安全監(jiān)控系統(tǒng)試驗平臺的創(chuàng)建與研究總結

1、一、安全監(jiān)控系統(tǒng)概況2二、立項背景3三、主要技術方案41、系統(tǒng)組成42、工作原理51）信息的采集傳輸過程52）呼叫信息下發(fā)路徑63）應答信息上傳路徑63、各硬件技術參數(shù)6四、功能實現(xiàn)12五、應用與研究13六、經(jīng)濟和社會效益131、經(jīng)濟效益132、社會效益13安全監(jiān)控系統(tǒng)實驗平臺的創(chuàng)建與研究一、安全監(jiān)控系統(tǒng)概況我礦于2000年安裝了鎮(zhèn)江中煤電子有限公司生產(chǎn)的KJ101型礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，能夠長期穩(wěn)定可靠地對井下各地區(qū)瓦斯?jié)舛?、通風設施開關、主要進回風巷風速、采掘工作面饋電狀態(tài)、主扇和局扇運行情況等進行全面監(jiān)測監(jiān)控。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)顯示、報警、斷電、保存、打印報表等功能，并于2006年實現(xiàn)集團公

2、司聯(lián)網(wǎng)。至今歷經(jīng)6次系統(tǒng)改造升級，其中2007年12月我礦與鎮(zhèn)江中煤電子有限責任公司合作對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)（系統(tǒng)軟件、通訊接口、監(jiān)控分站、甲烷傳感器等）進行了系統(tǒng)升級改造工作，升級更新為KJ101N系統(tǒng)。2010年我礦與鎮(zhèn)江中煤電子有限責任公司合作對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行了系統(tǒng)再次升級改造工作，系統(tǒng)為雙機熱備，井下主傳輸線路更換為光纖。地面監(jiān)控中心站配備1臺服務器、2臺監(jiān)控計算機（雙機熱備運行）。井下安裝KJ101N-F1、KJ101N-F2監(jiān)控分站共58臺，遠控箱48臺，光端機、電源、以太網(wǎng)交換機各6臺c各類傳感器254臺，其中瓦斯傳感器95臺、二氧化碳傳感器14臺、風速傳感器14臺、溫度傳感

3、器13臺、一氧化碳傳感器30臺、氧氣傳感器12臺、壓差傳感器4臺、煙霧傳感器5臺、風筒傳感器12套、風門開停傳感器18套、饋電開停傳感12臺、設備開停傳感器28臺、風向傳感器1臺、氫氣傳感器1臺。該系統(tǒng)能夠?qū)赂鞯貐^(qū)瓦斯?jié)舛?、通風設施開關、主要回風巷風速、采掘工作面饋電狀態(tài)、主扇和局扇運行情況等進行全面監(jiān)測監(jiān)控，并能夠?qū)崿F(xiàn)顯示、報警、斷電、保存、打印報表等。井下主傳輸線為光纜，型號為KJ101-G,長度7500米；從傳輸線為銅芯線纜，型號為MHYVR12X7/0.43,長度4萬米。二、立項背景煤礦安全規(guī)程第一百五十八條明確規(guī)定：“所有礦井必須裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安

4、裝、使用和維護必須符合本規(guī)程和相關規(guī)定的要求。”自2000年以來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突由礦井陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時也為該技術的正確選擇、使用、維護和企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理提由了更高的要求。中馬村礦目前使用KJ101N型號安全監(jiān)控系統(tǒng)，井下主傳輸線路采用環(huán)以太網(wǎng)，各分站通過通訊線連接至以太網(wǎng)交換機將個地點監(jiān)控信號傳輸至地面監(jiān)控機房。井下地點多、路線長，監(jiān)控設備多、分布廣，從而給監(jiān)控系統(tǒng)維護帶來很多困難。加上目前煤炭生產(chǎn)形勢不樂觀，礦井效益不好，如何提高工

5、作效率，減少不必要維護費用的投入成為不得不考慮的問題。我礦是高突礦井，瓦斯成為制約我礦安全生產(chǎn)的首要因素，安全監(jiān)控系統(tǒng)的建立為瓦斯監(jiān)控和瓦斯管理提供了有效平臺。安全監(jiān)控系統(tǒng)的管理的日趨嚴格，對監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中由現(xiàn)的故障處罰力度越來越大。如何使安全監(jiān)控系統(tǒng)正常運行，準確、不間斷地監(jiān)控各地點瓦斯?jié)舛仁撬邪踩O(jiān)控管理人員迫在眉睫的首要任務。監(jiān)控系統(tǒng)是一套復雜的系統(tǒng)，涉及弱電、通訊、計算機多個領域，維護工需要經(jīng)過大量的學習、實踐才能掌握維修技術，礦上乃至全局沒有一個能讓員工自由實操的系統(tǒng)化平臺。安全監(jiān)控系統(tǒng)實驗平臺的建立為安全監(jiān)控設備維修、員工學習提供了一個平臺，同時對于減少系統(tǒng)運行故障、提供維護

6、效率也發(fā)揮了重要作用。三、主要技術方案1、系統(tǒng)組成系統(tǒng)由主機、傳輸接口、分站、傳感器、遠控箱、電源箱、電纜、接線盒等，系統(tǒng)連接如圖所示：2、工作原理該平臺由硬件和軟件兩部分，硬件包括監(jiān)控主機、傳輸接口、KJ101N-F2型礦用監(jiān)控分站、各類開關量和模擬量傳感器、遠控箱等，軟件采用目前我礦使用的KJ101N型安全監(jiān)控軟件。傳輸采用樹狀總線方式，所有設備全部連接在一對傳輸總線上。1）信息的采集傳輸過程采用時分制進行信息傳輸，信息的主要傳輸過程是分站到主機、主機到分站信息交換過程，這個過程是以呼叫、應答方式進行的。當傳感器桂接系統(tǒng)上工作時，信息的傳輸主要表現(xiàn)為：信息的采集、變換、隔離、處理，此為信息

7、上傳。信息下發(fā)是由監(jiān)控主機產(chǎn)生的，它通過KJ101N-J型礦用信息傳輸接口處理，傳輸?shù)椒终咎幚砗?，?zhí)行相應的任務。2）呼叫信息下發(fā)路徑鍵盤軟件任務主計算機fRS232接口-232/TTL變換芯片-接口內(nèi)CPUf接口內(nèi)串行芯片-接口調(diào)制芯片功率放大-接口信號變壓器隔離-傳輸長線-分站信號變壓器隔離-分站解調(diào)器-分站串行芯片-分站內(nèi)CPU-并行接口-各種操作。3）應答信息上傳路徑監(jiān)控分站獲得的信息：傳感器-分站CPUf分站串行芯片-分站調(diào)制器-功率放大-信號變壓器隔離-傳輸長線-接口信號變壓器隔離-接口串行芯片-接口解調(diào)器-接口CPUfCPU串行口-TTL/RS232變換芯片-主機RS232接口主

8、計算機。3、各硬件技術參數(shù)3.1 監(jiān)控主機監(jiān)控主機利用現(xiàn)有計算機，主要負責數(shù)據(jù)存儲，各類命令下發(fā)。3.2 KJ101N-F2型礦用監(jiān)控分站KJ101N-F2型礦用監(jiān)控分站設有十六個信號輸入端口，其中八個模擬量傳感器信號輸入端口；八個開關量傳感器信號輸入端口。每個模擬量端口可接一個模擬量傳感器或擴展為八個開關量傳感器。每臺KJ101N-F2型礦用監(jiān)控分站虛擬兩臺KJ101N-F1型礦用監(jiān)控分站，即兩個獨立四模四開分站，從傳感器接線的角度看，左側為虛擬分站A,右側為虛擬分站BoKJ101N-F2型礦用監(jiān)控分站所配接的模擬量傳感器可以是瓦斯、一氧化碳、風速、溫度、負壓、水位、煤位、流量、電壓、電流等

9、。開關量傳感器可以是機電設備開停、饋電、風門、煙霧、風量開關等。主要技術參數(shù)如下1）源輸入電壓：660V/380V/36V+20%-25%;2）電源功耗：最大48VA,根據(jù)接入傳感器數(shù)量、種類而不同；3）備用電源：24V直流、4AH;4）遠程控制輸由：19V直流脈沖；最大短路電流<650mA;5）模擬量輸入端口八個：每端口可接一路模擬量傳感器或八開關量擴展器；6）開關量輸入端口八個（非擴展）：每端口可接一路開關量傳感器；7）模擬量輸入頻率標準；可以選擇標準設置或任意設置，比如：O-150Hz、0-500Hz、200-1000Hz、0-5000Hz,串行碼等；8）開關量輸入標準：1mA/5

10、mA/0mA分別代表邏輯0/邏輯1/故障；9）傳感器最大接線距離：等效電纜阻抗90Qo采用截面為1mm2銅芯電纜配接KJ101-45B型甲烷傳感器時，接線距離為2000米，采用截面為1.5mm2銅芯電纜時，接線距離為3000米；10）監(jiān)控分站設有遠程斷電控制電路：最多可接八臺繼電器箱，控制距離：2Km；11）監(jiān)控分站機內(nèi)斷電兩組接點輸由：斷電值可以任意設置，每組接點均可選擇常閉或常開；接點容量：36220V/2A;虛擬分站A和虛擬分站B可分別對兩個內(nèi)斷電器實施控制。12）監(jiān)控分站與主站通信方式：主從應答式，移頻鍵控（FSK）或基帶雙流碼方式；13）通信速率：1200BPS（FSK）或488.2

11、8BPS（基帶）；14）防爆型式：隔爆兼本安15）防爆標志：ExdibI16）外型尺寸：264X350X130mm;3.3 KJ101N-J型礦用信息傳輸接口口KJ101N-J型礦用信息傳輸接口（簡稱外置接口，下同）是數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡中樞，由PC微機232串口驅(qū)動，接口上設有兩個串口，可自動監(jiān)測主系統(tǒng)軟件運行狀態(tài)，自動追蹤運行主機，當主機切換時接口通信口自動切換，與主機通信速率19.2Kbps。接口與分站之間以FSK方式進行信息傳輸，雙路驅(qū)動，信號傳輸速率1200bps。KJ101N-J型監(jiān)測通訊接口完成監(jiān)控主機向監(jiān)控分站呼叫傳遞，以及將分站回答的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息傳送給監(jiān)控主計算機，本接口與KJ10

12、1N軟件配套組成監(jiān)控主站。KJ101N-J型礦用信息傳輸接口外形圖3.3.1接口技術參數(shù)外置接口和主控計算機通訊采用標準232串行口，內(nèi)設2個RS232端口，外置接口與監(jiān)控分站之間采用移頻鍵控（FSK）或SDLC通信方式，兩組驅(qū)動輸由，每組驅(qū)動輸由可配接64臺分站，接口具體參數(shù)如下：1）工作電壓：220V2）工作電流：小于0.3A3 ）FSK型本安信號輸由：開路電壓：9V;短路電流：50mA4）基帶型本安信號輸由：開路電壓：30V;短路電流：200mA5）對主機通信RS232接口：2個本機通電后，首先自動搜索兩個串行通訊232接口，選擇其中首先收到信號的一個，并鎖定此口。正常工作的串口信號中斷

13、5秒后，會自動轉(zhuǎn)入循環(huán)搜索狀態(tài)，直到建立正常通信為止，搜索時間間隔約5秒。6）與計算機串行口通訊速率：默認19.2Kbps,最高可設置到38.4Kbps7）指示燈：運行指示、與監(jiān)控分站正常通訊指示、串口數(shù)據(jù)通信指示8）接口驅(qū)動分站端口數(shù)量：2個9）每個個端口可驅(qū)動分站數(shù)量：64臺10）本接口與分站之間通信速率：1200bps11）防暴標志：ExibI12）外行尺寸：135X350x80mm13）凈重：2KG4 .3.2安裝方法1）電源線連接與開關外置接口后面板圖將隨接口配備的電源線一端與接口的電源插座相連，另一端插入市電插座并撥通開關即可。2）接口面板指示外置接口前面板圖10外置接口運行指示：

14、當外置接口正常運行時點亮與計算機通信指示：呼叫：當外置接口接收計算機發(fā)來數(shù)據(jù)時點亮回答：當外置接口向計算機傳送數(shù)據(jù)時點亮與監(jiān)控分站通信指示：呼叫：當外置接口向監(jiān)控分站發(fā)生呼叫信號時點亮回答：當外置接口向計算機傳送數(shù)據(jù)時點亮3）與計算機連接將隨外置接口配備的RS232連線分別與外置接口的串行口和計算機的串行口相連，外置接口的串行口位置見前面圖，RS232串行口連線的接線方法見下圖RS232D型插頭接線圖外置接口內(nèi)置兩個RS232串行口，一臺接口可與兩臺計算機連接，但只有一臺計算機與之正常通信。外置接口正常運行后自動掃描兩個RS232串行口，當接收到有效的呼叫信號后自動鎖定，一直連接下去，進行數(shù)據(jù)

15、通信。一旦外置接口5秒鐘內(nèi)收不到該串口傳來的有效呼叫信號，外置接口自動掃描另一個RS232串行口，如果仍沒收到有效的呼叫信號，5秒鐘后自動切回原RS232串行口，就這樣循環(huán)掃描，直到外置接口收到有效呼叫信號并鎖定該串口。4）與分站連接外置接口內(nèi)置兩路本質(zhì)安全分站驅(qū)動電路，每路驅(qū)動電路可配接監(jiān)控分站64臺，采用移頻鍵控（FSK）或SDLC方式通信，傳輸速率為1200BPS。外置接口內(nèi)部接線圖如下圖所示，與分站通信線可采用2X1mm2電纜壓接在分站接線端口1或2上，無極性連接，通過接分站由線口引由并鎖緊，防止松脫，電纜的另一端與分站通信端口連接即可。四、功能實現(xiàn)該平臺完全模擬我礦在用安全監(jiān)控系統(tǒng)運

16、行情況，可滿足設備性能測試、設備檢修、培訓教學的需求，具體如下：1、各種傳感器調(diào)試將傳感器按要求連接到分站，可在監(jiān)控主機監(jiān)控界面觀察到傳感器的實時監(jiān)測值，通過監(jiān)控主機對傳感器各類參數(shù)進行設置，從而測定傳感器各項功能是否能實現(xiàn)。傳感器運行一段時間后分析觀察模擬量曲線，判斷傳感器穩(wěn)定性是否可靠。2、監(jiān)控分站調(diào)試通過監(jiān)控主機對分站下發(fā)各項指令及參數(shù)設置，測試分站各項功能是否能實現(xiàn)并正常運行。將分站交流電源關閉，使用后備電源供電，通過在監(jiān)控主機觀察供電狀態(tài)曲線從而測試后備電源能使用多長時間。3、實操培訓不用下井就實時可以實現(xiàn)從連線，參數(shù)12設置，故障查詢一系列實操訓練，大大提高了監(jiān)測隊人員的技術水平。五、應用與研究該實驗平臺建成后在監(jiān)測隊投入使用，通過一年的實踐證明，其對于提高維護人員檢修、安裝效率提高人員技術水平有明顯效果、得到上級領導的一致好評。目前該平臺已經(jīng)在礦安培中心實操基地安裝完成，用于焦