毕业设计(论文)-煤矿安全监测监控系统设计.docx
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1、目录摘要IA bstra c tII绪论1第 1 章安 全 监 测 监 控 系 统 的 发 展 历 程 和 趋 势31 . 1 煤 矿 监 测 监 控 技 术 的 发 展 历 程31 . 1 . 1 国 外 煤 矿 监 控 技 术 的 发 展31 . 1 . 2 煤 矿 监 测 监 控 技 术 在 我 国 的 发 展 应 用41 . 2 我 国 煤 矿 监 测 监 控 系 统 的 发 展 趋 势51 . 2 . 1 发 展 全 面 的 监 测 监 控 专 家 系 统51 . 2 . 2 研 制 高 可 靠 性 、 品 种 齐 全 的 矿 用 传 感 器51 . 2 . 3 合 理 的 规 范
2、通 信 协 议51 . 2 . 4 实 现 全 面 化 的 网 络 管 理6第 2 章安 全 监 测 监 控 系 统 设 置 要 求72 . 1 监 测 和 传 输 设 备 选 择 配 置 及 测 点 布 置 要 求82 . 1 . 1 矿 井 瓦 斯 监 测 系 统 的 组 成82 . 1 . 2 监 测 系 统 的 选 择 配 置 要 求1 02 . 1 . 3 监 控 设 备 选 型 要 求112 . 1 . 4 传 输 设 备 及 器 材 选 型 要 求112 . 2 监 测 设 备 各 类 传 感 器 测 点 布 置 要 求1 22 . 2 . 1 回 采 工 作 面 传 感 器 选
3、 型 及 配 置 要 求1 22 . 2 . 2 掘 进 工 作 面 传 感 器 选 型 及 配 置 要 求1 32 . 2 . 3 机 电 硐 室 传 感 器 选 型 及 配 置 要 求1 52 . 2 . 4 瓦 斯 抽 放 与 井 下 抽 放 站 机 房 内 传 感 器 的 布 置 要 求1 72 . 3 井 下 传 感 器 装 备 量 要 求1 7第 3 章新 兴 矿 井 田 概 况 及 地 质 特 征1 83 . 1 井 田 概 况1 83 . 1 . 1 交 通 位 置 和 自 然 地 理1 83 . 1 . 2 井 田 自 然 概 况 和 目 的 任 务1 83 . 1 . 3
4、临 井 和 小 窑1 93 . 2 井 田 地 质1 93 . 2 . 1 地 质 特 征1 93 . 2 . 2 构 造2 03 . 3 煤 层 和 煤 质2 13 . 3 . 1 煤 层 对 比 和 可 采 煤 层2 13 . 3 . 2 煤 质2 23 . 4 水 文 地 质2 33 . 4 . 1 水 文 地 质 条 件2 33 . 4 . 2 充 水 因 素 及 涌 水 量 预 计2 43 . 4 . 3 防 治 水 措 施2 43 . 5 开 采 技 术 条 件2 5第 4 章新 兴 煤 矿 监 测 监 控 系 统 设 计2 64 . 1 矿 井 现 存 基 本 问 题2 64 .
5、 2 设 计 装 备 的 原 则 依 据2 64 . 3 设 备 选 型2 84 . 3 . 1 传 感 器 选 型2 94 . 3 . 2 电 缆 选 型3 14 . 3 . 3 其 它 设 备 选 型3 24 . 4 机 房 设 计3 24 . 5 机 构 设 置 及 人 员 配 备3 34 . 5 . 1 机 构 设 置3 34 . 5 . 2 责 任 、 维 护 守 则 规 章 制 度3 44 . 6 概 算3 4第 5 章煤 矿 视 频 监 控 方 案3 75 . 1 视 频 监 控 系 统 发 展3 75 . 1 . 1 视 频 监 控 系 统 的 现 状3 75 . 1 . 2
6、视 频 监 控 系 统 的 发 展3 95 . 2 煤 矿 视 频 监 控 系 统 设 置 要 求4 05 . 2 . 1 系 统 组 成4 05 . 2 . 2 煤 矿 安 全 需 求4 25 . 3 视 频 监 控 总 体 设 计4 35 . 4 设 备 选 型4 7结论4 9致谢5 0参 考 文 献5 1附 录 15 3附 录 25 8附 录 36 0附 录 6 2附 录 56 6摘要X X X随着国家经济的快速发展, 煤炭工业出现了历史以来最好的情况, 煤 炭持续出现买方市场, 煤矿效益大大提高,但煤矿安全生产形势依然严峻, 重、特大瓦斯 事故频繁发生。煤矿安 全监控系统已成为煤矿安全
7、管理、生产 与设备管理的重要手段。通过本系 统可以使管理层快速、及时、准 确地获取 生产相关数据,提 高决策科学性,从而避 免或减少因决策失误而造成的安全 事故和财产损失。本文针对我国煤矿监测监控系统现状存在的问题以及发展的要求,改善 了煤矿监测监控的系统组成,并根据 七台河矿业集团新兴煤矿各种地质灾害 实际情况,提出了 矿井数字监控、视频监 测监控系统的设备选型以及应用等 问题的最优方案。关键词环境安全监测视频监控系统中心站AbstractAs the states rapid economic development, the coal industry has a history of
8、the best, coal continued buyers market, greatly improving efficiency coal mine, but the coal mine production safety situation is still grim, heavy, frequent occurrence of major gas accidents. Coal mine safety monitoring system has become a mine safety management, production equipment and an importan
9、t means of management. Through this system will enable the management of rapid, timely, accurate access to production data,improving scientific decision-making, so as to avoid or reduce the decision-making errors caused by accidents and property losses.This article in view of our country coal mine m
10、onitor supervisory system present situation existence question as well as development request,improved the coal mine monitor monitoring system composition, and acts according to the Qitaihe mining industry group Xinxing coal mine each geology disaster actual situation, proposed the mine pit numeral
11、monitoring, video frequency monitor question and so on supervisory system equipment shaping as well as application synergies.KeywordsS afemonitorsupervisorysystem monitorsthesensor video frequency supervisory system绪论煤炭是我国重要的基础能源, 在一次性能源生产和消费构成中历来占 70%左右。“煤为基础 、多元发展”,是解决 我国能源问题的基本方略。但煤 层的赋存条件和地质情况差异
12、很大,很多矿井自然环境恶劣, 受到水、火、 瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁,发生事故比较频繁。过去的人工 巡回检查的监测手段已经远远不能满足现代化生产对监测数据的准确性、及 时性和安全性的要求。因此,更新现代化的监测、监控设备,采用现代化的 监测、监控手 段,对 矿井的生产设备和工作环境进行全方位 、全天 候的监测 和监控是非常迫切的, 也是非常重要的。矿井安全监测监控是运用现代科学方法 ,对 人类赖以生存的安全状态进 行定量描述,同 时尽可能灵敏并及时地收集到安全现状变化的信息和对人体 健康有无异常变化的信息,在分析、评价这 些资料的基础上尽早地采取具体 有效的行动,以保护人类的正常生
13、存与发展的体系。随着煤矿工业的发展, 综合机械化采煤工艺不断完善,工作面 单产不断提高,对环境 参数的检测和 对开采、运输各生 产环节的协调要求越来越高。对环境和生产 参数要求长期 连续地进行可靠的检测,按一定程序进 行控制。这就逐步形成 了采用多参数 多测点传感器,以电子计算机为中心的矿井监控系统。进入 90 年代,随着 微电子技术、 通讯技术、 控制技术、计算机技术、 CRT 显示技术以及软件 技术的迅猛发展,计算 机更加广泛地进入工业控制的各个领域 ,并 且正在发 挥着越来越大的作用。与此同时,计 算机技术在煤炭工业领域也得到了快速、 广泛的应用。利用计算机进行实时监测是煤炭生产的一个重
14、要环节。矿井监测系统其主要功能是能够及时 、准确 地反映各类所需要的监测信 息,从而满足诸如环境安全、胶带运输、 轨道运输、供电系统以及对瓦斯、 风速、一氧化碳、温度、负压等环境参数及设备开停、风门开闭、风筒风量 不同监测对象的要求, 以实现在生产中对全矿井的综合监测。随着计算机新器件的不断出现,在借 鉴国外监控系统经验的基础上,我 国矿井监控系统的研制得到了快速发展 ,基 本形成了一个完整的体系,监控 系统在我国生产矿井中得到了比较广泛的应用,并在矿井 的安全生产管理方 面发挥了重要作用。本文主要针对七台河矿业集团新兴煤矿地质灾害比较严重、 瓦斯高突、 有煤尘爆炸危险以及工作面温度越来越高的
15、实际情况, 从装备安全监测系 统、设置防尘喷头 等方面下手,达到对井 下有害气体及工作面温度等进行有效的实时监控 ,当各监 测指标超限时 ,本系统 能够及时自动报警和切断电源,并且能够将各类监测到的数据及时传送到监测中心站,通 过计算机对这些数 据进行存贮和处理 ,从 技术手段上很好的避免有害气体超限作业,改善矿工 的健康与安全条件 ,提 高劳动生产率 ,消除由 此产生的事故隐患 ,极 大地改 善煤矿安全生产条件, 可保证矿井的长期计划和工程的实现。第1章安全监测监控系统的发展历程和趋势近年来,随着 国家对煤矿安全生产的要求不断提高和企业自身现代化建 设的需求,我国各大、中、小型矿井都陆续安装
16、了煤矿监控监测系统。监控 系统的装备为各级生产指挥者和业务部门提供了环境安全参数动态信息,通 过对被测参数的比较和分析,为预防灾 害事故提供技术数据,便于 提前采取 防范措施;通 过对被测参数实时有效的控制,及时实现自动报警 、断 电和闭 锁,便于防止 事故的发生和扩大;在 发生事故的情况下,能 及时指示最佳救 灾和避灾路线,为抢救和疏散人员、器材提供决策信息。国外 20 世纪六七十年代发展起来的煤矿监测监控技术,近年来在我国 也有了飞速的发展 ,各 种煤矿监测系统及配套产品应运而生。目前 我国煤矿 中使用的各类监测监控系统多达十几种 ,国 有煤矿中已装备监测监控系统的 矿井约占总数的三分之二
17、。煤矿监测 监控系统的应用对改善我国煤矿的安全 状况,提高煤矿安全生产效率和现代化水平起到了重要作用。1.1煤矿监测监控技术的发展历程1.1.1国外煤矿监控技术的发展国外煤矿监控技术是 20 世纪 60 年代开始发展起来的,至 今已有四代产 品,基本上 510 年更新一代产品。从技术特 性来看,主要 是从信息传输发 生的进步来划分监控系统发展阶段的。第一代煤矿监测系统采用空分制来传输信息。60 年代中期英国煤矿的 运输机控制、日本煤矿中的固定设备控制大都采用这种技术。 波兰在 70 年代从法国引进技术推出了可测瓦斯、 一氧化碳、 风速、 温度等参数共 128 个测点的 CM C-1 系统。 1
18、 煤矿监控技术的第二代产品的主要技术特征是信道的频分制技术的应 用。由于采用 了频分制 ,传输信道的 电缆芯数大大减少,很 快取代了空分制 系统。其中最具代表性且至今仍有影响的西德 S iemens 公司的 TS T 系统和 F+H 公司的 TF200 系统。频分制的应用,体现了 以晶体管电路为主的信息传输技术的发展,而集 成电路的出现推动了时分制系统的发展 ,从 而产生以时分制为基础的第三代 煤矿监控系统,其中发展较快的是英国。 英国煤炭研究院于 1976 年推出轰 动一时的以时分制为基础的 M INOS 煤矿监控系统,并在胶带传输、井下环境监测、供电供水 监测和洗煤厂监控等方面取得成功,形
19、成了 全矿井监测监控系统。这一系统 的成功应用,开创了煤 矿自动化技术和煤矿监测监控技术 发展的新局面。到了 80 年代,美国以 其拥有的雄厚高新技术优势,率先把 计算机技术、 大规模集成电路技术、数据通信技术等现 代高新科技用于煤矿监控系统,使 煤矿监控技术跻身于高科技之列。这 就形成了以分布式微处理机为基础的第 四代煤矿监控系统。 其中有代表性的是美国 MS A 公司的 DAN6400 系统, 其信息传输方式仍属于时分制范畴,但用原 来的一般时分制的概念已不足以 反映这一高新技术的特点。 2 1.1.2煤矿监测监控技术在我国的发展应用我国监测监控技术应用较晚,20 世纪 80 年代初,原煤
20、炭部组织了对国 外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,大大促进 了国内监控技术的 发展。先后从波兰、 法国、德国、 英国和美国等(如 DAN6400V、TF200、 MINOS 和 S enturion-200)引进了一批安全监控系统,装备了部分煤矿; 在 引进的同时, 通过消化、 吸收并结合我国煤矿的实际情况, 研制出 KJ 2、 KJ 4 等系统并通过了鉴定,90 年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮 流,研制开发出了 一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭 科学研究总院 重庆分院的 KJ 90 系统、煤炭科学总院常州自动化研究所的 KJ 95 系统等, 其主要特点是 :监控分 站的
21、智能化水平进一步提高;具有 网络连接功能;系 统软件采用了 Windows 操作系统。同时,在 “以风定产,先抽后采 ,监测监 控”12 字方针和煤矿安全规程有关条款指导下规定了我国各大、中、小煤矿 的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。因此 ,大 大小小的系 统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,为用 户提供了更多的选择机会,并促 进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识 。实 践证明,安 全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。综合评价我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用 效 果 , 煤 炭 科 学 研 究 总 院 重 庆 分 院 的 KJ 9
22、0 、 煤 炭 科 学 总 院 抚 顺 分 院 的 KJF2000、天地科技股份公司常州自动化分公司的 KJ 95 和北京瑞赛公司的 KJ 4、KJ 2000 等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能 力、企业性质和 生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水 平。1.2 我国煤矿监测监控系统的发展趋势1.2.1发展全面的监测监控专家系统目前, 我国有 20 余家生产监测监控系统的公司或研究所,其产品主要 是监测环境安全参数,实现报警或断电控 制,对生产设备的监测 监控限于对 设备的开/停 状态进行监测, 与煤炭生产全过程实行监测监控差距还较大。 在软件技术上应研究开发
23、能根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性 判别、分析和提 出专家解决方案,在事 故情况下,指示最佳救 灾和避灾路线, 为抢救和疏散人员 、器 材提供决策。同时系统 软件应向网络化发展,按统一 的格式向外提供监测数据。发展覆盖面更广 ,监测 监控参数更多的软件系统,为实现煤 矿生产综合 自动化奠定良好基础, 是我国监测监控系统的发展任务之一。1.2.2研制高可靠性、 品种齐全的矿用传感器目前,国产监 控系统的配套传感器,主要存在 两大问题:一 是品种不齐 全,用于监测环境 参数的传感器较多,而 用于监测生产设备工作运行状况参 数的传感器少 ;二是现 有的传感器不同程度存在精度差、可靠性不 高的
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