煤矿安全监测系统选型设计.doc

1、 目 录引 言1一、矿井概况2二、系统选型2 2.1方案论证2 2.2系统结构确定3 2.3监控主站选型3 2.4井下分站选择4 2.5传感器型号选择5 2.6系统配置图6 2.7分站结构图6 2.8分站传感器配置图7 2.9硬件与软件系统概算及价格清单7三、煤矿安全系统及检测一起使用规范9四、心得体会10五、参考文献11煤矿安全监测系统选型设计摘要：近几年我国加强了对煤矿安全的管理，同时煤炭企业花费大量资金引进先进的煤矿安全监控系统，或者对煤矿上已有的安全监控系统进行升级改造。这就需要有专业人才对煤矿进行总体评估以便对该煤矿进行安全监控系统选型设计。目前我国自主研发的系统有KJ66、KJ75

2、、KJ80、KJ92、KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统。英文摘要：In China in recent years has tightened coal mine safety management, and coal enterprise spending massively introducing advanced coal mine safety monitoring system, or to the coal mine on the existing safety monitoring system upgrading.

3、This will be a professional talents to the coal mine in overall evaluation of the coal mine to conduct safety monitoring system selection design. At present our country independent r&d system has KJ66, KJ75, KJ80, KJ92, KJ90, KJ95, KJ101, KJF2000, KJ4 / KJ2000 and KJG2000 etc monitoring system.关键词：煤

4、矿安全 煤矿安全监控系统 KJ4 KJ101N 引言 准确、及时、迅速地测定矿井通风参数及有害气体浓度，对掌握井下通风安全状况，早期发现事故征兆，预防意外事故的发生及保证煤矿安全生产都具有重要意义。相反，如果不能及时、准确地量风测气，及时掌握井下通风和有害气体的动态变化和发展趋势，就可能酿成事故。据不完全统计，在我国发生的煤矿事故中，占百分之八十多由人为的原因造成的，而这些事故是完全可以预防、预测的。可见，加强安全监测工作非常重要。 随着科学技术和煤炭工业的发展，煤矿安全监测技术和仪器仪表装备水平取得了长足的进步，近年来，微型计算机控制的煤矿安全监测系统有广泛的应用，这对保证煤矿安全生产起到了

5、积极的、不可估量的作用。目前煤矿安全监控系统正向小型化、多参数、多功能、操作简单等方面发展。监测技术已不仅局限在安全方面，而且正伸向煤矿各个领域，并从遥讯、遥测逐渐向遥控，直至煤矿生产全面自动化方面发展。有我国自主知识产权的安全监控系统有KJ66、KJ75、KJ80、KJ92、KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统,以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。 在对一对矿井进行选型的过程中，在最大限度满足安全、生产系统要求的前提下一般力求做到五性: 1、可靠性 监测监控系统可靠性高，是系统设计最重要的原则。要保证系

6、统在使用的条件下工作稳定且可靠性高，必须具备一定的抗干扰性能。 2、先进性 使用的元器件、传感器、执行器、检测方法、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 系统不需任何改动或只进行少许改动就能使用于其他场合，构成新的监测监控系统。 4、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 系统功能强，成本低，性价比高。故而根据矿井具体情况对安全检测监控系统选型进行具体设计。一、矿井概况 如某矿井120万吨，为高瓦斯矿井，矿井生产布置有两个采区，共四个采煤工作面，四个采掘工作面，并要求监测监控系统进入矿工业局域网 二、系统选型2

7、.1、方案论证供选择的方案有镇江中煤电子有限公司KJ101N型煤矿安全监控系统以及长城科学仪器厂生产的的KJ4-2000型煤矿安全监控系统。对kJ4-2000和KJ101N型系统进行对比分析得出以下结论1.1、KJ101型矿井监控系统具有领先技术、简单新颖的系统结构、高可靠高标准的技术性能、广泛的兼容方法、丰富而适用的功能、充满创新意识的软件这六大主要特点。（1）、领先的技术KJ101-45型甲烷传感器独创耐高浓冲击技术,检测元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤。KJ101型矿井监控系统的诸多技术,突破了当今世界先进水平,特别在甲烷传感技术,多路复用技术等方面走到了世界前列。KJ101型甲烷传感器

8、解决了全量程连续测量的世界性难题,只用一对元件,不停测,不保护,不用热导元件,实现不间断0.00-100%CH4的精确测量,在0.00-10%CH4量程内有0.01%CH4的分辨率在10-100%CH4量程内有良好的线性和极好的重复性。元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤。（2）、简单新颖的系统机构目前国内的监控系统结构大都采用分站+电源箱+断电器+后备电池+传感器模式，KJ101系统设有沿袭这种机构，它将以上5部份设计成一体，每个采面只需一台KJF19型监控仪即可实现全部参数的监控，可靠性好，易维护，安装使用方便。KJF19监控仪采用不锈钢精密铸造外壳，坚固美观，抗腐蚀。（3）、高可靠高标准的技

9、术性能KJ101型监控系统许多技术指标超越了传统产品，典型参数如下： 宽适应范围输入电压： 660v/380v/127v/36v 25%(-25%) 高电压大电流断电等级： 1140v/30A 大容量后备电源：6小时 超长的零点，精度调校周期：100天 长寿命检测元件：1.5年 宽量程连续检测范围：0.00-100%CH4 地面组网半径：50km 传感器接线距离：2km 井下传输距离：20km 多信号制式：标准FSK/高频调相/基带双流码 （4）、广泛的兼容方式KJ101矿井监控系统不受分站模式的束缚，各监控参数均具有独立性，硬件和软件的使用，检索，显示都可以不受安装地点,连接端口,归属何分站

10、的影响,井下网络可以挂接任何模式的监控仪(2模2开，2模16开，3模1开，3模8开，4模，32开等）。ABD-21K，ADJ-2 断电仪兼容入网无需另加分站，ABD-21K断电仪改插本系统的ZM-21板，ADJ-2断电仪改插本系统的28板均可单点入网。A-1、KJ10、KJ101三代产品向下兼容。本系统监控仪的输入端口开关量与模拟量通用，并且可以兼容各种制式的频率量、不连续脉冲、串行码和本系统特有的二线制叠加码，系统自动识别无须定义，几乎可以配接国内外所有厂家的传感器。KJF19监控仪传感器电源各路独立，稳压18v,限流200-300mA(可调)，无论恒流型还是恒压型传感器都可以直接配接，无须

11、更改电路。本系统的传感器兼有多种输出制式：如：各种标准的频率量5-15;0-300;0-5000;200-1000;200-400-960等，模拟量1-5mA；4-20A；还有ADJ-2和串行码方式。（5）、丰富而适用的功能KJ101型矿井监控系统设计有很多新颖实用的功能，其中绝大部分都是本系统独有的,在此仅作部分介绍。监控系统的故障中有近70%是传输线造成的，本系统设计有智能三通（KFF1型遥控分路器），当系统传输线发生短路时，能自动切除短路支线并报警记录。随着监控产品的技术升级，单片机的应用已普及到传感器，但随之而来的“死机”问题尚不能完全杜绝。本系统独有的总清“分站”和总清“传感器”功能

12、使系统趋于完美，使用人员无须下井，在地面可随意下发总清启动命令，以唤醒“死锁”的分站和传感器。本系统井下设备广泛运用了红外遥调，遥控技术，分站电源的“开/关”甲烷风电闭锁状态的“解锁”，传感器“零点，精度”的调校，传感器输出制式的设定，报警，断点值的修改，全部能通过红外遥控器操作，减少了井下设备开盖的麻烦。本系统设计有断电状态回传功能，远程断电器（KJF19高压断电箱）上设有馈电状态传感器接线端子，在执行远程断电的同时回传被控设备的供电状态。设备构成简单，无须另设线路，可有效解决人为破坏断电控制的难题。（6）、充满创新意识的软件KJ101矿井监控系统软件与它的硬件风格一样充满创新意识，系统运行

13、平台为windows，操作灵活简便。追求开放式软件设计理念。数据存储采用数据库模式，为用户的二次开发和组网奠定了良好的基础，各功能模块采用积木式结构，根据用户需要可以很方便的随意挂接扩展。系统设计有广播式远程终端，局域网终端和互联网超远程终端，用户可以很方便的自行扩展，可将终端延伸到地球上任一角落，为偏远矿区特别是离矿距离远而分散的用户提供了一种新颖快捷的组网方案，用户只需很小的投资即可迅速组网。本软件集各类监控系统的优点于一身，功能齐全，可靠实用，符合行业规范要求而对于KJ4N系统尚存在一些不足如其瓦斯传感器在高瓦斯的情况下寿命较短、监控系统服务器主机和备机热切换后，数据上传中断、风速传感器

14、不具备声光报警功能、馈电传感器为外接感应式，易受周围线缆影响导致数据不准确、模拟量报警记录查询显示与模拟量断电记录查询显示数据记录不一致。“新版报表”功能中显示的气体报警次数与“综合报表”中统计的报警次数不一致瓦斯、CO报警记录措施不能够及时填写，报警窗口保存记录较少。 综合分析以上情况再加上矿井为高瓦斯矿井所以选择KJ101N型的煤矿安全监控系统。2、KJ101N型煤矿安全监控系统总固体方案的设定2.2、系统结构的确定一级、二级计算机管理系统均选择为树形结构。2.3监控主站的选型 选用INTEL工控机为系统主机并加一台备用机，CPU486以上，主频200MHz以上，内存16Kb以上，硬盘2.

15、1GB以上，带3.5英寸软驱和光驱，彩色图形终端选用XD400以上，地面配有中英文打印机、远程终端、UPS电源、线路避雷器等设备。信息传送接口选择KJ101N-J型矿用信息传输接口KJ101N监控主站配置参见系统配置示意图图1、KJ101N型煤矿安全监控系统主站功能示意图2.4井下分站的选择 按照系统匹配选择KJ101N-F1型矿用监控分站，按测点分布设置10台井下分站，两台用于井上。以下是该型号分站技术参数：1)电源输入电压：660V/380V/36V +20-25；2)电源功耗:最大48VA，根据接入传感器数量、种类而不同；3)备用电源：24V直流、4安时；4)备用电源工作时间：4小时（根

16、据环境和负载情况，工作时间可能有所不同）；5)传感器本安电路参数(每路)开路电压19V1V，短路电流260mA；6)远程控制输出：19V直流脉冲；最大短路电流2Km；13)监控分站机内断电两组接点输出：断电值可以任意设置，每组接点均可选择常闭或常开；接点容量： 36220V/2A；14）监控分站与主站通信方式：主从应答式，移频键控（FSK）或基带双流码方式；15）通信速率：1200BPS；16) 防爆型式：隔爆兼本安17) 防爆标志：ExdibI18) 外型尺寸：264350130mm；19)重量(不含后备电源时)：23Kg。2.5、传感器型号的选择根据煤矿安全的有关要求，确定测点89个，其中

17、模拟量37个，开关量52个，二期工程测点共122个，配备2台风电闭锁装置。瓦斯传感器：KJ101-45B型甲烷传感器KJ101-45HB型高浓甲烷传感器(管道型)负压传感器：KGY5型气体压力(负压)传感器温度传感器：KGW10型温度传感器一氧化碳传感器：KJ101N-CO型一氧化碳传感器风速传感器：AFG1超声波料位传感器：KG1003水位传感器：KGY5型水位传感器设备开停传感器：KGT8型机电设备开停传感器风门位置传感器：KGE8型风门位置传感器机组位置传感器：KG10012机组位置传感器2.6、系统配置图如图2所示图2、KJ101N型煤矿安全监控系统组成2.7分站结构图图三、KJ101

18、N-F1分站结构图2.8分站传感器配置图2.9、硬件与软件系统概算及价格清单序号名称及规格号单位数量单价/元总价/元备注一地面中心站1主机、INTEL、工控机台1370002显示器台213000260003智能通信接口板KJJ9块1200020004系统软件套1免费5矿用软件套125000250006调制解调器台2190038007备用机、INTEL、工控机台12000020000二测控分站及传感器1井下分站KJ101N-F1、分站电源KJ101D套10780007800002风电瓦斯闭锁装置台215000300003高浓度瓦斯传感器KJ101-45HB台52000100004瓦斯传感器KJ1

19、01-45B台82000160005机组位置传感器KG10012台416150646006风速传感器台83200256007一氧化碳传感器KJ101N-CO台53000150008超声波料位计KG1003台311600348009负压传感器KGY5台24650930010温度传感器KGW10台21000200011水位传感器KGY5台21400280012矿车计数传感器台250001000013设备开停传感器KGT8台403801420014开停电源箱KGKT-C10-12台51575787515风门开关传感器KGE8台420080016分站支架个1040400三电缆1电缆PUYV39-1 4

20、11/1.38KM 84981398482电缆PUYVR 411/0.52KM133056398453电缆PUYVR 527/0.52Km 117634839744电缆PUYVR 211/0.28km1108010805接线盒 二通NLH个1005050006接线盒 三通DIA-F个505040007接线盒 四通KLF06-2J个3010030008接线盒 六通KLF20-1J个251804500四模拟盘1模拟盘 五列 120测点套1130000130000六仪器仪表及随机工具1双踪示波器SS2020 20MHz台135000350002直流稳压电源DH1718/1715台1100010003

21、KJ101-13A型综合测试台台113000130004KJ101-11型甲烷传感器测试台台113600136005划线电阻器(2A 2000O欧)台22505006三用表台540020007压线钳把4602408电子恒温烙表把2300600总计785162另外：厂家免费提供一些专业的维修工具，厂家负责对系统管理维护专业人员的培训，以便用户能够完成对整个系统全部运行、操作、维护和保养等工作。三、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（部分）3.1 瓦斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。3.2 煤矿安全监控系统必须24h连续运行。3.3 接入煤矿安全监控系统的各类传感器应符合AQ62012006的规

22、定，稳定性应不小于15d。3.4 煤矿安全监控系统传感器的数据或状态应传输到地面主机。3.5 煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。3.6 原国有重点煤矿必须实现矿务局(公司)所属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的安全监控系统联网；国有地方和乡镇煤矿必须实现县(市)范围内高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全监控系统联网。3.7 矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工、安全监测工下井时，必须携带便携式甲烷检测报警仪或数字式甲烷检测报警矿灯。瓦斯检查工下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪和光学甲

23、烷检测仪。3.8 煤矿采掘工、打眼工、在回风流工作的工人下井时宜携带数字式甲烷检测报警矿灯或甲烷报警矿灯。3.9 煤矿编制采区设计、采掘作业规程和安全技术措施时，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。3.10 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用。3.11 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，或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于300mm。3.12 隔爆兼本质安全型防爆电源宜设置在采区变电所，严禁设置在下列区域：(

24、1)断电范围内；(2)低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；(3)煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；(4)掘进工作面内；(5)采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；(6)采用串联通风的被串掘进巷道内。3.13 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。宜为井下安全监控设备提供专用供电电源。3.14 安装断电控制时，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。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(接线方法参见附录A)。3.15 与安全监控设备关联的电气设备、电源线和控制线在改线或拆除时，必须

25、与安全监控管理部门共同处理。检修与安全监控设备关联的电气设备，需要监控设备停止运行时，必须经矿主要负责人或主要技术负责人同意，并制定安全措施后方可进行。3.16 模拟量传感器应设置在能正确反映被测物理量的位置。开关量传感器应设置在能正确反映被监测状态的位置。声光报警器应设置在经常有人工作便于观察的地点。 甲烷传感器的设置3.17 甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁、屋顶)不得大于300mm，距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。3.18 甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围及便携式甲烷检测报警仪的报警浓度必须符合规定。四、课程设计心得体会 两周

26、的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解。 作为一名07电气工程及其自动化的学生，而且我又学的是煤矿方向，我觉得能做这个课程设计对我来说意义重大，经过两个星期的课程设计我对煤矿总体运行以及煤矿各个方面的运行情况都有了或多或少的了解，这对我以后的工作有很大帮助，毕竟我签了煤炭企业。同时程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足

27、下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。 在这次课程设计作业的过程中由于在设计方面我们没有经验，理论基础知识掌握得不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题。刚开始的时候我们组准备做温度传感器，后来听指导老师丁老师说以后进煤矿工作的话很少遇到这么细的问题，会遇到很多关于煤矿安全监控系统的问题，比如安全监控系统的设计、选型以及安装方面的问题，所以我们有选择了做“煤矿安全监控系统的选型设计”这个课题。这个课题牵扯到知识非常多，比如煤矿安全监控系统的选型，在我国有很多的型号可供选择，但

28、是要根据煤矿的实际情况，还要考虑到监控系统的可靠性、先进性、通用性、合理性、经济性等多方面的因素。还有各个传感器的选择，都要考虑其性价比。这就要求我们要查阅很多东西，在我们组员团结一致共同努力下，我们在规定的期限内终于完成了。在这个过程中同学们分工设计，不懂得地方和同学们互相探讨，这也锻炼了我们团结合作的精神。这对我们以后的工作也有很大的帮助，因为这个社会需要的就是团队精神。 在此感谢我们的丁立中老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导给了我们很大的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。您独特的人格魅力和宽容的态度，帮助

29、我们能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于我个人的设计能力及知识面有限，对煤矿又不太了解。因此在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。五、参考文献1、安全检测监控技术2、杨录 张广平 矿井安全监控系统的设计与实现 刊名：为计算机信息3、镇江中煤电子有限公司 贾柏青 KJ101N型煤矿全监控系统技术手册 4、朱昌志 马恒 煤矿安全检测监控教学系统设计 刊名：煤炭技术 5、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ10292007）本文是通过网络收集，如有侵权请告知，我会第一时间处理。