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1、煤矿安全生产监控教学系统煤矿生产产安全监监控教学学系统设设计方案案目 录录一、概述述2二、设计计原则2三、系统统设计方方案31、方案案综述32、KJJ83煤煤矿生产安全监控系统43、煤矿矿生产安全监控信号教教学模拟软件6四、监控控设备技术说明61、KJJ83煤煤矿生产安全监控系统62、KJJF399监控分站站103、KGGY-0002AA智能遥控甲烷传传感器1004、 GGTH1100/5000煤矿用一氧化碳传感器器115、GFFC-115煤矿用风速传感器1116、GPPD1/5煤矿用负压传传感器1227、GKKT-LL煤矿用设备开开停状态传传感器1228、GFFK-LL煤矿用风门开开闭状态态

2、传感器器139、ZQQJD-1矿用断电馈馈电转换换器1410、矿矿用80动力开关144煤矿生产产安全监监控教学学系统设设计方案案一、概述述依据湖南南*科科技学院院教学实实际要求求，由长长沙市旺旺康电子子科技有有限公司司提供的的煤矿生生产安全全监控教教学系统统，既要要具备国国内煤矿矿生产安安全监控控系统的的最新技技术水准准，又要要满足教教学实际际需要，但但由于在在实验室室环境下下无法完完全真实实再现井井下实际际情况，经经双方商商讨，在在煤炭科科学研究究总院KKJ-883煤矿矿生产安安全监控控系统的的基础上上，由北北京东润润恒联智智能科技技有限公公司研发发提供煤煤矿生产产安全监监控信号号教学模模拟

3、软件件，完成成对煤矿矿井下生生产安全全监控数数据的模模拟，再再由KJJ-833煤矿生生产安全全监控系系统采集集模拟数数据，从从而使煤煤矿生产产安全监监控教学学系统能能够动态态模拟井井下监控控数据。我们湖南南*科科技学院院的要求求和有关关规定的的要求，先先拟定如如下系统统方案。二、设计计原则1、规范范性和实实用性系统的设设计应基基于对煤煤矿现场场的实际际勘察，根根据不同同的环境境条件，充充分考虑虑到各种种监测参参数变化化对系统统的影响响。系统统的设计计应符合合有关风风险等级级和防护护级别的的要求，符符合有关关设计规规范以及及教学方方的管理理和使用用要求。2、先进进性和互互换性系统的设设计在技技术

4、上应应具有适适度超前前性和设设备的互互换性，为为系统的的增容和和/或改改造留有有余地。3、准确确性系统应能能准确监监控或模模拟在现现场环境境条件和和所选用用设备条条件下，对对各项参参数进行行准确、实实时的监监控，应应能根据据设计要要求，清清晰显示示和/或或记录实实时及历历史数据据、各种种曲线、报报警、断断电以及及操作记记录。4、联动动兼容性性KJ833煤矿生生产安全全监控系系统应既既能与煤煤矿生产产安全监监控分站站信号系系统联动动，又能能与模拟拟软件联联动。当当与其它它系统联联合设计计时，应应进行系系统集成成设计，各各系统之之间应相相互兼容容又能独独立工作作。5、安全全性工程选用用的传感感器及

5、其其他设备备应符合合煤炭炭安全规规程（220011版本）中中关于煤煤炭安全全监控系系统设备备配置的的要求。三、系统统设计方方案1、方案案综述煤矿生产产安全监监控教学学系统应应满足两两个基本本要求：既可以以独立操操作KJJ-833煤矿生生产安全全监控系系统，又又可以在在不能满满足实际际井下参参数条件件下由软软件系统统进行模模拟以达达到教学学演示目目的。因因此煤矿矿生产安安全监控控教学系系统软件件分为两两套：煤煤矿生产产安全监监控软件件、煤矿矿生产安安全监控控信号教教学模拟拟软件。两套软软件共存存于一个个硬件系系统，即即KJ883煤矿矿生产安安全监控控系统主主机。一一方面可可以对分分站及其其他设备

6、备进行真真实监控控。另一一方面,如分站站及下游游设备信信号无法法直接采采集，可可使用模模拟软件件模拟各各种参数数变化,以达到到教学演演示目的的。本系统动动态模拟拟煤矿井井下各种种复杂的的环境参参数变化化，对煤煤矿安全全生产的的影响，以以及应该该如何处处理生产产过程中中出现的的问题和和各种突突发事件件。通过过系统演演示，将将使学生生在模拟拟环境下下了解实实际生产产环境下下的各种种情况，对对整个煤煤矿井下下监控系系统有一一个完整整、形象象的认识识。并且且可以通通过亲自自动手操操作，模模拟各种种参数变变化，学学会如何何应对实实际生产产中可能能出现的的问题以以及各种种极端情情况。学学生在充充分了解解和

7、掌握握本监控控系统的的情况下下，将为为以后在在现场工工作打下下坚实的的基础。2、KJJ83煤煤矿生产产安全监监控系统统KJ833监控系系统由地地面中心心站、KKJ833监控软软件、KKJT-2传输输接口装装置、KKJF339井下下智能分分站、各各矿用传传感器组组成。地地面中心心站配备备监控主主机和打打印机。主主机通过过传输接接口与各各分站通通讯，监监测主机机屏幕可可以显示示动、静静态图形形、数据据、曲线线、通风风（流向向）图、测测点配置置图等，打打印机可可打印监监测参数数报表。在井下掘掘进头和和采煤工工作面分分别设置置瓦斯、一一氧化碳碳等传感感器，并并在测点点相对集集中的区区域设立立小分站站和

8、电源源。系统统框图如如图1所所示。系统具有有甲烷超超限报警警功能，甲甲烷传感感器用于于检测煤煤矿井下下空气中中的甲烷烷含量，当当被监视视区域风风流中甲甲烷浓度度达到预预置的报报警点时时，由系系统发出出声、光光报警信信号。当当甲烷浓浓度恢复复到预置置的报警警值以下下时，能能自动解解除报警警。由分站、动动力开关关、断电电馈电转转换器以以及设备备开停状状态传感感器等组组成了风风电甲烷烷闭锁装装置，实实现甲烷烷超限断断电及闭闭锁功能能。当被被监视区区域风流流中甲烷烷浓度达达到预置置的断电电点浓度度时，输输出切断断被控区区域汇动动力电源源开关的的控制信信号并闭闭锁：当当被监视视区域风风流中甲甲烷浓度度降

9、到预预置的复复电点浓浓度时，能能自动解解锁。断断电点设设置连续续可调。具具体的说说：1）当掘掘进工作作面甲烷烷浓度达达到1.5%CCH4时时，装置置输出切切断被控控区域动动力电源源信号并并闭锁；当甲烷烷浓度低低于1.0%CCH4时时，装置置能自动动解琐。2）当掘掘进工作作面回风风流的甲甲烷浓度度达到11.0%CH44时，装装置输出出切断被被控区域域动力电电源信号号并闭锁锁；当甲甲烷浓度度低于11.0%CH44时，装装置能自自动解锁锁。3）当串串联通风风掘进工工作面入入风流的的甲烷浓浓度达到到0.55%CHH4时，装装置输出出切断被被控区域域电源动动力信号号并闭锁锁；当甲甲烷浓度度低于00.5%

10、CH44时，装装置能自自动解锁锁。4）当局局部通风风机停止止运转或或风筒中中风速低低于规定定数值时时，装置置输出切切断被控控区域动动力电源源信号并并闭锁；当局部部通风机机恢复正正常工作作时，装装置能自自动解锁锁。5）当装装置所配配接的设设备出现现故障或或断电时时，装置置输出切切断被控控区域动动力电源源信号并并闭锁；当配接接设备恢恢复正常常时，装装置能自自动解锁锁。6）当装装置所配配接的设设备接通通电1mmin内内，继续续闭锁被被控区域域动力电电源；当当配接设设备正常常工作时时，系统统装置方方能自动动解锁。图二为矿矿用600/800开关控控制回路路电原理理图，当当其作为为动力开开关为掘掘进巷或或

11、采区提提供动力力电源时时，可将将其9脚脚接地，并并将2，99脚接在在监控分分站的相相应输出出控制接接点上，把把断电馈馈电转换换器接在在8，113脚上上，在满满足预先先设定条条件时，输输出接点点闭合。当当被控的的区域甲甲烷浓度度超过预预先设定定值、被被监控区区域局扇扇停风或或者探头头线被落落煤砸断断，不能能监测被被控点数数值或状状态时，输输出接点点断开660/880开关关2，99脚，使使ZJ失失去366V交流流电压从从而断开开动力开开关，实实现了风风电甲烷烷闭锁功功能。3、煤矿矿生产安安全监控控信号教教学模拟拟软件由监控信信号教学学模拟软软件模拟拟输出煤煤矿井下下生产安安全监控控数据，通通过KJ

12、J83煤煤矿生产产安全监监控系统统的煤矿矿生产安安全监控控软件采采集，从从而达到到教学模模拟的目目的。信号模拟拟软件主主要功能能l 对矿井环环境参数数如甲烷烷浓度、一一氧化碳碳浓度、风风压、风风速等模模拟量参参数随机机动态模模拟。 l 可分别设设置设备备开停状状态传感感器、风门开开闭状态态传感器器、断电电馈电转转换器等等矿井数数字量环环境参数数；l 对风电甲甲烷闭锁锁功能进进行模拟拟。l 系统操作作平台采采用Wiindoows 98/220000/XPP软件, 所有有功能操操作均具具有在线线帮助，可可在中文文菜单提提示下完完成。四、监控控设备技技术说明明1、KJJ83煤煤矿生产产安全监监控系统

13、统系统描述述l 系统容量量可接644个分站站级设备备，其中中分站为为：4路路模拟量量输入、44路开关关量输入入、4路路开关量量输出；l 信息传输输传输方式式：异步步串行，FSK（移频监控）调制解调方式传输速率率：12200/24000bpps，传传输芯线线为2芯芯传输距离离：地面面主机到到分站信信号传输输距离115kmm；分站到传传感器之之间信号号传输距距离1.5kmm巡检周期期：25s误码率：模拟量传传感器信信号：2200-10000Hzz数字量传传感器信信号：无无电位触触点信号号或0、5mA电流信号l 数据存储储整个系统统采用“变值变变态、疏疏密接合合、数据据库动态态生成”的存储储方法，使

14、使系统的的数据存存储更为为合理。数数据的存存储期限限：根据据计算机机硬盘的的容量一一般为220年左左右。l 使用环境境温度：00400相对湿度度：98（255）大气压力力：（885-1110）kkPa允许周围围有瓦斯斯、煤尘尘爆炸危危险环境境中使用用周围介质质无腐蚀蚀性气体体系统特点点1）系统统特有的的软硬件件容错、纠纠错技术术提高了了系统的的可靠性性；2）系统统具有异异地断电电、远程程手动控控制功能能；3）系统统软件采采用“变值变变态、疏疏密结合合、数据据库动态态生成”的数据据存储技技术，使使数据存存储的容容量只和和计算机机的硬盘盘容量有有关系；4）系统统软件具具有短信信息收发发功能，可可以

15、将异异常数据据以短信信的方式式发送到到管理人人员的手手机上，同同时可接接收管理理人员的的回发短短信；5）中心心站软件件具有二二次数据据定义的的功能。通通过二次次数据定定义来实实施各种种复杂的的逻辑关关系，如如不同分分站的断断电控制制、几个个风门的的联动报报警等；6）系统统软件具具有多种种数据窗窗口显示示，各种种类型的的动态图图的循环环显示以以及各种种故障记记录、报报警显示示；7）系统统的监控控设备、配配套传感感器、执执行器种种类齐全全；8）系统统配套的的分站都都能实现现风电瓦瓦斯闭锁锁、断电电仪的功功能；分分站脱离离系统可可独立运运行并且且能实现现风电瓦瓦斯闭锁锁、断电电仪功能能；9）配接接的

16、传感感器种类类、量程程、断电电点、复复电点等等参数在在地面中中心站生生成，并并下装到到分站程程序中，分分站免编编程；系系统配套套的传感感器配有有遥控器器，调校校方便、使使用寿命命长。系统详解解1）系统统应用软软件运行行在Miicroosofft WWinddowss98/20000/XXP中文文操作平平台上，采采用ViisuaalC+6.0、MMicrrosooft SQLL Seerveer20000数数据库编编制，利利用多进进程、多多线程技技术实时时并发处处理多任任务，软软件功能能丰富。2）系统统具有通通讯传输输测试、传传输故障障记录、显显示、传传输错误误统计功功能；3）系统统自检功功能，

17、包包括分站站、传感感器故障障诊断，报报警提示示；4）在线线生成分分站定义义、传感感器定义义、监测测点定义义，修改改监测点点的报警警、断电电等监测测参数功功能；5）以各各种表格格、曲线线形式显显示各测测点实时时数据，包包括监测测参数、测测点位置置、数值值、状态态、报警警值、断断电值等等；6）实时时数据、统统计数据据的查询询、报表表统计功功能。数数据调用用、查询询功能齐齐全，可可查询实实时数据据、历史史数据、各各种曲线线、报警警、断电电以及操操作记录录，便于于管理人人员分析析处理；7）相同同类型传传感器和和不同类类型传感感器的实实时数据据同屏曲曲线动态态对比功功能；8）动态态图形显显示功能能。系统

18、统具备各各种动态态图元素素的生成成绘制，建建立了多多种动态态图形库库，可以以方便的的绘制采采掘平面面图、通通风系统统图、监监控设备备布置图图等图形形，使用用户了解解井下实实时数据据和设备备运行状状态更形形象、生生动；同同时具有有多种动动态图的的循环显显示功能能；9）数据据存储采采用变值值变态、疏疏密结合合、数据据库动态态生成的的方式，使使数据的的存储容容量只和和计算机机的硬盘盘容量有有关系，如如果硬盘盘容量足足够大，监监测数据据可无限限期保存存；10）多多种报警警方式。以以图标变变化、数数值颜色色变化、声声音等多多种方式式报警；11）中中心站软软件具有有二次数数据定义义的功能能。通过过二次数数

19、据定义义来实施施各种复复杂的逻逻辑关系系，如不不同分站站的断电电控制、几几个风门门的联动动报警、将将风速计计算为风风量、将将提升的的箕斗数数计算为为产量等等；12）报报警数据据的无线线发送功功能。系系统能将将报警数数据发送送到主管管领导的的手机中中，以便便及时处处理各种种危险事事故；13）系系统具有有多种用用户权限限管理功功能。不不同的用用户具有有不同的的操作权权限；14）监监测终端端采用BB/S结结构。监监测终端端采用JJAVAA语言，终终端监测测用户只只输入IIP地址址或网址址可完成成数据、图图形监测测。15）组组网功能能。系统统向外提提供了统统一的数数据接口口，便于于联网和和其它数数据分

20、析析系统联联网；监控主站站硬件配配置：l 机箱/电电源/底底板：6610AA/2770A/61113LPP4l 主板：8845GGVl 硬盘：880Gl CPU：P4 2.88Gl 内存：5512MM DDDRl 光驱：SSONYY 522Xl 显示器：三星117寸纯纯平l 键盘/鼠鼠标：LLG光电电套装l 音频外设设：多媒媒体音箱箱2、KJJF399监控分分站KJF339监控控分站KJF339监控控分站内内含本质质安全电电源，省省去了向向传感器器供电的的电源箱箱，结构构紧凑，便便于在井井下安装装使用。按按新版煤煤矿安全全规程要要求设计计，各项项功能齐齐全。具具备采集集、显示示井下各各种安全全

21、参数数数值、设设备运行行状态以以及接受受主机命命令传送送数据和和状态信信息等功功能。容量：模拟量输入 4个；开关量输入4个；控制量输出4个。信号制式：模拟量 2001000Hz、0 200Hz、0400Hz、2006001000Hz；开关量：05mA控制输出：断电继电器接点容量 AC220V 5A；DC12V。功能简介介：（1） 具备甲甲烷断电电仪和甲甲烷风电电闭锁装装置的全全部功能能。传输输线断线线或中心心站软件件故障时时，分站站仍可独独立工作作，确保保井下安安全生产产；（22） 具具有监控控设备故故障闭锁锁功能，防防止不接接入监控控设备违违章生产产；（33） 配配接的传传感器种种类、量量程

22、、断断电点、复复电点等等参数在在地面中中心站主主机定义义生成以以程序下下装到分分站，分分站免编编程；（44） 根根据测点点定义，分分站能够够执行异异通道断断电功能能，使井井下断电电控制更更灵活；（5） 分站装装有备用用电池，交交流电源源掉电后后自动投投入工作作，供电电时间2h。3、KGGY-0002AA智能遥遥控甲烷烷传感器器KGY-0022A智能能遥控甲甲烷传感感器KGY-0022A智能能遥控甲甲烷传感感器用于于检测煤煤矿井下下空气中中的甲烷烷含量。它它是一种种智能型型检测仪仪表，具具有自动动稳零、低低功耗、软软启动、环环保电源源、精度度高、稳稳定可靠靠等特点点。各种种操作可可通过遥遥控器来

23、来实现，免免开盖调调试。能能与国内内各种监监控系统统、风电电瓦斯闭闭锁、断断电仪配配套使用用。测量范围0-4% CH4测量误差0.001.00 % CH4，0.10 % CH41.002.00 % CH4，0.20 % CH42.004.00 % CH4，0.30 % CH4响应时间小于30s报警点0.5-2.5% CH4可调报警方式红色LED灯闪烁、蜂鸣器鸣叫输出信号200-1000Hz或4-20mA工作电压本安DC8V-22V电 流50mA4、GTTH1000/5500煤煤矿用一一氧化碳碳传感器器GTH1100/5000煤矿用用一氧化化碳传感感器GTH1100/5000煤矿用用一氧化化碳传

24、感感器是用用于连续续检测煤煤矿井下下一氧化化碳气体体浓度的的高精度度仪表。传传感器使使用进口口检测元元件，使使传感器器的性能能、测量量精度、使使用寿命命都大大大提高。具具有红外外遥控调调校零点点、灵敏敏度、报报警点等等功能。传传感器除除了和本本公司KKJ833煤矿安安全监控控系统配配套使用用外还可可和国内内其它监监控系统统配套使使用。测量范围0-100ppm或0-500ppm测量误差2响应时间小于40s报警点24ppm显示三位LED就地显示报警方式红色LED灯闪烁、蜂鸣器鸣叫输出信号200-1000Hz或4-20mA工作电压本安DC8V-21V 电 流工作电流50mA；报警电流70mA5、GF

25、FC-115煤矿矿用风速速传感器器GFC-15煤煤矿用风风速传感感器GFC-15煤煤矿用风风速感器器是采用用超声波波测量原原理。主主要用于于连续监监测矿井井通风总总回风巷巷、井下下主要测测风站、扇扇风机等等处的风风速，是是矿井通通风安全全参数测测量的重重要仪表表。具有有红外遥遥控调校校、调校校简单等等特性。传传感器除除了和本本公司KKJ833煤矿安安全监控控系统配配套使用用外还可可和国内内其它监监控系统统配套使使用。测量范围0.3-15 m/s测量误差小于 0.3 m/s响应时间小于40s报警点0.5-2.5% CH4可调显示三位LED就地显示输出信号200-1000Hz或4-20mA工作电压

26、本安DC8V-22V电 流工作电流70mA6、GPPD1/5煤矿矿用负压压传感器器GPD11/5煤煤矿用负负压传感感器GPD 1/55煤矿用用负压传传感器是是采用扩扩散硅压压力传感感器芯片片开发的的固定式式仪表。主主要用于于连续监监测矿井井通风总总负压、矿矿井风机机差压、井井下风门门两侧及及矿井密密闭墙内内外压力力差，是是矿井通通风安全全参数测测量的重重要仪表表。具有有红外遥遥控调校校、调校校简单等等特性。传传感器除除了和本本公司KKJ833煤矿安安全监控控系统配配套使用用外还可可和国内内其它监监控系统统配套使使用。测量范围0-1kPa或0-5kPa测量误差2响应时间小于30s显示方式三位LE

27、D就地显示输出信号200-1000Hz或4-20mA工作电压本安DC12V-21V 工作电流50mA、GKTT-L煤煤矿用设设备开停停状态传传感器GKT-L煤矿矿用设备备开停状状态传感感器GKT-L煤矿矿用设备备开停状状态传感感器主要要用于监监测矿井井机电设设备运行行状态，如如矿井主主扇、局局扇、链链板运输输机、胶胶带运输输机、水水泵等的的开停状状态。传传感器将将机电设设备开停停状态信信号转换换为电流流信号，传传送到监监控分站站。传感感器为矿矿用本质质安全型型设备，适适于在具具有瓦斯斯及煤尘尘爆炸危危险矿井井中使用用。该传传感器具具有灵敏敏度高，结结构紧凑凑，功耗耗低，安安装使用用方便及及免维

28、护护等特点点，该传传感器既既可以用用于两线线三态监监测，也也可以用用于三线线两态监监测，适适合与国国内现有有监控设设备配套套使用。测量范围0-1kPa或0-5kPa有效距离2km动作值大于5A运行显示LED亮/灭输出信号三线两态：5mA /0mA两线三态：6mA /2mA/0mA工作电压本安DC9V-21V工作电流整机电流10mA8、GFFK-LL煤矿用用风门开开闭状态态传感器器GFK-L矿用用风门开开闭状态态传感器器GFK-L煤矿矿用风门门开闭状状态传感感器主要要用于监监测矿井井主要风风门的开开关状态态。传感感器是磁磁性驱动动的位置置开关传传感器，将将风门开开关状态态信号转转换为电电流信号号

29、，传送送到监控控分站。传传感器为为矿用本本质安全全型设备备，适于于在具有有瓦斯及及煤尘爆爆炸危险险矿井中中使用。该该传感器器既可以以用于两两线三态态监测，也也可以用用于两线线两态监监测，适适合与国国内现有有监控设设备配套套使用。工作电源本安DC9V-21V、整机电流10mA动作距离不大于30mm输出形式二态：4mA /0mA三态：5mA /1mA/0mA触发材质氧化物磁钢有效距离2km9、ZQQJD-1矿用用断电馈馈电转换换器ZQJDD-1矿矿用断电电馈电转转换器ZQJDD-1矿矿用断电电馈电转转换器是是矿井安安全监控控系统的的配套设设备，与与监控分分站配套套使用实实现远程程断电，同同时作为为风电瓦瓦斯闭锁锁装置的的组成部部分之一一。传感感器监测测被控电电气设备备的断电电、馈电电状态，通通过监控控分站将将状态信信息传送送到地面面中心站站。工作电源用作断电器：本安DC9V-21V、整机电流10mA用作馈电状态转换器：输入端电压：AC36V动作距离不大于10m至分站距离不大于 3km运行显示LED亮/灭外形尺寸及重量19019084；重量：1.8kg10、矿矿用800动力开开关第17页