创想联合产品在煤炭瓦斯监控应用一

北京创想联合煤矿瓦斯监控案例
煤矿瓦斯监测系统/煤矿瓦斯监控系统(煤矿安全生产监控)

关键词：煤矿、瓦斯监测、瓦斯监控、瓦斯浓度、煤矿瓦斯监测系统、煤矿瓦斯监控系统、煤矿安全生产监控、宽带网上级机关瓦斯监控系统、煤管局瓦斯监管系统
一． 概述：
　　　煤矿安全在煤炭生产中占有特别重要的地位。煤矿事故发生的主要形式为瓦斯爆炸、瓦斯突出及中毒窒息。咎其原因主要为：
　　　1、地质条件变化使掘进面或工作面的瓦斯异常涌出并大量积聚。
　　　2、全局和局部通风结构及管理不善，导致异常涌出的瓦斯得不到排除或稀释。
　　　3、现场监控报警手段落后，不能及时发现和排除事故隐患，不能及时发出报警。
　　　4、上级煤管机关对各矿井下瓦斯变化，缺少直接、定量、有效、客观的监控条件与手段。
二、系统特点
1．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。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2．监控软件选用最新的Windows2000为平台进行开发，操作简单， 功能强大，界面美观，具有语音报警功能 　3．特有的软件容错纠错技术，提高了系统的可靠性。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4．经济型系统采用差分平衡式无地线传输方式，保证数据传输质量，符合欧洲工业标准，具有极强的抗干扰能力。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5．全隔离分站，由大容量不间断电源供电,分站采集控制电路与输入、输出电路在电气上彻底隔离，提高了运行的可靠性。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6．分站特有设计使分站在接传感器时不区分开关量、模拟量，同时分站能适应频率电压、电流等多种信号制，减少了设备种类，并可充分利用设备，使用十分灵活,性能价格比高。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7．特有的电源继电器箱设计，将不间断电源和断电器组合在一起，降低了成本提高了性能价格比。 　　　　　8．长期从事煤矿安全监测监控系统的研制、生产在安全监测监控方面积累了丰富经验。特殊的设计，经得起恶 　　劣环境的考验。
三、系统主要功能　
1． 系统可采集瓦斯、风速、负压、一氧化碳、温度等模拟量以及开停、风门、馈电等开关量。
2． 系统可实现风、电、瓦斯闭锁功能。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3． 系统同时具有自动控制功能和手动控制功能。
4． 系统具有故障报警和故障统计功能。
5． 停电后系统可工作2小时以上。
6． 软件功能；
　　•简单配置功能。地面可对井下分站、传感器的数量、类型、参数、安装地点等进行设置。
　　•丰富的图形功能。软件可由显示工艺流程模拟图、各种监测数据动态图形、柱状图、实时曲线、历史曲线　　　　 •动态图形可由用户根据实际情况自行设计。
　　•实用的报表功能。软件可自动生成报表，报表内容、起止时间可由用户设定。
　　•可靠的存储功能。软件每三分钟存储一组数据。
7． 井口瓦斯数据实时显示；不仅可使“煤矿安全员”也可让每位下井煤矿员工自觉对瓦斯安全进行有效的监督和警视。
8． 网络功能。
在煤管局设服务器一台，通过宽带网将煤管局与各煤矿监控系统连接成一个网络，设在煤管局服务器随时向各个小煤矿提取数据，并在服务器上进行数据存储、报警、显示、打印。同时可在煤管局监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，行之有效的对各煤矿进行监督指导。
四、井下硬件系统组成及技术参数
1．综合指标：
系统容量 ： 128台分站 系统传输速率：1200bps
系统巡检周期 ： 不大于20s 传输方式 ： 基带半双工RS485
上到分站间传输距离： <1.5Km 分站到传感器之间传输距离： < 2 Km
传输电缆芯线 ： 4-6芯
2．控制分站
输入测点数量 ： 8个（开关量和模拟量任意接入）
开出口数量 ： 4个
传输速率 ： 1200bps
供电电源 ： DC12-18V，50mA
3． KGJ15智能遥控甲烷传感器
量 程： 0-4%CH4
输出信号： 200-1000Hz
响应时间： 小于30S
工作电压： DC6-21V
工作电流： < 50mA
断电输出： DC12V，大于100mA
4．断电执行器：
开关量输入信号：0mA/5mA；
继电器组数 ：2组；
继电器触点形式：常开或常闭；
继电器通断能力：交流36V/5A、交流127V/2A、交流660V/0.35A；
断电状态返回 ：0mA/5mA。
5．电源继电器箱
供电电源： 交流127V、220V或660V；
本安输出： 直流18V/650mA。；
备用电池供电时间： 大于2h；
断电输出： 2组；
断电能力： AC36V/5A、AC127V/2A、AC660V/0.35A；
断电状态返回： 0mA/5mA
6．矿用智能风量传感器
测量范围: 风速0.3～15m/s
坑道断面积： 小于30M2
允许误差： 小于＋0.3m/s
重复性误差： 读数值+1%
输出信号： 200～1000Hz/5～15Hz 或4～20mA/1～5mA
工作电压： 本安DC12～18V
工作电流: 小于60mA 　
换能器工作频率：140～150KHz
7．负压(压力)传感器
防爆型式 本质安全型，标志为“ExibI”
最大测量范围 0-1Kpa、0-5Kpa、0-100Kpa、0-500Kpa
过载能力 200%测量范围上限
基本误差 1%
输出信号 200--1000Hz频率或1--5mA恒流
工作电压： DC 12 - 18 V
工作电流 不大于60mA
输出信号 200--1000Hz频率或1--5mA恒流
8．一氧化碳传感器
防爆型式: 矿用本质安全型, 标志为 ”ExibI”
测量范围: 0—100ppm 或 0-1000ppm
基本误差: 0—50ppm ±4ppm
50—200ppm ±(4+3%测量值)ppm
200—1000ppm ±(4+3%测量值)ppm
反应时间： 30S
探头寿命： 1年
显示方式： 3位LED
输出信号： 200～100Hz/5～15Hz或 1～5mA/4～20mA电流
工作电压： DC8V～24V 　
工作电流： 小于60mA 　
9．矿用设备开停传感器
防爆型式 矿用本质安全型，标志为“ibI”
工作电压 DC8-24V
工作电流 不大于10mA
被测设备电缆范围 外径：16-80mm
工作方式 直接卡固在供电电缆外皮上，连续工作
输出信号 开关量，电流及无电位接点
输出信号传输距离 2Km
五、井上硬件系统组成及技术参数
1．传输接口
容量 128台分站
传输速率 1200-2400bps
传输方式 RS485
传输距离 不小于15Km
供电电源 AC220V/DC24V
工作电流 300mA
2．井口瓦斯监视屏
传输速率 2400-9600bps
传输方式 RS485
传输距离 不小于1 Km
供电电源 DC12V
工作电流 300mA
显示瓦斯数量： 2-5路/每块
3 ．煤管局监控中心数据大屏
传输速率 2400-9600bps
传输方式 RS485
供电电源 DC12V
工作电流 300mA-3A
显示M煤矿数量： 最多255个矿

　　　　　　

4 ．其他系统硬件
　　 包括：煤矿监控计算计、煤煤管局监控计算计、打印机、电源系统、网络连接硬件等。
六、中大型煤矿监控系统
　　由于大中型煤矿需对井下的各类设备的运行情况进行检测，同时监控参数也较多。除瓦斯断电闭锁外还有；如风量、一氧化碳、温度、负压、水位等需要采集监控。因此须采用“井下监控分站”方式。系统组成框图如下；
七、中小型煤矿监控系统
由于中小型煤矿只需对井下的瓦斯进行检测，实现瓦斯断电闭锁。因此只须采用“无井下监控分站”方式。因此成本低、投入少。当然，大型煤矿为特别强调井下瓦斯的监控管理，并接受上级监管机关的有效监管，再单独建设一套“瓦斯监控系统”也可采用此方案，为保证煤矿的安全生产，更加行之有效。系统组成框图如下；

八、宽带网上级瓦斯监控系统
1、系统说明；由于煤矿安全事故的不断发生及行业管理出现的疏忽现象，国务院十分重视煤矿安全生产问题，加大行业管理力度，逐步形成量化监督管理模式，并相继成立“安全评价”部门机构，实现监督管理的常年有序、真实有效及信息网络化管理。而“宽带网煤矿瓦斯监控中心”正是为各级安全监管机关及主管部门，实现这一实时安全监管目标所必须的条件与硬件手段。其系统构成如下所示；
2，系统构成；阴影部分为必选件，其他为任选件

九、系统软件介绍
本系统需要加密狗的支持，系统第一次运行，将提示用户输入加密狗的使用端口，申请字与识别字（若为授权软件，我们将提供加密狗，识别字与申请字）。输入后点击确定。若检测到加密狗，软件正常运行，否则提示用户进入演示模式，系统只能运行10分钟。此三项参数输入一次后，以后运行不用再输入。
　　软件自动进入运行主界面，如下图所示，此程序中现最多可安装16个瓦斯传感器（若有更多的传感器，可增加），若没有安装，图标变为灰色，显示未安装。下图中程序共安装了3路传感器，其中前两路通讯正常，第三路没有数据。安装的传感器，若有出现警告信息是，其左下方出现红色方框指示灯，并且红黑闪烁说明此瓦斯出现警告，其中包括此传感器断线、报警、断电等，界面中出现红色的“发现报警或故障，请查看处理”的提示条（见下图所示），详细的请点击此瓦斯传感器的图标或单击菜单的实时数据查看进入所有数据查看窗体（见下面的介绍）查看此传感器的详细信息。
　1． 实时数据查看：单击菜单栏下实时显示下的实时数据查看，使用此功能。此窗体实时显示安装传感器的瓦斯值，其中状态项实时显示瓦斯采集的正常与故障，若出现通讯错误、报警（超过设置报警值）、断电时，请采取相应的安全措施。程序界面如图所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2． 实时曲线查看－>3路：单击菜单栏下实时显示下的实时曲线查看，使用此功能。此窗体实时显示安装传感器的实时曲线，共可显示三路，用户可在左侧选择要显示的传感器，曲线即可显示对应的传感器的实时曲线。若出现通讯错误的情况，左侧的瓦斯浓度显示变为“通讯故障”，右侧曲线变为空（右图第三路即为此种情况）。此窗体最多只能显示3路数据的实时曲线，程序界面如右图所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3． 实时曲线查看－>多路：此窗体实时显示所有安装传感器的实时曲线，若传感器多于3路时，此功能有效。程序界面同上图界面大致相同（用户不用选择），不在赘述。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4． 实时报警数据查看：单击菜单栏下实时显示下的实时报警数据查看，使用此功能。此窗体实时显示出现瓦斯浓度的报警的传感器及位置，以及现在的瓦斯浓度值。若无报警数据，将显示“现在暂无报警数据”。程序界面如下图所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5． 实时断电数据查看：单击菜单栏下实时显示下的实时断电数据查看，使用此功能。此窗体实时显示断电传感器的位置，检测值。若无断电数据，显示“暂无断电数据”。窗体与报警数据大致相同，不在赘述。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6． 历史数据显示：选择菜单栏历史显示下的历史数据查看，进入历史查看功能。程序界面如图所示。数据每3分钟保存一次，我们可以查询一天内的历史数据。首先选择查询的传感器的位置，然后选择查询的时间，我们将显示一整天的数据，若为空则说明此时为保存数据（可能未开机、演示模式等原因）。若无任何数据，将提示用户“无查询数据。”。单击“打印报告”按钮，将显示打印报告，单击左上角的打印机图标将打印数据报告。其它历史查询中的打印报告功能与此相同。单击前一天或后一天按钮，将自动查询前一天或后一天选定位置的历史数据，此两项功能在以后窗体中，功能类似，不在赘述。界面如图所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7． 历史曲线查看：单击菜单栏历史显示下的历史曲线显示将出现历史曲线显示窗体。此窗体使用曲线显示的方式显示一天的历史数据。窗体启动，将自动查询第1路的当天的历史数据。若为空，说明此时间内无历史数据。软件界面如图所示。可报表打印（略）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8． 历史报警数据查看：单击菜单栏历史显示下的历史数据查看将出现历史显示窗体。窗体启动将自动查询第1路的当天的历史报警数据。若没有报警数据，显示“无报警数据。”。选择左侧相应的路数，将自动显示其历史报警纪录。可报表打印（略）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　9． 历史断电查看：单击菜单栏历史显示下的历史断电数据查看将出现历史断电显示窗体。窗体启动自动查询当天的第一路的断电纪录。若没有断电数据，显示“无断电数据”。选择左侧的相应的路数自动显示输入日期内的历史断电数据。可报表打印（略）。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10． 其它历史故障：单击菜单栏历史显示下的其它历史故障将出现其它历史故障查询窗体。窗体启动，将自动查询当天的诸如通讯失败、停机、非法关机等故障的纪录。若无故障，显示“无历史故障”。可报表打印（略）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11． 传感器标定：单击菜单栏系统设置下的传感器标定，出现传感器标定窗体。此窗体用于对传感器的标定。如果上位机的采集数据与实际的传感器的显示数据不符时，使用此功能，此功能是对上位机软件的标定，对传感器无操作。首先选取要标定的传感器，若通讯无数据，当前采样值未空，此时无法完成标定功能；若有数据，请选取两个相对间隔比较大的数据标定。例如：在显示瓦斯浓度未0时，采样值为405，我们在零点物理量中输入0，单击确认零点，然后我们将使用测试功能，将传感器模拟输出2.5，采样值变为1400，我们输入2.5，单击确认终点，此时系统提示“标定成功”，完成对此传感器的标定操作。其它相同。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12． 传感器设置：单击菜单栏系统设置下的传感器设置启动传感器设置窗。此窗体包括增加与删除功能。输入传感器名称，位置，地址，报警值，大屏地址按“增加”按钮，系统提示增加成功，即增加完一路传感器。单击已安装传感器项，将显示此传感器的相关参数。单击删除，系统提示“真的删除吗？”，如果选择是，系统将删除此传感器；否，中止删除操作。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　13． 数据传输设置：单击菜单栏系统设置下的数据传输设置启动传感器设置窗体。1）设置采集的端口，选择与传感器传输的端口，单击确定即可。2）选择加密狗的使用端口，输入识别字，申请字单击确定。请不要随意设置此项，如果所以设置将造成软件运行在演示状态，只能运行10分钟。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　14． 声音设置：用户可设置声音是否允许，将允许声音选中，说明允许声音提示，否则不进行声音提示。首先选取相应的报警声，断电声，通讯失败声（也可手动在输入框输入，请确保路径正确），可单击试听收听声音，选择确保正确后，单击保存，系统提示“保存成功”完成本次操作。单击“返回”按钮返回主界面。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15． 登录：此功能主要是用于调试是使用的。输入密码后，系统将调试窗与日志窗置为可选择。调试窗用于查看系统与传感器的通讯是否正常。日志窗查看用户使用过程中是否对系统设置进行修改等操作，以避免随意设置造成的系统运行错误等问题的发生。
对于菜单中的相应的选项，在快捷菜单中均可使用，请参照相应的快捷栏的提示使用。

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