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煤矿安全监控系统
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煤矿安全监控系统

一、系统介绍

    KJ91N(A)型煤矿安全生产监控系统(以下简称“系统”)适用于对煤矿井下环境参数、工况参数的监测与控制,它能接入各种类型的传感器:如瓦斯、氧气、一氧化碳、风速、负压、温度、湿度、流量、烟雾、风门开关等环境参数传感器;水仓水位、煤仓煤位、压风机风压、箕斗计数、主扇、局扇、水泵、采煤机、掘进机、运输机开停等生产参数传感器;当井下某一局部瓦斯超限时,可根据需要而切断相关区域的电源,以保证该区域的安全,避免对工作人员的生命及国家财产带来的巨大损失。该系统适用于各类大、中、小型矿井。

    系统的设计、制造按照国家的相关安全标准进行,完全符合国家的相关标准要求,可应用于煤矿有瓦斯和粉尘爆炸危险的环境中。

二、主要特点

    1、在系统软件方面

    KJ91N(A)系统的软件,包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软件等,都在随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代,已从早期的WIN98运行环境到现在的WIN2000/XP/2003 /Vista版,是目前国内煤矿安全监控系统最先进的软件之一。

    (1)它是一套综合性软件,支持安全监测、生产监测、抽放、火灾、人员定位、考勤、工业电视、视频会议等各种子系统;操作方便、网络功能强大、可靠性好、支持C/S和B/S模式;支持异地远程访问,图形软件可支持矢量图方式;报表软件采用微软公司Excel表格处理软件,可支持错误信息剔除、数据统计、自动计算处理等功能;全局联网可支持WEBGIS方式,实现矿、局、市、省等各级联网;利用公用无线网络可实现GPRS分级安全信息分级报警功能。

    (2)在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态链接库及对象嵌入技术,使得系统的模块化程度进一步提高,系统具有更加灵活的集成方式,可适应不同用户对系统规模的要求,有很高的扩展性和开放性。

    (3)由于系统运行于WIN98/NT/2000/XP/2003多任务环境,并在数据通讯方面采用了动态链接库及多线程技术,实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接。

    (4)系统提供强大的矢量化组态图等多种显示功能,可随时显示监测数据、图形、曲线和报警点及数值;图形编辑器提供了丰富的图元,并提供自定义图元功能,用户可用它编辑强大的组态图形显示;所有图形均支持无级放大、缩小、漫游等功能;支持AUTOCAD等多种图形格式的导入。

    (5)地面中心站为开放式系统,软硬件均可以扩充,系统地面设备以全网络方式运行,支持NT及NETWARE网络操作系统,运行协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX,可与企业计算机局域网实现网络互联,方便地与生产监控、工业电视和生产调度系统联网,在网上可运行任意一台网络终端,同时支持终端通过服务代理的远程连接(通过公用电话PSTN网等),实现监控信息的远程实时共享。系统软件能与企业构筑的INTERNET/INTRANET网络环境能很好融合,真正实现安全监控信息网络化共享(按用户权限)。

    (6)主控机软件有一个控制软件包,为用户提供逻辑选择编制各种自动控制方案的功能,从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠手段。系统具备完善的由中心站手动控制断电、分站异地断电控制和程控断电、智能传感器输出断电控制组成的三重断电控制功能,从而保证监测参数超限等异常信息断电的万无一失。

    (7)数据处理与存储:系统的数据采用SQL2000/2005标准数据库格式存储,运用先进的变值变态分时存储技术,各种数据(异常信息记录、实时数据、历史数据、密采数据)能够保存10年以上,用户可随时查看、打印输出;也可进行二次开发,整合入现有综合系统中;并提供OPC协议等数据导出服务。

    (8)利用本系统挂接的矿井人员定位信息子系统,可将仪器携带人员在井下任意工作地点的瓦斯浓度和位置信息实时上传,局矿领导、管理人员可随时掌握矿井的动态瓦斯数据;同时可实现人员寻呼和紧急信息通知功能。

   (9)系统独具特色的主从通讯协议,较好克服了通常主从式监控系统普遍存在的因巡检周期偏长(20s~30s之间时)出现的系统报警异常值或断电异常值漏测的缺陷。采用光纤环网通讯模式,巡检周期可缩短到5s。

2、在系统硬件方面

    (1)本公司是专业从事煤矿安全技术的高科技公司,有很强的技术实力,具有独特的技术优势,运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国内属一流,而且我们一直在跟踪当今先进技术,不断地完善和发展。

    (2)自主开发了各种型号规格的智能监控分站和稳压电源,形成了大、中、小型全系列,可满足不同用户需求,且在产品体积、重量、性能等方面较国内同类产品具有较大优势。

    (3)在各类传感器及断电器方面本系统是国内自配套性较强的系统之一,其各类主要传感器及断电器由自己生产制造,传感器种类齐全,断电器有多种系列可以选用,完全能满足用户的不同需要,具有很高的性价比。

    (4)系统通讯也采用了目前高速数据有线通讯中广泛使用的先进的光纤环网技术,通讯距离远,抗干扰能力特强。

    (5)全系列监控分站均具有2h实时监控数据存储功能;均配置了标准RS485智能通讯接口,支持各种智能通讯仪器、设备直接接入系统。

    (6)系统配备的断电器均具有断电反馈功能,系统软件具有断电回控比较指令,可完全确保断电的可靠性。

    (7)监控分站及传感器实现了智能化,调校均采用红外遥控方式,操作简单方便。

    (8)系统配备的各型监控分站均采用高性能16位单片机,极大地提高了系统的运行速度和稳定性,同时全部具有监测信息“黑匣子”功能。

    (9)各型智能监控分站选用新型非易失性存贮器,所有数据掉电不丢失;独具的断电次数、断电时间、设备开停次数,开停时间累计功能,避免了因系统通讯线路出现故障时,误计累计时间,累计次数的缺陷。

   (10)各型智能监控分站自带高精度时钟,具有各路传感器供电电压的检测功能;同时,各型智能监控分站均予留彩色汉字液晶显示屏接口。

   (11)分站具备掉电闭锁功能;当分站掉电(指交直流供电均无)时,立即切断与闭锁控制相关的设备电源并闭锁;当分站复电并工作正常、稳定运行后,自动解锁。

三、监控中心站具有以下功能

1、具备故障闭锁功能:当与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时,切断该监控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。

2、具有手动遥控断电/复电功能,断/复电响应时间不超过2s。

3、具有双机热备份,实现手动/自动切换,当工作主机故障时,备份主机立即自动投入工作,保证系统正常工作。

4、现场模拟量、开关量和累计量数据的采集、记录、查询、报表、实时和历史趋势曲线、柱状图显示、实时图形动态显示、打印等。

5、具有自诊断功能,当系统中传感器、分站、主站、传输电缆及接口、电源供电、断电控制、软件运行等发生故障时,报警并记录故障时间及故障设备及地址。

6、光纤环网结构具备切除故障段回路功能:任意段线路和分站出现故障,系统自动对故障回路进行隔离切断,不至因个别故障点而影响整个系统的通讯。

7、具有断电、馈电状态监测。

8、在不中断监测的情况下,能完成现场各模拟量、开关量传感器的定义、设置、参数修改以及各种数据报表、曲线、图形画面的生成和修改。

9、可对通风、排水、瓦斯抽放、注氮、防火、束管监测等系统的主要设备工况、工艺参数进行集中监视。

10、工作稳定,性能可靠,容错能力强,在操作不恰当时有信息提示,且不影响系统的正常运行。

11、具备较强的人机交互能力,故障发生时能以颜色、图形、语音报警及实时信息窗对操作者发出提示信息。

12、具备上传信息管理系统的数据联网接口。

四、分站具有以下功能

1、具备故障闭锁功能:当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时,切断该监控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。

2、具有甲烷—风—电闭锁功能。

3、具有甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制。

4、异地断电/复电功能,断/复电时间不超过系统巡检周期的2倍。

5、具备记忆功能,在分站掉电时,能自动保护原有的初始化信息和生产累加量信息。

6 备用电池供电功能:当交流电源因故断开时,备用电池投入工作,在最大负荷下可连续工作2h以上。

7 可自动消除瞬高、瞬低的干扰信号。

8 在传输通道断路或短路的情况下,与地面中心站失去通讯联系时,分站仍能独立工作,按照预先设定的报警、断电要求实现监控功能。

五、技术特性

1、最大监控容量

系统最大可监控64台分站。

2、最大巡检周期:系统最大巡检周期应不大于30s。

3、控制执行时间

甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2s。其他的控制执行时间应不大于30s。异地控制执行时间应不大于60s。

4、画面响应时间:调出整幅画面85%的响应时间应不大于2s,其余画面应不大于5s。

5、误码率:误码率应不大于10-8。

6、信号制

(1)模拟量

频率型信号:200Hz~1000Hz,输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时),输出低电平时不大于0.5V,其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms;1200Hz~2000Hz,输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时),输出低电平时不大于0.5V,其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms。

(2)开关量

电流型信号:1mA/5mA,1mA~2mA对应逻辑“0”,4mA~5mA对应逻辑“1”。

无源接点信号:截止状态输出时,漏电阻不小于100kΩ;导通状态输出时,电压降不大于0.5V(电流为2mA时)。截止状态对应逻辑“0”;导通状态对应逻辑“1”。

(3)累计量

输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时),输出低电平时不大于0.5V,其正、负脉冲宽度不应小于0.3s,正、负脉冲的转换时间不大于5ms。

(4)控制量

电平型信号:输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时),输出低电平时不大于0.5V。

无源接点信号:截止状态输出时,漏电阻不小于100kΩ;导通状态输出时,电压降不大于0.5V(电流为2mA时)。

7、模拟量输入处理误差不大于1%。

8、累计量输入处理误差不大于1%。

9、传输性能

(1)接口与分站的传输

接口与分站的传输口数量:1路;

接口与分站的传输方式:主从式、半双工、RS485、双极性;

接口与分站的传输速率:2400bps;

接口与分站的的最大传输距离:10km(使用MHY32、MHYVRP电缆,线径截面不小于1.5mm2)。

(2)接口与交换机的传输

接口与交换机的传输口数量:4路(2对光口);

接口与交换机的传输方式:全双工TCP/IP以太网光信号传输,使用波长为1310nm的单模光纤;

接口与交换机的传输速率:10M/100M;

接口与交换机的最大传输距离:20km(使用波长为1310nm的单模光纤)。

(3)接口与计算机的传输

接口与计算机的传输口数量:1路(接口含7个网口);

接口与计算机的传输方式:全双工TCP/IP电信号传输;

接口与计算机的传输速率:10M/100M;

接口与计算机的的最大传输距离:5m。

(4)交换机与分站的传输

交换机与分站的传输口数量:6路;

交换机与分站的传输方式:主从式、半双工、RS485、双极性;

交换机与分站的传输速率:2400bps;

交换机与分站的最大传输距离:10km(使用MHY32、MHYVRP电缆,线径截面不小于1.5mm2);

10、最大传输距离、本安供电距离

分站到传感器的最大传输距离2km,传感器最大供电距离2km(使用MHYVR电缆,线径截面不小于1.5mm2);

分站到断电器的最大传输距离2km(使用MHYVR电缆,线径截面不小于1.5mm2)。

11、电源到分站最大供电距离2m(就地供电,使用MHYVR电缆,线径截面不小于1.5mm2)。

12、存储时间

甲烷、温度、风速、负压、一氧化碳等重要测点的实时监测值存盘记录应保存7d以上。模拟量统计值、报警/解除报警时刻及状态、断电/复电时刻及状态、馈电异常报警时刻及状态、局部通风机、风筒、主通风机、风门等状态及变化时刻、瓦斯抽采(放)量等累计量值、设备故障/恢复正常工作时刻及状态等记录应保存一年以上。当系统主机发生故障时,丢失上述信息的时间长度应不大于5min。

13、双机切换时间:从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于5min。

14、备用电源工作时间:在电网停电后,备用电源应能保证系统连续监控时间不小于2h。

15、统计值时间:模拟量统计值应是5min的统计值。

16、瓦斯抽放累计量累计时间:瓦斯抽放累计量累计时间间隔为1min。

六、故障判断及处理

1、系统中各设备出现的故障请按照其相应的使用说明书中故障判断及处理项进行。

2、系统数据传输链路出现故障,根据监控主机屏幕的显示提示,既可判断出故障所出现的范围,有如下几种情况:

(1)若出现所有通讯中断,首先应该检查主机与智能数据传输装置通讯是否正常,如果不正常,首先应该检查它们之间的连接插头接触是否良好。若没有问题,可检查主机RS232口或智能数据传输装置是否损坏,若已损坏,请立即更换主机或智能数据传输装置。

(2)主机与智能数据传输装置通讯正常,可检查智能数据传输装置输出口是否连接好,若没有问题,可取下其输出口的传输线,使用地面备用分站进行测试,若没有问题,则是主线路或分站数据接口故障。

(3)主线路或分站数据接口故障,可以采用排除法进行分段查找。

七、维护及保养

1、设备为矿用隔爆兼本安型或本质安全型产品,在井下使用时应按照煤矿安全规程进行操作。

2、不得随意更改系统中本安及其关联电路中元器件的型号、规格及其参数。

3、产品只能与说明书中规定的产品连接使用,与其他设备连接时须经防爆机关检验。

4、检修时不得随意更改产品(及其关联设备的)元器件的参数、规格、型号。

5、不准用电缆接地芯线作本安控制回路。

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