襄垣县上庄煤矿设计方案Word文档格式.docx
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由于KJ90NA型矿井综合安全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：
1、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。
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、大屏幕显示、避雷器等设备；
2、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；
3、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。
KJ90NA型矿井综合安全监控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。
结构示意图：
四、设备配置说明
地面监控中心配置2台监控主机、2台数据接口、1套监控软件、1台UPS电源、1台电源避雷器、2台信号避雷器、1台打印机、1台声光报警器。
井下配置7台KFD-3中分站，13台KG9701A瓦斯传感器、1台负压传感器、5台风速传感器、6组带语音报警功能风门传感器、13台开停传感器、6台馈电断电器、10台烟雾传感器、9台CO和温度传感器、一台风筒风量开关传感器，1套瓦斯抽放监测装置。
建议按《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）》进行配置。
五、KJ90NA型矿井综合安全监控系统主要特点表现如下：
主要监测井上、下的各测点的环境参数（瓦斯、风速等）。
在一些重要的地点安装传感器后，一些环境参数可以直接在地面中心站上反映出来，减少了井下有关的检查和值班人员，帮助领导和调度员及时掌握安全生产情况，发现安全隐患时及时通知有关人员处理，使值班人员能够及时了解工作面的有安全环境参数的变化情况，对于存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。
因此整个系统在保障安全，提高生产效率等方面将发挥重要作用。
具体表现如下：
（一）.软件方面
KJ90NB型煤矿安全监控系统的软件，包括其系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软件等。
随着计算机技术和软件开发技术的发展而不断升级换代，已发展到现在的WIN2000/2003，是目前国内煤矿监控系统最先进的监控软件之一。
1.由于在软件开发过程中采用了先进的可视化面向对象程序设计技术、多线程、动态链接库及对象嵌入技术，使得系统的模块化程度进一步提高，可适应不同用户对系统规模的要求，有很高的扩展性和开放性；
2.由于系统运行于WIN2000/2003多任务环境，并在数据通讯方面采用了动态链接库及多线程技术。
实现了真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接；
3.监控数据采用先进的变值变态存储技术，存储时间长，可大10年以上。
4.主控机软件有一个控制软件包，为用户提供以选择方式编制各种自动控制方案的功能，从而为实现远程异地自动控制和数字逻辑运算提供可靠手段。
异地控制与监控分站和智能传感器输出控制组成三重控制，从而保证气体超限断电，万无一失；
5.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。
6.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。
二.硬件方面
1.煤炭科学研究总院重庆研究院是从事煤矿安全技术的专业研究院，有很强的技术实力，具有独特的技术优势，运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国内属一流，而且我们一直在跟踪当今先进技术，不断地完善和发展；
2.系统监控分站、电源开发了各种型号规格，形成了大、中型一体化及分体式等系列，可满足不同需求，且在产品体积，重量，性能方面较同类产品具有较大优势。
3.在各类传感器及断电器方面KJ90NB型煤矿监控系统是国内自配套性最强的系统，其各类传感器、断电器全部由自己生产制造，传感器种类齐全，断电器有多种系列可以选用，完全能满足用户的不同需要，不但如此，我们生产的各类传感器、断电器等还给国内许多系统配套，在市场上占有很大的份额，许多传感器如瓦斯、风速、烟雾、CO等属国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关成果，具有很高的性价比。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
断电距离大于2.5Km，分站断电时间小于2S。
8.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。
9.分站模拟量与开关量可以随意互换。
不受传感器接口的限制，充分提高了分站端口的利用率，使系统设计更加优化。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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≤70mA，催化元件的寿命大于1年，调校期大于一个月，传输距离最大可达2.5Km且可以不带新鲜空气在井下进行调零。
14.煤炭科学研究总院重庆研究院推出了先进的红外瓦斯传感器，其使用寿命、调校周期、检测反应时间等关键参数较传统的热催化检测原理有显著提高。
15.为煤矿加强对瓦斯检测员的有效管理，系统支持接入瓦斯电子显示排版装置，在地面监控软件上实时记录每个瓦斯检员每班的工作情况。
16.系统配接断电馈电器，使系统控制断电的执行情况有反馈，一旦发生断电执行有误，系统将立即实现报警提示。
此外，可以连接电流、电压、功率等模拟量类传感器；
还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网刀闸等开关量传感器。
六、系统实现的主要功能
A地面中心站部分
1.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。
鼠标操作，通用性好，可操作性强。
2.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。
3.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、断电状态、馈电状态、设备开停状态、风门开关状态、报警信息、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。
4.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
5.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。
6.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。
7.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
8.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
具有人机对话功能：
通过主控软件修改井下分站号、设定断电参数、设定报警参数等。
9．KJ90NA型矿井综合安全监控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。
10．KJ90NA型矿井综合安全监控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；
11.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。
12.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
13.KJ90NA型矿井综合安全监控系统表格丰富，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。
14.KJ90NA型矿井综合安全监控系统组态方式灵活，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。
15.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
16.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。
17.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
18．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。
19．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。
20．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。
2.KJ90NA型矿井综合安全监控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。
3.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。
断电距离大于2.5Km。
4.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；
5.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。
6．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。
7.KJ90NA型矿井综合安全监控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2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。
8．分站具备故障闭锁功能；
C．系统其它方面
1.为了提高KJ90NA型矿井综合安全监控系统抗雷击能力，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.KJ90NA型矿井综合安全监控系统具有线路智能化管理，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，具有故障自动截支功能，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≤70mA，催化元件的寿命大于一年，调校期大于一个月，传输距离可达2.5Km且可以不带新鲜空气在井下进行调零。
具有抗H2S中毒的功能。
七、KJ90NA型矿井综合安全监控系统主要技术指标
1.系统的容量：
64个分站（可扩展到128个分站），输入端口：
1024点，控制输出：
512点。
2.数据传输速率：
2400bps，误码率≤10-8
3.传输方式：
RS485
4.传输距离：
中心站至分站≥25Km
分站至传感器≥2.5Km
5.传输电缆：
主信号电缆
4芯（2芯备用）
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、开关量任意互换）
KJ90-F16大分站：
输入端口：
16点；
控制输出：
8点
KJ90-F8中分站：
8点；
4点
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/350mA
12V/450mA
11.分站电源箱整机最大功率：
小于50W
12.传感器信号制
模拟量：
（200-1000）Hz
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：
WIN2000/2003
15．网络环境：
Ethernet以态局域网（NT）
八、分站位置和传感器安装布置
1．一号分站装在2003工作面进风巷，下设传感器及断电器情况如下：
A．2003运输顺槽甲烷传感器装在2003进风口.
B．2001回风温度传感器监测2001密闭口的温度.
C．2001CO传感器装在2001密闭口。
D．2001密闭处甲烷传感器监测密闭处甲烷浓度。
E．2003机组开停传感器。
F．挂接一个远程断电器控制2003工作面前镏总开关。
G．挂着另外一个断电器控制2003工作面机组后镏总开关
2．四号分站装在二采区变电室
A．二采区变电室温度传感器
B．2002工作面CO传感器。
C．2002工作面温度传感器。
D．2002抽放泵站甲烷传感器。
E．抽放管路下风口甲烷传感器。
3．五号分站装在三采区变电室，监测2005综掘工作面。
A．北集中变电室温度传感器。
B．2005中部甲烷传感器。
C．2005综掘回风甲烷传感器。
D．2005工作面设两个局扇。
F．2005风筒风量开关传感器。
G．设远程断电器一台控制2005总开关。
4．六号分站装在2002工作面
A．2002运输顺槽甲烷传感器。
B．2002回风CO传感器。
C．2002回风温度。
D．2002工作面回风甲烷。
E．2002工作面甲烷。
F．设2002风门传感器一对。
G．设2002机组开停传感器两台。
H．2002前后镏总开关各设断电器一台。
5．七号分站装在主风井配电室，监测总回风。
A．测风站设总回风甲烷传感器、总回风风速传感器、总回风CO和温度传感器各一台。
总回风甲烷传感器闭锁所有井下开关。
B．设主风机负压传感器一台。
C．设一采区回风甲烷和风速传感器各一台。
E．设二采区回风甲烷和风速传感器各一台。
F．主扇和备用主扇开停传感器各设一对。
6．九号分站设在2003回风顺槽，监测2003工作面回风巷。
A．2003工作面及回风设CO传感器、甲烷传感器、温度传感器各一台。
B.设2003风门传感器一对。
C.设2003回风顺槽总开关断电器一台。
7．十号分站设在北集中配电点（风井底）.监测北轨山和北皮山巷道。
A．设北轨山、北皮山甲烷传感器各一台。
B．设北皮山局扇开停传感器一台。
C．设北皮山总开关断电器一台。
8．十一号分站设在1005回风巷，监测1005密闭处
A．设1005水仓甲烷传感器一台，1005回风密闭处甲烷传感器一台，一采区水仓甲烷传感器一台，1005闭墙处CO、温度传感器一台。
B．设一采区总开关断电器一台。
9．十二号分站装在三采区皮带巷
A．设三采区皮带巷及回风甲烷传感器各一台。
B．设北翼甲烷及北翼回风巷甲烷传感各一台。
C．设三采区皮带巷及北翼回风巷局扇开停传感器各一对。
（四台）
D．设三采区皮带巷总开关断电器一台。
10．十三号分站装在中央变电所，监测南皮山、南轨山、南旧轨山。
A．设南旧轨山温度及CO、甲烷传感器各一台。
B．设南皮山温度及CO、甲烷传感器各一台。
C．设南轨山温度及CO、甲烷传感器各一台。
D．设中央变电室温度传感一台。
E．设主井进风风速及副井进风风速传感器各一台。
九、上庄煤矿升级改造具体技术规划
上庄煤矿为高瓦斯矿井，年生产能力为30万吨，为不易燃煤层。
结合该矿的实际情况,本着在实现上级部门要求的基础上,为煤矿节省财力和资源的原则,制订如下具体规划:
1.原来的八台分站更换主芯片，另外两台对分站进行软件设置，与软件完全匹配，与新式分站功能完全相同。
2.更换新式的数据接口两台，一台备用。
3.更换带语音功能的风门传感器。
4.更换KJ90NA新软件，形成双机热备。
5.根据<
煤矿安全规程>
和国家对监控设备用量的规定,同时考虑到该矿井下巷道布置和通风情况,需另外购置一批监控设备。
十、七一煤矿监控系统升级所需设备的组成
名称
规格型号
数量
单位
备注
中分站主芯片
KDZ0704
14
个
大分站主芯片
1
数据接口
KJJ46
2
台
声光报警器
FB220
语音风门
GFK40TZ/GFK40TF
10
烟雾传感器
GQF0.1（A）
6
主软件
KJ90NA
套
十一.附图一，七一煤矿监测监控设备布置图。
附图二，七一煤矿监控设备控制断电示意图。
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