监测系统教案.ppt

1、建设煤矿煤矿安全监测监控系统培训课件授课人：冯德新授课人：冯德新建设煤矿职教科建设煤矿职教科内容提要内容提要n n上篇n n系统组成系统组成n n系统功能系统功能n n煤与瓦斯突出预警煤与瓦斯突出预警n n火灾监控与预警火灾监控与预警n n矿山压力监测与预矿山压力监测与预警警n n下篇n n系统与事故关系系统与事故关系n n规范标准规范标准n n系统设备维护系统设备维护n n制度建设制度建设n n事故应急预案事故应急预案上 篇 监控系统组成及其功能监控系统组成及其功能一、系统组成及其作用一、系统组成及其作用 n n监测监控系统是融计算机技术、通信技术、控制技术和电子技术为一监测监控系统是融计算

2、机技术、通信技术、控制技术和电子技术为一体的综合自动化产品。体的综合自动化产品。n n监测监控系统的功能一是监测监控系统的功能一是“测测”，即检测各种环境安全参数、设备工况，即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；参数、过程控制参数等；n n二是二是“控控”，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等执行机构等 n n组成组成n n硬件组成：传感器、执行单元、测控分站、信道、隔离栅、计算机及其硬件组成：传感器、执行单元、测控分站、信道、隔离栅、计算机及其外围设施。外围设施。n n软件组成：操作系统、信息管理系统

3、；软件组成：操作系统、信息管理系统；n n自动采集资料、处理资料并进行控制的系统自动采集资料、处理资料并进行控制的系统,具有及时、具有及时、准确、连续、可靠的优点准确、连续、可靠的优点,对保障矿井安全对保障矿井安全,提高矿井提高矿井“一一通三防通三防”管理水平管理水平,增强矿井抗灾能力增强矿井抗灾能力 。监测监控系统结构图监测监控系统结构图国外瓦斯安全监测监控系统 n n相关技术的发展：相关技术的发展：n n19461946年，电子计算机诞生；年，电子计算机诞生；1950197019501970年代，集成电路，大规模集年代，集成电路，大规模集成电路产生；成电路产生；19601960年代，通信技

4、术发展；年代，通信技术发展；n n瓦斯遥测技术瓦斯遥测技术n n遥测瓦斯仪遥测瓦斯仪n n2020世纪世纪6060年代中期法国的年代中期法国的CCT63/40CCT63/40煤矿环境监测系统，它煤矿环境监测系统，它可测量瓦斯、一氧化碳、风速、温度等参数，最多可测可测量瓦斯、一氧化碳、风速、温度等参数，最多可测4040个点。个点。n n2020世纪世纪70-8070-80年代，先进的安全监测监控系统相继诞生。年代，先进的安全监测监控系统相继诞生。n n2020世纪世纪8080年代年代-90-90年代，计算机网络技术促进了矿井综合自年代，计算机网络技术促进了矿井综合自动化的发展动化的发展 国内瓦斯

5、安全监测监控系统n n19581958年的山西省，它采用纯铂丝元件为传感器，后经多方协作研制出年的山西省，它采用纯铂丝元件为传感器，后经多方协作研制出我国第一个达到实用水平的载体催化元件，随继研制成功以这种元件我国第一个达到实用水平的载体催化元件，随继研制成功以这种元件为传感器的为传感器的AQRAQR1 1型瓦斯测量仪。型瓦斯测量仪。n n19731973年，由重庆煤矿安全仪器厂等年，由重庆煤矿安全仪器厂等5 5家单位协作，研制成功了长期连续家单位协作，研制成功了长期连续监测瓦斯的监测瓦斯的AYJ-1AYJ-1型瓦斯遥测仪，随后又有型瓦斯遥测仪，随后又有ABDABD1 1型瓦斯断电报警仪、型瓦

6、斯断电报警仪、AQDAQD1 1型采煤机瓦斯断电控制仪等产品出现，我国催化型矿井瓦斯型采煤机瓦斯断电控制仪等产品出现，我国催化型矿井瓦斯检测仪器的品种渐次丰富起来。检测仪器的品种渐次丰富起来。n n19701970年代我国煤矿已经采用了多路载波传输技术和模拟显示进行环境年代我国煤矿已经采用了多路载波传输技术和模拟显示进行环境参数和机械状态的监测，用电话来指挥生产。参数和机械状态的监测，用电话来指挥生产。n n改革开放的国策出台，开始引进了波兰改革开放的国策出台，开始引进了波兰CMMCMM安全检测系统，英国的安全检测系统，英国的MINOSMINOS系统，美国的系统，美国的DANDAN系统和联邦德

7、国的系统和联邦德国的TF-200TF-200系统。到了系统。到了19801980年年代，随着引进消化并进一步实现代，随着引进消化并进一步实现“国产化国产化”，创造了一系列适合我国，创造了一系列适合我国煤矿条件的监控系统。煤矿条件的监控系统。n n19901990年代，自主研制的监测监控系统普遍推广使用年代，自主研制的监测监控系统普遍推广使用传感器简介n n定义：国标GB766687，n n把把“能够把特定的被测量信息（如物理量、化能够把特定的被测量信息（如物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用输出信号的器件或装置称为传感器输出信号的器件或装置

8、称为传感器”。n n“可用输出信号可用输出信号”，是指便于传输、便于处理，是指便于传输、便于处理的信号。就目前而言，电信号最能满足便于传的信号。就目前而言，电信号最能满足便于传输、便于处理的要求。输、便于处理的要求。n n也可以定义为把外界非电量信息转换成电信号也可以定义为把外界非电量信息转换成电信号输出的器件或装置输出的器件或装置 传感器的作用 n n现代信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理。现代信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理。n n信息采集离不开传感器技术。信息采集离不开传感器技术。n n传感器位于信息采集系统之首、检测与控制之前，是感知、传感器位于信息采集系统之

9、首、检测与控制之前，是感知、获取与检测的最前段。获取与检测的最前段。n n科学研究与自动化生产过程中所要获取的各类信息，都需科学研究与自动化生产过程中所要获取的各类信息，都需要通过传感器获取并转换成为电信号，没有传感器技术的要通过传感器获取并转换成为电信号，没有传感器技术的发展，整个信息技术的发展就成为一句空话。发展，整个信息技术的发展就成为一句空话。传感器的优点n n测量灵敏度高，应用范围广；测量灵敏度高，应用范围广；n n感测系统结构紧凑，安装调试方便；感测系统结构紧凑，安装调试方便；n n测量惯性小，反应速度快，频率特性好；测量惯性小，反应速度快，频率特性好；n n可进行无接触测量和远程

10、监测，并有较高的测量可进行无接触测量和远程监测，并有较高的测量精度；精度；n n在计算机技术的支持下，具有很高的自动测试程在计算机技术的支持下，具有很高的自动测试程度，智能化前景好。度，智能化前景好。传感器的组成传感器的组成敏感元件（又称预变换器），是用来感受被测物理量，并将它预先变换成为另一种形式的物理量的器件。转换元件，是将经预变换的非电信号变换为电信号的器件。信号处理电路，是将转换元件输出的电信号放大或处理为便于显示、记录、控制、传输的信号。二、安全监控系统功能1.1.矿井有害气体监测2.2.矿井环境状态参数监测3.3.矿井风门开关状态监测4.4.矿井机电设备状态监测5.5.矿井生产状态

11、在线监测2.1 矿井有害气体监测矿井有害气体监测n n热催化原理热催化原理(催化燃烧原理催化燃烧原理)监测瓦斯监测瓦斯n n甲烷等可燃气体在一定温度条件下，在催化剂甲烷等可燃气体在一定温度条件下，在催化剂（铂、铑、钯）等催化作用下，进行无焰燃烧，（铂、铑、钯）等催化作用下，进行无焰燃烧，在一定的浓度范围内，定量的甲烷燃烧放出定在一定的浓度范围内，定量的甲烷燃烧放出定量的热，生成二氧化碳和水。量的热，生成二氧化碳和水。n n释放出的热量释放出的热量QQ使元件的温度上升，造成铂丝的使元件的温度上升，造成铂丝的阻值变化。阻值变化。n n铂丝的电阻在铂丝的电阻在0 0630.74630.74范围内与甲

12、烷可燃气体范围内与甲烷可燃气体浓度成正比。浓度成正比。载体热催化传感器结构n n热催化元件热催化元件热催化元件热催化元件n n纯铂丝热催化元件的结纯铂丝热催化元件的结构如下图所示。元件仅构如下图所示。元件仅有一个纯铂丝螺旋圈，有一个纯铂丝螺旋圈，结构简单，制造容易。结构简单，制造容易。n n载体热催化元件是目前载体热催化元件是目前使用最广泛的一种催化使用最广泛的一种催化元件元件 ：由铂丝线圈、：由铂丝线圈、载体和催化剂组成。载体和催化剂组成。一氧化碳监测 n n原理：原理：COCO传感器的电化学池结构及工作原理如图。其内是一个装有三传感器的电化学池结构及工作原理如图。其内是一个装有三个电极的电

13、池，个电极的电池，WW为工作极，为工作极，C C为对极，为对极，R R为提供恒定电位。该电池在为提供恒定电位。该电池在恒定电位器产生恒定电位器产生0.90.91.1V1.1V的恒定电位作用下，在恒电位电池场中，通的恒定电位作用下，在恒电位电池场中，通入入COCO气体并扩散至工作极时，气体并扩散至工作极时，COCO气体发生氧化反应生成气体发生氧化反应生成CO2CO2；同时，；同时，气体中的氧扩散到对极气体中的氧扩散到对极C C处，发生还原反应。处，发生还原反应。MSA570系列一氧化碳检测报警器 n n可连续检测空气中可连续检测空气中COCO在在0 0600mg/m3600mg/m3范围内的浓度

14、。当一范围内的浓度。当一氧化碳浓度达到设定的预报值和报警值时，可分别发出报氧化碳浓度达到设定的预报值和报警值时，可分别发出报警信号，同时启动联锁触点信号带动蜂呜器发出报警。其警信号，同时启动联锁触点信号带动蜂呜器发出报警。其控制系统安装在控制室，传感器安装在测定现场，可远距控制系统安装在控制室，传感器安装在测定现场，可远距离连续检测离连续检测1 15 5点存在一氧化碳气体场所的浓度信号，传点存在一氧化碳气体场所的浓度信号，传输距离可达输距离可达1.5km1.5km。测量精度为。测量精度为5 5FSFS，响应时间小于，响应时间小于60S60S，传感器寿命为，传感器寿命为1212个月。个月。MSA

15、580系列硫化氢检测报警器 n n测定原理：同测定原理：同COCO测定测定n n580580系列的传感器是由电化学极普电池及有关电路组成，系列的传感器是由电化学极普电池及有关电路组成，被测气体通过隔爆片以及探头表面的塑料薄膜以扩散方式被测气体通过隔爆片以及探头表面的塑料薄膜以扩散方式进入极普电池采样区，极普电池使硫化氢氧化为硫酸，这进入极普电池采样区，极普电池使硫化氢氧化为硫酸，这种氧化过程与采样区内硫化氢的分压成正比，通过采样电种氧化过程与采样区内硫化氢的分压成正比，通过采样电路、放大电路及接口电路输出与环境气体中硫化氢浓度成路、放大电路及接口电路输出与环境气体中硫化氢浓度成比例的电信号。比

16、例的电信号。氧气（O2）检测 n n电化学化测氧电化学化测氧电化学化测氧电化学化测氧 n n电化学燃料电池，电化学燃料电池，也称伽伐尼电池，其原理如图也称伽伐尼电池，其原理如图。一个失去电子，另一一个失去电子，另一个得到电子，如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决个得到电子，如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决于透过薄膜的氧气量的多少，测量出电流的数值，即可获得氧气的浓度，于透过薄膜的氧气量的多少，测量出电流的数值，即可获得氧气的浓度，从而达到测定氧气从而达到测定氧气(O(O2 2)浓度的目的。浓度的目的。43521O2传感器输入调节回路A/D转换器数字显示电源1-聚四氟乙烯薄膜，2-阴极，3-阳极，4-电表，5-电解液电磁法测氧电磁法测氧(O2)n n氧气与其它气体不同的物氧气与其它气体不同的物理特性，氧气具有顺磁性，理特性，氧气具有顺磁性，指气体能被磁场吸引或排指气体能被磁场吸引或排斥的性质。当待气体进入斥的性质。当待气体进入具有磁场和加热线圈的气具有磁场和加热线圈的气室时，由于磁场和加热线室时，由于磁场和加热线圈的作用，使气流不断地圈的作用，使气流不断地