1、二、KJ75N安全监测系统第1页，共32页。KJ216煤矿顶板动态监测系统”的主要特点是采用环行总线结构，可涵盖全矿井多类型矿压参数监测。系统以计算机网络为主体，兼容井下通讯电缆、光缆专线、以太网络多种数据传输模式。监测参数包括：工作面支架作阻力检测、围岩离层运动检测、锚杆载荷应力检测、岩层（煤层）内部应力检测四个方面。KJ216煤矿顶板压力监测系统第2页，共32页。一、监测、分析内容、监测、分析内容 1、监测研究的主要内容 1）巷道监测 在巷道内主要通过离层位移传感器（KGE30）监测顶板离层位置、离层速度变化，两帮内显著变形区域，用于判断顶板及两帮破坏范围，对巷道稳定性进行识别，对巷道所处
2、的安全等级进行评价。采用锚杆载荷应力传感器(KBY60)通过对巷道顶板、两帮锚固力以及锚固力沿着锚杆长度变化规律进行监测，达到对锚杆的工作状态、顶板安全性等进行评价，实现信息反馈，为锚杆支护参数设计优化提供基础。第3页，共32页。2）回采工作面监测 监测端头支架的工作阻力变化规律，为保障端头支护稳定性和安全性提供依据，并为确定最优的端头方式及参数提供基础。分区监测工作面内支架的工作阻力变化规律，为评价支架支护效果、支架对该类顶板的适定性以及顶板来压规律提供依据。3）超前支承压力监测 通过超前顺槽内中深钻孔埋设传感器，监测随着开采的不断推进，超前支承压力的显著影响范围、支承压力高峰值、支承压力高
3、峰位置以及前移速度等，为超前支护范围和有重点地预防冲击地压的发生提供依据。第4页，共32页。2、监测布点方式与数据的分析解释 (1)监测布点方式 根据煤岩层的赋存特点和物理力学性质，进行布点方式研究，提出能够满足工程安全与技术要求、经济上最省布点方式，给出针对不同类型围岩的布点方式、布点参数、测点间距等的参照表。(2)数据的分析解释 提炼出由不同类型监测数据所反映出围岩稳定状态或支护体工作状态的数学力学模式，通过监测数据，由计算机进行分析与解释，达到自动识别判定：巷道围岩安全性，或端头支护的稳定性和可靠性，或锚杆及支架的工作状态，或超前支承压力分布及转移特征等。第5页，共32页。1系统的监测功
4、能组成监测系统由井下和井上两大部分组成。监测测系统有4个不同监测功能的子系统组成。4个监测子系统从功能上加以区分，硬件结构使用统一的总线地址编码，系统的实际布置上分站可以混合排列，监测服务器通过通讯协议区分数据类型。井上检测服务器（计算机）可接入矿区局域网络，支持网络在线监测和信息共享。2井上监测信息与报警网络井上监测信息与报警网络包括：1）数据接收单元、监测服务器；2）矿井办公局域网和客户端；3）GPRS数据收发单元和图文短信手机用户群。井下监测网络通过井下的监测主站接入矿井工业以太环网交换机或电话通讯电缆将数据传送到井上。当使用工业以太环网时传输数据，选用主站的RJ45接口并将主站设置成N
5、PORT（以太网联网服务器）模式。当选用电话通讯线路时将主站配置成RDS（基带差分传输）通讯模式。第6页，共32页。监测服务器采用工业级PC，扩展了RDS数据接发通讯单元。工业PC配置Earthnet 以太网网接口（RJ45）与局域网交换机连接。监测服务器获取井下以太环网NPORT 接口监测数据时需保证与环网相通的物理链路。本系统监测分析软件CMPSES运行Windows 2003 server 平台，数据库采用SQL server，采用C/S和B/S结构，支持矿井局域网客户端模式和Web访问模式。CMPSES监测分析软件支持GPRS/CDMA公用数据传输网络的图文短信群发信息和报警功能。监测
6、服务器连接GPRS/CDMA数据接发单元，根据软件的配置信息，授权的手机用户可接收不同的数据信息和报警服务。报警信息分2级：预警信息和紧急报警信息。第7页，共32页。3井下部分硬件组成KJ216顶板动态监测系统井下部分包括：通讯主站、测区通讯分站、测区压力监测分机、顶板离层监测传感器、锚杆/锚索应力监测传感器、钻孔应力传感器以及防爆型供电电源和通讯电缆组成。井下部分采用两级隔离485总线，通讯主站下位总线连接测区通讯分站，最大可连接16个测区分站。测区通讯分站承担不同的监测功能，一般一台通讯分站负责监测一个开采工作面及回采巷道，测区内总线连接压力分机、离层总线式传感器、锚杆总线式传感器、钻孔应
7、力总 线式传感器。每个通讯分站最大可连接64个监测站点（分机或传感器），可满足国内大型矿井多采区布置的矿压监测需要。不同类型的监测站点采用统一编码。通过通讯协议中的标志符区分参数类型。通讯主站内置RDS-100、PTS485、DE311通讯接口，分别支持电话线、单膜光纤、以太网（TCP/IP协议）数据传输。井下通讯主站可通过电话线路、单模光纤或以太环网与井上的监测服务器连接连接。第8页，共32页。KJ75N 煤矿安全生产监控系统 KJ75N 煤矿安全生产监控系统是集煤矿生产、安全监控及管理为 一身的可扩展网络系统，系统配有多种专用的安全、生产传感器和种 类繁多的模拟量输入、输出、开关量输入、输
8、出和脉冲量输入的通用 传感器。KJ75N 系统采用以中继式干线为主，分站二级管理为辅的综合结 构形式，既突出干线供电的结构特点，又兼有分站结构形式的优点，便于设备挂接及系统扩展。系统通过干线对传感器供电，传感器可在 干线的任意点并联接入系统并直接与中心站通讯，使系统配置简捷、维护简单、使用可靠。对于空间相对离散的监测点，由于系统传感器 具有与中心站直接通讯功能，采用干线直接并接传感器的方式进行监 测。对于空间相对集中的监测点，可采用分站监测与干线直接并接传 感器两种方式。体现了系统灵活方便的特点，又可节省电缆。系统数据传输采用时分多路复用串行异步通讯传输技术，传输速 率 4800 波特，最大传
9、输距离 10 公里。第9页，共32页。一氧化碳传感器矿用本安型开关量控制器 第10页，共32页。甲烷传感器甲烷传感器HRMK-GJC4B型甲烷传感器在KJ75N系统中，主要用于检测煤矿井下巷道、采区工作面、掘进工作面、回风巷道的瓦斯浓度。实现井下环境中瓦斯检测、浓度显示、超限报警。由关联设备提供本安电源，并把检测的数值送至井上中心站进行数据处理。这样管理人员就可以随时了解井下瓦斯浓度含量的情况，以保证煤矿井下的安全。第11页，共32页。KJ69J人员定位系统人员定位系统 杜儿坪矿井下地质条件复杂，煤层赋存瓦斯含量高，属高瓦斯矿井。井下每班作业人员多，流动性大，若有事故发生，无法知道职工确切的位
10、置，给救灾工作带来极大的困难。KJ69J型矿用人员定位管理系统是一套应用射频技术卡于井下移动目标位置监测的系统，实现了井下作业人员和运输车辆位置的监测查询及多种实用的报警功能。矿在2011年6月安装了KJ69J井下人员定位系统，井下安装监测分站26台、收发器100多个，发放无线编码发射器3800多张。地面人员通过该系统能实时了解井下人员的流动情况、掌握当前井下人员的准确数量及分布情况，查询任何时刻所处的区域，查询下井人员任何日期的活动轨迹。当事故发生时，救援人员可根据该系统所提供的数据，迅速掌握井下人员的位置，及时采取相应的救援措施，提高了应急救援工作的效率。另外，该系统还可作为井下职工考勤系
11、统使用。第12页，共32页。一、一、KJ69J型矿用人员定位系统结构型矿用人员定位系统结构 KJ69J型矿用人员定位系统由地面中心站、无线数据监测分站、收发器、无线编码发射器及电源、电缆和系统软件等组成。KJ69J型矿用人员定位系统结构图（下图）第13页，共32页。第14页，共32页。井下1010水平有一条主巷和三条大巷，由于矿井开采时间长,井下巷道延伸长；南大巷长6.3公里，北一大巷长7公里、北二大巷长3.2公里，北大巷长3.3公里、井口到井底车场的距离长680米，1010水平井下巷道分布示意图（如下图）。矿已建成覆盖井下所有巷道的千兆工业环网，KJ69J传输方式RS485主从方式，半双工，
12、通过KJJ58型矿用环网接入器将所有KJ69J监测分站接入环网，每个监测分站上接入数量不等的收发器。井下共安装26台监测分站,100多个收发器,实现所有工作面和主要巷道、重点区域的全覆盖。第15页，共32页。北一大巷南大巷联络巷主 井口副 井口北大巷北二大巷西平峒第16页，共32页。11地面中心站井下分站监控主机选用两台IBM3650服务器，采用双机热备，主备在线实时运行，自动切换。中心站同时还选用一台IBM3650服务器作为数据库服务器和WEB浏览服务器，全矿井下人员的各种数据全部存储在这台服务器上，使KJ69J系统软件具有网络浏览功能及信息上传功能，这台服务器通过安全网闸与矿办公信息网相连
13、，矿领导、矿调度和各单位办公室就可查看井下人员情况，并且上传到集团公司各部门，实现信息共享。网络版浏览软件采用B/S架构，各部门通过办公室的客户端浏览器就可访问系统，无须安装客户端软件。劳资科考勤站使用专用系统软件对全矿下井职工进行管理，考勤软件采用B/S架构，考勤站客户端通过办公信息网访问SQL数据库服务。系统能够对数据库进行实时备份并具备灾难恢复功能，能够备份保存至少一年的历史资料，能实时监测分站和收发器故障。第17页，共32页。12无线无线数据监测分站 无线数据监测分站处理器是以微处理器为核心的智能化矿用电子设备，结合目前最先进的无线电通信技术，通过无线接收器对无线编码发射器发出的无线编
14、码信号进行接收处理，可检测出井下人员目标的位置、编码等信息，并可提供开关量信号输出和串行数据信号输出，是KJ69J型矿用人员安全监测系统的主要组成设备，完成对动目标的监测功能。监测分站在系统传输信道出现故障时可以保存人员轨迹信息，当传输信道恢复正常时监测分站的信息能传送到监测主机，保证人员信息存储不间断。第18页，共32页。13收发器 采集无线编码发射器的信息，传送到分站。将地面调度中心的呼叫信息发送到收发器覆盖范围的无线编码发射器上。第19页，共32页。14无线编码发射器无线编码发射器采用先进的RFID射频识别技术，工作频率2.4GHz；与无线数据监测分站配套，安装在矿灯绳上（靠近灯盒处），
15、可完成对井下人员移动目标的位置监测功能。全矿每名下井职工配一个发射器，发射器编码在出厂时就已固化，每个发射器具有唯一的编码，与下井职工一一对应，同时发射器内还封装有一张无源IC卡，IC卡在初次使用时写入与射频号相同的编号，可有效防止一人携带多卡下井的情况发生。系统中最多可容纳8190个发射器。无线编码发射器有正常工作指示、缺电指示、紧急呼叫指示等。无线编码发射器的电池电量不足发出缺电指示时,需及时(十天之内)更换电池，否则十天后无线编码发射器将自动停止工作。监控主机接收到无线编码器缺电信息时会在软件中发出报警显示，提示管理人员督促持无线编码发射器职工及时更换电池。紧急呼叫功能是携带无线编码发射
16、器下井人员当遇到紧急情况可向地面调度中心发送紧急呼叫，地面调度中心收到报警后，根据系统提供的位置信息，安排最近的人员去救援。第20页，共32页。15本安电源KDW16A 为井下无线数据监测分站供电，其后备电池可保证在交流电停电情况下，数据监测分站可连续工作4小时以上。第21页，共32页。16专用检卡器CFC5 可以用来登记临时下井人员，也可以用来检测无线编码发射器的好坏，能检测识别卡的故障。在主井口两侧，入井口和出井口处安置检卡器、LED显示器，用来对出入井的每位职工的射频卡和无源IC卡进行检测，当发现其中一种卡有损坏立刻报警，并通过LED显示器显示损坏卡的类型，保证职工及时知道自己无线编码发
17、射器的好坏。第22页，共32页。二、二、KJ69J型矿用人员定位系统软件结型矿用人员定位系统软件结构及功能构及功能 KJ69J系统软件由综合操作平台软件、通讯软件、基于WEB的信息查询和考勤软件。所有软件全部是基于MS windows操作系统。综合操作平台软件和通讯软件是基于C/S模式开工发软件，综合操作平台软件和通讯软件安装在井下分站监控主机和备机IBM3650服务器上，矿调度客户端上也安装综合操作平台软件。信息查询和考勤软件是基于C/S模式开工发软件，考勤站、矿领导和各部门通过办公信息网内有客户端的浏览器访问信息查询和考勤网站。第23页，共32页。21通讯软件功能通讯软件功能通讯软件安装在
18、两台IBM3650服务器上，软件在主备机上在线实时运行，备份机的通讯软件实时监测主机的通讯软件运行情况，当发现主机软件运行出现故障时，备机软件由准备模式自动切换为在线模式。通讯软件主要是对井下的分站和接收器的管理。实现井下无线数据监测分站和收发器的启用、停用、巡检功能；井下新安装的分站和收发器的添加通讯功能；井下拆除的分站和收发器的删除通讯功能；井下所有分站和收发器运行状态的实时监测功能；井下所有分站和收发器的实时数据传输功能。第24页，共32页。22综合操作平台软件综合操作平台软件综合操作平台软件安装在矿调度中心和地面数据中心的客户端上，是整个系统的操作核心，主要实现了大量数据的处理和管理功
19、能。显示井下各区域目标分布、特定目标所处区域及位置信息，实现目标定位、跟踪。调度室内配置打印机，可以打印有关报表和资料。实现系统配置、维护与管理，查看、记录、打印系统运行信息；实现对系统设备的控制与监测，查看、记录、打印系统设备运行信息；接收各个矿用人员定位分站传回的数据，将信息显示在计算机屏幕上，同时保存到数据库中，以备随时查询、调阅、回放；实现对采集数据的分类、统计、提示、告警功能；实现人员轨迹、考勤记录、安全报警和位置各类信息查询；井下矿图地标位置、区域的定义，分站和接收器位置的标识。第25页，共32页。23信息查询和考勤网站信息查询和考勤网站 面向矿领导和各部门的信息查询网站，具有全矿
20、井下职工出勤管理功能的网站。可以根据工号、工种等条件查询人员信息；地图跟踪、人员位置、轨迹查询；分站、收发器和发射器的实时告警，历史告警查询；考勤规则制定、班中餐管理、各类考勤信息的统计和报表的打印；特殊工种等各类考勤信息的查询。特殊工种等各类考勤信息的查询。第26页，共32页。三、系统功能三、系统功能 1井下人员监测查询功能井下人员监测查询功能可实时监测查询当前井下人员的数量及分布情况、人员所处的位置、人员的活动踪迹及在各区域停留时间；可查询区域当前人员信息、人员进入区域的时间和各监测点人员的经过信息；可实时监测当前各区域、各部门、各工程、各职务下井人数及人员区域分布情况；可对特定人员实时跟
21、踪，对重要区域单独显示；可查看任一历史时刻的人员分布情况。第27页，共32页。2报警功能报警功能通过设定下井时间闸，对下井超过一定时间的人员提示报警，并给出相关人员的名单等信息；在井下一些重要峒室、危险场合(如盲巷等)配备语音站，可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；特定危险区域超过规定的安全人数时自动报警，特殊人员未按规定路线行走时可提示报警；在发生事故和出现紧急状况时，地面指挥中心能与应急预案联动，显示应急预案和避灾路线。第28页，共32页。3 统计考勤功能统计考勤功能可查询任一班次及时间段各部门下井人数及下井时间；可显示一个月或任一时间段某部门或某个人的下井考勤情况，并根据工程
22、、职务、部门等(规定足班时间)，判断不同类别的人员是否足班；可显示一个月或任一时间段某部门及某人员的下井时长分布情况和该时间段内平均井下时长；可显示下井人员确切的下井时间和上井时间，统计井下持续时间；可单独统计考核某些特殊工种、职务人员的上下井情况；可单独考核某部门一个月或任一时间段的所有人员班次考勤总计。第29页，共32页。4信息联网功能信息联网功能可向局、矿信息管理系统提供有关人员的实时和统计信息，可通过互联网或局域网以浏览网页的方式实现信息共享。5井口井口LED大屏显示功能大屏显示功能可实时显示井下总人数、各部门下井人数及人员信息，可实时显示经过上井点人员的信息。6双向通信功能双向通信功
23、能携带编码发射器人员遇到紧急情况可向地面监测中心发送紧急呼叫；井下发生险情时，监测中心也可向某区域或全矿井发送报警撤退信号。第30页，共32页。7矢量放大缩小功能矢量放大缩小功能系统具备图形矢量放大、缩小功能。8唯一性检测唯一性检测在副井口检身处入井口/出井口处设置检卡器、监视器以及后台检卡监控电脑组成检卡系统，对每一张卡的完好性与唯一性进行检测，可以显示该显卡人员的照片、卡号、单位、工程等基本信息。第31页，共32页。四、技术参数四、技术参数 系统容量：可连接数据监测分站64个(接收天线512个)，无线编码发射器8190个传输方式：RS485主从方式，半双工传输速率：1200bit/s(最高9600bit/s)，传输误码率10地面中心站至井下数据监测分站最大传输距离：15km数据监测分站有效接收区半径：30m(最大200m)允许被测目标最大移动速度：10m/s第32页，共32页。
