煤矿生产安全监控教学系统设计方案

煤矿生产安全监控教学系统设计方案目录一、概述..................................................................................................................................2二、设计原则.........................................................................................................................2三、系统设计方案................................................................................................................31、方案综述..................................................................................................................................................32、KJ83煤矿生产安全监控系统.................................................................................................................43、煤矿生产安全监控信号教学模拟软件...................................................................................................6四、监控设备技术说明.......................................................................................................61、KJ83煤矿生产安全监控系统.................................................................................................................62、KJF39监控分站.....................................................................................................................................103、KGY-002A智能遥控甲烷传感器.........................................................................................................104、GTH100/500煤矿用一氧化碳传感器................................................................................................115、GFC-15煤矿用风速传感器...................................................................................................................116、GPD1/5煤矿用负压传感器.................................................................................................................127、GKT-L煤矿用设备开停状态传感器....................................................................................................128、GFK-L煤矿用风门开闭状态传感器....................................................................................................139、ZQJD-1矿用断电馈电转换器..............................................................................................................1410、矿用80动力开关.................................................................................................................................14煤矿安全生产监控教学系统第2页煤矿生产安全监控教学系统设计方案一、概述依据湖南**科技学院教学实际要求，由长沙市旺康电子科技有限公司提供的煤矿生产安全监控教学系统，既要具备国内煤矿生产安全监控系统的最新技术水准，又要满足教学实际需要，但由于在实验室环境下无法完全真实再现井下实际情况，经双方商讨，在煤炭科学研究总院KJ-83煤矿生产安全监控系统的基础上，由北京东润恒联智能科技有限公司研发提供煤矿生产安全监控信号教学模拟软件，完成对煤矿井下生产安全监控数据的模拟，再由KJ-83煤矿生产安全监控系统采集模拟数据，从而使煤矿生产安全监控教学系统能够动态模拟井下监控数据。我们湖南**科技学院的要求和有关规定的要求，先拟定如下系统方案。二、设计原则1、规范性和实用性系统的设计应基于对煤矿现场的实际勘察，根据不同的环境条件，充分考虑到各种监测参数变化对系统的影响。系统的设计应符合有关风险等级和防护级别的要求，符合有关设计规范以及教学方的管理和使用要求。2、先进性和互换性系统的设计在技术上应具有适度超前性和设备的互换性，为系统的增容和/或改造留有余地。3、准确性系统应能准确监控或模拟在现场环境条件和所选用设备条件下，对各项参数进行准确、实时的监控，应能根据设计要求，清晰显示和/或记录实时及历史数据、各种曲线、报警、断电以及操作记录。煤矿安全生产监控教学系统第3页4、联动兼容性KJ83煤矿生产安全监控系统应既能与煤矿生产安全监控分站信号系统联动，又能与模拟软件联动。当与其它系统联合设计时，应进行系统集成设计，各系统之间应相互兼容又能独立工作。5、安全性工程选用的传感器及其他设备应符合《煤炭安全规程》（2001版本）中关于煤炭安全监控系统设备配置的要求。三、系统设计方案1、方案综述煤矿生产安全监控教学系统应满足两个基本要求：既可以独立操作KJ-83煤矿生产安全监控系统，又可以在不能满足实际井下参数条件下由软件系统进行模拟以达到教学演示目的。因此煤矿生产安全监控教学系统软件分为两套：煤矿生产安全监控软件、煤矿生产安全监控信号教学模拟软件。两套软件共存于一个硬件系统，即KJ83煤矿生产安全监控系统主机。一方面可以对分站及其他设备进行真实监控。另一方面,如分站及下游设备信号无法直接采集，可使用模拟软件模拟各种参数变化,以达到教学演示目的。本系统动态模拟煤矿井下各种复杂的环境参数变化，对煤矿安全生产的影响，以及应该如何处理生产过程中出现的问题和各种突发事件。通过系统演示，将使学生在模拟环境下了解实际生产环境下的各种情况，对整个煤矿井下监控系统有一个完整、形象的认识。并且可以通过亲自动手操作，模拟各种参数变化，学会如何应对实际生产中可能出现的问题以及各种极端情况。学生在充分了解和掌握本监控系统的情况下，将为以后在现场工作打下坚实的基础。煤矿安全生产监控教学系统第4页2、KJ83煤矿生产安全监控系统KJ83监控系统由地面中心站、KJ83监控软件、KJT-2传输接口装置、KJF39井下智能分站、各矿用传感器组成。地面中心站配备监控主机和打印机。主机通过传输接口与各分站通讯，监测主机屏幕可以显示动、静态图形、数据、曲线、通风（流向）图、测点配置图等，打印机可打印监测参数报表。在井下掘进头和采煤工作面分别设置瓦斯、一氧化碳等传感器，并在测点相对集中的区域设立小分站和电源。系统框图如图1所示。系统具有甲烷超限报警功能，甲烷传感器用于检测煤矿井下空气中的甲烷含量，当被监视区域风流中甲烷浓度达到预置的报警点时，由系统发出声、光报警信号。当甲烷浓度恢复到预置的报警值以下时，能自动解除报警。由分站、动力开关、断电馈电转换器以及设备开停状态传感器等组成了风电甲烷闭锁装置，实现甲烷超限断电及闭锁功能。当被监视区域风流中甲烷浓度达到预置的断电点浓煤矿安全生产监控教学系统第5页度时，输出切断被控区域汇动力电源开关的控制信号并闭锁：当被监视区域风流中甲烷浓度降到预置的复电点浓度时，能自动解锁。断电点设置连续可调。具体的说：1）当掘进工作面甲烷浓度达到1.5%CH4时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当甲烷浓度低于1.0%CH4时，装置能自动解琐。2）当掘进工作面回风流的甲烷浓度达到1.0%CH4时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当甲烷浓度低于1.0%CH4时，装置能自动解锁。3）当串联通风掘进工作面入风流的甲烷浓度达到0.5%CH4时，装置输出切断被控区域电源动力信号并闭锁；当甲烷浓度低于0.5%CH4时，装置能自动解锁。4）当局部通风机停止运转或风筒中风速低于规定数值时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当局部通风机恢复正常工作时，装置能自动解锁。5）当装置所配接的设备出现故障或断电时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当配接设备恢复正常时，装置能自动解锁。6）当装置所配接的设备接通电1min内，继续闭锁被控区域动力电源；当配接设备正常工作时，系统装置方能自动解锁。图二为矿用60/80开关控制回路电原理图，当其作为动力开关为掘进巷或采区提供动煤矿安全生产监控教学系统第6页力电源时，可将其9脚接地，并将2，9脚接在监控分站的相应输出控制接点上，把断电馈电转换器接在8，13脚上，在满足预先设定条件时，输出接点闭合。当被控的区域甲烷浓度超过预先设定值、被监控区域局扇停风或者探头线被落煤砸断，不能监测被控点数值或状态时，输出接点断开60/80开关2，9脚，使ZJ失去36V交流电压从而断开动力开关，实现了风电甲烷闭锁功能。3、煤矿生产安全监控信号教学模拟软件由监控信号教学模拟软件模拟输出煤矿井下生产安全监控数据，通过KJ83煤矿生产安全监控系统的煤矿生产安全监控软件采集，从而达到教学模拟的目的。信号模拟软件主要功能对矿井环境参数如甲烷浓度、一氧化碳浓度、风压、风速等模拟量参数随机动态模拟。可分别设置设备开停状态传感器、风门开闭状态传感器、断电馈电转换器等矿井数字量环境参数；对风电甲烷闭锁功能进行模拟。系统操作平台采用Windows98/2000/XP软件,所有功能操作均具有在线帮助，可在中文菜单提示下完成。四、监控设备技术说明1、KJ83煤矿生产安全监控系统系统描述系统容量可接64个分站级设备，其中分站为：4路模拟量输入、4路开关量输入、4路开关量输出；信息传输传输方式：异步串行，FSK（移频监控）调制解调方式煤矿安全生产监控教学系统第7页传输速率：1200/2400bps，传输芯线为2芯传输距离：地面主机到分站信号传输距离15km；分站到传感器之间信号传输距离1.5km巡检周期：≤25s误码率：≤810模拟量传感器信号：200-1000Hz数字量传感器信号：无电位触点信号或0、5mA