分析。系统应具行人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输入。系统具有防雷措施，防止雷电击毁设备，引起井下瓦斯爆炸。系统应具有抗干扰措施。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,31,系统分站应具行初始化参数掉电保护功能，以防分站停电后，初始化参数丢失.系统具有工业电视图像等多媒体功能，以便于提高信息的利用率。系统宜具有网络通信功能。地面设备具有防静电措施。系统应工作稳定，性能可靠，出厂前要进行连续7天的稳定性试验，系统软件死机率应小于1次720小时。(21)系统调出整幅实时数据画面的响应时间应小于5秒。(22)电源波动适应范围：地面90110，井下75-110。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,32,3.4 矿井监控系统软件总体要求 3.4.1 性能要求(1)实时性：监测、数据计算、判断、处理、传输、控制等功能应具有实时性，能周期地循环运行，而不中断。(2)数据处理精度:各种运算、处理误差应小于0.5。(3)死机率:软件引起的死机率应小于1次月。(4)键盘响应:在连续运行过程中，软件应能响应操作人员从键盘输入的命令，从键盘输入到执行命令的间隔时间小于30S。(5)中文功能:具有汉字显示、用汉字及字符打印表格的功能。(6)自检功能:监控系统软件宜具有对接人系统的传感器、分站的工作状态、传输电缆故障位置的自检功能。(7)信息输出和存储功能:监控软件应具有显示、打印、报警和存储功能。(8)生成功能:监控软件应具有在不中断正常监控功能的条件下由用户随时生成、修改各种参数及表格的功能。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,33,3.4.2 单位 格式 时间 色标 符号及字符长度1.1 单位:所有计量单位必须符合法定计量单位。1.2 表示格式(1)模拟量值一般采用三位有效数字表示。常用参量的表示格式如表所示。(2)开关量状态可用汉字(如开停)、字符(如ONOFF)、图形颜色(如红色为停止，绿色为工作)，或其它方式(如模拟旋转表示工作等)表示。(3)累计量值表示可自行规定。1.3 时间系列 在计算、显示、打印、存储等功能中凡涉及时间期限时，宜选用表所列的系列值。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,34,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,35,3.4.2 单位、格式、时间、色标、符号及字符长度3.4.4 色标 颜色所代表的意义可按下列选择：(1)红色:超限报警、设备故障、停止运行、电力网有电。(2)黄色:设备维修不用、测点不巡检、接收不到信号、电力网无电。(3)绿色正常运转、工作。3.4.5 符号 用符号代替汉字时，应取该汉字表示的英文词组首字母为符号，有约定成俗的除外，常用符号如表所示。3.4.6 字符长度 显示或打印汉字名称长度应不超过8个汉字长度。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,36,3.4.3 模拟量数据表格显示形式(1)分类显示。分类显示就是按所监测物理量的所属类别显示，一般分通风类、供电类、运输类、采掘类、排水类等大类。每一大类还可进一步细分，如：通风可分为CH4、CO、风速类等。(2)调用显示(又称召唤显示)。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,37,3.4.3 模拟量数据表格显示形式(3)报警显示(4)报警记录查询显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,38,3.4.3 模拟量数据表格显示形式(5)断电显示(6)断电记录查询显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,39,3.4.3 模拟量数据表格显示形式(7)统计值记录查询显示(8)模拟量断电命令与馈电状态不符显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,40,3.4.3 模拟量数据表格显示形式(9)模拟量断电命令与馈电状态不符记录查询显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,41,3.4.4 模拟量数据显示内容 传感器设置地点。传感器所测物理量 单位 报警浓度 断电浓度 复电浓度 断电范围 监测值 平均值 最大值 最小值 报警及解除报警状态及时刻,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,42,3.4.4 模拟量数据显示内容 断电 复电命令及时刻 馈电状态及时刻 断电命令与馈电状态对应状态及时刻 时钟时刻,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,43,3.4.5 开关量状态表格显示型式 分类显示：按监测设备的所属类别显示，一般分通风类、供电类、运输类、采掘类、排水类等大类。(2)调用显示(3)报警与断电显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,44,3.4.5 开关量状态表格显示型式(4)断电命令与馈电状态不符显示(5)状态变动显示(6)报警记录查询显示(7)断电记录查询显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,45,3.4.5 开关量状态表格显示型式(8)开关量动作记录查询显示(9)开关量断电命令与馈电状态不符查询显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,46,3.4.5 开关量状态显示内容 开关量状态表格显示，一般应包括以下内容：(1)所监测设备地点。所监测设备地点在系统初始化时，通过人机对话输入，如：1号掘进工作面。(2)所监测设备名称。设备名称在系统初始化时，通过人机对话输入，如：局部通风机。(3)报警状态。报警状态在系统初始化时，通过人机对话输入，如：停。(4)断电状态。断电状态在系统初始化时，通过人机对话输入，如：停。(5)断电范围。断电范围在系统初始化时，通过人机对话输入，如：掘进巷道。(6)当前状态。当前状态是系统实时监测到的开关量状态，如：开。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,47,3.4.5 开关量状态显示内容(7)状态变动时刻。状态变动时刻是系统通过对开关量状态变动的实时监测，而给出变动时刻信息，如：01-01-198815：40等。(8)报警及解除报警时刻。报警及解除报警时刻就是将开关量状态报警及解除报警时刻记录下来。(9)断电及复电时刻。断电及复电时刻就是将断电命令及复电命令时刻记录并显示。(10)馈电状态及时刻。馈电状态及时刻就是将监测到的被控开关的状态及时刻显示并记录。(11)断电命令与馈电状态比较及时刻。当断电命令与监测到的馈电状态不符时，报警显示，并记录时刻及状态。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,48,3.4.6 模拟量曲线显示,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,49,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,3.4.7 开关量柱状图显示,50,3.4.8 模拟图显示 具有说明巷道、设备布置等背景图上，将实时监测到的开关量状态，用相应的图样在相应的位置模拟显示，同时将实时监测到的模拟量数值在相应位置显示。具有直观、形象的优点。对于较复杂的系统，模拟图可以分为总图及局部详图，并具有漫游、弹出详图等功能。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,51,3.4.8 模拟图显示3.4.8.1 供电系统(1)能够说明供电系统线路和设备布置的模拟图形。(2)根据实时监测到的开关量状态，实时显示有关设备(如刀闸、油开关等)的动作状况。一般改变有关设备的开闭符号和颜色。(3)及时显示供电系统供电情况。(4)在相应位置数字实时显示电压、电流、功率值。(5)由于矿山供电系统一般较大，因此，供电系统模拟图应有总体和局部详图两种。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,52,3.4.8 模拟图显示3.4.8.2 运输系统(1)能够说明运输系统设备和铁路布置的模拟图形。(2)根据实时监测到的开关量状态，实时显示有关设备和电机车的运行状态(如煤仓是否出煤，强力皮带是否运转，电机车的运行方向、位置等)。(3)在相应位置数字显示运煤量、煤仓煤位、机车位置、速度等。(4)根据需要设置总图和局部详图。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,53,3.4.8 模拟图显示3.4.8.3 采、掘、开系统(1)能够说明采、掘、开系统设备配置和巷道布置的模拟图形。(2)根据实时监测到的开关量状态，实时显示有关设备(如采煤机、掘进机等)的动作状况。(3)在相应位置数字显示机组位置、速度等。(4)根据需要设置总图和局部详图。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,54,3.4.8 模拟图显示3.4.8.4 供、排水系统(1)能够说明供排水系统设备和管路配置的模拟图。(2)根据实时监测到的开关量状态，实时显示有关设备(如水泵、阀门)的动作状况。(3)及时显示排水和供水情况。(4)在相应位置数字实时显示水压，流量，水仓水位等。(5)根据需要设置总图和局部详图。3.4.8.5 通风系统(1)能够说明通风系统网络及设备配置的模拟图。(2)根据实时监测到的开关量状态，实时显示通风网络风流、设备工况(如主通风机、局部通风机、风门、风窗)(3)在相应位置实时数字显示风速(或风量)、负压等。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,55,3.4.8 模拟图显示3.4.8.6 监控系统自检 为了及时掌握监控系统的工作状况，便于维护，要求矿井监控系统具有故障自检和自动处理功能，并及时将故障(传感器、分站、中心站主要设备故障或传输线发生故障的位置)在系统自检图上显示出来。监控系统自检图应包括如下内容：(1)能够说明监控系统设备(中心站、分站、传感器)布置和电缆敷设的模拟图形。(2)根据系统自检情况，将具有故障的设备和电缆的故障点用不同颜色显示出来(如正常时为兰色，故障时为红色)(3)根据系统的大小情况，设置总图与局部详图，详图中有接线图，以便维护。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,56,3.4.8 模拟图显示3.4.8.7 避灾路线 为了及时处理煤矿井下灾变，可以将避灾路线图存储在计算机内。当井下发生灾变时，调出避灾路线图，并根据避灾路线图中“模拟人”的撤离路线，指挥井下工作人员撤离灾变现场。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,57,3.4.9 报警 声音报警 当模拟量监测值超限(需要报警或断电)、断电命令与馈电状态不符或开关量状态为报警状态时，报警喇叭或蜂鸣器应发出声响。光报警 在表格显示方式中，当模拟量监测值超限(需要报警或断电)或开关量状态为报警状态时，有关该模拟量或开关量的文字和数值闪烁，也可用红色显示，或用红色显示加闪烁。在模拟量模拟曲线显示和图形显示方式中，当模拟量监测值超限(需要报警或断电)、断电命令与馈电状态不符或开关量状态为报警状态时，相应的曲线和图样应变为红色，数值变为红色，或闪烁，或红色显示加闪烁。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,58,3.4.10 存储记录 为了长期保存监控信息，为事故分析、生产计划提供信息，需要将监控信息存储。统计值记录 模拟量报警记录 模拟量断电记录 断电命令与馈电状态不符记录 开关量状态变动记录 开关量报警及断电记录 开关量断电命令与馈电状态不符记录 监控设备故障记录,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,59,3.4.11 打印 系统应具有定时打印和调用打印功能，宜具有报表模拟量曲线、开关量柱状图、模拟图形或屏幕拷贝功能。所打印的表格包括班报、日报和记录查询表等。应将开关量与模拟量分开报表。应具有分类报表的功能(如通风类、供电类等)。班、日报表包括模拟量报表、模拟量报警报表、模拟量断电报表、模拟量断电命令与馈电状态不符报表、开关量报警及断电报表、开关量断电命令与馈电状态不符报表、开关量状态变动报表、故障设备报表等。记录查询报表包括模拟量报警、模拟量断电、模拟量断电命令与馈电状态不符、模拟量统计值、开关量报警及断电、开关量断电命令与馈电状态不符、开关量状态变动，监控设备故障记录查询报表等。模拟量报警、模拟量断电、模拟量断电命令与馈电状态不符、开关量报警及断电、开关量断电命令与馈电状态不符、开关量状态变动、监控设备故障记录查询报表除表头为“查询报表”，增加了查询起止时刻、其累计时间、累计次数、最大值、平均值等为查询期间内的值外，其余内容同班、日报表。,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,60,3.4.11.1 模拟量班、日报表3.4.11.2 模拟量报警班、日报表,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,61,3.4.11.3 模拟量断电班、日报表3.4.11.4 模拟量断电命令与馈电状态不符班、日报表,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,62,3.4.11.5 开关量报警及断电班、日报表3.4.11.6 开关量断电命令与馈电状态不符班、日报表,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,63,3.4.11.7 开关量状态变动班、日报表3.4.11.8 监控设备故障班、日报表,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,64,3.4.11.9 模拟量统计值历史记录查询表,矿 井 安 全 监 控 系 统3 矿井监控的特点及要求,65,4.1 矿井安全监控系统技术要求 矿井安全监控系统除应满足矿井监控信息传输要求和矿井监控系统通用要求外，还应满足下列要求：系统应具有甲烷、风速、压差、一氧化碳浓度、温度等模拟监测，馈电状态、设备开停、烟雾等开关量监测和累计量监测功能。系统应具有甲烷浓度超限声光报警和断电复电控制功能。系统应具有甲烷风电闭锁功能。系统应具有断电状态监测功能。系统具有中心站手动遥控断电复电功能，断电复电响应时间应不大于系统巡检周期。系统具有异地断电复电功能。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,66,4.2 安装、使用与维护4.2.1 建立安全仪表计量检验制度煤矿企业应建立安全仪表计量检验制度。这就要求矿区建立安全仪表计量检定站，负责校准气样配置和计量检定等工作。特别是校准气样的配置工作是保证矿井安全监控装置正常运行的关键。4.2.2 装备要求 高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井必须装备矿井安全监控系统。有条件的低瓦斯矿井应优先装备矿井安全监控系统。没有装备矿井安全监控系统的低瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或风电闭锁装置和甲烷断电仪。没有装备矿井安全监控系统的低瓦斯矿井的无瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备风电闭锁装置或甲烷风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的低瓦斯矿井的回采工作面，必须装备甲烷断电仪。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,67,4.2 安装、使用与维护对安全监控设备的要求 煤矿安全监控设备必须工作稳定、性能可靠。必须符合有关国家标准和行业标准，通过煤炭行业标准化归口审查，通过国家技术监督局认证的检测机构的型式检验，并取得“MA标志准用证”。必须通过国家技术监督局认证的检测机构的防爆检验，并取得“防爆合格证”。应优先采用本质安全型，防爆型煤矿安全监控设备之间的输入输出信号必须为本质安全型信号。煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电线和动力电缆等共享，确保其本质安全防爆性能。必须具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该设备所控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁：当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,68,4.2 安装、使用与维护甲烷断电仪必须具备下列功能 甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警。甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁,甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁。与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁，当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,69,4.2 安装、使用与维护甲烷风电闭锁装置 甲烷风电闭锁装置除具有甲烷断电仪全部功能外，还具有风电闭锁功能:掘进工作面甲烷浓度达到1.5CH，时，系统应能切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;当掘进工作面甲烷浓度低于1.0CH时，系统应能自动解锁。掘进工作面回风流中的甲烷浓度达1.0CH时，系统应能切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0CH时，系统应能自动解锁。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,70,4.2 安装、使用与维护甲烷风电闭锁装置 被串掘进工作面入风流中甲烷浓度达到0.5CH时，系统应能切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电器设备的电源并闭锁：当被串掘进工作面入风流中甲烷浓度低于0.5时，系统应能自动解锁。局部通风机停上运转，或局部通风机风筒中的风速低于规定值时，系统应能切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;当局部通风机恢复正常工作或风筒中的风速大于规定值时，系统应能自动解锁。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,71,4.2 安装、使用与维护甲烷风电闭锁装置 与闭锁控制有关的设备（含主机、甲烷传感器、设备开停传感器等）故障或断电时，系统应能切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;与闭锁控制有关的设备接通电源1分钟内，系统应继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源;当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，系统应能自动解锁。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,72,4.2 安装、使用与维护安装 提出安装申请单，分别送通风和机电部门。在安装断电控制系统，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，在连接时必须有安全监测人员在场监护。安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。严禁与局部通风机共享电缆、变压器或开关。与安全监控设备关联的电气设备，电源线及控制线在拆除或改线时，必须与监控管理部门共同处理。检修与监控设备关联的电气设备，需要安全监控设备停止运行时，须经矿调度室同意，并制定安全措施后方可进行。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,73,4.2 安装、使用与维护安装 在使用安全监控设备前，必须在调试合格后方可使用。传感器应设置在能正确反映被测物理量或被监测状态的位置。声光报警器应设置在经常有人工作、便于观察的地点。井下主站或分站，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。隔爆兼本质安全型等复合型本质安全型防爆电源，应设置在采区变电所，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低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内，煤(岩)与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷，采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷、采用串联通风的被串掘进巷道内。,矿 井 安 全 监 控 系 统4 矿井安全监控系统,74,4.2 安装、使用与维护4.2.7 调校与故障处理 安全监控仪器设备必须定期调试校正，每月至少一次。在设备验收时、安装前也必须调试校正。采用载体催化组件的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等，每隔7d必须使用校准气样和空气样，按产品使用说明书的要求调校一次。每隔7d必须对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试。安全监控仪器及设备校正包括零点、灵敏度、报警点、断电点、复电点、指示值、控制逻辑等。监测气体的安全监控仪器及设备，应采用空气样和相应的标准气样或校准气样进行调试和校准。测量风速的安全监控仪器及设备，选用经过标定的风速