矿井安全监测系统概述(powerpoint 58页)

矿井安全监控系统概 述1 一、设置矿井监控系统目的：一、设置矿井监控系统目的： 为了实现煤矿安全、高效生产为了实现煤矿安全、高效生产 二、矿井监控系统分类：二、矿井监控系统分类： 环境安全监控系统、轨道运输监控系统、胶带环境安全监控系统、轨道运输监控系统、胶带运输监控系统、提升运输监控系统、供电监控系统、运输监控系统、提升运输监控系统、供电监控系统、排水监控系统、矿山压力监控系统、火灾监控系统、排水监控系统、矿山压力监控系统、火灾监控系统、水灾监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、大型机电水灾监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、大型机电设备健康状况监控系统等。设备健康状况监控系统等。2 三、矿井监控系统与工业监控系统的区别三、矿井监控系统与工业监控系统的区别n矿井监控系统具有：矿井监控系统具有：n电器防爆电器防爆n传输距离远（传输距离远（1010公里以上）公里以上）n监控对象变化缓慢监控对象变化缓慢n电网电压波动大，电网电压波动大，75%-110%75%-110%n抗干扰能力强等抗干扰能力强等31、 矿井监测系统的发展矿井监测系统的发展 矿井监测系统的发展可分为三个时期：矿井监测系统的发展可分为三个时期：11早期系统：早期系统：甲烷监测系统、瓦斯遥测系统和模拟盘调度系统甲烷监测系统、瓦斯遥测系统和模拟盘调度系统缺点：监测参数单一、监测容量小、性价比低缺点：监测参数单一、监测容量小、性价比低22现有监控系统：现有监控系统：多参数多环节监控系统如环境安全、轨道运输、多参数多环节监控系统如环境安全、轨道运输、矿山压力等矿山压力等4缺点：硬件不通用、软件不兼容、信道、信息不缺点：硬件不通用、软件不兼容、信道、信息不共享等共享等33将来矿井监控系统发展方向：将来矿井监控系统发展方向： 向硬件通用、软件兼容、信道、信息共享、向硬件通用、软件兼容、信道、信息共享、多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控系统多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控系统发展。发展。51.1 1.1 早期的矿井监控系统早期的矿井监控系统- -甲烷遥测系统甲烷遥测系统 一、甲烷遥测系统组成一、甲烷遥测系统组成二、作用及功能：二、作用及功能： 监控井下环境中甲烷浓度，并具有瓦斯超限监控井下环境中甲烷浓度，并具有瓦斯超限声光报警和断电功能。声光报警和断电功能。 6三、各元件主要功能三、各元件主要功能: :11传感器：传感器： 将被测瓦斯浓度转换为电信号送至断电仪将被测瓦斯浓度转换为电信号送至断电仪 具有甲烷浓度显示和甲烷浓度超限声光报警功能具有甲烷浓度显示和甲烷浓度超限声光报警功能 甲烷传感器至断电仪间采用甲烷传感器至断电仪间采用3 3芯矿用信号电缆连芯矿用信号电缆连接，最大传输距离为接，最大传输距离为1Km1Km722断电仪：断电仪： 对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制 将调制后的信号经将调制后的信号经2 2芯矿用信号电缆远距离传送至芯矿用信号电缆远距离传送至位于地面的遥测仪位于地面的遥测仪 对接收到的甲烷浓度信号进行判别，若超过断电对接收到的甲烷浓度信号进行判别，若超过断电浓度，则切断电源，实现瓦斯浓度，则切断电源，实现瓦斯- -电闭锁电闭锁 将井下电网的交流电转换为本质安全型直流电，将井下电网的交流电转换为本质安全型直流电，作为自身及甲烷传感器的电源作为自身及甲烷传感器的电源833遥测仪：遥测仪： 对接收到的调制信号解调后显示甲烷浓度对接收到的调制信号解调后显示甲烷浓度 对甲烷浓度信号进行报警判别，当超过报警门限对甲烷浓度信号进行报警判别，当超过报警门限时，发出声光报警信号时，发出声光报警信号 将解调后的甲烷浓度信号传输给记录仪将解调后的甲烷浓度信号传输给记录仪44记录仪：记录仪： 将甲烷浓度实时记录下来将甲烷浓度实时记录下来9四、早期的矿井监控系统的主要缺点四、早期的矿井监控系统的主要缺点 监测参数单一监测参数单一 监测容量小监测容量小 电缆用量大电缆用量大 101.2 1.2 矿井监控系统现状矿井监控系统现状 现在的矿井监控系统由早期的单一参数，发展现在的矿井监控系统由早期的单一参数，发展到今天的多环节、多参数监控系统。主要有：到今天的多环节、多参数监控系统。主要有： 环境安全监控系统环境安全监控系统 轨道运输监控系统轨道运输监控系统 胶带运输监控系统胶带运输监控系统 提升运输监控系统提升运输监控系统 供电监控系统供电监控系统 排水监控系统排水监控系统 矿山压力监控系统矿山压力监控系统 火灾监控系统火灾监控系统 煤与瓦斯突出监控系统煤与瓦斯突出监控系统 水灾监控系统水灾监控系统 大型机电设备健康状况监控系统大型机电设备健康状况监控系统11环境安全监控系统可控参数：环境安全监控系统可控参数：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢、风甲烷、一氧化碳、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、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、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。断电和甲烷风电闭锁控制等。轨道运输监控系统：轨道运输监控系统：被监测机车状态、电动转撤机、机车编号、运行被监测机车状态、电动转撤机、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数、空方向、运行速度、车皮数、空( (实实) )车皮数等，并车皮数等，并实现信号机、电动转辙机闭锁控制等。实现信号机、电动转辙机闭锁控制等。12提升运输监控系统：提升运输监控系统：罐笼位置、速度、安全门状态等罐笼位置、速度、安全门状态等 供电监控系统：供电监控系统：电网电压、电流、功率、功率因数、馈电开关状电网电压、电流、功率、功率因数、馈电开关状态、电网绝缘等，漏电保护等态、电网绝缘等，漏电保护等. .火灾监控系统：火灾监控系统：一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度等一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度等. .煤与瓦斯监控系统：煤与瓦斯监控系统：煤岩体声发射、瓦斯涌出量等煤岩体声发射、瓦斯涌出量等. .131.2.1矿井监控系统组成矿井监控系统组成: 1415分站主要功能：分站主要功能： 对传感器输入信号与主站反馈回来的信号进行对传感器输入信号与主站反馈回来的信号进行处理处理, ,控制执行机构动作控制执行机构动作. .主站主要功能：主站主要功能： 一方面接收分站传输的信号一方面接收分站传输的信号, ,送至主机处理送至主机处理; ;一一方面接收主机反馈的信号方面接收主机反馈的信号, ,送至相应分站送至相应分站. .主机主要功能：主机主要功能： 接收监测信号接收监测信号, ,然后进行校正、报警判别，反然后进行校正、报警判别，反馈至分站，同时将信息传输给打印机、管理工馈至分站，同时将信息传输给打印机、管理工作站、数据服务器等作站、数据服务器等161.2.2 1.2.2 现有矿井监控系统存在问题现有矿井监控系统存在问题: :各种功能的监控系统硬件不通用各种功能的监控系统硬件不通用, ,软件不兼容软件不兼容, ,信道信息不共享信道信息不共享; ;从而造成设备重复投资从而造成设备重复投资, ,电缆重电缆重复铺设复铺设. .没有能够将数据、文字、声音、图象等有机地没有能够将数据、文字、声音、图象等有机地结合结合, ,信息利用率不高信息利用率不高. .17没有能够将监控系统与矿井机电设备实现一体化没有能够将监控系统与矿井机电设备实现一体化, ,没有与便携式仪器相连接的移动监控网没有与便携式仪器相连接的移动监控网. .现有传感器输出信号为模拟信号（现有传感器输出信号为模拟信号（电压型、电流电压型、电流型、电脉冲型型、电脉冲型）和开关量信号（不是数字信号）和开关量信号（不是数字信号）, ,很很难实现传感器及执行机构的电缆多路复用难实现传感器及执行机构的电缆多路复用. . 现有矿井监控系统为主从式传输，传感器信号必现有矿井监控系统为主从式传输，传感器信号必须经分站须经分站 传至主站，再传给主机，不能越级。传至主站，再传给主机，不能越级。181.31.3全矿井综合监控系统全矿井综合监控系统 19全矿井综合监控系统是一种可实现多环节、多参全矿井综合监控系统是一种可实现多环节、多参数监控的多功能监控系统，它是矿井监控系统的数监控的多功能监控系统，它是矿井监控系统的发展方向。发展方向。全矿井综合监控系统主要由智能传感器（含执行全矿井综合监控系统主要由智能传感器（含执行机构）、智能监控站（可多层）、调度管理网络机构）、智能监控站（可多层）、调度管理网络等组成。等组成。201.3.11.3.1智能传感器智能传感器 智能传感器与现有传感器有以下不同：智能传感器与现有传感器有以下不同：1 1 通用电路通用电路 智能传感器可配接各种不同的传感元件，当用智能传感器可配接各种不同的传感元件，当用于不同被测物理量时，只需更换传感元件；并于不同被测物理量时，只需更换传感元件；并且同一传感器还可同时接入多个传感元件构成且同一传感器还可同时接入多个传感元件构成多参数传感器。多参数传感器。211.1.3.1智能传感器 电路通用:可配接各种不同的传感组件组成: 222 2 数字信号传输与多路复用数字信号传输与多路复用 智能传感器采用数字信号传输（现有传感器是智能传感器采用数字信号传输（现有传感器是模拟信号和开关量信号），多台传感器可共享模拟信号和开关量信号），多台传感器可共享一根多芯电缆。一根多芯电缆。3 3 就地控制就地控制 智能传感器直接控制执行机构，较经分站控制智能传感器直接控制执行机构，较经分站控制执行机构速度快、可靠性高的优点。执行机构速度快、可靠性高的优点。231.3.2 1.3.2 智能监控站智能监控站类似分站类似分站功能：信号采集、传输，与主站功能：信号采集、传输，与主站( (或上级智能控或上级智能控制站制站) )双向数据传输等功能双向数据传输等功能. .1.3.3 1.3.3 调度管理网络调度管理网络似现有系统中心站似现有系统中心站 作用：初始化作用：初始化, ,显示显示, ,打印打印, ,储存储存, ,控制干预等控制干预等. .242 2、矿井监控系统的特点及要求、矿井监控系统的特点及要求2.1 2.1 矿井监控系统的特点矿井监控系统的特点 电气防爆（煤矿瓦斯、煤尘等易燃、易爆）电气防爆（煤矿瓦斯、煤尘等易燃、易爆） 传输距离远（矿井监控系统传输距离至少传输距离远（矿井监控系统传输距离至少10km10km） 网络结构宜采用树形结构（井下巷道为树形分支网络结构宜采用树形结构（井下巷道为树形分支结构）结构）25 监控对象变化缓慢监控对象变化缓慢（矿井监控对象多为缓变量）（矿井监控对象多为缓变量） 电网电压波动大电网电压波动大, ,电磁干扰严重电磁干扰严重（井下空间小，（井下空间小，电气设备多）电气设备多） 工作环境恶劣工作环境恶劣（有腐蚀性气体、矿尘大、潮湿）（有腐蚀性气体、矿尘大、潮湿） 传感器宜采用远程供电传感器宜采用远程供电（传感器安装地点环境（传感器安装地点环境恶劣，不易就地供电，多采用分站远距离供电恶劣，不易就地供电，多采用分站远距离供电分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比。准分布测量相比具有较高的性能价格比。分布式光纤温度传感器具有很多优点：分布式光纤温度传感器具有很多优点：(1)(1)光纤是本质绝缘的，适合易燃、易爆环境光纤是本质绝缘的，适合易燃、易爆环境(2)(2)光纤中传输的是光信号，抗强电磁干扰光纤中传输的是光信号，抗强电磁干扰(3)(3)光纤纤细柔软，易于安装光纤纤细柔软，易于安装(4)(4)实现温度的分布式测量实现温度的分布式测量262.2 2.2 矿井监控系统信息传输要求矿井监控系统信息传输要