矿井监测监控系统优化配置与管理 .pdf

矿井监测监控系统优化配置与管理常村矿是一座设计能力为400 万 t/a 的特大型现代化矿井， 1993年从英国 TRANSMITTON 公司引进一套基于MONARC 的安全监测监控系统； 2002年从常州自动化研究所引进一套KJ95 煤矿监测监控系统。作为高瓦斯矿井， 瓦斯的管理和监测监控系统的合理配置与可靠性对矿井的安全生产尤为重要。1、监测监控系统配置1.1 地面中心站地面中心站作为调度指挥的中心，主要完成有关数据的实时显示、存储、打印以及控制功能，同时与其它系统联网运行进行数据监测。必须具有双机热备、可靠的UPS电源、数据的状态曲线图显示、必 要 的告警 提示以 及数 据存 储功能 等 。 KJ95 系统由 于 采用了Windos2000 操作系统平台，人机界面友好，便于系统功能调用和系统程序修改、 维护；能方便的在上位机中进行传感器的定义和修改分站配置，并可实现地面断电控制。而MONARC 系统由于是在DOS操作系统下开发的，程序调用、修改、维护和分站配置等非常困难，但系统的可靠性还是很高的。KJ95 系统在破译MONARC 系统传输协议的基础上对其进行了兼容， 使 MONARC 系统的所有数据在KJ95上显示、打印、服务器中存储。中心站作为数据存储、集中显示监测、信息汇集处理的关键，在设备软件选型时， 必须充分考虑其工作的可靠性及安全性，同时还要考虑与其它系统在软件方面基于相同的开发平台，便于矿井网络规划名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 和建设。1.2 传输系统传输系统是井下分站或传感器与地面主、副机进行数据、 控制信号传输的通道。 KJ95 采用两芯电话线 + KJJ14传输接口设备或光缆 +井上下光端机传输，传输采用异步时分制RS485方式；MONARC 系统采用四芯双绞线传输，传输方式为SAP 基带传输方式。考虑到传输线路的可靠性， 为彻底解决系统设备的防雷击及传输线路易受干扰的难题。主传输通道采用光缆， 同时原系统传输电缆作为后备传输通道，互为备用。 另外在主传输线路设计时应考虑矿井未来自动化发展要求，避免重复投资。同时传输接口设备（包括井上下光端机）的供电必须为不间断电源，以确保有关数据的连续性和安全性。1.3 分站分站作为现象相关数据、 信号采集站，担负着与上位机进行通讯，将有光数据传送给上位机进行显示、监控；同时又将各种传感器采集的相关信号进行初步处理、判断，并控制输出。从目前国内和国外同种相关产品分析来看， 分站对现场各种传感器数据的搜集这一过程是系统可靠性的关键，分站应具备以下功能：（1）与上位机的数据通讯；（2）各种数据采集；（3）本地数据、故障显示；（4）本地断电闭锁（与上位机通讯中断时，保证数据监测和可靠断电控制）；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - （5）断电监测；（6）自诊断功能；（7）数据记忆功能，即分站与中心站传输中断期间数据保存功能，传输恢复后，在将保存的数据传给地面中心站显示、存储（目前有些厂家还做不到这一点） 。国内有关厂家的分站I/O 接口一般为：模拟量2001000Hz 标准频率信号；开关量为无电位接点或高低电平，高电平不小于3V，低电平不大于 1 V。目前各种分站只能提供一种模拟量信号接入，为提高分站对各种不同信号（电流型、电压型、频率型）的适应能力，应开发信号输入转换接口板板，以方便传感器的灵活选择。1.4 传感器传感器是相关数据采集的直接执行者， 在煤矿井下需要监测的数据一般包括：瓦斯、风速、温度、一氧化碳、烟雾、风门、风筒、以及胶带开停、设备运行状况、高开停送电监测等开关量，传感器性能好坏直接关系到所监测数据的准确性和可靠性。因此传感器的选型、配套、调校、管理非常关键。瓦斯传感器是煤矿井下环境监测的一个重要指标。因此瓦斯传感器的合理选型、配套非常关键。目前有电压型、电流型、频率型三种类型的瓦斯传感器， 无论是哪种类型的瓦斯传感器，选择时要充分考虑其正常工作电流和电压。电流过大则线路损耗大，对线径要求高，不利于长距离供电；工作电压要宽，适应性会更强。原英国系统瓦斯传感器及其它类型传感器都采用TRANLEX 公司的产品，其模拟量输名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 出为 0.42V DC，开关量为无源型接点信号；常州KJ95 系统瓦斯传感器为本公司产品， 其它传感器选配国内相关产品。国内瓦斯传感器普遍存在稳定性差，寿命短的问题。必须通过定期调校，及时检查来保障安全、可靠运行。瓦斯电、风电闭锁是矿井防止瓦斯爆炸的重要手段，通过断电监测可以有效的监测瓦斯电、风电闭锁是否可靠。目前，煤矿井下普遍没有实现可靠的断电监测手段，较常用的方案为： 外接馈电传感器和采集高点辅助接点两种。馈电传感器方式虽安装、接入方便，但存在目前不适用于铠装电缆的问题；高开辅助接点采集方式又受到限制（高开是否有剩余的辅助接点）为确保可靠的断电控制， 实现断电监测，途径有两个： 解决馈电传感器对铠装电缆监测难题或在选用高开设备时要求提供辅助接点。电流型开停传感器不适合进行断电监测。目前， 有些厂商开发处一种在被控开关符合侧电缆三相中的二相上接入一电压检测器，经光点隔离等处理后转换成标准的开关量信号，回馈给监测系统分站。 这种方法若可行， 还要认真考虑其安全性，不能影响被控开关的安全可靠供电。解决被控开关的馈电监测问题，是确保瓦斯电、风电可靠闭锁的关键，对高瓦斯矿井安全意义重大。1.5 电源电源为分站及传感器的正常运行提供动力，其输入应适应现场不同的需要， 127V、220V、660V、1140V AC 可任意选择，输出应采用分站和传感器为同种等级电源，以方便现场安装和配置。 作为环境安全分站的电源必须为不间断供电电源（有后备蓄电池， 在无输入电源名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 情况下保证 4h 的后备供电要求）一直困扰着矿井安全，通过长期摸索，认为可采用采区统一供电，有计划的定期停、送电，并结合分站市电监视，实现电池有计划的冲放。保证电池4h 可靠后备供电，提高监控系统供电的安全可靠性。另外电源还应具备以下一般功能：（1）市电监测；（2）过流、过压保护；（3）供电距离保证；（4）开盖断电功能。现今，井下采煤工作面一般都设计为超长、大跨度工作面：工作面走向 200m，顺槽长度 2000m左右。为此就要电源供给到工作面不能低于正常工作电压下限， 同时在系统设计时要充分考虑传感器电缆芯线合适的截面，这样才能保证工作面瓦斯传感器的正常工作(若工作面瓦斯传感器采用就地取电+后备蓄电池供电方式，在瓦斯闭锁情况下只能靠蓄电池供电， 这种供电方式并不可靠， 同时也增加了安装、维护的难度 )。2监测监控系统管理监测监控系统操作为矿井安全生产的重要环节，其管理对系统设备的可靠运行及作用的有效发挥起着至关重要的作用。从矿井现场来看，应该从以下几个方面加强管理、监督：（1）地面主控室主副机、 UPS 电源、服务器、通讯接口等备的日常巡检、维护及测点、画面随井下现场的变化而及时修改；（2）数据库维护，瓦斯数据保存，报表定期打印；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - （3）主通讯线路的定期检查、测试：（4）井下现场分站、 分站电源（包括后备电池）、各种传感器的管理、检修、维护；( 5)加强瓦斯传感器按规定定期调效与更换，以及调效与更换记录的管理；（6）加强瓦斯电闭锁、风电闭锁功能或装置的定期测试。除此之外，矿井应严格执行以瓦斯涌出量定风、以风定产的规定，杜绝瓦斯超限作业，加强瓦斯传感器更换、校验，瓦斯电、风电闭锁实验工作的监督检查。 定期队矿井瓦斯数据、 瓦斯发展变化趋势进行分析，掌握全矿瓦斯变化规律，对全矿采掘衔接、安全生产等决策提供可靠的理论依据。3 结 论随着传感器技术的发展和企业自动化水平的提高，监测监控系统所监测数据的种类和范围将不断扩大，其作用将越来越重要。 监测监控系统作为矿井防止瓦斯事故的重要装备，在系统选择，分站、电源、传感器选型，功能设置时必须从安全、可靠、合理、有效等方面予以充分考虑。通过优化配置，加强管理，使其在矿井安全生产中，更有效地发挥预防重大事故发生的重要防线作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -