对我国煤矿安全监测监控系统的认识和研究文档格式.docx
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不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。
在使用中，个别系统虽经多次升级改造，仍不能实现系统资源的有效共享，形成了一个个独立的“信息孤岛”，严重阻碍了矿井安全生产管理水平的进一步提高。
2.3诊断功能有待加强，系统的可维护性低
现场设备在线故障诊断、报警、记录功能不强，现场设备的远程参数设定困难，影响系统的可维护性。
作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能对系统的通讯状况诊断，不能详细地判断故障的性质和故障点。
但实际工作中要求能迅速判断出分站、传感器或电缆故障之间，或短路报警与真实超限之间的区别，为维护人员提供故障的类型和方位，以便于迅速处理故障地点。
2.4现场管理和维护水平欠缺
尽管我国各省市煤炭管理部门都强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，而且近几年再次加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。
另外，在大多国有煤矿还存在着监测监控方面的管理制度不够健全、对已经存在的监测监控管理制度执行不严、对监测监控系统的监督管理不到位等问题，严重地制约着安全监测监控系统的正常运行。
3提高安全监测监控系统良好运行的措施
3.1研究和开发出高品质的传感器
国产安全检测用甲烷传感器几乎全部采用载体催化元件，严重制约着矿井瓦斯的正常检测，与国外同类传感器比较差距较大。
所以国家科研院所应加大科研投入力度，进一步提高传感器应用的可靠性。
3.2规范监控系统统一通信协议
通信协议不规范将造成设备重复购置、系统补套受制于人和不能随意进行软硬件升级改造等后果。
为了改变标准不统一的局面，国家出台了很多规范性规程和标准对监控系统及信息传输协议等进行规范，如《矿井安全监控新标准、新规程汇编及矿井安全监控系统设计与选型手册》等。
建议各监控系统统一通信协议，统一采用SQL数据库，采用统一数据格式，这样可以很方便对系统进行维修、补套、升级，也可以很方便的建立矿、公司（矿务局）两级数据存储中心，并与上级监管系统联网，实现系统资源共享。
3.3加强技术培训，完善管理制度
监测监控系统维护要求非常严格，所以在日常监测管理工作中采取多种形式提高维修人员的维修技术和操作水平，每月应组织理论和实践的学习，对新调入的安全监测员，重点加强对其基础知识的学习和培养，合理利用售后服务和兄弟矿井相互指导的便利条件，确保矿井监测系统维护的顺利进行。
另外要建立细致严谨的管理制度，及时完善有关监测监控管理的规定和制度，有效提高相互监督、相互预警的能力。
3.4发展专家诊断、专家决策系统软件
科研院所应开发专家诊断、专家决策系统软件。
专家诊断应具有对故障的智能分析、判断功能，改变系统自检功能单一、简单的情况。
在发生事故的情况下，能正确指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材提供决策。
第一章我国煤矿安全监测监控系统的认知
第一节概述
第二节矿井检测系统的组成
第二章矿用传感器
KG9701型智能低浓度甲烷传感器
KJ251A型煤矿人员管理系统
2012-02-15信息来源：
本系统是加强入井人员管理、提升生命保障、促进煤矿安全生产的理想产品。
结合煤矿井下特殊的作业环境，采用先进的冗余技术、数据存储技术、双机热备技术、防碰撞技术、校验机制、低功耗技术及后备电源技术、防作弊机制等保障了系统准确可靠识别及传输，彻底解决了井下人员分布实时统计及考勤不准确的难题。
实现对入井人员的身份核查、实时监测、跟踪定位、轨迹回放、重点区域数量统计、电子巡更、考勤管理、报表查询、信息网络发布、双向通讯、爆破闭锁、紧急搜救、生产调度、工资核算等功能，为煤矿安全生产以及紧急救援提供第一手可靠的决策实时信息。
该系统可方便接入综合自动化网络平台，无须重复布线，减少投资。
主要功能特点
a.跟踪定位功能：
系统对井下人员进行实时地跟踪监测，自动显示其位置。
b.考勤管理功能：
系统能够实时地记录作业人员出入井时刻；
自动生成井下作业时间；
可对全矿井、部门、干部或员工进行月考勤及报表打印，考勤准确率高，无漏卡现象。
c.双向通讯功能：
系统不仅能够接收识别卡发送信息，还可以对全矿井或部分区域内目标进行群发“撤离”命令、对单个目标下发“撤离升井”或“回电话”命令。
中心站终端显示命令下发确认；
地面可自由对命令进行撤销。
d..自动识别功能：
乘车出入的工作人员无需下车，在车辆进入监测区域后，就可自动完成人员定位及考勤功能。
e.数据存储功能：
矿用读卡器和分站具有实时存储多条数据信息功能；
即使在通讯中断的情况下，读卡器能够存储不少于3000条的数据信息，分站能够存储不少于4000条的数据信息。
f.查询统计功能：
能够对井下人数、重点区域人数、超时员工、上下井人数、系统运行信息等进行统计；
对井下员工信息、分布情况进行查询。
g.一键求救报警功能：
识别卡可发送遇险求救信息，中心站进行报警提示，提供地址、时间等营救信息。
h班中餐及津贴统计发放功能：
通过当班出勤统计数据，正确发放实际下井人员的班中餐及下井津贴，避免人工统计可能导致的违规现象。
i.危险场所门禁功能：
根据需要在煤矿井下限制员工进入特殊区域。
如果有未经许可人员接近该区域可发出声光报警信号，地面监控主机也会发出报警信号。
j.特殊工种人员电子巡更功能：
可对瓦检员、安检员等特殊工种人员进行实时监控、巡更管理。
k.井下搜救功能：
利用中心站提供的井下人员的大致地点，借助手持式读卡器可对井下人员进行精确搜寻。
l.干部跟班管理功能：
可对跟班干部井下跟班情况、工作时间、指定区域到位信息、加班情况等进行跟踪管理。
m.区域爆破（放炮）闭锁功能：
实时统计爆破区域内人员数量，区域内有人员时，实现爆破作业可靠闭锁；
无人员时方可解锁进行爆破作业，确保井下人员生命安全。
n.工资核算功能：
自动导出人员月考勤信息，核算出工资报表，供财务部门参考。
o.防作弊机制：
实时监测分析入井人员携带标识卡性能及数量，发现替代卡则进行报警提示，确保入井人员携带标识卡的完好性和唯一性。
p.安全环保：
标识卡发射功率不大于1mw，符合国家相关规定。
主要技术指标
a.系统容量：
可接分站64台以上，每台分站可接8台目标识别器，可监测目标数量65535个。
b.数据传输速率
工业以太网方式：
100Mbps/1000Mbps；
RS485通讯方式：
2400bps/4800bps；
c.系统通讯距离
井下矿用交换机至地面中心站：
≤45Km；
分站至中心站或环网节点（交换机）：
≤15Km；
矿用读卡器至分站：
≥3Km；
矿用读卡器与识别标识卡间通讯距离：
0～100m可调；
d.系统巡检时间
工业以太环网通讯方式：
≤4s；
≤30s；
e.最大并发识别数量：
200张；
f.标识卡电池工作时间:
2年以上，双向识别卡可更换电池。
（1）系列人员定位分站
KJ251-F8/F2、KJ90-F16（B）矿用本安型分站是KJ251A煤矿人员管理系统的关键设备，实现定位信息的实时收集、处理、存储、统计、显示及通讯等功能。
KJ90-F16（B）矿用本安型分站不仅能够接入矿用读卡器，还能够接入甲烷、开停等传感器，实现安全生产监控系统和人员定位管理系统的二合一功能。
主要技术指标：
输入电压：
AC660V/AC380V/AC220V/AC127V，（50±
2）Hz（可选）；
额定工作电压：
12VDC/18VDC；
分站与数据通讯接口的传输口：
1路；
通讯传输方式：
RS485、半双工、主从式、双极性；
分站与数据通讯接口的最大传输距离：
≥10km；
分站与读卡器的传输口：
4路；
接入读卡器数量：
8台（F8）/2台（F2）；
远程本安供电距离：
≥2km；
备用电源工作时间：
≥2h；
分站存储数据时间：
分站在主通讯中断后，可存储4000条数据信息。
（2）系列读卡器
作为KJ251A煤矿人员管理系统的关键设备，负责与标识卡间的无线通讯，实现信息的采集、处理、存储、显示及发送等功能。
KTW118型矿用无线通信基站能够接收矿用本安手机和定位识别卡的信息，实现矿井无线通讯系统和人员定位系统的二合一功能。
主要包括KJF210A/B型矿用读卡器、KTW118型矿用无线通信基站。
DC9V～DC24.5V；
；
工作电流：
≤150mA；
工作频率：
2.4GHz±
0.08GHz；
并发识别数量：
≥200个识别卡；
识别移动目标的最大位移速度：
不小于10m/s；
漏卡率：
小于10-4；
接收灵敏度：
-65dBm；
接收容量：
1～65535；
无线传输距离：
≥80m；
发射功率：
≤1mW；
防护等级：
IP54；
中断存储容量：
≥3000条。
（3）系列定位识别卡
KGE116C/D定位识别卡是KJ251A煤矿人员管理系统的关键设备，能将加密的编码信息发送给矿用读卡器，接收来自地面监控中心的调度命令。
KGE116C单向识别卡用于标识人员或小型设备，体积小、重量轻、固定方式多样化、密封性能好；
KGE116D双向识别卡用于标识人员或流动生产资料，识别距离远、发送求救信息、接收命令及声光提示等。
主要技术及功能指标：
1）带欠压报警提示；
2）供电方式：
KGE116C型标识卡：
DC3V（纽扣型非充电锂电池，不可更换）；
KGE116D型标识卡：
DC3V（纽扣型非充电锂电池组，可更换）；
3）使用寿命：
KGE116B/C型标识卡：
≥2年；
≥1年；
4）发射功率：
5）编码范围：
6）无线接收距离：
≥100m（KGE116D）；
7）防护等级：
KGE116C型标识卡：
完全密封；
8）KGE116D型标识卡接收命令，进行声光提示；
9）携带方式：
体积小，可配置为帽卡、腰卡、矿灯卡。
（4）FDY50矿用移动式读卡器
本设备用于检查携带标识卡的唯一性，也可对井下目标动态搜寻及准确定位。
最大并发识别数量：
≤0dBm；
无线接收距离：
无线最大接收距离：
≥50m（搜寻状态）；
近距离接收距离：
≤50cm（检身及验卡状态）；
工作时间：
≥10h；
存储容量：
8000条信息；
外观尺寸：
65mm×
116mm×
41mm；
IP54。
（5）PH24矿用本安型电子显示屏
既能与近距离读卡器连接，实现对标识卡工作状态进行检测判断，也可安装在井下对规定区域内的人员信息进行显示，可同时显示6条信息。
1）同时显示窗口：
6个；
2）显示刷新周期：
2s；
3）输入电压：
AC220V（地面）；
DC12V（井下）；
4）主、从通讯传输方式：
RS485；
5）到下级设备的最大传输距离：
2km；
6）可实时显示CH4、CO等环境参数。
（6）KBR（A）爆破闭锁控制器
该设备是实现放炮闭锁监控，确保爆破区域有人员时，发爆器可靠闭锁，严禁爆破作业的关键设备。
能够实时检测发爆器是否接入系统、与地面中心站通讯进行信息交互、接收中心站的下发命令，对发爆器进行解闭锁控制、动态指示解闭锁、区域内人员有无、瓦斯浓度、站岗人员是否到位、通讯等状态，确保爆破作业时，避免炸死炸伤人员事故发生。
1）工作电压:
9.0V～24.5VDC；
2）工作电流：
3）传输方式：
4）传输波特率：
2400bps。
1）全新概念的耐高浓瓦斯冲击瓦斯气体检测方法
KJ101-45B型瓦斯传感器应用我公司的发明专利，使催化检测元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤，用户不必再为瓦斯突出等原因担心传感元件的损坏。
KJ101-45B型瓦斯传感器只用一对黑白元件，全量程内不停测，不保护，不用切换热导元件，实现不间断0.00-100%CH4的精确测量，在0.00-10%CH4量程内有0.01%CH4的分辨率，在10-100%CH4量程内有良好的线性和极好的重复性，多次成功地记录过瓦斯突出的全过程，已成为用户一致推崇的名优品牌。
2）长寿命、高稳定性的瓦斯传感器
KJ101-45B型瓦斯传感器的恒温工作模式使检测元件具有极长的工作寿命，预期寿命可达三年，在义煤集团李沟井等地有长达五年以上的使用记录，许多元件终止使用不是因灵敏度衰减，而是日久后气室粉末冶金罩被煤尘阻塞才更换。
KJ101-45B型瓦斯传感器独创的稳零技术，可使传感器零点与精度具有超低漂移性能，现场有100天不调校未超标的记录，远远超过国家新标准的15天。
仪器在全量程下只设一个软件调零，由红外线遥控操作，使用非常方便。
详见《全量程瓦斯传感器研制细节和鉴定过程》。
3）系统优异的抗干扰性能
KJ101N系统最突出的优势是具有无可比拟的抗干扰性能，应用自己的多项专利技术，杜绝了监控系统异常大数干扰，2007年6月，KJ101N监控系统在常州检测中心率先通过了电磁兼容测试，首创煤矿安全监控系统抗干扰性能的最高记录，其中瞬变脉冲群和浪涌冲击都超过了国家最高标准4级，打破了煤矿安全仪表无法通过电磁兼容标准的技术瓶颈。
KJ101N系统采用的技术方案与常规产品有很大不同，譬如：
SDLC同步通信协议、智能锁相技术、冗余校验容错、高速本安限流、尖峰浪涌抑制、共模干扰抑制等等多项技术措施，从根源上杜绝了误报警、冒大数的顽疾，是国内唯一能做到既能快速响应，又无“异常大数干扰”的监控系统。
KJ101N系统带给用户的不仅仅是管理上的轻松感，给予煤矿领导者更多的是自信和自豪。
4）快速，高可靠断电技术
监控分站断电速度和可靠性是相互矛盾的二个指标，井下强电磁干扰环境下极易造成误报警误断电发生，为了确保信号采集的真实性，往往都采取多层滤波措施，须要反复比照采集数据，结果牺牲了快速响应功能，在二者之间很难找到折衷点，一直是众厂家伤透脑筋的问题。
频繁的误断电极大地伤害了监控系统的可信度，对此人们已经失去了耐心和信心，是不是所有的监控系统都时如此呢？
今天展现在您面前的KJ101N系统真正兼顾了二项性能指标，做到了“绝对可靠”的2秒断电功能，其优异性能得到了众多用户同声赞誉。
5）开关量输入三态识别技术
AQ6201新标准初稿中有一项开关量三态输入的要求，目前常规产品尚未解决开关量三态识别技术问题，贯标过程中不得不暂时取消了此项要求，开关量失效与逻辑0无法区分，对重要设备的监测尚有漏洞，譬如馈电回传问题，使用人员无法判读检测传感器是“故障”还是“停电”状态。
KJ101N系统的分站全部具有开关量三态输入功能，即逻辑1；
逻辑0；
故障，能有效区别逻辑0与故障的不确定性，KJ101N系统在此项技术上早已领先于众厂家。
6）可靠的馈电检测技术
目前监控系统普遍存在着馈电状态回传的难题，主要是由于井下动力电源中心点浮地造成的，馈电传感器是根据电场感应原理制造的，电源浮地会造成传感器检测的不确定性，致使众多系统被困扰在此项技术瓶颈中，许多厂家改用直接转换式馈电传感器，又存在着磁力开关喇叭嘴无法引出电缆的尴尬，中煤电子的新颖检测技术克服了“浮地”技术难关，KGT19型感应式馈电传感器专为此项功能所设计，其工作性能稳定，检测状态准确可靠，是目前国内独一无二的技术，可与各型号系统配套使用。
7）管道高浓甲烷检测的抗湿汽技术
抽放监控用的管道高浓甲烷传感器，大都工作在高潮湿的管道中，检测元件极易受到水汽侵蚀而损坏，普通热导元件在高湿环境下桥路零点不稳，插入管路中无法标定零点和精度，加热电源形成的直流电场会产生电蚀现象，严重时会腐蚀断白金丝，一直是监控领域中无法克服的难题。
镇江中煤电子的KJ101N－45HB管道高浓传感器采用我公司发明专利技术，传感器可耐受100%高湿度气体，免去了水气过滤、定期干燥和零位调校等烦琐操作，检测元件稳定性好、寿命长，能方便进行零点和标准气样标定，在抽放监控领域独占鳌头，该传感器可与所有型号的监控系统配套使用。
8）全新的二线制技术
KJ101N型矿井监控系统应用自主创新的专利技术－供电与编码信号叠加技术，信号与供电合用一对芯线，实现了开关量传感器、远程断电箱、遥控分路器等设备的二线制连接，在一对电缆上同时进行设备供电和信号传输，简化了现场接线，特别是远程断电控制方式与传统的有很大不同，在一对控制线上挂接多只继电器箱，远程断电控制器不必再外接动力电源，实现多路遥控即方便又简捷。
中煤电子17年发展历程的核心价值就是不断地创新，它的所有产品总是那样地与众不同，超乎您的想象。
二、产品结构优势
1）一体化分站
国内大部分产品都是分体式分站，这是受国外产品影响形成的流派，电源与分站以及变送器、匹配器、断电器等设备分开设计，井下设备繁杂且不方便管理与维护，不适合我国国情，KJ101N—F1和KJ101N—F2型分站均采用一体化设计，一体化分站汇聚了监控分站、断电仪、本安电源箱、后备电池、风电瓦斯闭锁仪等五项产品的功能，体积纤巧重量轻盈浑然一体。
2）应用新材料
KJ101N系统部件外壳几乎全部采用不锈钢和玻璃钢材料加工制造，有良好的耐腐蚀、抗冲击性能，模具压铸的产品具有造型美观一致性好等优点，是焊接钢板外壳无法比拟的。
例如：
KJ101N-F1型监控仪外壳采用不锈钢（1铬18镍9钛）精密铸造而成，造型精美坚固耐用，仪器内装有模压玻璃钢总承，将电路主板、电源副板、变压器、接线柱等部件全部牢牢地紧固在总承上，不仅结构紧凑、整体稳定性良好、方便拆卸，而且绝缘安全，整体重量仅23公斤，是国内独一无二的精品。
3）结构创新
KJ101N—F2型16端口分站外壳采用玻璃钢材料压铸而成，体积小重量轻、壳体绝缘、外形美观、净重13公斤，加上后备电源仅17公斤，是目前一体化分站中体积重量最小的、业内独一无二的产品。
目前常规产品外壳大都采用薄铁皮冲压，或钢板焊接，电路板与变压器直接固定在金属壳体上，各电路用飞线相互连接，可靠性差维修不方便；
4）高可靠、免维护、易维护结构
KJ101N型矿井监控系统各部件结构设计打破常规方式，譬如：
KJ101N型监控系统的许多部件均采用防水、防震、防尘、防腐的高可靠设计，能耐受严酷的井下的高潮湿、高粉尘、腐蚀性滴水环境，又如：
全系列模拟量传感器、监控分站等设备的电路板采用全接插结构，方便拆解维修。
再如：
遥控分路器、开关量扩展器、高压断电器、线路避雷器等设备的控制电路采用一体化设计，全机集中在一块线路板中，镶嵌于牢固的框架上，机内见不到连线，使维修更换变得容易简单，非专职维修人员也能进行应急处理。
5）挑战传统结构，开拓制造非金属材料隔爆外壳新途径
煤矿井下机电设备受隔爆外壳制约，体积重量无法做小，各厂家不断改进设计已经达到了体积性能的极限，继续沿着传统金属外壳的老路走难有突破，应用非金属材料加工隔爆外壳，必须通过2万小时的材料稳定性模拟试验，这好比是一项耗时长、高风险高代价的赌博，众多厂家对此都望而生畏不敢问津，中煤电子成功首创高分子材料制造隔爆外壳的先河，为煤矿电器设备小型化开辟了一条崭新的路径。
详见专题报道：
《煤矿安全监控技术的新突破》
101N系统产品结构有个共同的特征，外壳几乎全部模具化生产，保障了它的一致性和品质优良的性能，内部结构几乎全部免维护和易维护结构。
三、系统功能优势
1）远程启动分站：
本系统特有的总清“分站”和总清“传感器”功能，使用人员无须下井，通过地面监控主机即可下发总清启动命令，以唤醒“死锁”的分站和传感器，常规系统发生分站死机必须要人为下井重新启动方能恢复运行，该项技术是目前国内系统中独一无二的功能。
2）通播断电功能：
系统具有快速播发紧急命令的功能，在紧急情况下只用一条命令，就能快速实现全矿井中被控机电设备的断电控制，从通播命令
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