KJ90监控系统技术方案Word文档格式.docx

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C.系统通讯采用了目前传真机所采用的先进的同步差分四相码调相技术（DPSK），实现了真正的信号无极性二线传输，通讯距离远，抗干扰能力特强，可用电话线、普通双绞线、矿用通讯电缆或光缆传输。

D.监控分站及传感器实现了智能化，调校均采用红外遥控方式，操作简单方便。

E.井下调校采用BGQ-1型便携式气体仪表校准仪，大大提高了日常维护效率。

二．监控系统设计方案

*设计原则及依据

本方案在设计过程中始终遵循系统应具备安全性、高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足矿井对监测、监控等信息有效获得的需要。

设计依据为

☆《2001版煤矿安全规程》

☆《煤矿监控系统总体设计规范》

☆《煤矿监控系统中心站软件开发规范》

☆《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

☆《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》

☆《KJ90型煤矿监控系统产品标准》

1）系统结构

KJ90煤矿监控系统是一套集安全、生产、网络管理、工业电视为一体的大型综合煤矿监控系统。

系统采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。

系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。

因此本方案设计为分层结构，具体组成如下：

A．地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。

网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据。

同时网络终端也可对工业电视摄像头进行各种姿态的远程控制和调阅不同摄像头的监视图象。

地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；

主要有主控机、数据传输接口、打印机、UPS电源、图形工作站、大屏幕显示、集线器、避雷器、交流净化电源、网络终端等设备。

B．系列化智能监控分站。

主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等。

C．各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器、摄像头等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。

系统监控地面中心站采用全网络化结构。

便于实时监测信息、图象信息及文件共享。

网络构成为Ethernet以太局域网，通信协议为TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX等。

2）系统实现的主要功能

A地面中心站部分

1.系统监控主机、网络终端、图形工作站全面预装WINDOWS98/NT/2000操作系统和最新版的监控软件、图形监控软件、报表处理软件及终端软件。

2.操作采用全汉字菜单及窗口提示。

配有（智能）全拼、双拼、五笔及区位码等多种汉字输入方法，人机界面友好，全面遵循WINDOWS窗口风格。

通用性好，可操作性强。

3.监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。

全面支持实时多任务。

在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等工作。

4.屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出。

在监测显示画面中，可对数值、转动、位移、往返、仓位、流量、电量等根据监测量实现功能强大的模拟动画显示。

5.系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行,使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。

6.可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。

7.监控软件提供有控制软件包,控制逻辑可由用户设置编排。

具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。

同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。

在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。

8.系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印,并形成相应的历史统计数据（每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值;

每个模拟量测点２４小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间;

每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值;

每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间）,系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。

9.系统具有很强的自检诊断功能,能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。

还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。

可查询非正常状态的开始时间及持续时间。

10．系统提供有采样间隔最少1秒的数据实时密采功能,并且实时密采数据可每天连续存储，至少存储1年的实时数据。

11．系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图,可随时查询打印；

开关量每天形成班、日报表。

12.联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。

对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。

系统配置灵活,允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。

13.系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活,用户可根据实际需要进行扩展。

可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测等多个子系统,形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络于一体的计算机监控网络综合系统。

有广域网接口，易于形成互联网络。

14.系统表格丰富,格式可由用户任意编排,或由矿方提供具体报表格式，以满足各监测管理数据报表的形成输出。

15.系统组态方式灵活,监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式,操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期,实现对重点分站加以监控。

16.系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿度、CO、氧气、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；

开关量有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。

17.监控软件具有很强的作图能力,并提供有相应的图形库,操作员可在不间断监测的同时,容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。

18.系统软件设有多级口令保护,只有授权人员才能登录操作,有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。

软件运行可靠性高。

误操作时有声音、对话框提示。

19．在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。

20．查询可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大。

查询时间段可任意设定（最小一个小时,最大一个月）。

同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑框。

21．断电控制具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记录。

B.井下分站和电源

1.井下分站含备用电源，当交流断电时,分站与传感器由备用

电源供电，可连续供电2小时以上。

3.系统分站有多种系列供用户优化配置,分站初始化后，可存储地面中心站对该分站的报警断电等控制设置,而且分站可以就地通过红外遥控器进行手动初始化。

4.在井下分站完全断电情况下之后恢复供电，即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。

5.井下监控分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，在分站出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行；

即使分站仍不能正常运行，也可自动脱离系统，不影响其它分站正常工作。

6.分站模拟量与开关量可以随意互换。

不受口的限制，充分提高了分站端口的利用率，使系统设计更加优化。

7．监控分站支持一根四芯电缆带2台传感器的应用，可节省大量电缆，减少施工量和维护量。

8.系统地面中心站监控主机出现故障时，或井上、井下失去通讯联络时，分站能存储最新两小时数据，恢复通讯后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据。

9．系统通讯方式采用目前传真机所采用的先进的同步差分四相码（DPSK）技术，实现通讯信号二线无极性传输。

10．分站具备故障闭锁功能；

当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常运行或故障时，立即切断相关电源并闭锁；

当与闭锁控制有关的监控设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

C．系统其它方面

1.为了提高KJ90系统抗雷击能力,本设计从地面中心站机房电源及系统通讯线两方面着手,配置进口高效避雷装置,在通讯线路上采取了双重避雷措施。

2.在分站电路设计时，对分站所有与外界联系的输入输出电路部分增加了安全栅隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因素对分站造成的损害，使得系统的可靠性得以进一步提高。

3.系统具有线路智能化管理，应具有对系统本身的运行状态和故障状态进行自诊功能,能及时发现和记录系统配置设备及软件运行故障,及时发出故障报警信号,并以图文方式显示故障类型、位置和原由，具有故障自动切支功能，并在支路故障排除后自动恢复支路通讯。

4.井下使用的各类传感器全是矿用本质安全型产品，智能低浓度瓦斯传感器采用红外遥控调校，工作电流≤80MA，催化元件的寿命大于两年，调校期大于100天，传输距离可达2.5KM且可以不带新鲜空气在井下进行调零。

5.系统可配接调试电话，便于日后的调试及维护。

6.系统具有广泛的兼容方式，能够方便的挂接国内外其它厂家的各种型号的监测设备。

3）系统主要技术指标

1.系统的容量64个分站，输入端口：

1024点，控制输出：

512点。

2.数据传输速率：

2400波特/秒

3.传输方式：

同步差分四相码，无极性

4.传输距离：

中心站至分站≥25KM

　　　　　　分站至传感器≥2KM

5.传输电缆：

主信号电缆4芯（2芯备用或做调试电话通讯）

　　　　　　模拟量传感器电缆　4芯（可接两个传感器）

　　　　　开关量传感器电缆　2芯

6.系统精度：

≤±

0.5%

7.扫描间隔:

≤0.4秒

8.巡检周期：

≤25秒

9.分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互唤）

KFD-2大分站：

输入端口：

16点；

控制输出：

8点

KFD-3中分站：

8点；

4点

KFD-3X小分站：

4点；

2点（1远程,1近程660V/0.3A）

10.分站电源箱输入输出电压

交流输入电压:

36V、127V、220V、660V（-25%，+15%）可选

　本安直流输出电压:

18V/350mA12V/450mA

11.分站电源箱整机最大功率：

小于50W

工作条件：

温度：

0-40℃，相对湿度：

≤98%

大气压力：

85-110KPa

12.传感器信号制

模拟量：

　200-1000HZ、1-5MA或4-20MA

开关量：

1mA（停）/5mA（开）或触点

13.断电容量:

36V/5A、660V/0.3A

14．软件运行环境：

WIN98/2000/NT4.0

15．网络环境：

Ethernet以态局域网（NT）

16.主要监测参数

低沼CH4　0-4%

高低沼CH40-40%或0-100%

　一氧化碳　0-100ppm/500ppm

　风速0.2-15m/s

　温度0-50℃

　负压0-5.0Kpa

氧气0—25%

煤位0-30M

此外，还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等开关量参数。

安全监测系统布置示意图

4）系统设备运行环境

1.地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条件，机房环境应符合国标GB2887-83“计算机站场地技术”的要求，对KJ90系统中心站只要满足这要求即可。

具体表现在动力、温湿、防尘、防静电、防雷击等方面。

2.KJ90系统井下设备均为防隔爆或本质安全型产品，可以运行在有爆炸危险或非危险场地。

但要满足如下条件:

环境温度：

0—+50℃大气压力：

相对湿度：

≤98%电源电压：

地面220VAC50HZ

井下36V、127V、380VAC、660VAC50HZ

“地面中心站机房要求”

地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条件，机房环境须符合国标GB2887-83“计算机站场地技术”的要求，对KJ90系统中心站只要基本满足这要求即可。

具体表现在动力、温度、防尘、防静电、防雷击等方面。

A．动力供电：

电压波动范围220V±

10%,频率50HZ±

2%,波形失真率≤20%。

1机房电源为双路两级稳压电源供电，第一级为交流稳压器供一台UPS及其它计算机外设，第二级为UPS，它的输出供主控计算机，UPS电源供电至少10分钟以上。

2设计人员必须实际调查，实测动力源波动范围，供电质量，从而确保是否要采取更为严格的隔离措施，降压措施等。

3机房应设专用配电柜或配电箱，并提供双路电源引入和相关配电装置。

UPS输入和稳压器的输入均由配电箱引出。

4配备与地面中心站相兼容的电源插站座，其接地应符合国家规定的机电标准。

（面对插座，右插孔为火线，左插孔为零线，上面插孔为地线）。

B．接地要求：

1系统工作地，要求接地电阻≤4Ω，接动力源的输出零线；

2保护地要求接地电阻≤10Ω；

3通讯屏蔽电源接地点，要求接地电阻≤0.5Ω。

C．恒湿恒温要求：

机房内的环境条件要求开机时，温湿度为A级，停机时温湿度要求为B级。

D．防尘要求：

要求机房双层门窗密封，无灰尘，达到B级。

E．电磁场干扰：

采用防静电地板，机房内无线电干扰强度在（0.5-50MHZ）时应小于12db，磁场干扰强度不大于800A/M。

F．机房通讯电话：

机房通讯电话应设生产、行政电话各一门。

生产电话为录音电话，行政电话须加传真机。

G．机房防雷要求：

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