第一讲安全监测监控系统陈华勤.ppt

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煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统内容第一部分第一部分煤矿安全监控系统简介煤矿安全监控系统简介第二部分第二部分煤矿监控系统装备要求煤矿监控系统装备要求第三部分第三部分甲烷传感器设置甲烷传感器设置第四部分第四部分其他感器设置其他感器设置一一.定义：

定义：

煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统利用计算机及网络技术利用计算机及网络技术监测监测煤矿煤矿甲烷浓度、甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主机开停、主要要通风机开停等，并实现通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制和甲烷风电闭锁控制等。

具有模拟量、开关量、累计量采集、等。

具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。

传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。

是是煤矿煤矿高产高产、高效高效、安全生产安全生产的重要保证。

的重要保证。

第一部分第一部分煤矿安全监控系统简介煤矿安全监控系统简介1.1.作用：

作用：

（11）当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘进巷道停风时，煤）当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘进巷道停风时，煤矿安全监控系统自动切断相关区域的电源并闭锁同时报警：

矿安全监控系统自动切断相关区域的电源并闭锁同时报警：

避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸；火花或危险温度引起瓦斯爆炸；避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起瓦斯爆炸；险温度等引起瓦斯爆炸；提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。

提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。

提醒领导、生产调度等及时处理事故隐患，防止瓦斯爆炸等提醒领导、生产调度等及时处理事故隐患，防止瓦斯爆炸等事故发生。

事故发生。

（22）还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风系统、）还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。

煤炭自燃、瓦斯突出等。

（33）煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发挥着重要）煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发挥着重要作用，当煤矿井下发生瓦斯（煤尘）爆炸等事故后，系统的作用，当煤矿井下发生瓦斯（煤尘）爆炸等事故后，系统的监测记录是确定事故时间、爆源、火源等重要依据之一。

监测记录是确定事故时间、爆源、火源等重要依据之一。

二二系统作用及使用系统作用及使用22现存问题现存问题煤矿应按照煤矿应按照煤矿安全规程煤矿安全规程和和AQ1029-2007AQ1029-2007煤矿安煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范全监控系统及检测仪器使用管理规范安装、使用、维护和安装、使用、维护和管理系统。

但部分煤矿传感器装备数量和地点不满足上述规管理系统。

但部分煤矿传感器装备数量和地点不满足上述规程和标准的要求，更没有按照规程和标准调校和维护，甚至程和标准的要求，更没有按照规程和标准调校和维护，甚至将传感器报警浓度调高，不使用断电控制功能等。

将传感器报警浓度调高，不使用断电控制功能等。

几起瓦斯事故因素分析几起瓦斯事故因素分析河北唐山刘官屯煤矿河北唐山刘官屯煤矿“12.712.7”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡特别重大瓦斯爆炸事故（死亡108108人）、山西大同煤矿集团焦家寨矿人）、山西大同煤矿集团焦家寨矿“11.511.5”特别重大瓦斯特别重大瓦斯爆炸事故（死亡爆炸事故（死亡4747人）、山西临汾瑞之源煤矿人）、山西临汾瑞之源煤矿“12.512.5”特别特别重大瓦斯爆炸事故（死亡重大瓦斯爆炸事故（死亡105105人）、山西焦煤集团屯兰矿人）、山西焦煤集团屯兰矿“2.222.22”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡特别重大瓦斯爆炸事故（死亡7878人）、河南平顶山人）、河南平顶山市新华四矿市新华四矿“9.89.8”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡特别重大瓦斯爆炸事故（死亡7979人），事人），事故矿均没有按规程和标准要求安装、维护和使用系统。

有的故矿均没有按规程和标准要求安装、维护和使用系统。

有的传感器装备数量不足，有的安装地点不正确，有的报警浓度、传感器装备数量不足，有的安装地点不正确，有的报警浓度、断电浓度和断电控制设置不正确，有的从不调校、有的不能断电浓度和断电控制设置不正确，有的从不调校、有的不能正常运行、形同虚设。

正常运行、形同虚设。

例如：

例如：

20092009年年22月月2222日发生死亡日发生死亡7878人的特别重大瓦斯爆炸人的特别重大瓦斯爆炸事故的屯兰矿是事故矿中煤矿安全监控系统使用维护最好的煤事故的屯兰矿是事故矿中煤矿安全监控系统使用维护最好的煤矿，但仍存在着下述严重问题：

矿，但仍存在着下述严重问题：

（11）将回风巷甲烷传感器报警值和断电值调高至）将回风巷甲烷传感器报警值和断电值调高至2.5%2.5%，如图如图22所示。

所示。

（22）将）将44台电气开关开关设置在微风的台电气开关开关设置在微风的1240312403工作面工作面11号联号联络巷，但不设置甲烷传感器，如图络巷，但不设置甲烷传感器，如图33所示。

因此，所示。

因此，煤矿安全煤矿安全规程规程（20102010年版）第年版）第132132条第二款修改为条第二款修改为“井下个别机电设井下个别机电设备设在回风流中的，必须安装甲烷传感器并具备甲烷超限断电备设在回风流中的，必须安装甲烷传感器并具备甲烷超限断电功能功能”。

这就要求开关等电气设备应设置在全风压进风处，若不能这就要求开关等电气设备应设置在全风压进风处，若不能满足，应设置甲烷传感器，并具备甲烷超限断电闭锁功能。

由满足，应设置甲烷传感器，并具备甲烷超限断电闭锁功能。

由于采煤工作面回风巷和掘进巷道已设置甲烷传感器，因此，设于采煤工作面回风巷和掘进巷道已设置甲烷传感器，因此，设置在采煤工作面回风巷和掘进巷道的电气设备可不再单独设置置在采煤工作面回风巷和掘进巷道的电气设备可不再单独设置甲烷传感器。

甲烷传感器。

（33）系统工作不稳定，事故前）系统工作不稳定，事故前2020分钟内，监测信号中断分钟内，监测信号中断44次，如图次，如图22所示。

所示。

图图22瓦斯监测数据多次中断瓦斯监测数据多次中断、断电值调为、断电值调为2.5%CH2.5%CH44图图312403312403采煤工作面采煤工作面11号联络巷布置图号联络巷布置图第一阶第一阶段段瓦斯监瓦斯监测与超测与超限断电限断电第二阶段第二阶段瓦斯遥测瓦斯遥测系统系统第三阶段第三阶段安全监测安全监测监控系统监控系统第四阶段第四阶段综合安全综合安全监控系统监控系统三三.煤矿安全监测监控系统的发展煤矿安全监测监控系统的发展瓦斯超限断电瓦斯超限断电仪，如上海无仪，如上海无线电二厂生产线电二厂生产的的ABD-21型断型断电仪电仪瓦斯遥测仪，瓦斯遥测仪，每台可对每台可对56个点的瓦斯数个点的瓦斯数据进行遥测。

据进行遥测。

如如ABD-21S型遥型遥测仪。

测仪。

对模拟量、开对模拟量、开关量进行监测关量进行监测监控。

如：

监控。

如：

A-1型、型、TF200型。

型。

在安全监测监在安全监测监控系统基础上控系统基础上发展而成的综发展而成的综合合监控系统。

监控系统。

v现有问题：

现有问题：

硬件不通用、软件不兼容、信道不共享、信息硬件不通用、软件不兼容、信道不共享、信息不共享、以监测为主，控制功能、尤其远程控制功能不强、不共享、以监测为主，控制功能、尤其远程控制功能不强、灾害预报功能弱等问题。

灾害预报功能弱等问题。

v发展方向：

发展方向：

组态软件、现场总线、可编程控制器、多媒体、组态软件、现场总线、可编程控制器、多媒体、计算机网络、计算机网络、GISGIS和智能传感器等技术，向着监测与控制并和智能传感器等技术，向着监测与控制并重、就地自动控制、远程人为控制、灾害预报、硬件通用、重、就地自动控制、远程人为控制、灾害预报、硬件通用、软件兼容、信道共享、信息共享、多参数、多功能、多媒软件兼容、信道共享、信息共享、多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控。

体全矿井综合监控。

11早期的矿井监控系统早期的矿井监控系统v由瓦斯遥测系统发展而来。

由瓦斯遥测系统发展而来。

v瓦斯遥测系统具有甲烷超限声光报警和断电功能。

瓦斯遥测系统具有甲烷超限声光报警和断电功能。

v技术特征：

单一甲烷监测、就地断电控制、声光报技术特征：

单一甲烷监测、就地断电控制、声光报警、数码管或模拟表头显示、多笔记录仪记录、频警、数码管或模拟表头显示、多笔记录仪记录、频分多路复用、单向模拟传输、树形网络结构、采用分多路复用、单向模拟传输、树形网络结构、采用分立组件或中、小规模集成电路。

分立组件或中、小规模集成电路。

瓦斯遥测系统一般组成如下图：

遥测仪记录仪断电仪断电仪甲烷传感器甲烷传感器被控开关被控开关交流电交流电v工作原理：

传感器将被测甲烷浓度转换为电信号送断电仪工作原理：

传感器将被测甲烷浓度转换为电信号送断电仪（最大传输（最大传输1KM1KM），并具有浓度显示和浓度超过报警浓度），并具有浓度显示和浓度超过报警浓度后声光报警功能（也有将声光报警箱与传感器分离的）。

后声光报警功能（也有将声光报警箱与传感器分离的）。

用用33芯或芯或44芯矿用信号电缆，模拟基带信号传输。

断电仪对芯矿用信号电缆，模拟基带信号传输。

断电仪对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制，将调制后的信甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制，将调制后的信号经号经22芯矿用信号电缆传至地面遥测仪（可达芯矿用信号电缆传至地面遥测仪（可达10KM10KM），为），为减少电缆，此段可采用频分多路复用（减少电缆，此段可采用频分多路复用（510510路）。

断电仪路）。

断电仪同时对甲烷浓度判别，若超断电浓度，则通过继电器切断同时对甲烷浓度判别，若超断电浓度，则通过继电器切断被控区域动力电源，并闭锁。

被控区域动力电源，并闭锁。

v断电仪还兼作电源，将井下电网的交流电转换为断电仪和断电仪还兼作电源，将井下电网的交流电转换为断电仪和传感器所需的本质安全型直流电源。

传感器所需的本质安全型直流电源。

v遥测仪对接收到的调制信号解调后显示，并进行报警判别，遥测仪对接收到的调制信号解调后显示，并进行报警判别，超过报警浓度时发出声光报警信号，同时记录仪记下甲烷超过报警浓度时发出声光报警信号，同时记录仪记下甲烷浓度。

浓度。

v主要技术特征：

主要技术特征：

单一甲烷监测、就地断电控制、声光报警、数码管或模拟表单一甲烷监测、就地断电控制、声光报警、数码管或模拟表头显示、多笔记录仪记录、频分多路复用、单向模拟传输、头显示、多笔记录仪记录、频分多路复用、单向模拟传输、树形网络结构、采用分立组件或中、小规模集成电路。

树形网络结构、采用分立组件或中、小规模集成电路。

v在发展甲烷遥测系统同时，为了保证运输系统（轨道、提在发展甲烷遥测系统同时，为了保证运输系统（轨道、提升、胶带等）安全、提高生产率和设备利用率，推广应用了升、胶带等）安全、提高生产率和设备利用率，推广应用了模拟盘调度系统。

模拟盘调度系统。

随着计算机和网络技术的发展，煤矿安全监控系统已由早期的单一参数的监测系统随着计算机和网络技术的发展，煤矿安全监控系统已由早期的单一参数的监测系统发展为多参数单方面的监控系统，如发展为多参数单方面的监控系统，如环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、水灾、火灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备运行状况等供电、排水、矿山压力、水灾、火灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备运行状况等监控系统监控系统。

1.1.煤矿环境监控：

煤矿环境监控：

对环境参数（模拟量）的监控对环境参数（模拟量）的监控：

如对瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢浓：

如对瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢