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煤礦安全監控系統
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煤礦安全監控系統

一、系統介紹

    KJ91N(A)型煤礦安全生產監控系統(以下簡稱“系統”)適用于對煤礦井下環境參數、工況參數的監測與控制,它能接入各種類型的傳感器:如瓦斯、氧氣、一氧化碳、風速、負壓、溫度、濕度、流量、煙霧、風門開關等環境參數傳感器;水倉水位、煤倉煤位、壓風機風壓、箕斗計數、主扇、局扇、水泵、采煤機、掘進機、運輸機開停等生產參數傳感器;當井下某一局部瓦斯超限時,可根據需要而切斷相關區域的電源,以保證該區域的安全,避免對工作人員的生命及國家財產帶來的巨大損失。該系統適用于各類大、中、小型礦井。

    系統的設計、制造按照國家的相關安全標準進行,完全符合國家的相關標準要求,可應用于煤礦有瓦斯和粉塵爆炸危險的環境中。

二、主要特點

    1、在系統軟件方面

    KJ91N(A)系統的軟件,包括其系統主控軟件、網絡終端軟件、報表查詢處理軟件、作圖軟件、圖形工作站軟件等,都在隨著計算機技術和軟件開發技術的發展而不斷升級換代,已從早期的WIN98運行環境到現在的WIN2000/XP/2003 /Vista版,是目前國內煤礦安全監控系統最先進的軟件之一。

    (1)它是一套綜合性軟件,支持安全監測、生產監測、抽放、火災、人員定位、考勤、工業電視、視頻會議等各種子系統;操作方便、網絡功能強大、可靠性好、支持C/S和B/S模式;支持異地遠程訪問,圖形軟件可支持矢量圖方式;報表軟件采用微軟公司Excel表格處理軟件,可支持錯誤信息剔除、數據統計、自動計算處理等功能;全局聯網可支持WEBGIS方式,實現礦、局、市、省等各級聯網;利用公用無線網絡可實現GPRS分級安全信息分級報警功能。

    (2)在軟件開發過程中采用了先進的可視化面向對象程序設計技術、多線程、動態鏈接庫及對象嵌入技術,使得系統的模塊化程度進一步提高,系統具有更加靈活的集成方式,可適應不同用戶對系統規模的要求,有很高的擴展性和開放性。

    (3)由于系統運行于WIN98/NT/2000/XP/2003多任務環境,并在數據通訊方面采用了動態鏈接庫及多線程技術,實現了真正的實時響應及前后臺監測數據的無縫鏈接。

    (4)系統提供強大的矢量化組態圖等多種顯示功能,可隨時顯示監測數據、圖形、曲線和報警點及數值;圖形編輯器提供了豐富的圖元,并提供自定義圖元功能,用戶可用它編輯強大的組態圖形顯示;所有圖形均支持無級放大、縮小、漫游等功能;支持AUTOCAD等多種圖形格式的導入。

    (5)地面中心站為開放式系統,軟硬件均可以擴充,系統地面設備以全網絡方式運行,支持NT及NETWARE網絡操作系統,運行協議為TCP/IP、NETBUI、SPX/IPX,可與企業計算機局域網實現網絡互聯,方便地與生產監控、工業電視和生產調度系統聯網,在網上可運行任意一臺網絡終端,同時支持終端通過服務代理的遠程連接(通過公用電話PSTN網等),實現監控信息的遠程實時共享。系統軟件能與企業構筑的INTERNET/INTRANET網絡環境能很好融合,真正實現安全監控信息網絡化共享(按用戶權限)。

    (6)主控機軟件有一個控制軟件包,為用戶提供邏輯選擇編制各種自動控制方案的功能,從而為實現遠程異地自動控制和數字邏輯運算提供可靠手段。系統具備完善的由中心站手動控制斷電、分站異地斷電控制和程控斷電、智能傳感器輸出斷電控制組成的三重斷電控制功能,從而保證監測參數超限等異常信息斷電的萬無一失。

    (7)數據處理與存儲:系統的數據采用SQL2000/2005標準數據庫格式存儲,運用先進的變值變態分時存儲技術,各種數據(異常信息記錄、實時數據、歷史數據、密采數據)能夠保存10年以上,用戶可隨時查看、打印輸出;也可進行二次開發,整合入現有綜合系統中;并提供OPC協議等數據導出服務。

    (8)利用本系統掛接的礦井人員定位信息子系統,可將儀器攜帶人員在井下任意工作地點的瓦斯濃度和位置信息實時上傳,局礦領導、管理人員可隨時掌握礦井的動態瓦斯數據;同時可實現人員尋呼和緊急信息通知功能。

   (9)系統獨具特色的主從通訊協議,較好克服了通常主從式監控系統普遍存在的因巡檢周期偏長(20s~30s之間時)出現的系統報警異常值或斷電異常值漏測的缺陷。采用光纖環網通訊模式,巡檢周期可縮短到5s。

2、在系統硬件方面

    (1)本公司是專業從事煤礦安全技術的高科技公司,有很強的技術實力,具有獨特的技術優勢,運用于系統的井下設備在質量及性能方面在國內屬一流,而且我們一直在跟蹤當今先進技術,不斷地完善和發展。

    (2)自主開發了各種型號規格的智能監控分站和穩壓電源,形成了大、中、小型全系列,可滿足不同用戶需求,且在產品體積、重量、性能等方面較國內同類產品具有較大優勢。

    (3)在各類傳感器及斷電器方面本系統是國內自配套性較強的系統之一,其各類主要傳感器及斷電器由自己生產制造,傳感器種類齊全,斷電器有多種系列可以選用,完全能滿足用戶的不同需要,具有很高的性價比。

    (4)系統通訊也采用了目前高速數據有線通訊中廣泛使用的先進的光纖環網技術,通訊距離遠,抗干擾能力特強。

    (5)全系列監控分站均具有2h實時監控數據存儲功能;均配置了標準RS485智能通訊接口,支持各種智能通訊儀器、設備直接接入系統。

    (6)系統配備的斷電器均具有斷電反饋功能,系統軟件具有斷電回控比較指令,可完全確保斷電的可靠性。

    (7)監控分站及傳感器實現了智能化,調校均采用紅外遙控方式,操作簡單方便。

    (8)系統配備的各型監控分站均采用高性能16位單片機,極大地提高了系統的運行速度和穩定性,同時全部具有監測信息“黑匣子”功能。

    (9)各型智能監控分站選用新型非易失性存貯器,所有數據掉電不丟失;獨具的斷電次數、斷電時間、設備開停次數,開停時間累計功能,避免了因系統通訊線路出現故障時,誤計累計時間,累計次數的缺陷。

   (10)各型智能監控分站自帶高精度時鐘,具有各路傳感器供電電壓的檢測功能;同時,各型智能監控分站均予留彩色漢字液晶顯示屏接口。

   (11)分站具備掉電閉鎖功能;當分站掉電(指交直流供電均無)時,立即切斷與閉鎖控制相關的設備電源并閉鎖;當分站復電并工作正常、穩定運行后,自動解鎖。

三、監控中心站具有以下功能

1、具備故障閉鎖功能:當與閉鎖有關的設備未投入正常運行或故障時,切斷該監控設備所監控區域的全部非本質安全型電氣設備的電源并閉鎖;當與閉鎖控制有關的設備工作正常并穩定運行后,自動解鎖。

2、具有手動遙控斷電/復電功能,斷/復電響應時間不超過2s。

3、具有雙機熱備份,實現手動/自動切換,當工作主機故障時,備份主機立即自動投入工作,保證系統正常工作。

4、現場模擬量、開關量和累計量數據的采集、記錄、查詢、報表、實時和歷史趨勢曲線、柱狀圖顯示、實時圖形動態顯示、打印等。

5、具有自診斷功能,當系統中傳感器、分站、主站、傳輸電纜及接口、電源供電、斷電控制、軟件運行等發生故障時,報警并記錄故障時間及故障設備及地址。

6、光纖環網結構具備切除故障段回路功能:任意段線路和分站出現故障,系統自動對故障回路進行隔離切斷,不至因個別故障點而影響整個系統的通訊。

7、具有斷電、饋電狀態監測。

8、在不中斷監測的情況下,能完成現場各模擬量、開關量傳感器的定義、設置、參數修改以及各種數據報表、曲線、圖形畫面的生成和修改。

9、可對通風、排水、瓦斯抽放、注氮、防火、束管監測等系統的主要設備工況、工藝參數進行集中監視。

10、工作穩定,性能可靠,容錯能力強,在操作不恰當時有信息提示,且不影響系統的正常運行。

11、具備較強的人機交互能力,故障發生時能以顏色、圖形、語音報警及實時信息窗對操作者發出提示信息。

12、具備上傳信息管理系統的數據聯網接口。

四、分站具有以下功能

1、具備故障閉鎖功能:當與閉鎖控制有關的設備未投入正常運行或故障時,切斷該監控設備所監控區域的全部非本質安全型電氣設備的電源并閉鎖;當與閉鎖控制有關的設備工作正常并穩定運行后,自動解鎖。

2、具有甲烷—風—電閉鎖功能。

3、具有甲烷濃度超限聲光報警和斷電/復電控制。

4、異地斷電/復電功能,斷/復電時間不超過系統巡檢周期的2倍。

5、具備記憶功能,在分站掉電時,能自動保護原有的初始化信息和生產累加量信息。

6 備用電池供電功能:當交流電源因故斷開時,備用電池投入工作,在最大負荷下可連續工作2h以上。

7 可自動消除瞬高、瞬低的干擾信號。

8 在傳輸通道斷路或短路的情況下,與地面中心站失去通訊聯系時,分站仍能獨立工作,按照預先設定的報警、斷電要求實現監控功能。

五、技術特性

1、最大監控容量

系統最大可監控64臺分站。

2、最大巡檢周期:系統最大巡檢周期應不大于30s。

3、控制執行時間

甲烷超限斷電及甲烷風電閉鎖的控制執行時間應不大于2s。其他的控制執行時間應不大于30s。異地控制執行時間應不大于60s。

4、畫面響應時間:調出整幅畫面85%的響應時間應不大于2s,其余畫面應不大于5s。

5、誤碼率:誤碼率應不大于10-8。

6、信號制

(1)模擬量

頻率型信號:200Hz~1000Hz,輸出高電平時應不小于3V(輸出電流為2mA時),輸出低電平時不大于0.5V,其正脈沖和負脈沖寬度均不得小于0.3ms;1200Hz~2000Hz,輸出高電平時應不小于3V(輸出電流為2mA時),輸出低電平時不大于0.5V,其正脈沖和負脈沖寬度均不得小于0.15ms。

(2)開關量

電流型信號:1mA/5mA,1mA~2mA對應邏輯“0”,4mA~5mA對應邏輯“1”。

無源接點信號:截止狀態輸出時,漏電阻不小于100kΩ;導通狀態輸出時,電壓降不大于0.5V(電流為2mA時)。截止狀態對應邏輯“0”;導通狀態對應邏輯“1”。

(3)累計量

輸出高電平時應不小于3V(輸出電流為2mA時),輸出低電平時不大于0.5V,其正、負脈沖寬度不應小于0.3s,正、負脈沖的轉換時間不大于5ms。

(4)控制量

電平型信號:輸出高電平時應不小于3V(輸出電流為2mA時),輸出低電平時不大于0.5V。

無源接點信號:截止狀態輸出時,漏電阻不小于100kΩ;導通狀態輸出時,電壓降不大于0.5V(電流為2mA時)。

7、模擬量輸入處理誤差不大于1%。

8、累計量輸入處理誤差不大于1%。

9、傳輸性能

(1)接口與分站的傳輸

接口與分站的傳輸口數量:1路;

接口與分站的傳輸方式:主從式、半雙工、RS485、雙極性;

接口與分站的傳輸速率:2400bps;

接口與分站的的最大傳輸距離:10km(使用MHY32、MHYVRP電纜,線徑截面不小于1.5mm2)。

(2)接口與交換機的傳輸

接口與交換機的傳輸口數量:4路(2對光口);

接口與交換機的傳輸方式:全雙工TCP/IP以太網光信號傳輸,使用波長為1310nm的單模光纖;

接口與交換機的傳輸速率:10M/100M;

接口與交換機的最大傳輸距離:20km(使用波長為1310nm的單模光纖)。

(3)接口與計算機的傳輸

接口與計算機的傳輸口數量:1路(接口含7個網口);

接口與計算機的傳輸方式:全雙工TCP/IP電信號傳輸;

接口與計算機的傳輸速率:10M/100M;

接口與計算機的的最大傳輸距離:5m。

(4)交換機與分站的傳輸

交換機與分站的傳輸口數量:6路;

交換機與分站的傳輸方式:主從式、半雙工、RS485、雙極性;

交換機與分站的傳輸速率:2400bps;

交換機與分站的最大傳輸距離:10km(使用MHY32、MHYVRP電纜,線徑截面不小于1.5mm2);

10、最大傳輸距離、本安供電距離

分站到傳感器的最大傳輸距離2km,傳感器最大供電距離2km(使用MHYVR電纜,線徑截面不小于1.5mm2);

分站到斷電器的最大傳輸距離2km(使用MHYVR電纜,線徑截面不小于1.5mm2)。

11、電源到分站最大供電距離2m(就地供電,使用MHYVR電纜,線徑截面不小于1.5mm2)。

12、存儲時間

甲烷、溫度、風速、負壓、一氧化碳等重要測點的實時監測值存盤記錄應保存7d以上。模擬量統計值、報警/解除報警時刻及狀態、斷電/復電時刻及狀態、饋電異常報警時刻及狀態、局部通風機、風筒、主通風機、風門等狀態及變化時刻、瓦斯抽采(放)量等累計量值、設備故障/恢復正常工作時刻及狀態等記錄應保存一年以上。當系統主機發生故障時,丟失上述信息的時間長度應不大于5min。

13、雙機切換時間:從工作主機故障到備用主機投入正常工作時間應不大于5min。

14、備用電源工作時間:在電網停電后,備用電源應能保證系統連續監控時間不小于2h。

15、統計值時間:模擬量統計值應是5min的統計值。

16、瓦斯抽放累計量累計時間:瓦斯抽放累計量累計時間間隔為1min。

六、故障判斷及處理

1、系統中各設備出現的故障請按照其相應的使用說明書中故障判斷及處理項進行。

2、系統數據傳輸鏈路出現故障,根據監控主機屏幕的顯示提示,既可判斷出故障所出現的范圍,有如下幾種情況:

(1)若出現所有通訊中斷,首先應該檢查主機與智能數據傳輸裝置通訊是否正常,如果不正常,首先應該檢查它們之間的連接插頭接觸是否良好。若沒有問題,可檢查主機RS232口或智能數據傳輸裝置是否損壞,若已損壞,請立即更換主機或智能數據傳輸裝置。

(2)主機與智能數據傳輸裝置通訊正常,可檢查智能數據傳輸裝置輸出口是否連接好,若沒有問題,可取下其輸出口的傳輸線,使用地面備用分站進行測試,若沒有問題,則是主線路或分站數據接口故障。

(3)主線路或分站數據接口故障,可以采用排除法進行分段查找。

七、維護及保養

1、設備為礦用隔爆兼本安型或本質安全型產品,在井下使用時應按照煤礦安全規程進行操作。

2、不得隨意更改系統中本安及其關聯電路中元器件的型號、規格及其參數。

3、產品只能與說明書中規定的產品連接使用,與其他設備連接時須經防爆機關檢驗。

4、檢修時不得隨意更改產品(及其關聯設備的)元器件的參數、規格、型號。

5、不準用電纜接地芯線作本安控制回路。

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