2022年煤矿监控网络系统课程设计 .pdf
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1、摘要本课程设计通过对煤矿网络监控系统的组装与调试,还有通过亲自动手操作;使我们学习并实践了在模拟煤矿井下工作环境中对煤矿网络监控系统( 包括分站, 各种传感器 , 避雷器 , 交换机以及控制主机和各种线路)的操作与功能,以及安装步骤与要求,煤矿网络监控系统主要是通过各种传感器所采集并记录所得的各种数据进行分析并在超出安全参数范围时发出报警信号,并及时断电以达到井下工作人员与设备的保护与安全维护。实现煤矿井下真正的安全生产工作。关键词:分站,传感器,网络监控,控制主机。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
2、- - - - - - - 第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 1 目录1. 前言. 2 2. 设计的目的与要求. 4 2.1 设计目的. 4 2.2 内容及要求. 4 3. 设计步骤. 5 3.1 煤矿监控网络系统概述. 5 3.2 煤矿监控网络传感器的介绍. 5 3.3 煤矿监控网络矿井采煤工作面传感器的设计. 6 3.4 煤矿监控网络传感器的参数设置. 8 3.5 煤矿监控网络分站的概述. 9 3.6 煤矿监控网络分站的安装. 9 3.7 煤矿监控网络分站的调试. 10 3.8 煤矿监控网络软件的安装. 12 4. 总结. 15 5. 参考文献.15名师资料总结
3、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 17 页 - - - - - - - - - 2 1. 前言煤炭是我国的主要能源, 在一次性能源中, 所占比例在 70%以上。我国煤田遍布全 国,但煤层的赋存条件和地质情况差异很大,很多矿井自然环境恶劣,受到水、火、瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中,瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的 30%40% 。特别是瓦斯煤尘爆炸事故,危害更为严重。因此,预防事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中,装备矿井安全监控装置是防
4、止煤矿事故的重要手段,这就要求有更多的煤矿监控系统的研究。在煤矿监控系统中,井下监控分站担负着非常重要的作用,主要包括对井下甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳等气体浓度的检测;对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度等环境参数的检测;对生产设备运行状态的监测、监控等。近几年来, 信息技术被迅速地应用到了煤矿安全生产领域,并取得了明显的经济和社会效益。 国家对煤矿安全生产的管理力度在不断加强,同业各单位都在进行数字化矿井的建设和改造。尽管煤矿安全监控技术已得到发展和应用,但由于多数矿井技术基础薄弱,监控装置的装备情况与有关规定相距甚远。国有重点煤矿中,尚有布部分瓦斯灾害严重的矿井没有装备监控系统,瓦斯断电
5、装置、便携式瓦斯检测仪器的装备数量也不足,国有地方煤矿和乡镇集体煤矿的差距很大。在已经装备了监控装置的矿井中,设备的使用、 维护和进一步更新改造方面尚存在不少问题。煤矿安全监控是综合性技术,涉及到计算机、电子技术、通讯、物理、化学、电工等多种学科,与矿山采、掘、机、运、通等生产环节密切相关,功能复杂,技术难度高。因此,在相当长的时期内,对于监控装置的装备、管理和培训任务十分艰巨。为了从根本上解决煤矿安全问题, 需要依 靠科技进步手段提高煤矿整体安全技术装备与管理水平。其中在高瓦斯矿井建立煤矿安全监测监控系统, 从而改善煤矿安全环境和建立包括煤矿安全隐患全面查排、实时监督管理、 安全保障等内容的
6、安全管理体系是长治久安防止煤矿安全事故的最重要的两个方面。国内外发展状况井下安全检测系统是矿井安全监控技术的一部分,是随着煤炭工业发展而逐步发展起来的。60 年代以后,主要产煤国家都把发展载体催化元件作为瓦斯检测仪器的主攻方向。电子技术的进步推动了瓦斯监测装置的进一步发展,首先是研制小型名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - 3 化 个人携 带 式仪 器 ,以 后是 矿 井监 控系 统,如70 年 代后 期法国研 制
7、的CTT63/40 矿井监控系统、 英国的 MINOS 系统、美国的 SCADA 系统等。 我国监控分站技术经历了从简单到复杂、从低水平到高技术的发展过程。从建国初期到 70 年代,煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、瓦斯检定灯、 检知管、风表等 携带式仪器检测井下环境参数。 60 年代初期,我国开始研制载体催化元件,1964 年煤 炭部组织有关研究所、制造厂攻关, 研制了第一种达到使用水平的载体催化元件;接着, 抚顺煤矿安全仪器厂研制出以该元件为传感器的 AQR-1 型瓦斯测量仪。 随着敏感元件制造水平的提高和电子技术的发展,特别是大规模集成电路的、微型计算机的广泛应用, 使监控分站技术进入
8、了新的发展阶段。70 年代瓦斯断电仪问世, 80 年代以后,国内有多种型号的监控分站通过了技术鉴定。目前,我国已有数十家科研、制造单位生产矿井监控系统、各种传感器、瓦斯报警断电仪、 瓦斯遥测报警断电仪、 风电瓦斯闭锁装置等, 这些装置的推广与应用,改善了煤矿安全技术装备的面貌。缩小了与国外先进技术水平的差距。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - 4 2.设计的目的与要求2.1 设计目的本课程设计要求给出一个小型矿井开
9、采、通风设计图, 根据井下工作面和巷道的布局及分站、 传感器的布置规则, 进行合理选择和布置各种设备。通过硬件方面分站供电, 分站传感器组装与调试, 校准,故障排查等, 软件方面中心站软件的安装, 侧点定义,数据查询等操作, 使学生熟悉煤矿安全监控系统的基本结构,系统的组装、调试、故障处理,中心站软件的功能,内容等,实现煤矿综合信息化专业方向技术人才的实践培养。2.2 内容及要求1. 对矿井开采、通风设计图进行分析, 结合分站、传感器等设备的安置原则,设计煤矿监控系统并绘出井下监控系统通信布局图; 2. 按照布局图及双机热备要求,安装分站 (1 台),传感器 (7 台) ,监控主机 (2 台)
10、 ,地面环网交换机( 1台)等设备,完成接线,通信调试; 3. 完成.NET,.b ,SQL Server 2000数据库等中心站支持平台的安装,安装中心站监控软件、 双机热备软件, 建立数据库的连接,软件初始化设置,完成软件基础平台的搭建; 4. 运行监控软件,设置分站号,测点号,信号类型,设置各传感器报警值,断电值,复电值; 5. 双机热备软件初始化设置,调试; 6. 掌握中心站软件、双机热备软件功能,操作及应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 17
11、页 - - - - - - - - - 5 3.设计步骤3.1 煤矿监控网络系统概述煤矿监控网络系统是信息产业和工业领域的一种先导性技术,是计算机网络和软件技术以及通信技术和电子技术的集成和发展。在煤矿安全领域引入这一项技术,可以对所辖区域内所有煤矿瓦斯防治情况,包括井下瓦斯浓度, 风机开停状态,设备状态及设备送电断电情况等,实施其中监控,远程监控和实时监控,针对突发情况及时采取调整作业方式,停止生产, 人员撤离等措施。 同时,通过远程监控系统可以对井下采掘工作面的位置进行跟踪,防止越界开采。图 1. 煤矿监控网络系统设计图由图 1 所示,煤矿监控网络系统主要由传感器,分站,避雷器交换机以及控
12、制主机组成 . 是一套集矿井安全监控、 生产工况监控内容为一体的矿井安全生产综合监控系统。3.2 传感器的介绍传感器的意义及作用: 在进入信息时代, 传感器是构成现代信息技术的三大支柱之一, 人们在利用信息的过程, 首先要获取信息, 而传感器是获取信息的主要手段和途径。在煤矿瓦斯监控系统中, 所需要监测的物理量大多数是非电量,这些物理量不适合远距离传输。 为了便于传输、存储物理量,就必须对这些物理量进行变换,将他们变换成便于传输、 存储和处理的物理量。 因此,就需要使用传感器将被监测的非电量信号转换成电信号。传感器作为监控系统的“电感观”,完成这信息的处理和转换功能,其性能的好坏直接影响着系统
13、的监控精度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - 6 传感器的结构: 传感器一般由敏感元件, 转换元件, 测量元件和辅助电路组成,在矿井监控中又将敏感元件和转换元件统称为传感元件,如图2 所示。图 2 传感器结构组成图3.3 矿井采煤工作面传感器的设计低瓦斯,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须在工作面设置瓦斯传感器T1,是为了检测采煤工作面瓦斯释放量,以及在工作面回风巷设置瓦斯传感器T2.,是为了检验回风效果保证通风和瓦斯
14、排放的正常。图 3 U 型采煤工作面瓦斯传感器布置高瓦斯与瓦斯突出矿井的采煤工作面上隅角必须设置瓦斯传感器T0,检测瓦斯涌出量具体大小。 低瓦斯和高瓦斯采煤工作面串联通风时,被串联工作面进风巷设置瓦斯传感器T4,是检测井下通风是否正常, 以免过多瓦斯进入工作面,导致瓦斯超限。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 17 页 - - - - - - - - - 7 图 4. 采用两条巷道回风的采煤工作面传感器的布置T1不能控制工作面进风巷内全部非本质电气设备,则在近
15、风巷设置瓦斯传感器 T3.为了检测井下通风总效果,在工作面混合回风流处设置瓦斯传感器T5,为了检测下一条回风巷的通风效果,设置瓦斯传感器T6 和 T7.有专用排瓦斯巷设置瓦斯传感器 T8.检测专用瓦斯航道瓦斯排放效果。图 5. 有专用排瓦斯的采煤工作面传感器的布置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - 8 3.4 传感器的参数设置瓦斯传感器设置地点传感器编号报警浓度断电浓度复电浓度断电范围采煤工作面上隅角T0 1.0C
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