安全监控系统设计资料.docx

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安全监控系统设计资料

白山坪矿业公司龙塘煤矿

KJ101N型煤矿安全监控系统

设

计

方

案

XX中煤电子XX

2012年03月

前言

技术手册深入浅出的介绍了KJ101N型煤矿安全监控系统的硬件基本工作原理以及系统各个部分的工作性能，详细分析了内部电路工作原理、常见故障以及处理方法等。

对KJ101N型煤矿安全监控系统软件及相关软件的安装、使用方法也做了简要说明。

技术手册是KJ101N型煤矿安全监控系统最全面的技术资料，也是本公司结合多年来的工程设计和现场维修经验编写的，手册中所附电气原理图也是广大用户和维修人员所期望的，对使用和维护人员有很好的学习指导作用，同时也适合其它型号煤矿监控系统用户参考。

技术手册难免有错误和遗漏之处，敬请用户批评指正。

随着产品改进，图纸或说明会有所改动，恕不另行通知，如有疑问请向公司技术部门垂询。

如有问题、意见和相关的讨论，可以通过以下地址联系：

qvip.163.或Lngfb163.

第一章KJ101N型煤矿安全监控系统概述

KJ101N型煤矿安全监控系统是XX中煤电子XX自主研发的产品，它的软硬件设计没有沿袭传统的集成模式，一贯秉承技术创新思维，在十多年的进化完善过程中，日益显现出产品成熟、技术先进、品质优良、工艺精湛、功能实用的特点，越来越受到用户推崇，其软件和硬件均有突出的独创风格和与众不同的技术性能。

KJ101N型煤矿安全监控系统具有优异的抗干扰技术性能，是目前国内唯一能高标准通过3级电磁脉冲群干扰和浪涌冲击测试的系统。

系统具有绝对可靠的数据采集与传输，彻底杜绝了假数和误报警。

良好的抗干扰性能源于特殊的电源设计技术和智能锁相传输技术。

在传统产品上，电磁干扰造成的冒大数、误报警、误断电已经成了监控系统的顽疾，单靠电路改进和软件滤波是无法根治这种干扰的，充分显现出KJ101N型煤矿安全监控系统与众不同的技术性能。

监控分站与监控中心站之间的通讯是以主从应答方式进行，KJl01N系统的接口都带有二组独立的驱动器，每路驱动器最多可接驳64台KJ101N-F1型监控分站，系统的标准容量为128台分站，还可以很方便地进行容量扩展，可组成大小不同形式多功能监控系统。

KJ101N型煤矿安全监控系统已有长达15年的进化历史，其配套的传感器具有优异的技术性能，比如：

KJ101-45B型甲烷传感器采用我公司的发明专利—耐高浓冲击技术，检测元件在任何高浓度环境下工作不受损伤，可以连续检测0－100％CH4气体浓度，元件寿命长，典型寿命三年，最长可达5年；传感器工作稳定，漂移指标长达100天以上，在催化传感技术等方面独树一帜。

又如：

瓦斯抽放系统检测的传感元件抗湿性能是煤矿棘手的难问题，热导元件使用寿命短暂，且零点受湿气影响缓慢漂移，KJ101－45H型管道高农传感器应用我公司的抗湿专利技术，传感器具有良好的抗湿特性，可以在饱和湿度状态下长期稳定工作。

KJ101N型煤矿安全监控系统结构简洁新颖，其中KJ101N-F1型监控分站采用不锈钢精密铸造工艺制造外壳，具有坚固、美观、抗腐蚀等优良性能。

内部采用玻璃钢压铸内胆总承结构，绝缘良好、新颖可靠。

仪器全部采用接插结构，方便更换插板，可靠性好、易维护、安装使用方便。

KJ101N型煤矿安全监控系统独创编码远程断电技术，多路断电信号仅用一对线路传输，同时兼做断电箱的电源，能够简化现场接线，断电箱不用另外配接工作电源。

KJ101N型煤矿安全监控系统有着广泛的兼容方式，本系统的传感器兼有十七种输出制式，可以方便地用遥控器转换，几乎可与国内所有监控系统配接。

KJ101N-F1型监控分站具有多种输入模式，输入端口的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、电位识别，系统能够自动识别，无须定义，可以配接国内外所有符合标准的传感器。

KJ101N-F1型监控分站中传感器电源各路独立恒流供电，其中一路短路，不会影响其他传感器工作；可以连接电流型的传感器，也可以连接电压型传感器，配接时不必更改电路。

KJ101N-F1分站具有开关量三态识别功能，能够准确区别出逻辑0与故障状态，摆脱了以往开关量是“停止状态”还是“断线故障”无法分辨的困惑。

本系统的总清“分站”和总清“传感器”功能使系统更趋于完美。

使用人员无需下井，在地面可下发总清启动命令，以唤醒：

“死锁”的分站和传感器。

本系统井下设备广泛应用了红外遥控、遥调技术，包括分站电源开关和甲烷风电闭锁的解锁等功能，全通过红外遥控器操作，减少了井下设备开盖的麻烦。

本系统设有断电状态回传功能，远程断电器（KJ101N-GD型继电器箱）上设有馈电状态监测电路和接线端子，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。

本系统拥有充满创意的软件，它与硬件风格一样充满创新意识，系统运行平台为Windows98/2000/XP/NT，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，用户可以通过局域网终端或互联网连接远程终端，用户可以很方便地自行扩展，为偏远矿区特别是局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软件的优点于一身，功能齐全、可靠实用、符合行业规X要求。

本技术手册中的KJ101N产品型号与原技术手册相比有较大变化，这是基于老产品更新换代，新产品研发和行业主管部门对产品型号命名规X作出的调整，为使客户了解KJ101的新老产品，将KJ101N新老产品对照表附后，随着时间的推移，产品型号将逐步更替为新型号，本表型号对照仅供临时参考，届时要以有效安标证所提供的型号为准。

第二章KJ101N型煤矿安全监控系统工作原理

2.1KJ101N型煤矿安全监控系统信息采集传输过程与途径

KJ101N型煤矿安全监控系统工作分为三部分；信息的采集、信息的传输、信息的处理。

KJ101N型煤矿安全监控系统是一个分布式微计算机网络，由地面设备、井下设备和连接它们的传输网络三大部分组成。

传输采用树状总线方式，井下和地面设备全部连接在一对传输总线上。

地面由计算机和信息传输接口组成，习惯称其为“主站”以下简称主机，井下设备核心是KJ101N-F1型矿用监控分站，俗称“分站”以下简称分站。

下面就系统的三大部分重点描述。

1）信息的采集传输过程

KJ101N型煤矿安全监控系统是采用时分制进行信息传输，信息的主要传输过程是井下分站到地面主机、地面主机到井下分站信息交换过程，这个过程是以呼叫、应答方式进行的。

当传感器挂接系统上工作时，信息的传输主要表现为：

信息的采集、变换、隔离、处理，此为信息上传。

信息下发是由地面主机产生的（一为键盘输入，二为系统软件任务），它通过KJ101N-J型矿用信息传输接口处理，本安非安隔离，传输到井下的分站处理后，执行相应的任务。

2）呼叫信息下发路径

键盘//软件任务→主计算机→RS232接口→232/TTL变换芯片→接口内CPU→接口内串行芯片→接口调制芯片→功率放大→接口信号变压器隔离→传输长线→分站信号变压器隔离→分站解调器→分站串行芯片→分站内CPU→并行接口→各种操作。

3）应答信息上传路径

监控分站获得的信息：

传感器→分站CPU→分站串行芯片→分站调制器→功率放大→信号变压器隔离→传输长线→接口信号变压器隔离→接口串行芯片→接口解调器→接口CPU→CPU串行口→TTL/RS232变换芯片→主机RS232接口→主计算机。

KJ101N型煤矿安全监控系统五要素是计算机、信息传输接口、传输线、监控分站、传感器。

2.2信息的处理过程与路径

监控系统的信息处理集中在井下分站（监控分站）和地面主站（计算机），还可以通过计算机局域网或因特网构成大型监控网络，处理过程如下：

1）实时控制

工作在系统末稍是各种传感器，以甲烷传感器为例，传感器实时将检测到的信号传送给监控分站，当现场浓度达到设定断电值后，监控分站立刻向近程和远程断电器发出控制命令，仪器可在2秒钟内实现断电和闭锁控制，甲烷传感器本身除了有声光报警信号外还有一级独立的断电信号输出，可就地完成断电和报警任务。

该控制是双重的以保障系统实时快速响应，监控分站控制启动伐值（断电点）可由红外遥控设定，或由地面主计算机置入。

监控分站与地面主计算机因故脱机后，实时控制功能不受影响，可独立完成断电、闭锁、报警等功能。

2）过程控制

KJ101N型监控系统可以通过传输网实现远程设备的启停、异地断电、地面遥控断电、通播断电等多种复杂智能的控制功能。

KJ101N系统的手动命令因采取了优先级控制，它的单条手动命令下发可以在1秒钟内完成。

异地断电依赖于系统网络存在，执行速度稍有延迟。

3）自诊断控制

KJ101N系统具有辅助故障诊断功能，当系统井下设备中传感器发生断线、分站地址重码、传感器电源故障、交流电停电、信号中断等故障时，系统能够显示报警，系统还有自已的传输线智能管理功能，当系统监测到传输线发生局部短路时，系统软件会拟人进行区段分拆，以最捷径的方式找出短路支线并将其切断，控制中枢来自计算机中的系统软件。

4）数据库存贮

KJ101N系统数据存储采用数据库形式，实时数据每1分钟存储1次，超限数据即时存储，增加了存储密度，方便检索、方便分析。

5）网络共享监测主机数据功能

KJ101N系统采用TCP/IP和UDP通信协议，终端用户无论是在局域网内还是广域网上，都可以方便地共享监测主机数据。

在局域网内，用户通过网络终端程序可以完全共享监测主机数据库。

网络终端用户可以完整地查看当日或历史的日报表、24小时曲线等。

还可以同步地反映监测主机的实时监测信息。

在广域网上，用户可以简单地通过浏览器来查看监测主机数据库中的数据。

系统通过设置网络文件夹的密码和数据库的密码来保障系统数据的安全。

第三章KJ101N型煤矿安全监控系统主站的工作原理

3.1监控主站的构成

KJ101N型煤矿安全监控系统采用独特的双CPU设计方案，它分有管理信息通信的CPU和信息处理的CPU。

通信CPU设计在KJ101N-J型矿用信息传输接口中，是分布式计算机网络的控制中枢，指挥网内下级中的CPU进行采集和传输，以同步FSK传送规程进行通信。

KJ101N-J型矿用信息传输接口以RS232方式与信息处理计算机交换信息。

主监控机使用性能稳定的联想商用计算机或工业控制系列微计算机，KJ101N-J型矿用信息传输接口只用一对线连接井下监控网络群。

监控主站通常采用联想商用计算机或工业控制系列微计算机，与其兼容的计算机均可用于本系统的监控主站。

在KJ101N型煤矿安全监控系统标准配置中，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。

KJ101N监控主站配置参见系统配置示意图。

KJ101N型煤矿安全监控系统主站功能示意图

3.2信息的处理

监控主站是系统的信息处理中心，系统处理功能的百分之八十是通过监控主站实现的，监控系统信息处理主要由主站中监控系统软件完成，使系统具有智能化的显示、存贮、分析、检索、打印、绘图、报警、控制等诸项功能。

井下信息由传输线进入KJ101N-J型矿用信息传输接口再到主计算机。

主计算机实时与KJ101N-J接口进行一次信息交换。

进入主计算机的监控信息首先存放机内RAM缓冲区中，主程序时时扫视各种参数的变化情况，将其中的部分内容送显、分析、比较、归类、实时向网络终端远传数据等预处理，旧软件每3秒向232口发送一场全息数据，为远程终端提供信息，每30秒钟和5分钟主机对监控信息进行整理，取最大值、最小值、均值，实时存盘，每月建立一个标准数据库文件。

监控主站的历史信息存放在硬盘中，通过键盘命令调用各种信息，生成各种报表、曲线和图形。

主站对任何一点的超限信息，均能立即处理，用机内喇叭或机外音箱和屏幕发出声光报警，对键盘的命令能给予快速响应，向井下发出的命令只需0.2秒时间。

监控系统软件中的新一代软件，具有智能化处理功能，当系统发生故障时，主站将会自动对系统进行测试诊断，指出故障类型。

对传输线短路故障能够自动切除短路点，对显示及绘制参数曲线能够自动选择最佳绘图坐标值等。

新一代软件支持网络系统，支持数据库，存储间隔缩短到1分钟一次，实时数据可全息保存，提供各种模拟图显示。

监控主站对各种任务分级别、时间层次处理，使系统工作于最合理的状态。

国际标准的数据库存储结构，给用户二次开发预留了极大的空间。

3.3使用注意事项

1）计算机在安装时无论有无正式机房，都应避免阳光直射，且将系统安装在通风干燥，远离热源、潮湿和有尘埃的地方。

2）计算机安装前，按操作手册要求，正确地将主机与外设之间的连线接好，然后连接好KJ101N-J型矿用信息传输接口。

3）系统加电时，应先打开各个外部设备的电源，如打开显示器，打印机电源。

然后再开主机电源。

当关闭主机时，应和上述顺序相反，为了保护整个系统，从开电源到关电源或从关电源到开电源的时间隔不得少于10秒钟。

4）不可带电拔插主机与外部设备间的信号连线，只关闭设备开关仍然有可能损坏设备接口电路，必须撤掉交流电源方可操作。

5）与系统无关的软件，不要随便使用，以免计算机感染病毒。

如特殊需要使用的软件，必须对其进行病毒检查，确保无毒方可使用。

6）当监控系统正常运行时，不得进行任何与监控无关的操作。

7）监控系统运行过程中，除非死机，否则不可随便重新启动或退出，以免丢失数据。

8）坚决杜绝无关的人员操作计算机。

9）不要随意拆下线路避雷器。

10）计算机外壳一定要妥善接地。

11）在必须关闭主计算机电源时，必须按系统要求顺序依次退出程序，退回系统再关电源，以减少信息损失。