KJF矿井安全生产综合监控系统使用手册.docx
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KJF矿井安全生产综合监控系统使用手册
KJF矿井安全生产综合监控系统使用手册
本产品执行标准:
Q/NFW05—
KJ380煤矿安全监控系统
使
用
说
明
书
10月1日
内蒙古方维电器制造有限责任公司
!
在使用本产品前,请详细阅读本说明书
一、系统概述
KJ380煤矿安全生产监控系统是针对煤矿井上下有害气体、环境参数、通风相关设施以及机电设备运行状况,进行监测监控的综合性监测监控系统。
具有功能齐全、软件丰富、可靠性高、操作使用方便、配置灵活、经济实用等特点,可全面监控矿井上下各类安全参数,适用于各类大、中、小型及地方煤矿使用,是信息产业部下达的专项基金项目。
KJ380煤矿安全生产监控系统全面执行新版防爆标准、监控标准及新版的煤矿安全规程。
监控软件选用先进成熟的高级编程软件为平台进行开发,操作简单,功能强大。
系统功能齐全、人机界面友好、操作方便,具有语音报警功能。
分站在接传感器时可不区分开关量、模拟量;分站在配接各种传感器时能适应频率、电压、电流等多种信号制,使用方便灵活。
监控设备、矿用传感器、执行器全系列配套,配置灵活,能满足大、中、小型不同类型矿井的监控装备需要,配接的系列智能化遥控传感器调校方便,使用寿命长。
系统具有”短信息”功能,能够将甲烷超限等重要信息,以短信的方式传送到有关人员的手机上。
具有异地、远程手动控制及自动断电功能。
能实现风电瓦斯闭锁及断电仪的所有功能,风电瓦斯闭锁及断电仪可脱离系统独立运行。
信号传输采用光纤TCP/IP工业以太网,提高了传输速度,增强了可靠性,数据容量大、可扩展性好,监控系统的刷新率由30秒缩小到2秒,系统反映速度提比传统的485总线高了10倍以上。
1.1系统型号
其具体含义如下:
KJ380
登记序号
矿用监测、控制系统或设备
1.2系统的防爆型式
由矿用本质安全型、矿用隔爆兼本质安全型等设备组成。
1.3系统的详细配置:
见附录A表A1、附录B表A2。
表A1:
KJ380煤矿安全生产监控系统设备配置明细表
表A2:
KJ380-F矿用分站设备配置明细表
二、系统的组成及工作原理
2．1系统组成
主要由地面和井下两部分组成。
地面包括中心站（监控主机和备用机）、工业以太网光纤交换机、通信信号避雷器、计算机软件（包括操作系统、中心站软件、应用程序及其存贮介质）、打印机、UPS电源、大屏幕背投或电视墙、服务器、工作站、网络设备等;井下主要包括各种分站、本安电源、传感器、变送器、执行器、接线盒、传输电缆、传输光缆等。
整个系统的框图见图1。
图1
2.2分类
系统按复用方式分是频分;按网络结构分是星形;按调制方式分是调幅;按工作方式分是主从。
2.3工作方式
本系统采用主从方式工作。
系统随软件版本的升级,允许采用主从工作方式。
本系统采用星形结构、单层连接方式
系统组成连接示意图见图2。
矿用分站
矿用分站
矿用分站
矿用分站
各类传感器
执行器
执行器
报警器
各类传感器
监控主机
以太网光纤交换机
备用主机
UPS电源
显示器
打印机
井上
井下
执行器
电源避雷器
各类传感器
各类传感器
图2
2.4地面中心站是整个系统的控制中心,安装在地面控制室。
地面中心站经过光纤与井下分站进行数据通信,经过光纤完成了本安与非本安电路安全隔离的作用。
三、系统的工作条件及配置要求
3.1环境条件
3.1.1中心站环境条件
a环境温度:
15℃～30℃;
b相对湿度:
40%～70%;
c大气压力:
80kPa～106kPa;
d供电条件:
AC220V±10%;
e按GB/T2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。
3.1.2除有关产品其标准另有规定外,系统中用于井下的设备应在下列条件下工作:
a环境温度:
0℃～40℃;
b相对湿度:
不大于95%（+25℃）;
c大气压力:
80kPa～106kPa;
d电源电压:
额定电压的允许波动范围75%～110%;
e有爆炸性气体混合物,但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。
3.2监控主机配置要求
aCPU:
3GHz以上;
b内存:
1GB以上;
c硬盘:
80GB以上;
d显卡:
128M以上显存。
e中心站配备备用机,当监控主机出现故障影响系统正常运行时,应在5min内人工使备用机投入工作。
3.3打印机配置要求
MSWindows兼容的中文打印机,宜具有彩色打印功能且幅面A4/B4/A3。
3.4配接及关联设备的要求
3.4.1工业以太网光纤交换机:
——防爆型式:
一般兼矿用本质安全型。
——防爆标志:
[Exib]Ⅰ
——技术指标:
3.4.2井下分站:
KJ380-F矿用分站（具备风电甲烷闭锁功能）
——防爆型式:
矿用隔爆兼本质安全型。
——防爆标志:
Exd[ib]Ⅰ
——技术指标:
见企标Q/NFW05.1-
——技术指标:
见企标Q/NFW05.1-
经防爆联检经过的各种矿用传感器、变送器和执行器（见附录A、B）。
3.5供电电源要求
3.5.1地面供电电源AC220V,50HZ,中心站供电电压在AC220V±10%之间;
3.5.2井下供电电源127V/380V任选一种,允许电压波动范围75%～110%;
3.5.3地面维修电源AC220V/380V,50HZ,允许电压波动范围±10%之间;
3.6备用电源配置要求
3.6.1地面中心站配备UPS电源,当交流电源停电时,UPS电源必须要保证中心站工作2小时以上。
交流稳压电源宜配AC220V/1000VA或以上。
3.6.2井下分站、传感器等均由本安电源或不间断电源供电,当交流电源停电时,备用电源保证供电时间不小于2h。
3.7传输电缆、光缆要求
传感器、变送器和执行器电缆:
性能不低于表1参数的矿用信号电缆。
表1传感器、变送器和执行器电缆型号参数
电缆型号
MHYVR
主要参数
电缆直流电阻
≤26Ω/km
电缆分布电容
≤0.06μF/km
电缆分布电感
≤0.8mH/km
c）光性能指标:
单模光纤:
1310nm波长下,衰减系数≤0.36dB/km;
1310nm波长下,衰减系数≤0.36dB/km;
四、接地要求和避雷措施
4.1中心站设备应有接地措施,接地电阻不大于4Ω。
井下其它电气设备应符合煤矿安全规程482条～487条。
4.2中心站应有避雷措施。
五、系统的主要技术指标
5.1系统容量:
64台分站。
5.2最大巡检周期≤30s。
5.3控制执行时间
a控制时间≤30s;
b异地控制时间≤60s。
5.4数据传输
a传输方式:
TCP/IP;
b传输速率:
100MHzbps;
c传输线:
使用光缆。
5.5传输误码率:
≮10-8。
5.6最大传输距离
a监控主机到分站最大传输距离20km;
b分站到传感器及执行器的最大传输距离2km。
5.7模拟量传输误差≤1%（不包括传感器误差）。
5.8信号制式:
分站与传感器及被控装置之间的传输信息的模拟量信号及开关量信号符合如下规定:
模拟量输入
频率量:
200～1000Hz信号（输入信号要求:
高电平≥3V,低电平≤0.5V,脉冲宽度≥0.3ms）;
开关量输入
a电流型:
+5mA/0mA状态信号;+5mA（要求4.5mA～5.5mA之间）开,0mA（要求≤0.5mA）关;
b无源继电器触点的状态信号。
注:
输入选择能够经过监控软件设置。
控制量输出
a控制量输出为5mA电流源;为本安高低电平输出,输出高电平时应不小于3V（输出电流为5mA时）,输出低电平时不大于0.5V。
六、主要功能
6.1数据采集、显示及报警功能
6.1.1系统具有甲烷浓度、风速、压差、一氧化碳浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。
6.1.2系统具有馈电状态、风机开停、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。
6.1.3系统具有瓦斯抽采（放）量监测、显示功能。
6.2控制功能
6.2.1系统具有甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能
a甲烷浓度达到或超过报警浓度时,声光报警;
b甲烷浓度达到或超过断电浓度时,切断被控设备电源并闭锁;甲烷浓度低于复电浓度时,自动解锁;
c当系统主传输电缆发生故障时,与中心站失去联络的分站能实现风电甲烷闭锁功能;
d与闭锁控制有关的设备（甲烷传感器、分站、电源、断电控制器、电缆、接线盒等）未投入正常运行或故障时,能够切断设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后,自动解锁。
6.2.2甲烷风电闭锁功能
（一）.测试目的
测试KJ380-F监控分站的风电甲烷闭锁装置的功能。
KJ380-F监控分站作为风电甲烷闭锁装置时的测试项目和测试方法主要依据和<煤矿安全规程>。
（二）．测试仪器和使用设备
⑴
直流稳压电源
1台
⑵
数字万用表
1台
⑶
频率计
1台
⑷
信号发生器
3台
⑸
直流稳压电源
1台
⑹
仿真线
1组
⑺
开关
1个
⑻
电流源
1台
（9）
调压器
1台
（10）
声级计
1台
（三）．KJ380-F矿用分站测试方法
系统连接见表2
单风机风电瓦斯闭锁分站接线方式及试验步骤
表B2
编号
类型
名称
接线柱用途
备注
1
输入口
#1甲烷传感器
1信号、2正、3地
监测工作面瓦斯
2
#2甲烷传感器
4信号、5正、6地
监测回风巷瓦斯
3
#3甲烷传感器
7信号、8正、9地
监测串联风瓦斯
4
#4其它类传感器
10信号、11正、12地
5
开停传感器K4
13信号、14正、15地
监测风机开停状态
6
风筒开关传感器K3
16信号、17正、18地
监测风量大小
7
输出口
输出口J1
19信号、20正、21地
（动力电源接J1K常开触点）
控制工作面电气设备磁力开关
8
输出口J2
22信号、23正、24地
（动力电源接J2K常开触点）
控制回风巷电气设备磁力开关
9
输出口J3
25信号、26正、27地
（动力电源接J3K常开触点）
控制串联风电气设备磁力开关
10
输出口J4
28信号、29正、30地
（动力电源接J4K常闭触点）
控制风机磁力开关
11
本安开关量形式专用解锁工具K1
31信号、32正、33地
用于解锁风机
12
声光报警器
34信号、35正、36地
接声光报警器
注意:
由于本分站输出为电流型信号,控制远程设备的通断是经过输出高低电平控制断电器来实现的。
J1K、J2K、J3K、J4K是指断电器,输出口J1、J2、J3、J4接对应的J1K、J2K、J3K、J4K断电器。
实验步骤:
（1）定义分站的模拟量输入口#1号、#2号、#3号接瓦斯传感器。
#1号接掘进工作面的瓦斯传感器,#2号接掘进工作面回风流中的瓦斯传感器,#3号接串联通风工作面入风流中的瓦斯传感器。
如表4。
（2）定义分站的第6路开关量输入接风筒风量开关传感器。
第5路开关量接机电设备开停传感器。
第11路开关量输入接本安开关量形式的专用解锁工具。
第12路报警输出接矿用本质安全型声光报警器。
如表4。
（3）定义分站的控制输出口J1号控制掘进工作面巷道内的动力电源,对应的断电开关为J1K,动力电源接J1K的常开触点,如表4。
（4）定义分站的控制输出口J2号控制掘进工作面回风巷道内的动力电源,对应的断电开关为J2K,动力电源接J2K的常开触点,如表4。
（5）定义分站的控制输出口J3号控制串联通风区域内的动力电源,对应的断电开关为J3K,动力电源接J3K的常开触点,如表4。
（6）定义分站的控制输出口J4号控制局部通风机的电源,对应的断电开关为K4,动力电源接J4K的常闭触点,如表4。
（7）分站上电前,分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出低电平;分站的控制输出口J4输出低电平;分站声光报警端口输出低电平,声光报警器不报警,此时J1K断开、J2K断开、J3K断开,J4K闭合。
（8）分站上电一分钟内,分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出低电平;分站的控制输出口J4输出低电平;分站声光报警端口输出高电平,声光报警器报警;此时J1K断开、J2K断开、J3K断开,J4K闭合。
（9）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站的控制输出口J1输出高电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平;分站声光报警端口输出低电平,声光报警器解除报警。
此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（10）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯,高于对应于1.0%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;#1甲烷传感器声光报警;分站的控制输出口J1输出高电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
直到#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站所接声光报警器停止声光报警;#1甲烷传感器停止声光报警,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（11）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量高于对应于1.5%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平;则分站所接声光报警器声光报警;#1甲烷传感器声光报警,此时J1K断开、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
直到#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站所接声光报警器停止声光报警;#1甲烷传感器停止声光报警;分站的控制输出口J1输出高电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（12）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;#2口的输入量高于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;#2甲烷传感器声光报警;分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
直到#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则#2甲烷传感器解除声光报警;分站的控制输出口J1,J2输出高电平;如#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯,分站所接声光报警器停止声光报警,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（13）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量高于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;分站的控制输出口J1输出高电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出低电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K断开,J4K闭合。
直到#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;则分站的控制输出口J3输出高电平;如#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯,分站所接声光报警器停止声光报警。
此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（14）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量闭”或K4口的输入量对应于”设备停”;则分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平;分站所接声光报警器声光报警,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
直到K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站的控制输出口J1输出高电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
如#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯,分站所接声光报警器停止声光报警。
（15）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量高于对应于3.0%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K4口的输入量对应于”设备停”;则分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出高电平并闭锁;分站所接声光报警器声光报警,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K断开。
直到#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;则分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
到#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站符合（1.11）规定,分站所接声光报警器停止声光报警。
（16）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.0瓦斯;#2口的输入量高于对应于3.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K4口的输入量对应于”设备停”;则分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出高电平并闭锁;分站所接声光报警器声光报警,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K断开。
直到#2口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;则分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
到#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;分站符合（1.12）规定,分站所接声光报警器停止声光报警。
（17）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量高于对应于3.0%瓦斯或#2口的输入量高于对应于3.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K4口的输入量对应于”设备停”;则分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出高电平并闭锁;分站所接声光报警器声光报警,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K断开。
此时能够使用本安开关量形式专用解锁工具使分站的控制输出口J4输出低电平,实现人工解锁,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
（18）分站上电一分钟后,分站的#1口的甲烷传感器断线（或故障）;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K断开、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
直到#1口的甲烷传感器恢复正常,且输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站所接声光报警器停止声光报警,分站的控制输出口J1输出高电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（19）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;#2口的甲烷传感器断线（或故障）;#3口的输入量低于对应于0.5%瓦斯;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;分站的控制输出口J1输出低电平;分站的控制输出口J2输出低电平;分站的控制输出口J3输出高电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K断开、J2K断开、J3K闭合,J4K闭合。
直到#2口的甲烷传感器恢复正常,输入量低于对应于1.0%瓦斯;且#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站所接声光报警器停止声光报警,分站的控制输出口J1、J2输出高电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
（20）分站上电一分钟后,分站的#1口的输入量低于对应于1.5%瓦斯;#2口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;#3口的甲烷传感器断线（或故障）;K3口的输入量对应于”风筒风量开”和K4口的输入量对应于”设备开”;则分站所接声光报警器声光报警;分站的控制输出口J1输出高电平;分站的控制输出口J2输出高电平;分站的控制输出口J3输出低电平;分站的控制输出口J4输出低电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K断开,J4K闭合。
直到#3口的甲烷传感器恢复正常,输入量低于对应于0.5%瓦斯;且#1口的输入量低于对应于1.0%瓦斯;则分站所接声光报警器停止声光报警,分站的控制输出口J3输出高电平,此时J1K闭合、J2K闭合、J3K闭合,J4K闭合。
6.3存储和查询功能
系统具有以地点和名称为索引的存储和查询功能:
a甲烷浓度、风速、负压、一氧化碳浓度等重要测点模拟量的实时监测值;
b模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）;
c报警及解除报警时刻及状态;
d断电/复电时刻及状态;
e馈电异常报警时刻及状态;
f局部通风机、风筒、主通风机、风门等状态及变化时刻;
g瓦斯抽采（放）中应有抽放管道高浓、管道负压（正压）、管道温度、管道流量、环境瓦斯、泵机轴温、水温、水位等监测值,应有混量累计值班报（可设置任意时段）、日报、月报、季报、年报等存储和查询等。
h设备故障/恢复正常工作时刻及状态。
6.4显示功能
6.4.1系统具有列表显示功能。
其中:
a模拟量及相关显示内容包括:
①地点;②名称;③单位;④报警门限;⑤断电门限;⑥复电门限;⑦监测值;⑧最大值;⑨最小值;⑩平均值;
断电/复电命令;
馈电状态;
超限报警;
馈电异常报警;
传感器工作状态;
b开关量显示包括:
①地点;②名称;③开/停时刻;④状态;⑤工作时间;⑥开停次数;⑦传感器工作状态;⑧报警及解除报警状态及时刻;
c累计量显示内容包括:
地点、名称、单位、累计量。
6.4.2系统能在同一时间坐标上,同时显示模拟量曲线和开关状态图。
6.4.3系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。
在同一坐标上能用不同颜色显示最大值、平均值、最小值曲线。
6.4.4系统具有开关量状态图及柱状图显示功能。
显示内容包括测点名称、地点、传感器名称、工作时间、开/停次数、传感器状态等,并设时间标尺。
6.4.5系统具有模拟动画显示功能。
显示内容包括:
①通风系统模拟图;②相应设备开停状态;③相应模拟量数值。
应具有漫游、总图加局部放大、分页显示方式。
6.
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