1、2022年8月14日星期日煤矿监测监控培训讲义煤矿监测监控培训讲义本次学习的几点目的：本次学习的几点目的：本次学习主要内容：本次学习主要内容：第一章第一章 煤矿监控系统的重要作用煤矿监控系统的重要作用第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介v 第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介传输及中转系统传输及中转系统A1B1C1Z1存储输出及分析控制系统存储输出及分析控制系统ABCZ各类传感器及控制执行机构各类传感器及控制执行机构有线或无线有线或无线简
2、单的说：我矿监测监控系统主要由地面中心站设简单的说：我矿监测监控系统主要由地面中心站设备、井下设备和软件部分备、井下设备和软件部分3 3大部分组成大部分组成第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介v2、传感器技术、传感器技术v传感器类型传感器类型甲烷、甲烷、CO、O2、H2S等气体等气体浓度传感器浓度传感器；速度、位移、压力、温度、电流、电压、流速度、位移、压力、温度、电流、电压、流量等量等参数传感器参数传感器；开闭、位置等开闭、位置等状态传感器状态传感器。第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介甲烷浓度传感器甲烷浓度传感器载体热催化传感器：简单实用、价格低廉：载体热催化传感器：简
3、单实用、价格低廉：2200元以内，目前国内甲烷检测的主流；但量元以内，目前国内甲烷检测的主流；但量程小：程小：0-4%，寿命短：约，寿命短：约1年，调校期短：年，调校期短：15天，反应慢：天，反应慢：30S，且易发生，且易发生H2S和高浓度甲烷和高浓度甲烷中毒。中毒。光干涉传感器：光电转换光干涉传感器：光电转换 技术没有突破。技术没有突破。系列催化元件系列催化元件第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介热导传感器，测量范围热导传感器，测量范围0100，但只有在但只有在860CH4范围内满范围内满足精度要求，通常用作高浓度段足精度要求，通常用作高浓度段瓦斯的测量；测值受环境温度影瓦斯的测量
4、；测值受环境温度影响大，不易补偿；响大，不易补偿；红外传感器，测量范围可达红外传感器，测量范围可达0-100%，寿命，寿命5-8年，调校期年，调校期12月月以上，反应时间以上，反应时间15S以内，价格以内，价格8000元以内。元以内。英国英国E2V的红外气体传感头的红外气体传感头 中国重庆院红外气体传感头中国重庆院红外气体传感头 第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式式(时分制或频分制等时分制或频分制等)远距离传送给主站远距离传送给主站(或传输接口或传输接口)，同时接收来自主站的同时接收来自主站的(或
5、传输接口或传输接口)多路复用信号多路复用信号(时分制时分制或频分制或频分制)监控分站还具有线性校正、超限判别、逻监控分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力，对传感器输入的信号和辑运算等简单的数据处理能力，对传感器输入的信号和主站主站(或传输接口或传输接口)传输来的信号进行处理，控制执行机传输来的信号进行处理，控制执行机构工作，传感器及执行机构距监控分站的最大传输距离构工作，传感器及执行机构距监控分站的最大传输距离一般不大于一般不大于2 km第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介 因此，一般采用星形网络结构因此，一般采用星形网络结构(1个传感器或个传感器或1个执行机构
6、使用个执行机构使用1根电缆与分站相连根电缆与分站相连)单向模拟传单向模拟传输。监控分站至主站之间最大传输距离达输。监控分站至主站之间最大传输距离达10 km，为减少电缆用量、降低系统电缆投资、便于安装为减少电缆用量、降低系统电缆投资、便于安装维护、提高系统可靠性，通常采用维护、提高系统可靠性，通常采用2芯芯(用于单工用于单工或单向或单向)、3芯或芯或4芯芯(用于双向用于双向)矿用信号电缆，时矿用信号电缆，时分制或频率分制多路复用分制或频率分制多路复用(有的系统采用码分制有的系统采用码分制)；采用树形网络结构、环形网络结构或树形与星形采用树形网络结构、环形网络结构或树形与星形混合网络结构，串行数
7、字传输混合网络结构，串行数字传输(基带传输或频带传基带传输或频带传输，异步传输或同步传输输，异步传输或同步传输)。第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介第二章第二章 煤矿监控系统简介煤矿监控系统简介5、主机：、主机：主机一般选用工控微型计算机或普通台式微主机一般选用工控微型计算机或普通台式微型计算机，双机或多机备份。主机主要用来型计算机，双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。出控制、控制打印输出、与管理
8、网络联接等。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求一百第五十八条一百第五十八条 所有矿井必须装备矿井安全所有矿井必须装备矿井安全监控系统。矿井安全监控系统的安装、使用和监控系统。矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。维护必须符合本规程和相关规定的要求。一百第五十九条一百第五十九条 采区设计、采掘作业规程和采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，控数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，控制区域等做出明确规定，并绘制布置图。制区域等做出明确规定，并绘
9、制布置图。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求第第199条条 安全监测监控系统入井的所有设备安全监测监控系统入井的所有设备必须取得必须取得“安全仪表检验合格证安全仪表检验合格证”、“产品合格产品合格证证”、“产品生产许可证产品生产许可证”、“防爆合格证防爆合格证”和和“MA标志证标志证”。第第200条条 矿井应配备传感器、分站等安全监矿井应配备传感器、分站等安全监控设备备件，备用数量不少于应配备数量的控设备备件，备用数量不少于应配备数量的20%。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求第第201条条 安全监测监控设备必须具有故障闭安全监测监控设备必须具有
10、故障闭锁功能。即，当与闭锁控制有关的监控设备未锁功能。即，当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常运行或发生故障时，必须切断监测监投入正常运行或发生故障时，必须切断监测监控设备所监控的全部非本质安全型电气设备的控设备所监控的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的监控设备工作正常电源；当与闭锁控制有关的监控设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。并稳定运行后，自动解锁。第第202条条 矿井安全监测监控系统必须具备甲矿井安全监测监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。即，烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。即，当主机或系统电缆发生故障时，井下监测监控当主机或系统电缆发生故障时
11、，井下监测监控设备任然能够进行正常的监测和控制，仍能够设备任然能够进行正常的监测和控制，仍能够实现风电闭锁和瓦电闭锁。实现风电闭锁和瓦电闭锁。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求第第205条条 矿井监控系统的主机必须双机热备，矿井监控系统的主机必须双机热备，24小时不间断运行。当工作主机发生故障时，小时不间断运行。当工作主机发生故障时，备用主机应在备用主机应在5分钟内投入工作。实现联网的主分钟内投入工作。实现联网的主机必须装备硬件防火墙。机必须装备硬件防火墙。第第206条条 中心站应双回路供电，中心站计算中心站应双回路供电，中心站计算机电源应经在线式不间断电源供给，在动力
12、电机电源应经在线式不间断电源供给，在动力电网停电后，备用电源必须保证正常工作网停电后，备用电源必须保证正常工作2小时以小时以上。上。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求(1)工作温度：工作温度：040。(2)相对湿度：相对湿度：98（+25 ）。）。(3)大气压力：大气压力：86kPa116kPa：(4)风速：风速：0m/s8m/s。(5)使用场所：在具有甲烷、煤层等爆炸性混合物的危险使用场所：在具有甲烷、煤层等爆炸性混合物的危险场所使用。场所使用。(6)工作电压：本安工作电压：本安DC9VDC24V；(7)工作电流：工作电流：100 mA；(8)测量范围：测量范围：0C
13、H44.00CH4；(9)传感元件寿命：一年。传感元件寿命：一年。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求 该传感器采用载体催化元件作为甲烷检测元件，当周围环该传感器采用载体催化元件作为甲烷检测元件，当周围环境中存在甲烷气体时，有催化剂的元件表面无焰燃烧，无催化境中存在甲烷气体时，有催化剂的元件表面无焰燃烧，无催化剂的元件不燃烧，因此产生一个温度剂的元件不燃烧，因此产生一个温度/电阻差，电阻的变化引起电阻差，电阻的变化引起电参数的变化经过放大器的放大与标准电压进
14、行比较送出一个电参数的变化经过放大器的放大与标准电压进行比较送出一个电压信号给智能主板，该板以电压信号给智能主板，该板以MICROCHIPPICMICROCHIPPIC单片机为核心，单片机为核心，对采集到的电压信号进行分析、处理、转换成甲烷浓度值显示对采集到的电压信号进行分析、处理、转换成甲烷浓度值显示输出、报警断电输出，同时当传感器收到中心站计算机发出的输出、报警断电输出，同时当传感器收到中心站计算机发出的读取数据指令后，将相应的数字信号通过总线传送给地面中心读取数据指令后，将相应的数字信号通过总线传送给地面中心站主机。站主机。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求 传感
15、器采用本质安全型兼隔爆型结构。由圆形外壳、插头、传感器采用本质安全型兼隔爆型结构。由圆形外壳、插头、甲烷传感元件、信号放大板、智能主板、蜂鸣器等零部件组成。甲烷传感元件、信号放大板、智能主板、蜂鸣器等零部件组成。壳体采用不锈钢材料制成，具有电磁防护、安装方便、防护性壳体采用不锈钢材料制成，具有电磁防护、安装方便、防护性能好、坚固耐用等特点。能好、坚固耐用等特点。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求 GJC4GJC4型甲烷传感器应按煤矿安全规程要求型甲烷传感器应按煤矿安全规程要求,安装在采安装在采煤工作面、掘进工作面、回风巷道等有甲烷气体的地方煤工作面、掘进工作面、回风巷道
16、等有甲烷气体的地方,应将应将传感头向下悬挂固定在被测巷道顶板上，这样使传感元件上传感头向下悬挂固定在被测巷道顶板上，这样使传感元件上堆积的煤尘最少，同时安装位置应避开连续淋水、激烈振动、堆积的煤尘最少，同时安装位置应避开连续淋水、激烈振动、电磁干扰的地方。电磁干扰的地方。接线应在断电状态下进行。按照接线图连接干线电缆和断电控接线应在断电状态下进行。按照接线图连接干线电缆和断电控制线。确认接线无误的情况下，可通电运行。制线。确认接线无误的情况下，可通电运行。1 1脚为红色线脚为红色线电源电源V+2V+2脚为橙色线脚为橙色线电源电源V-V-3 3脚为棕色线脚为棕色线回送信号回送信号 4 4脚为黑色
17、线脚为黑色线控制信号控制信号Vk+Vk+5 5脚为黄色线脚为黄色线发送信号发送信号 6 6脚为蓝色线脚为蓝色线常闭控制信号常闭控制信号 7 7脚为绿色线脚为绿色线常开控制信号。常开控制信号。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求“09”数字键数字键 用来输入传感器命令。用来输入传感器命令。“*”符号键符号键取消键，用来取消错误的输入命令。取消键，用来取消错误的输入命令。“#”符号键符号键确定键，用来确认输入的命令。确定键，用来确认输入的命令。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求 将遥控器装有红外发射器的方向对准传感器的显示窗将遥控器装有红外发射器的方向
18、对准传感器的显示窗查看或修改传感器参数：输入查看或修改传感器参数：输入5.3.1中的显示命令（表中的显示命令（表1）中的命令，按）中的命令，按确定确定键，传感器显示相应英文代码键，传感器显示相应英文代码,按按确定确定键键,显示相应的数值或码值，显示相应的数值或码值，按按确定确定键返回到监测状态；如果需要修改参数按键返回到监测状态；如果需要修改参数按取消取消键，输入正确的键，输入正确的参数后按参数后按确定确定键显示键显示yyy再按再按确定确定键返回监测状态。键返回监测状态。例如：查看传感器的地址。直接输入例如：查看传感器的地址。直接输入901，按，按确定确定键，显示键，显示Add表示表示地址，再
19、按地址，再按确定确定键，显示键，显示001表示本传感器的地址是表示本传感器的地址是001，再按，再按确定确定键返回到监测状态。键返回到监测状态。设置或修改传感器的参数：将传感器的地址由设置或修改传感器的参数：将传感器的地址由1号改为号改为8号地址，直接输号地址，直接输入入901，按，按确定确定键，显示键，显示Add表示地址，再按表示地址，再按确定确定键，显示键，显示001表示表示本传感器的地址是本传感器的地址是001，按，按取消取消键显示键显示uuu，输入，输入008按按确定确定键显示键显示yyy再按再按确定确定键返回到监测状态，传感器地址修改成功。键返回到监测状态，传感器地址修改成功。（注：
20、（注：*为为 取消取消 键，键，#为为 确定确定 键）。键）。第三章第三章 监测监控系统的相关要求监测监控系统的相关要求 传感器接通电源后。在通电传感器接通电源后。在通电1分钟内显示分钟内显示 CH4，1分钟后进入监测状态。待传感器工作稳定分钟后进入监测状态。待传感器工作稳定15分钟后在分钟后在进行调整。打开后盖，通入零气样，在放大板上可以进行调整。打开后盖，通入零气样，在放大板上可以看到一个蓝色的可调电位器用小螺丝刀调整该电位器，看到一个蓝色的可调电位器用小螺丝刀调整该电位器，使放大板上使放大板上Sig与与Vref的电压一致，然后安装好后盖。的电压一致，然后安装好后盖。第四章传感器的安装、使
21、用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求1 1、在巷道开口时，在距迎头、在巷道开口时，在距迎头5 5米范围内、无风筒侧米范围内、无风筒侧安设一台甲烷传感器，并加装保护罩及说明牌板。安设一台甲烷传感器，并加装保护罩及说明牌板。当回风绕道与回风大巷贯通形成全风压通风后正巷当回风绕道与回风大巷贯通形成全风压通风后正巷掘进距离超过掘进距离超过2020米时，在保留工作面传感器的同时，米时，在保留工
22、作面传感器的同时，要在距回风绕道口要在距回风绕道口10151015米处增加一台回风流甲烷米处增加一台回风流甲烷传感器和一氧化碳传感器。当掘进巷道长度超过传感器和一氧化碳传感器。当掘进巷道长度超过10001000米时，需在巷道中部增加一台甲烷传感器。米时，需在巷道中部增加一台甲烷传感器。第四章传感器的安装、使用和维护要求第四章传感器的安装、使用和维护要求 2 2、工作面传感器安装标准：距顶不大于、工作面传感器安装标准：距顶不大于0.3m0.3m，距，距帮不小于帮不小于0.2m0.2m，无风筒侧，距迎头不大于，无风筒侧，距迎头不大于5m5m；甲烷；甲烷传感器必须悬挂在顶板完好、无淋水的地点；传感传
23、感器必须悬挂在顶板完好、无淋水的地点；传感器必须安装说明牌板及保护罩，说明牌板必须填写器必须安装说明牌板及保护罩，说明牌板必须填写规范准确；传感器示数必须面向工作人员。规范准确；传感器示数必须面向工作人员。3 3、在工作面倒数第二节风筒安设风筒传感器。、在工作面倒数第二节风筒安设风筒传感器。4 4、巷内监控线缆必须上电缆沟吊挂平直，不得将、巷内监控线缆必须上电缆沟吊挂平直，不得将监控电缆拖放地上，多余电缆必须用绕线装置缠绕监控电缆拖放地上，多余电缆必须用绕线装置缠绕整齐整齐。培训习题：培训习题：v所有煤矿矿井必须装备矿井安全监控系统。所有煤矿矿井必须装备矿井安全监控系统。（）v采煤工作面采用串
24、联通风时，被串联工作面采煤工作面采用串联通风时，被串联工作面的进风巷必须设置甲烷传感器。（的进风巷必须设置甲烷传感器。（）培训习题：培训习题：v矿井每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的矿井每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设置风速传感器。（测风站应设置风速传感器。（）v当电网停电后，矿井安全监控系统必须保证当电网停电后，矿井安全监控系统必须保证正常工作时间不小于正常工作时间不小于1h。（。（）培训习题：培训习题：v矿井安全监控系统的监测日报表必须报矿长和技术矿井安全监控系统的监测日报表必须报矿长和技术负责人审阅。（负责人审阅。（）v监测中心室应监测中心室应24小时连续正常工作，设备性能完
25、好、小时连续正常工作，设备性能完好、符合规定，有断电和馈电状态监测、报警、显示、符合规定，有断电和馈电状态监测、报警、显示、储存和打印报表功能。（储存和打印报表功能。（）培训习题：培训习题：v安全监控设备必须保证至少（安全监控设备必须保证至少（）进行调试、校正。）进行调试、校正。A.每天每天 B.每周每周 C.每月每月v低瓦斯矿高瓦斯区域采煤工作面必须在（低瓦斯矿高瓦斯区域采煤工作面必须在（）设置）设置甲烷传感器。甲烷传感器。A.工作面工作面 B.进风巷进风巷 C.回风巷回风巷 D.下隅角下隅角培训习题：培训习题：v（）必须审阅瓦斯日报，掌握井下瓦斯变化情况，）必须审阅瓦斯日报，掌握井下瓦斯变化情况，发现问题及时处理。发现问题及时处理。A.队长队长 B.班组长班组长 C.矿长矿长 D.技术负责人技术负责人
