煤矿安全监测监控专业系统设计专项方案.doc

注：本文档版权归原作者全部。现仅供网友学习交流，勿作她用，不然后果自负。第一章 安全监测监控系统概述1.1 历史发展及中国外现实状况对煤矿井下危险源进行实时监测和预警，是煤矿最早关注项目。从20世纪60年代后期开始，工业发达国家开始研制矿井监测监控系统。关键有法国OLDHAM企业CTT6340U集中监控系统；波兰CMM20M和CMM1监控系统，英国MINOS(Mine Operation System)，德国FH企业TF200H信息传输系统和ZM400遥控系统，美国DJN6400系统和加拿大康斯培克企业MINl600安全生产监测系统。在煤矿监测监控系统中，影响较大是20世纪70年后期由英国煤管局组织开发，分别由不一样企业生产MINOS系统。该系统最早应用于煤矿环境监测，以后扩展了很多生产监测监控功效。比如，煤仓监测、带式输送机控制等。但总体上讲，该监测监控系统仍是以监测功效为主，附加简单逻辑控制功效。 中国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进同时，经过消化、吸收并结合中国煤矿实际情况，前后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在中国煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分关键作用，各局矿已作为一项重大安全装备。因为当初相当一部分监控系统因为技术水平低、功效和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或已淘汰、或停产。所以造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备系统。尤其是多年来因为老系统服务年限将至，已无继续维修维护必需，系统面临更新改造机遇。伴随电子技术、计算机软硬件技术迅猛发展和企业本身发展需要，中国各关键科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF、KJ4/KJ和KJG等监控系统，和MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程相关条款指导下，要求了中国各大、中、小煤矿高瓦斯或瓦斯突出矿井必需装备矿井监测监控系统。所以，大大小小系统生产厂家如雨后春笋般不停出现，为用户提供了更多选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不停提升产品质量和服务意识。最近几年来，中国对煤矿安全生产空前重视，成立了专门煤矿安全监察机构，煤矿安全监察局推进了各煤矿监测监控系统联网工作，将各煤矿关键监测参数传送到煤矿安全监察分局，监察人员能够实时地查看各煤矿监测数据，再经过其它必需人工检验、核查，可全方面地掌握各煤矿安全生产情况，提升了煤矿安全监察工作有效性。1.2中国煤矿监测监控系统技术水平 1.2.1 系统中心站 环境监测。关键监测煤矿井下多种有毒有害气体及工作面作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。 生产监控。关键监控井上、下关键生产步骤多种生产参数和关键设备运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。 中心站软件。含有测点定义功效；含有显示测量参数、数据报表、曲线显示、图形生成、数据存放、故障统计和报表、汇报打印功效。其中，部分系统可实现局域网络连接功效，并采取国际通用TCP/IP网络协议实现局域网络终端和中心站之间实时通信和实时数据查询。 伴随计算机软件技术日新月异发展，现在，各厂家系统应用软件正不停更新版本，如KJF系统中心站应用软件版本2.40和MSNM局域网络终端应用软件版本1.1操作界面全部实现了可视化和图形化功效，而且含有矿井采空区火灾早期估计预报和教授决议分析功效；含有皮带运输机全线火灾监测功效；含有井下瓦斯抽放监控功效。 1.2.2 局域网络 网络系统应用软件。抚顺分院开发率先开发WEBGIS数字化矿山安全监测监管网络系统应用软件版本1.10，采取人性化设计，利用Web GIS技术使得大到省煤矿安全生产监督管理局、矿业集团企业所辖各矿井分布位置，小到各矿采区工作面实际尺寸及设备实际使用位置，以任意无级缩小或无级放大图形形式达成图形和数据无缝集成和浏览；提供完备安全监测和安全信息管理和监管功效；建立煤矿基础数据库、对关键图纸（通风系统图、采掘工程平面图、井下运输系统、抽排水管路系统图、电气系统布线图等）实现动态浏览；实现安全信息共享和设备隐患排查；安全信息网上公开（企业内部）；安全隐患排查及信息公布（如对各矿下达整改通知）等。和WEBGIS安全监测系统相配合，可实现对矿井通风系统安全性分析、诊疗、评价、管理及通风网络调整科学决议。1.2.3煤矿监控系统井下分站。 尽管各厂家监控系统井下分站形式多样，但基础上含有了以下功效： 开机自检和本机初始化功效； 通信测试功效； 分站设程控功效（实现断点仪功效、风电瓦斯闭锁功效、瓦斯管道监测功效和通常环境监测功效等）； 死机自复位功效且通知中心站； 接收地面中心站初始化本分站参数设置功效(如传感器配接通道号、量程、断电点、断电点、报警上限和报警下限等)； 分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）； 分站本身含有超限报警功效； 分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功效和异地断电功效。 1.2.4系统配接多种传感器控制器 传感器稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反应被测环境和设备参数关键技术和产品。现在中国生产和用于煤矿监测监控系统传感器关键有瓦斯、一氧化碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器，和机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器，以上传感器开发和应用基础满足了煤矿安全生产监测监控需要，但国产传感器在使用寿命、调校周期、稳定性和可靠性方面和国外同类产品相比还有很大差距，一些传感器（如瓦斯传感器）稳定性还不能满足用户需要。 实践表明，综合评价中国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备现场应用效果，煤炭科学研究总院重庆分院KJ90、天地科技股份企业常州自动化分企业KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院KJF和北京瑞赛企业KJ4/KJ等系统不管在软硬件功效、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面几本代表了中国煤矿监测监控系统技术水平。 1.3现在矿井安全生产监控系统使用现实状况现在虽有不少矿井全部装备了安全生产监控系统，但很多全部没有充足发挥出应有作用，部分矿井只重视对生产方面监测而忽略对安全方面监控。其实，安全生产监控系统是最关键技术是对瓦斯监测监控，矿井只要生产，就随时会有瓦斯产生，靠工人检测只能是间断性，而矿井监控系统不仅能时时连续监测，还能对瓦斯超限信号立即进行报警和断电控制，对确保矿井安全起着人工无法替换作用。多年来发生几起特大瓦斯爆炸事故，多数是因为领导对安全监控系统重视不够，管理不到位，投入不足，造成瓦斯积聚没能立即进行断电控制而发生。所以，管好用好矿井安全生产监控系统，真正发挥其应有作用，是有效预防瓦斯事故关键。1.4 煤矿现在存在问题矿井监测监控系统满足了机械化采煤需要，但这些系统均存在着控制功效差、通用性差、性能价格比低等问题，这既不符合监测和控制并重、硬件通用、软件兼容、现场总线监控和多媒体技术应用发展趋势，又满足煤炭高产、高效、安全生产需要。这关键 在以下多个方面：1）现有矿井监测监控系统均针对某一监控对象开发，其为单一多参数监测监控系统，包含环境安全、轨道运输、带式输送、提升运输、供电系统，从而造成硬件不通用、软件不兼容、信道不共享、信息不共享。一个矿井要实现全方面监测监控，则需要装备环境安全、轨道运输、带式输送、提升运输、供电系统、排水系统、矿山压力、煤和瓦斯突出、大型机电设备、健康情况等数个互不兼容监测监控系统，从而造成设备反复投资、电缆反复敷设、维护人员增加，浪费大量人力、物力和财力。2）现有监测矿井监控系统均在同一技术水平上反复开发，若需进行新领域监测监控，又需重新开发，开发周期长，在开发过程中浪费大量人力物力和财力。3）现有矿井监测监控系统均没有将数据、文字、声音、图像等多个媒体统一监测、传输，难以提升信息利用率。4）现有矿井监测监控系统均没有针对矿井机电一体化和一定监控功效，这关键表现在没有用于机电一体化、体积小、功效齐全本质安全型嵌入式职能监控站和便携式一起接入移动监控网。5）现有矿井监测监控系统通信协议晕自我定义，互不兼容，没有符合矿井电气防爆等特殊要求总线标注，从而造成不一样厂家设备无法接入，无法共享传输电缆。6）现有矿井监测监控系统均采取主从式传输。这种传输方法可靠性受地面主站设备及主千电缆影响很大，当地面主站设备或主干电缆发生故障时，将会造成整个系统瘫痪。当该传输方法用于环境安全、轨道运输、带式输送、供电系统等单首先监控时，一边不回出现主站瓶颈效应；当用于全矿井多方面综合监控时，因为信息量增加，肯定会出现严重主站瓶颈效应。即使能够经过提升传输速度方法来避免或降低瓶颈效应。但经过理论分析和试验表明:采取矿用电缆，系统传输距离为10km时，最大传输速率可为4800bps(在无中继条件下)。7)现有矿井监测监控系统软件均为某一特定系统开发，通用性差，难以满足环境安全、轨道运输、带式输送、提升运输、供电系统、排水系统、矿山压力、火灾、水灾、煤和瓦斯突出、大型机电设备健康诊疗等多方面综合监测监控需要。8)现有监控分站均为某一监控目标而开发，功效单一，用户难以经过简单操作实现环境安全、轨道运输、带式输送等多方面底层监控目标。9)现有传感器及实施机构通常采取星形结构和监控分站连接(除部分系统外)，这种结构即使可使用一根多芯电缆既给传感器及实施机构供电，又传输信号，但因为电缆复用率低，需铺设大量电缆，造成系统投资大，维护不便。10）现有传感器及实施机构通常需经监控分站接人系统（部分除外)，这么即使便于监控分站实现就地控制，但当部分传感器和实施机构距离监控分站较远、距离系统电缆较近时，就显得十分不合理，既不便于系统维护，又增加了系统电缆投资。11)现有传感器输出信号为模拟信号(频率型、电流型和电压型)和开关量信号，采取模拟信号和开关量信号极难实现传感器及实施机构电缆多路复用。12)现有传感器电路均针对某一个传感元件设计，仅能实现标校、显示、声光报警等基础功效，不能实现同一电路能够配接不一样传感元件(如监测甲烷浓度黑白元件，监测温度半导体元件等)功效，不便于用户维护。现有传感器不能实现多参数监测。若研制多参数传感器，如甲烷和风速二参数传感器，既能测出监测点甲烷浓度，又可测出监测点风速，便于通风调度;一氧化碳和温度二参数传感器，既能测出监测点一氧化碳浓度，又可测出监测点温度，便于监测自然发怒情况。这么，能够降低传感器数量，降低设备成本，便于安装和维护。13）控制功效(尤其是地面远程控制功效)难以满足降低井下危险环境从业人员需要。1.5中国煤矿安全监测监控系统存在问题1.5.1不规范 因为现有厂家监控系统几乎全部采取各自专用通信协议，所以，极难找到两个相互兼容系统。现在，信息传输系统兼容性已成为装备监控系统各集团企业、矿井深入补套和扩充系统功效制约原因，关键是用户在装备了某厂家系统后，在众多型号、价格不一样、功效各具特色监控系统软件、硬件（如分站）补套和服务等方面，就别无选择地依靠于这个厂家。有些矿井为了安全生产需要，在系统存在严重问题和得不到技术服务条件下，不得不废弃原有系统而另选择其它系统。所以，通信协议不规范后果是造成设备反复购置、系统补套受制于人和不能随意进行软硬件升级改造。 1.5.2井下信息传输设备物理接口协议不规范 井下信息传输设备物理接口协议不规范也是制约用户深入补套和扩充系统功效关键原因。如KJF和KJ4/KJ系统，尽管两种系统均采取FSK技术，和信息传输波特率均为1200bps或2400bps，但其传输信息调制频率不一样和传输信息收发电压幅值不一样也造成这两种系统分站不能兼容。 1.5.3传感器等质量不过关 和监测监控系统配接甲烷传感器已成为矿井瓦斯综合治理和灾难估计关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员普遍重视。 据统计，国产安全检测用甲烷传感器几乎全部采取载体催化元件，然而，长久以来中国载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁缺点，严重制约着矿井瓦斯正常检测，和国外同类传感器比较差距较大。关键问题是： 抗高浓冲击性能差。在巷道瓦斯涌出量大情况下元件激活。反复作用结果造成零点漂移并使其催化性能下降，抗高浓冲击性能差是造成元件使用寿命低、稳定性差关键原因； 对过分追求低功耗元件，在矿井高湿度环境条件下,CH4在元件表面燃烧生成水蒸气易于凝结在元件表面，降低元件使用寿命； 抗中毒性能差； 载体催化元件制作工艺水低，元件一致性差。 1.5.5现场管理和维护水平有待于加强 尽管国家和各省、地、市煤炭管理部门强制性要求各大、中、小煤矿高瓦斯或瓦斯突出矿井必需装备矿井监测监控系统，并加大了对矿井安全生产管理力度，但部分地方国有煤矿，尤其是乡镇小煤矿，多数因为缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备系统，甚至对系统配接传感器根本不进行调校。 1.5.6市场秩序亟待规范 大大小小系统生产厂家不停出现，无疑存在着市场竞争条件下初级阶段恶性竞争，其结果是不仅损坏了厂家利益，而且因为造成生产企业系统研发后劲不足、技术支持能力降低，最终将影响产品用户正常使用。另外，因为煤矿监测监控系统包含计算机软硬件技术和网络化管理技术、系统传输设备软硬件技术、多种传感器技术、系统完善和升级改造技术、技术支持和服务能力等综合性技术。所以，在选择某种系统时必需尤其强调厂家企业规模、研发能力、系统技术水平和技术支持能力等。 1.6 发展趋势a.系统不仅能实现监测监控，而且在软件技术上应研究开发能依据被监测环境地点参数进行有效危险性判别、分析和提出教授决议方案。同时系统应用软件应向网络化发展，按统一格式向外提供监测数据。 b.针对通信协议不规范和传输设备物理层协议不规范尽，应立即寻求一个处理系统兼容性路径或制订对应专业技术标准，这对促进矿井监控技术发展和系统推广应用均含有十分关键意义; c.研制高可靠性瓦斯传感器； d.矿井瓦斯爆炸多半是由电气火灾引发，所以应研制智能化高压开关柜、高压真空馈电开关、低压真空馈电开关等，依此向系统提供多参数信息，如电流、电压、单相/三相漏电电流、开关运行状态、开关机械/电气闭锁状态等； e.制订科学、合理政策法规，研究提升煤矿安全管理水平管理技术，使中国煤矿安全生产管理从以人治为主，发展到以法治理。 目前，煤矿开采正在向高产高效和集约化方向发展。全矿井生产自动化、管理信息化技术在部分现代化矿井得到越来越多应用，使矿井在“采、掘、运、风；水、电、安全”等生产步骤和管理步骤逐步实现综合自动化和管理信息化。为此，中国技术力量强厂家全部在开发新型工业以太环网加现场总线煤矿综合监测监控系统，并在部分大型现代化煤矿得到了实际推广应用，使监测监控系统技术性能跃上了新台阶，也代表了中国煤矿监测监控技术发展趋势。第二章 矿区概况及井田地质特征2.1矿区概况井田在黑龙江省红兴隆农垦管理局二九一农场管辖境内，井田面积46.37平方公里。本井田地处三江平原之上，煤系地层均被第四系松散层覆盖，地形平坦，地面标高通常为6670M。井田内无较大河流，仅有纵横交错农灌排涝沟。松花江在井田北约35KM处经过。20年一遇最高洪水位为+67.3m，百年一遇洪水位为+67.51m.本井田气候属寒温带大陆性气候，冬季严寒，夏季温热，平均最低气温-23.9，平均最高气温23.9；年降水量为325.76923mm，年蒸发为1015.21733.2mm，年平均相对湿度为6171%；冬季多西北风；冻结期为每十二个月11月到第二年4月，最大冻结深度为1.552.08mm。开拓方法为采取立井、一个水平、上下山开采、关键石门、分组大巷开拓方法。主井井深645.12米，井筒直径5.5米，安设16吨箕斗2个，往复提升。每小时可提煤400吨。副井井深595米，井筒直径6.5米，用于提矸和升降人员、设备、材料及入风。风井井深323.5米，直径5米，用于回风。矿区内以农业为关键经济形式，工业基础微弱，关键农作物有小麦，大豆，玉米等。除煤矿以外，矿区还有机修厂、木材厂、砖瓦厂、粮食加工厂等为农业生产服务工厂。本井田以南为已经有70多年历史双鸭山矿区。双鸭山矿物局有9对生产矿井，设计总能力为8.34Mt/a，本井田所属东荣矿区共分为四个井田，总体设计规模为5.1Mt/a，其中东荣二矿已于1995年底投产。2.2井田地质特征2.2.1地质结构：（一）地层东荣三矿在集贤煤田东南部，为一全隐蔽区。区内地层系统简单，发育有下元古界麻山群、古生界泥盆系中统、中生界侏罗系上统、新生界第三系上新统和第四系。其中侏罗系上统最大地层厚度大雨2400M。（二）结构因为受东西向压应力作用及新华夏结构体系改造，使盆地形成了系列轴向北北动富锦、佳木斯等相间排列隆起带和拗陷带，同时产生了不一样序次和不一样方向断裂结构。井田内主体部分，走向近南北，倾角通常15度25度，局部地段受基底断裂影响形成急倾斜带。2.2.2煤层及煤质 井田煤层赋存于朱罗系城子河组，含煤63层，煤层总厚31.43m。其中可采煤层10层，平均厚度2.49m，16号和30号煤层为主采煤层。井田内各煤层触16煤层底板为含炭粉砂岩和炭质泥岩外，其它各煤层顶、底板均为各级砂岩和粉、细砂岩互层。自然转台下岩石抗压强度顶板为38.4168.2Mpa,底板为41.7215.7Mpa。全井煤层以低中灰、特低硫、中低磷、高挥发分、富焦油高焦油、极易选极难选、高发烧量、弱粘结性中等粘结性气煤为主，少许长焰煤和弱粘结煤。能够作为动力和炼焦配煤。井田为全隐蔽区，井田内以下不对称宽缓向、背斜结构为主体，同时发育较多断层，伴有少许岩浆岩活动，煤层层数多，结构简单至复杂，关键煤层厚度较稳定。所以，按二类二型部署勘探工程，同时利用钻探、地震、测井相结合综合勘探方法。第三章 安全监测监控系统设置要求3.1矿井监测监控系统分类及组成矿井监测监控系统是由单一功效甲烷监测、就地断电控制瓦斯遥测系统和简单开关监测模拟调度系统发展而来:因为早期系统监测参数单一、监测容量小、电缆用量大，难以满足煤矿安全生产需要。伴随采煤机械化程度提升和传感器技术、电子技术、计算机技术和信息传输技术发展，矿井监测监控系统已由早期单一参数监测系统发展为多参数单方面监控系统。3.1.1井监测监控系统分类矿井监测监控系统可按监控系统使用环境、网络结构等多个方法分类，按监测监控目标可分为环境安全监测监控系统、轨道运输监测监控系统、带式输送监测监控系统、提升运输监测监控系统、供电监测监控系统、排水监测监控系统、瓦斯抽放监测监控系统、人员位置监测系统、矿山压力监测监控系统、火灾监测监控系统、水灾监测监控系统、煤和瓦斯突出监测系统、大型机电设备健康情况监控系统等。（1）环境安全监测监控系统关键用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、湿度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷浓度超限声光报警、断电和风电闭锁控制等。（2）轨道运输监测监控系统关键用来监测信号机状态、电动转辙机状态、机车位置、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数、空（重）车皮数等，并实现信号机、电动转辙机闭锁控制、地面远程调度和控制等。（3）带式输送监测监控关键用来监测皮带速度、轴温、烟雾、堆煤、横向撕裂、纵向撕裂、跑偏、打滑、电动机运行状态、煤仓煤位等，井实现顺煤流开启、逆煤流停止、闭锁控制和安全保护。地面远程调度和控制、皮带火灾监测和控制等。（4）提升运输监测监控系统关键用来检测罐笼位置、速度、安全门状态、摇台状态、阻车器状态等，并实现推车、补车、提升闭锁控制等。（5）供电监测监控系统关键用来检测电网电压、电流、功率、功率因数，馈电开关状态，电网绝缘状态等，并实现漏电保护、馈电开关闭锁控制、地面远程控制等。（6）排水监测监控系统关键用来检测水仓水位、水泵工作电压、电流、功率，阀门状态，流量、压力等，并实现阀门开关、水泵开停控制，地面远程控制等。（7）火灾监测监控系统关键用来监测一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、温度、压差、烟雾等，并经过风门、风窗控制，实现均压灭火控制、制氮和注氮控制等。（8）瓦斯抽放监测监控系统关键用来监测甲烷浓度、压力、流量、温度、抽放泵状态等，并实现甲烷超限声光报警、抽放泵和阀门控制等。（9）人员位置监测系统关键用来监测井下人员位置、滞留时间、个人信息等。（10）矿山压力监测监控系统关键用来监测地音，顶板位移、位移速度、位移加速度，红外发射、电磁发射等，并实现矿山压力预报。（11）煤和瓦斯突出监测系统关键用来监测煤岩体声发射、瓦斯涌出量、工作面煤壁温度、红外发射、电磁发射等，并实现煤和瓦斯突出预报。（12）大型机电设备健康情况监测监控系统关键用来监测机械振动、温升、油质污染等，并实现故障诊疗。矿井监测监控系统按使用环境可分为防爆型、矿用通常型、地面一般型和复合型等系统。按采取网络结构可分星形、环形、树形、总线型和复合型等系统。3.1.3矿井监测监控系统组成矿井监测监控系统关键由传感器、实施机构、监控分站、电源箱（或电控箱）、主站（或传输接口）、主机（含显示器）、打印机、模拟盘、多屏幕、L YS电源、远程终端、网络接口电缆和接线盒等组成。 （1）传感器将被测物理量转换为电信号，经3芯或4芯矿用电缆(其中，1芯用作地线、t芯用作信号线、1芯用作分站向传感器供电)和分站相连，并含有显示和声光报警功效(有些传感器没有显示或声光报警)。（2）实施机构(含声光报警及显示设备)将控制信号转换为被控物理量，使用矿用电缆和分站相连。（3）监控分站接收来自传感器信号，并按预先约定复用方法(时分制或频分制等)远距离传送给主站(或传输接日)，同时接收来自主站(或传输接口)多路复用信号(时分制或频分制):监控分站还含有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单数据处理能力，对传感器输入信号和主站(或传输接口)传输来信号进行处理，控制实施机构工作。传感器及实施机构距监控分站最大传输距离通常小于2km;所以，通常采取星形网络结构(1个传感器或1个实施机构使用1根电缆和分站相连)单向模拟传输。监控分站至主站之间最大传输距离达10km为降低电缆用量、降低系统电缆投资、便于安装维护、提升系统可靠性，通常采取2芯(用于单工或单向)、3芯或4芯(用于双向)矿用信号电缆，时分制或频分制多路复用(有系统采取码分制);采取树形网络结构、环形网络结构或树形和星形混合网络结构，串行数字传输(基带传输或频带传输，异步传输或同时传输)。(4)电源箱将井下交流电网电源转换为系统所需本质安全型直流电源，并含有维持电网停电后正常供电大于7h蓄电池。(5)主站(或传输接口)接收监控分站远距离发送信号，并送主机处理;接收主机信号，并送对应监控分站。主站(或传输接口)关键完成地面非本质安全型电器设备和井下本质安全型电气设备隔离、控制监控分站发送和接收、多路复用信号调制和解调、系统自检等功效。(6)主机通常选择工控微型计算机或一般台式微型计算机，双机或多机备份。主机关键用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存放、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、和管理网络联接等。(7)投影仪、模拟盘、大屏幕、多屏幕、电视墙等用来扩大显示面积，方便于在调度室远距离观察。(8)管理工作站或远程终端通常设置在矿长及总工办公室，方便随时了解矿井安全及生产情况。(9)数据服务器是主机和管理工作站及网络其它用户交换监控信息集散地。(10)路由器企业网到互联网接入设备。矿井监测监控系统技术特征 (1)传感器及实施机构采取星型网络结构和监控分站相连，单向模拟传输。（2）监控分站至主站间采取树形、环形或树形和星形混合网络结构，多路复用(时分复用、频分复用或码分复用)、单工或双工(部分系统采取单工)、串行数字传输或频带传输、异步传输或同时传输。（3）采取微型计算机(含单片机)、大规模集成电路、固态继电器及大功率电力电子器件、投影仪、大屏幕、模拟盘、多屏幕、电视墙等.含有彩色显示、磁盘统计、打印报表、联网等功效。3.1.4系统功效监测矿井状态 对整个矿井系统中多种状态参数进行检测。比如检测甲烷、风速、烟雾、温度、煤尘等环境参数;煤仓煤位水仓水位、多种机电设备开停等生产参数;电压、电流功率等电力系统参数;带速、轴承温度等设备上作状态。环境参数超限报警和自动控制功效 当一些环境参数超限时会报警，并进行诸如断电等部分安全操作。为防卜系统主机和电缆发生故障时，无法实现环境参数超限报警、断电等操作，断电等控制功效由现场设备完成。所以即使主机和现场设备没能正常通讯，现场设备仍确保能正确实现上述全部控制功效。手动遥控断电、通电功效 当瓦斯超限或其它关键环境指标超标时，控制中心值班人员可经过系统切断相关Ix:域电源，待瓦斯浓度或其它关键环境指标恢复正常后，控制中心值班人员可经过系统遥控使相关Ix:域重新通电。自检功效 当系统中传感器、分站、转接板、传输电缆等设备发生故障时，能报警并统计故障发生时间、发生故障设备，以供查询及打印。当系统中主计算机出现故障不能正常上作时，接口板会检测出来，同时开启备份计算机，使其进入正常上作状态。数据存放功效 存放数据分为两部分，实时数据和设置数据。 实时数据关键为各监测对象值或状态，包含:a甲烷、风速等关键参数实时监测值，和这些参数值统计值；b报警及解除报警时间及状态；c断电、复电时间及状态；d设备开、停时间及状态；e设备故障、恢复正常上作时间及状态等。 设置数据关键为部分相关设备初始化数据、控制方法等，和部分系统用户信息。列表显示功效 对于系统中各个指标模拟量，和各个控制开关量，在主计算机软件中，全部能够用列表等显示出来。模拟量实时曲线和历史曲线显示功效 对于目前系统中部分部件上作状态模拟量，会生成实时曲线，方便于用户实时检测。同时这些采集到值，也会保留起来，后而能够依据用户要求生成某个时段上历史曲线。分布信息和工作状态显示 依据实际地理分布情况，在系统中建立模拟地图，地图中功效点全部是能够局部放大。每个局部放大图有该功效Ix:域上名称、上作状态和模拟运作情况。这些功效点大可是一个实施机构，小可是一个传感器、分站电控箱等。统计分析 系统对于多种保留数据，能够按特定要求进行查询统计分析。并将结果生成报表、曲线图、柱状图、饼图等，同时也能够将生成这些结果打印出来。短信报警、检测功效当系统检测到有报警情况时，能够跟据用户设置，把警情发送到相关责任人手机上。经过对系统设置用户也能够定时将一些关键参数实时采集值发送到特定人员手机上。3.4煤矿安全监测监控系统选型3.4.1系统类型3监控系统网络结构 依据网络拓扑理论，综合煤矿各类监控系统网络结构特点，监控系统结构可归纳为以下3类:3. 1星型网络结构 这种网络结构是监控系统各组成部分均以星型方法连接，它以地面主站为中心，经过信道和分站组成星形，井下分站连接各测点传感器。 该系统结构适适用于测点较少，没有控制要求小型监测系统，含有结构简单，便于集中管理，传输误差低，可靠性高优点。缺点是全部原始数据全部必需传输到地面主站进行处理，造成负担太重，同时主站出现故障，将影响系统正常使用。 这种结构经典监测系统有:抚顺AU - 1型、波兰CMM一20型、法国C T T 63/ 40型及前西德T F- 200型等。3. 2树型网络结构这种网络结构是星型结构变形，属分级管理网络，分级级数依据实际情况而定，每一级又组成星型网络。(1)总体结构中增设了了系统，了系统能够独立工作，即一级分站对它所管辖分站进行独立信息传输，这么，各分站能够接在了系统中(二级串行总线)，也能够接在总系统(一级串行总线)中。 (2)提升了整个系统工作可靠性。因为任何一个了系统全部能独立工作，主站故障不会影响到了系统正常运行，反之亦然;了系统之问亦能隔离，均不影响。如:对集中或较集中大型设备立监控了系统，即对煤矿关键工作过程(供电系统、提升系统、通风系统等)进行监控，这些了系统有独立工作能力，同时又可和地面进行通讯;对分散信息，可在相对集中地点设分站，这些分站能和了系统或主站通讯。 (3)提升了关键信息传输速率，减轻了主站负担。了系统将原始信息处理后，只将关键信息发送到主站就能够了。对设备控制命令，如不设了系统，全部指令均由主站发出，而串行传输速度随信息量增加而降低，显然会影响数据采集和设备实时控制。而设置一级了系统能够对它管辖设备直接公布控制指令，立即控制设备工作情况。 (4)增加了现场装备灵活性，煤矿可依据矿井条件和资金情况，先装备了系统，有条件时再配置整个系统，反之，也可先装备一套全矿井大系统，以后再依据生产需要及现代化管理要求增设了系统。 这种结构经典监控系统有:常州自动化研究所研制ICJ-2 ，ICJ-l0系统等，英国MINOS系统，美国DA N 6400系统等均属这类。3. 3复合网络结构 该网络是利用总线结构和星型结构或树型结构特点，依据现场需要组合成新型网络结构。经典网络结构是NOVELL总线和星型网络组成复合网，其逻辑结构图3。其特点：(1)安装灵活、节省电缆、迁居和维护方便。全部传感器全部能够就地挂接方法和干线连接，处理了传感器传输电缆长度问题;传统网络结构是传感器离开了分站就不能在系统中工作，全部传感器必需经过分站进行信号转化，蜘蛛网状电缆及传感器分布，使得分站极难迁居，只要有监控地方，哪怕是有一个测点也必需设置一个分站，造成了资金及设备浪费。 (2)增加了系统实时性。因为采取了以干线为主、分站为辅网络形式，兼分站可有可无结构特点，现场数据经过干线串行向主站传输，降低巡检周期，增加了系统实时性及信号传输速率。( 3)配置灵活，功效齐全，网络规模可大可小。该网络结构形式在发展了传感器能够直接干线及提升传输速度基础上，采取智能传感、智能监控分站即区域控制器，前者用在单一控制处，比如:瓦斯超限报警及断电，水位超限停泵，煤仓煤位超限皮带停止运转等简单控制;后者用于复杂控制，比如:设备锁控制，次序控制等，二者全部可不受地面主机故障影响，这么，我们就能够依据需要来选择智能传感器或控制智能监控分站。对那些不需控制测量点传感器则直接和干线或了干线连接。这种网络结构经典监控系统有:天津福深康斯培克企业生产森透里昂190型，森透里昂400型及600型等系列产品。监测监控系统设备部署 一、电缆铺设关键点及注意事项1电缆选择及使用关键点(1)从“调度监控室”到井筒(竖井)之间假如距离很长，可先用MHY32 ( 14 ) 主传输电缆(又称信号电缆)；假如其间距离不是很长，则用MHYBV (1 x 4)钢丝恺装井筒电缆，一直延续到井下比较干燥(无水滴、空气流通好)环境，然后用绝缘胶布带将线头封固。（2）提升井筒(竖井)电缆线在放到位后，必需将该电缆固定到井筒壁(或相关设施)上，以防长时间垂挂将电缆线拉断。（3）井下巷道呈斜坡(450)或平巷时，一律选择MHY32(14)主传输电缆：（4）监控分站（包含分站供电电源)出线部分一律先用MHYVR (1 4)传感器专用电缆(又名“通信电缆”)，假如传感器本身带有电缆，则用本安二通接线盒将各个线头对应连接。2.注意事项（1）电脑网络线路部署依据一般联机布线方法；（2）信号传输电缆和动力电缆分道走线；即使无法分离，最近间距需大于或等于1m；（3）信号传输电缆尽可能选择四芯，方便将其它两根线作为屏蔽层使用，全部电缆屏蔽层尽可能拧接在一起；（4）传输设施一定要采取动力线缆和动力电器设备；（5）高压及全部非本安设备接线盒一定要做到线头和外界隔离，且全部含电路设备应尽可能安放在远离滴水、通风良好、空气湿度低、温度适宜环境中。二、调度监控室部署（1）地面尽可能用“抗静电”材料地板铺设；（2）多种电线电缆不许拧绞在一起尤其是信号传输电缆；（3）现场220V线路布线必需先出草图；（4）整个系统要求单点接地，即从机房引出地线，而且连接到室外地线坑，且不许可和其它设备共用地线。三、系统接地装置施工方法在距离建筑物基部大于3m地方挖掘方圆2m2m2m土坑，底部匀撒5kg10kg非加碘食盐(工业用盐也可)，将一层铜质丝网平铺于食盐之上(铜网上预先连接好接地线)，然后取土掩埋30cm40cm，用水浇透后再撒5kg10kg食盐，加30cm40cm土后浇水，最上方留50cm100cm土壤，将系统地线和地线坑引线相连接即可(假如该建筑物留有剩下地线装置，可将系统地线单独连接到该装置)。四、传感器部署 1.传感器部署要求因为甲烷密度小于空气，通常巷道上方甲烷浓度大于下方。所以传感器部署总体要求是：（1）甲烷传感器安置在粉尘较少环境，且距离煤壁大于300mm，距顶板不得大于300mm,距巷道测壁不得小于200mm。（2）风速传感器安置于巷径均匀、风速均匀、空气温度不大环境中，且风速传感器进风口距离巷道顶部约为25cm35cm之间。（3）温度传感器在巷道中可随意放置或温度偏高煤壁周围。（4）全部传感器安放、设置、调校均以该产品使用说明书为准。2传感器在工作面部署 1)采谋工作面甲烷传感器设置为立即监控采煤工作面甲烷浓度改变情况，低瓦斯、高瓦斯和煤和瓦斯突出矿井全部必需在工作面和回风巷设置甲烷传感器：高瓦斯和煤(岩)和瓦斯突出矿井采煤工作面仁隅角必需设置甲烷传感器。低瓦斯、高瓦斯矿并采煤工作面进风巷甲烷浓度通常较低。所以，工作面甲烷传感器和回风巷甲烷传感器断电范围为工作面和回风巷：当煤(岩)和瓦斯突出时，瓦斯在突出压力下会逆风涌人进风巷，假如煤(岩)和瓦斯突出矿井采煤上作面甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全设备，则必需在进风巷设置甲烷传感器。采煤工作面采取串联通风时，被串联工作面进风巷必需设置甲烷传感器。采煤机必需设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 2)长壁采煤工牛面甲烷传感器部署图l-4所表示，对U型通风方法采煤丁作面，低瓦斯、高瓦斯和煤和瓦斯突出矿井全部必需在工作面设置甲烷传感器Tl，在工作面回风巷设置甲烷传感器T2；高瓦斯和煤(岩)和瓦斯突出矿井采煤工作面上隅角必需设置甲烷传感器T0；若煤(岩)和瓦斯突出矿井甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器T3；低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面采取串联通