融安煤矿KJ90NA系统设计.docx

1、融安煤矿KJ90NA系统设计融安煤矿安全监测监控系统设计方案一、镇雄县融安煤矿概况1.1交通位置 融安煤矿位于镇雄县城南东110方向，平距约4.5km处，处于镇雄县乌峰镇境内。地理坐标极值：东经10455271045618；北纬272506272633。煤矿距镇雄县城7.0km，距贵州毕节市69km，距内昆铁路彝良大寨站210km、威宁站180km，有镇雄至贵州毕节市的省级公路从井田东侧通过，交通较为方便，1.2自然地理 1.2.1 地形地貌煤矿属高原低中山侵蚀地貌。地势北高南低、东高西低。最高点为井田东部的山峰，海拔标高1975.3m；最低点为井田西南部的马尿河河床，海拔标高1525m，矿区

2、内最大相对高差为450.3m。1.2.2 气候条件井田内属亚热带高原山地季风气候，据镇雄县气象局提供的气象资料：多年平均气温10.7，极端最高气温34.8，最低气温11.9。多年降雨量688.91427.7mm，平均932.4mm，日最大降雨量167.5mm，最长连续降雨天数33天，降雨量达212.2mm，610月为雨季，降雨量占全年降雨量的80.2%；年平均相对湿度83%；年蒸发量969.41407.4mm，平均1154.7mm。冬季冰冻时间较长，每年11月至次年3月为冰冻期。全年主要风向为西北风，次为东南风，最大风速达14m/s。1.2.3 河流井田内地表水体主要有马尿河，该河流自北向南从

3、矿区西侧流过，有约300m从井田内流过，向西南注入泼机河，并最终汇入乌江。平均流量0.51 m3/ s，最大36.68 m3/ s，最小0.094 m3/ s。河床分布标高15251550m，河床下距C5b煤层顶板约180m。该河在西部切割了部分F522、F523断层，对矿床充水有影响。此外，井田内北西南东向羽状沟溪较为发育，其流量多受季节性降雨控制。雨季流量较大；旱季水量极小或处于干涸状态，一般为1.5010.0 l/s。河流最高洪水位不详。1.2.4 地震地震：根据GB50012001抗震设计规范，井田为地震基本烈度六度区。1.3矿井瓦斯 矿井的开采技术条件为：煤层属缓倾斜煤层，煤层倾角为

4、30一150。煤层的顶板为粉砂质泥岩、底板均以泥岩主，顶、底板均为中等稳定岩层。矿井的瓦斯测定为低瓦斯矿井。 煤尘不具有爆炸性。矿井正常涌水量5m3d，最大涌水量10m3d。矿井设计生产能力5万TA，设计采煤方法为壁式采煤法，主斜井用强力皮带机提升至地面。井下材料运输由小绞车配合轨道运输。矿井通风系统为中央并列式。矿井供电为双回路供电，一路10KV高压输电线路引自城南变电所，一路10KV高压输电线路引自屏桥变电所。1.5矿井开拓矿井2007年核定生产能力为5万吨/年，开拓方式为斜井开拓，现布置有两个井筒，其中包括一个主井，一个专用回风井，其中主井主要用于通风（进风）、运煤、运料、行人；专用回风

5、井用于矿井回风及安全出口之一。井下已经构成负压通风系统，生产方面有一个回采工作面、两个掘进工作面。本次监控设计只是针对矿井井下有毒有害气体浓度、电器设备的安全运行情况进行的监测，地面设备的监控设计另见详细说明。1.6采煤方法采用长壁式采煤方法，放炮落煤，刮板运输机运输，支护形式为单体液压支柱配合型钢梁支护，全部陷落法管理顶板。1.7通风系统矿井通风采用中央并列通风方式，机械抽出式通风方法，主要通风机选用FBCDZ-15型2台，一台运行，一台备用，电机功率255KW，现实测进风量2320m3/min,掘进局扇采用FBD-2-6型，功率211KW矿用防爆对旋局部通风机。二、概述 根据融安煤矿的开拓

6、开采条件和井下生产情况，该矿井的灾害种类有：有害气体超限、瓦斯、煤尘爆炸、矿井火灾和顶板。 为保障煤矿的安全生产,我矿安装一套KJ90NA型综合监控系统，这将大大提高矿井的安全生产系统和现代化管理水平。 KJ90NA型综合监控系统，其系统结构和功能符合煤炭行业的实际要求，适应煤炭调度信息化建设的目标和发展需求，能够将各矿的信息通过光纤传输到市煤炭管理局瓦斯监控中心，实现远程联网。 KJ90NA型综合监控系统，遵循可靠性、实用性、开放性及可拓展性的原则，形成全矿井的综合监控系统。根据生产和现场的实际情况，系统要具备安全生产监测管理功能，并能对全矿井上下环境参数及全矿各主要生产环节的主要设备进行采

7、集、传输、加工处理，显示、记录故障、报警和打印。 根据煤矿安全生产的实际需要，在充分利用现有资源的前提下，力求使融安煤矿安全监测监控系统达到先进、实用、完善、经济并具备可扩展性。 结合融安煤矿实际情况特提出此矿井监控系统设计方案。三、设计依据 1.主要依据与通信有关的国家标准(GB)和原煤炭工业部下发的标准与规范。 2煤矿监测系统总体设计规范 3融安煤矿有限责任公司融安煤矿生产地质报告 4煤矿安全规程 5融安煤矿开采现状四、设计原则技术先进、合理、兼容性好，能满足当今的需求和今后的发展。1、先进性充分考虑当前矿区的实际情况并结合计算机信息网技术的最新成果，建立一个符合国际标准、开放、高性能、易

8、管理的安全生产监控系统，在保证可靠性的前提下，采用先进、成熟的设备和技术，保证系统具有较强的生命力，符合当前和未来的发展趋势。2、系统性超越部门应用的局限性，以系统工程的视角，考虑到矿井的运营能力和发展需要，坚持一次设计、合理投资、预留发展、分步到位的方针，尽量采用能使系统不断发展和扩充的技术。3、实用性安监系统建设做到：经济、实用、可靠、保密、快速、高效，并做到易用和符合用户使用习惯。4、可靠性、可变性和可扩展性系统应保持长期的稳定、可靠运行。整个系统平台采用开放式的结构，符合国际标准，适应技术的发展变化，充分考虑到目前业务需求和今后较长时间内的业务发展需要。5、易于维护性系统充分考虑到用户

9、对系统进行日常维护的工作难度，尽量减少维护工作量。系统方案不以简单的实现某些功能为主，而是立足于解决管理上存在的实际问题，以有效地提高安全生产管理水平为目标。五KJ90NA系统组成及主要技术参数 KJ90NA型煤矿综合监控系统是将计算机网络、矿井安全和生产实时监测、电力监测、胶带机监测、主副井提升监测、工作面综合监测、人员监测等多个子系统综合在一起，形成一个完整的、实用的矿井综合监控系统。根据需要各部分既可以集成在一起，又可以单独使用，以满足矿井的不同需求。该系统是一个集散型的系统结构，其信息的检测及分站等设备的布置完全按照矿井的特点设置，使各部分设备都能充分合理运用，以满足矿井管理的要求。主

10、要技术指标： 管理64个分站，可扩展为128个，1024个输入量，512个控制量。 传输功率:2400bps或1200bps传输方式：DPSK或RS485中心站到分站传输距离：25Km分站到传感传输距离：2 Km巡检周期：25s处理精度：0.5%画面刷新：4s电源波动：90110（地面）7515（井下）处理传感器种类：瓦斯、风速、负压、一氧化碳，水位、煤位、温度、烟雾、电流、电压、功率、流量、开停、风门、风闸、风筒开关等。5.1系统主要设备参数及特点1、 地面是中心站型号： KJ90NA配置监控主机2台， 17英寸显示器2台。KJJ14数据通信装置2台Canon LBP-1120型喷墨打印1台

11、山特2KVA在线不间断电源1台RS587避雷器1套10/100M自配器适应网络集线器一台可配置多达255台远程网络终端，实现在不同地点监控信息的远程实时共享。软件运行平台为WIN9X/NT/2000/Web环境，通过Ethenret以太局域网网络化环境，协议支持TCP/IP、NETBUI、Ipx/spx 等。2、KJ90NA数据通信装置是KJ90NA型煤矿综合监控系统的关键设备，主要实现地面中心站与井下监控分站之间的数据双向通信、地面非防爆设备与矿井防爆设备之间的电气安全隔离等功能。通讯方式：DPSK或RS485通讯速率：1200/2400bps通讯距离：25Km3、矿井系列监控分站KFD-2

12、、KFD-3、和KFD-3X大中小型3种分站是KJ90NA煤矿综合监控系统的关键配套设备，主要实现各类传感器数据采集、实时处理、存储、显示、控制和与地面监控中心的数据通信。具有红外遥控初始化设置功能。可独立使用，实现瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装置的全部功能。容量：KFD-2：16个输入端口，8个控制输出（模拟量和开关量可任意互换） KFD-3：8个端口输入一个端口，4个控制输出（模拟量和开关量可任意互换） KFD-3X：4个输入端口，2个控制输出（模拟量和开关量可任意互换） 电源电压：127V、220V、380V、660V 显式方式：6位数码管预警方式：16个发光指示分站至传感器距离2.0Km信

13、号制式：2100HZ、15mA、420 mA、15Ma、触点处理误差：20.5%断电容量：36V/5A、660V/0.3A防爆型式：矿用本安型ibI(1+150)5.2 地面和井下主要设备配置 为防止井下瓦斯、煤尘、火灾等事故危害人身和设备安全，在井下各采区工作面掘进头及主要巷道、机电峒室等处设置瓦斯、温度、一氧化碳、风速、负压等各类环境监测传感器，并对风机等机电设备的运行状况监测和控制，分站将监测信息传送到地面中心站。当瓦斯等参数超限时，可对有关设备实时断电。主要设备配置如下：KFD-2分站 3台KFD-2瓦斯抽放专用分站 1台KFD-3分站 1台KFD-3X分站 1台KG9201 CO传感

14、器 7台 KG9701瓦斯传感器低 26台KG9001瓦斯传感器高 2台KG4003负压传感器 2台CW-1风速传感器 6台KG92-1 风门开闭传感器 2台KG9301温度传感器 5台KTC-90开停传感器 9台KG9501B瓦斯抽放风流压力传感器 2台KDD-1 断电器 4台六系统特点6.1.KJ90NA是重庆分院自主研制开发的具有技术先进、功能强大、可靠性高、实用性强的高技术产品。十几年来在我国煤炭行业得到了大量推广应用，取得了良好信誉，深受广大煤矿用户欢迎。目前已在国内推广应用八百多套，用户遍布四川、云南、贵州、山西、山东、河南、河北、安徽、江苏、黑龙江、新疆、陕西、甘肃、宁夏、湖南、

15、内蒙古、广西、重庆等地区。曾获四川省科技进步三等奖。6.2.KJ90NA型煤矿监控系统采用时分制分布式结构，主要由地面中心站、网络终端、图形工作站、通信接口、实时多屏、系列监控分站、各种传感器和控制执行器等部分组成。是一套集矿井安全监控、生产工况监控、网络信息管理及多种监测子系统为一体的全网络化矿井安全生产综合监控系统。6.3 .系统采用WINDOWS 2000操作系统，人机界面友好。所有功能操作均具有在线帮助功能，可在中文菜单提示下完成。需要观看图形或信息只要方便地点击，即点即得所需信息。可随时显示监测数据、图形、曲线和报警点及数值。一般人员都可方便使用。 6.4.系统应用软件采用高级语言编

16、程和数据库存储数据，软件功能强，采用模块式结构，冗余纠错、在线故障自诊断双重化设计，实时性、可靠性高。6.5.系统配备有经济实用的调试电话，该电话在地面设一台调试电话主机（大小与普通电话机相似）与传输接口相连，配35个电话付机，电话付机可随身携带，需通电话时插入电话插孔即可与地面通话，分站、接线盒、传感器等设备上都设有电话插孔，因而可实现全系统范围内的联络通信。6.6.主传输采用电缆或光缆传输方式，无中继传输距离长。主机与井下分站之间使用电缆传输，使井上、下设备之间有光藕和防雷设备隔离，提高了系统的抗电磁干扰、防雷击能力，使用更加安全可靠。井下各分站之间的主传输电缆采用PUYV31型 4芯带细

17、钢丝编织的阻燃电缆，各分站及传感器采用 PUYVR型电缆，拆卸、安装都比较方便。6.7.地面中心站只需要一台工控机作为主机，就可以完成整个系统的所有功能。配置长延时UPS可以确保系统的可靠运行。并且能配接模拟盘、大屏幕等多个外设。6.8.分站在接传感器时，不用区别开关量、模拟量，最后完全由地面计算机作统一定义，这是KJ90NA安全监测监控系统的一大特点，能给用户带来很大方便。6.9.系统中采用多CPU，高智能化的分站，可单独使用于井上井下各种场合。 分站本身带有大显示屏，能够显示多路所配接的各类摸拟量传感器的数值及开关量传感器的开关状态。能够红外遥控或键盘设定断电值等有关参数，存储和显示24小

18、时的瓦斯数据曲线。 使用带备用电池电源，当系统因井下发生事故而使系统瘫痪时，仍可从分站调出事故前后有关参数的变化情况供事故分析用。 可以作为主站，继续挂接小分站，应用于局部安全和生产环节的监测控制，扩大了系统的应用范围。 6.10.独特的智能串扩器既可以以小分站的形式接入系统，又可以作为KJF16A型分站的测点扩展设备，将分站的测点扩大到32点以上或更多，并且在分站的大显示屏上可以看到每个串行扩展器所接测点的数值。在变电所等测点分散的区域，使用智能串扩器能能大大减少传感器电缆的用量。6.11.传感器报警点、断电点等完全可以在地面通过软件来设定或修改，特别是通过调试电话联络，更为方便。同时，用户

19、也可以在分站上直接设定。 系统断电功能可分三级实现，就地可由分站级来实现局部区域内的远距离断电,也可由地面主机根据用户设定向其他分站发控制命令来实现异地断电(在全矿范围内)，传感器也可以输出断电信号就地断电。 传感器超限时有声光报警显示，并在主机屏幕上有醒目的报警条显示。显示传感器的数值、地点及报警时间。 系统可以实现多个传感器超限时对一个设备断电，也可以实现一个传感器超限时对多个设备断电控制。6.12.井下传感器以分站为单位（包括该分站）集中供电，这样确保了系统的安全性能,也提高了整个系统的抗干扰能力。电网停电后，备用电源可以连续供电2小时。6.13.系统配有多种智能化传感器，特别是总线瓦斯

20、传感器具有记忆（如量程、报警、断电值等）、显示、报警、断电、传输和红外设定各种参数等功能。同时还可以直接挂接总线。6.14.系统留有足够的容量并配备有接收其它子系统的接口。6.15.系统与矿网联接，监测计算机均以工作站的形式方便地接入网络。6.16.系统选用符合规范要求的更为先进的2001000Hz标准信号制对于非频率制的传感器，通过V/F转换器可顺利接入系统。目前国内和国外生产具有统一的、 标准的输出信号的各种传感器，均可选用配接，且在技术上都符合煤矿监测系统总体设计规范的要求。6.17.监控系统数据传输采用测点信息不变不送的方式，大大提高了系统的传输效率。在这种情况下，每个分站的巡检时间为

21、0.10.2s，这时整个系统的巡检时间不超过10s，远远小于煤矿监控系统总体设计规范中规定的不超过30s的规定。远动开关（断电器）具备输出接点反馈信号，可准确判断断电命令是否可靠送出，以及发现输出接点是否粘连。七系统功能7.1.KJ90NA安全监测系统能监测瓦斯、风速、负压、温度、 一氧化碳及风门等环境参数，还可监测煤仓煤位、水仓的水位及主要机电设备开停等生产工况参数；监测电压、电流、功率等电力参数；机电设备运行保护参数，同时可输入掘进进尺、利润、成本等管理信息数据。7.2.能配接皮带集中控制，轨道运输信集闭，电力监测、火灾监测等系统，以实现局部环节的自动化。7.3.在全监测系统范围内通过便携

22、式调试电话机与地面中心站或分站、传感器之间进行语音通信。7.4.系统的操作平台采用Winsows2000软件，所有功能操作均具有在线功能，在中文菜单提示下完成。并可方便地点击图形，即点即得所需信息。可随时显示监测数据、图形、曲线和报警点及数值。7.5.配接大屏幕或投影机，在更大的面积上显示更多的工艺流程模拟图、监测曲线、表格和文字，以及主机CRT上所能显示的全部内容。7.6.系统具有丰富的各类参数显示功能，通过主机和CRT能显示如下信息： 系统生成及操作；测点生成及操作；工艺流程模拟图形显示；各测点数据表格显示；井上、井下各类模拟量参数的实时表格、柱状图、变化曲线显示；井上、井下主要设备开停等

23、开关量的实时值和开/停时间显示；原煤产量等累计量的实时值和累计值显示；各类报警除表格显示外，还有声讯信号；时钟和日期显示；系统相关设备及软件操作说明显示。7.7.系统可配置大屏幕、投影机和LED显示屏，显示动、静态模拟图形、数据表格、历史曲线、分层显示采掘平面图、测点配置，实时显示等。7.8.系统的人机界面十分友好，所有显示和打印由操作人员只要用鼠标进行简单的点击即可，任何人都可方便使用，即使有错误的操作也不会影响系统的正常工作。为了确保系统配置等信息不被破坏，为专门从事系统配置的矿方主管人员配备口令（或密码），只有口令正确才能进入系统配置等的操作。7.9.KJ90NA系统所有被测参数每2分钟

24、存一次盘（硬盘），开/停信息及累计量按小时累计、存储，并可连续保持一年，如有特殊情况可保存更长时间，这些数据可随时用表格、曲线、矩形图（一维、二维、三维）、圆饼图等形式显示出来，也可打印保存。对重要设备用户能够调整模拟量或设备开停信息和存储时间。7.10.系统有简便的绘图工具。所有动态、静态图形都可由矿上一般操作人员绘制，绘图时不影响主机的实时监测功能。7.11.系统具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、监测值、最大值、平均值、最小值、断电命令、馈电状态、超限报警、断电逻辑不符报警、传感器故障、封锁与解锁等。开关量显示内容包括地点、名称、开/停时刻、状

25、态、工作时间、开停次数、传感器状态、闭锁与解锁等。累计量显示内容包括地点、名称、单位、累计量值等。7.12.系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值曲线。在一屏上，同时显示4个模拟量曲线，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量。7.13.系统具有柱状图显示功能。能直观地反映开机率，显示内容包括地点、名称、最后一次开/停时刻和状态、工作时间、开机率、开/停次数、传感器状态、封锁与解锁等，并设时间标尺。7.14.系统具有模拟动画显示功能，形象、直观、全面地反映安全生产状况。点击设备图标即可显示该设备的有关内容，包括工艺流程模拟图、相应设备开停状

26、态、相应模拟量数值和曲线等。7.15.系统具有系统设备布置图显示功能。能及时了解系统配置、运行机构、分站、电控箱、主站和电缆等设备的设备名称、位置和运行状态等。7.16.方便地由用户自行生成各类表格，打印所要求的各类数据表格、图形及曲线。7.17.对各类报警信息进行处理，并实时地进行存储和报警。传感器超限时有声光报警显示，并在主机屏幕上有醒目的报警条，显示传感器的数值、地点及报警时间。7.18.传感器报警断电点通过软件来设定或修改，也可以在分站上直接设定。具有局部区域断电和全矿范围内异地断电多种形式。7.19.高智能分站具有多种功能，可单独使用。 大显示屏能够显示所配接的各类摸拟量和开关量状态

27、，红外遥控或键盘设定及存储有关参数和显示数据曲线。还可以作为主站挂接小分站。7.20.高智能分站具有多种功能 具有初始化参数掉电保护功能，分站停电后初始化参数不会丢失。具备接收其它设备接口信息的能力。具有风、电、瓦斯闭锁功能。分站有逻辑判断、数据处理功能和存储功能。当分站与地面主机脱机时，能独立工作，并能实现全部原有功能。分站可以作为主站再挂接小分站，实现区域内有关设备的监测显示和控制。大屏幕液晶显示, 一次显示32个汉字或64个字符，显示分站端口所接传感器类型，实测值，报警、断电值，模拟量24小时变化曲线。使用键盘和红外遥控器显示或修改传感器类型，报警、断电值等参数。具有显示报警和输出控制功

28、能。分站的工作状态和传感器的故障显示。不锈钢外壳，体积小、重量轻，安装维修方便。7.21.系统具有双回路电源及UPS备用电源。当电网停电后，系统能对甲烷、风速、负压、一氧化碳、局扇开停等主要监控量继续监控。7.22.支持多种系统的连入，工业电视、胶带机控制、洗煤厂等系统通过KJ90NA的汇接，可在网络上共享，而无需再编制各个系统的网上查询软件，由KJ90NA系统的网上应用程序统一查询。7.23.系统能进行扩展，并可方便地与矿计算机网络联网，以实现资源共享，形成全矿井的监测信息管理中心。并可以与公司进行网间互联，以实现监测数据实时地传到集团公司。7.24.系统提供多种诊断功能，包括系统的传输效验

29、、误码率测试、传感器故障统计、分站故障统计等等监测系统的自身诊断，还可以通过Modem进行远程诊断。7.25.系统具有防雷措施，有效地防止雷电击毁设备，引起井下瓦斯爆炸。7.26.系统具有抗干扰措施，防止架线电机车火花、大型机电设备启停及无线通讯设备电磁干扰影响系统工作。八.安全监测、监控和传输设备选择8.1.监测设备选型的原则监测设备选择的原则是产品性能稳定，灵敏度高，测量准确，测量范围满足井下实际需要，反应时间短，使用寿命长。8.1.1.监测设备的选择瓦斯传感器采用的是 KG9701低、KG9001B高型传感器，测量范围为04，设备开停传感器为KTC-90 型，KG9201型一氧化碳传感器

30、，各种传感器均为KJ90NA型监控系统的配套产品。可以满足矿井监测监控的要求。 8.1.2.监测设备各设置地点和布置监测设备设置地点为：瓦斯传感器设在采掘工作面、回风巷和进风巷，测风站内设风速传感器，CO传感器、温度传感器设在总回风巷，风硐内设瓦斯、风速和负压传感器。断电仪设置在为电器设备供电的开关控制线圈内。开停传感器设置在被监测电器设备的出线侧。8.2.监控设备选型8.2.1.监控设备选型原则监控设备选型的原则是能够稳定的持续工作，处理数据能力强，处理速度快、传输数据可靠，反应及时准确、有足够的带负载能力。8.2.2.监控总站和各分站主要设备的功能、型号及数量监控总站选择1台IBM服务器

31、， 1台工业控制计算机,可以满足要求，监控总站一台工作，一台备用。分站选择KFD-2、KFD-3 、KFD-3X型分站，该分站具有智能化高，反应速度快，小型化等特点，并且可以单独使用。8.3.传输设备及器材选型8.3.1.传输设备及器材选型原则传输设备选型原则是传输稳定，信号干扰小，传输距离长，具有一定的强度，同时价格比较低廉。8.3.2.传输设备及器材型号、数量井下传输电缆选择PUYVR1270.52型，分站的电源电缆选择UZ22.5型。具体数量见表。九.监测设备各类传感器布置9.1回采工作面传感器选型及配置9.1.1回采工作面及回风巷 9.1.2传感器类型，数量，位置设计确定回采工作面的瓦斯传感器设置在工作面回风巷口（上隅角），和距工作面1015m的回风巷中。 9.1.3各类传感器的报警，断电，复电回采工作面瓦斯传感器的报警浓度为1，断电浓度为15，复电浓度为1，及进、回风巷内全部非本质安全型电气设备，传感器具有声光报警功能，被控设备复电由人工复电。工作面回风巷瓦斯传感器报警浓度为1，