1、机电安全管理技术培训,煤矿安全生产监控系统与安全管理,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,煤矿安全生产监控系统是指具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于煤矿通风安全及生产环节监控的系统，包括煤矿安全监控系统、煤矿瓦斯抽采（放）监控系统、煤矿轨道运输监控系统、煤矿胶带运输监控系统、煤矿供电监控系统那个、煤矿排水监控系统、煤矿火灾监控系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、人员位置监测系统等。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,一、矿井安全监控技术发展概况矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯2、检测仪器瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪30年代日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直延用至今。40年代，美国研制了检测瓦斯气体的敏感元件铂丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所（SMRE）制成了最早的载体催化元件。60年代以后，主要产煤国家都把发展载体催化元件作为瓦斯检测仪器的主攻方向。电子技术的进步推动了瓦斯监测装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带式仪器，以后是矿井监控系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统、英国的MINOS系统、美国的SCADA系统等。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,我国矿井安全监控技术经历了从简单到复杂、从低水平到高技术的发3、展过程。从建国初期到70年代，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、瓦斯检定灯、检知管、风表等携带式仪器检测井下环境参数。60年代初期，我国开始研制载体催化元件，1964年煤炭部组织有关研究所、制造厂攻关，研制了第一种达到使用水平的载体催化元件；接着，抚顺煤矿安全仪器厂研制出以该元件为传感器的AQR-1型瓦斯测量仪。随着敏感元件制造水平的提高和电子技术的发展，特别是大规模集成电路、微型计算机的广泛应用，使监控技术进入了新的发展时期。70年代瓦斯断电仪问世，装备在采掘工作面、回风巷道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续监测及超限时自动切断被控设备的电源；随后，陆续研制了便携式瓦斯检测报警仪、瓦斯4、报警矿灯。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,80年代初期，从欧美国家先后引进了数十套矿井监控系统，如法国的CTT63/40系统、波兰的CMC-1系统、CMM-20系统、英国的MINOS系统、西德的TF200系统、美国的DAN6400系统及配套的传感器和便携式仪器装备矿井，并相应地引进了部分监控系统、传感器和敏感元件的制造技术，由此推动了我国矿井安全监控技术的发展进程。1983年以后，国内有多种型号矿井监控系统通过了技术鉴定，逐步实现了对矿井安全、生产方面多种参数的连续监测、监控、数据储存和数据处理。目前，我国已有数十家科研、制造单位生产矿井监控系统、各种传感器、瓦斯报警断电仪、瓦斯遥测报警断5、电仪、风电瓦斯闭锁装置、自动排瓦斯装置、便携式瓦斯检测报警仪、智能式瓦斯检测报警记录仪、瓦斯氧气双参数检测报警仪、多参数检测仪、瓦斯报警矿灯等数百种监控产品。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,90年代以后，随着电子技术的发展，特别是计算机和控制技术的发展，特别是总线传输技术的发展，煤矿安全生产监控技术已经发展成为一个综合、复杂的多功能系统。如KJ90煤矿安全综合监控系统，KJ126煤矿安全监控系统，KJ95安全监控系统，KJF2000安全监控系统等，涉及到传感器、电工技术、电子技术、电力电子技术、计算机、通讯、自动控制、化学等多门学科，与矿山的采、掘、机、运、通等生产环节紧密相关，功能复杂，6、技术难度高，要求监控技术人员具有较高的技术素质。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,二、煤矿安全生产监控系统的分类煤矿安全生产监控系统可按照监控目的、信号传输方式、网络结构等来进行分类，如按传输信号复用方式分为：时分制系统、频分制系统、码分制系统、复合复用方式（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上的系统）；按系统网络结构可分为：树形、环形、星形、总线形等；按传输信号的调制方式可分为：基带、调幅、调频、调相等；按工作方式可分为：主从方式、多主方式等。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,按监控目的分类：（1）煤矿安全监控系统（2）煤矿瓦斯抽采（放）监控系统（3）煤矿轨道运输监控系统（4）7、煤矿胶带运输监控系统（5）提升运输监控系统（6）煤矿供电监控系统（7）煤矿排水监控系统（8）煤矿火灾监控系统（9）矿山压力监控系统（10）煤与瓦斯突出监控系统（11）人员位置监测系统（12）综合监控系统,第二节 煤矿安全监控系统,煤矿安全监控的主要内容包括：对井下CH4、CO、O2、CO2等气体浓度的检测；对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度、水位等环境参数的检测；对生产设备运行状态的监测、监控等。煤矿安全监控系统一般由传感器、井下分站、传输线路、地面中心站、监控软件组成，如下图所示：,图7-1 煤矿安全监控系统,第二节 煤矿安全监控系统,一、煤矿安全生产监控系统基本构成1.传感器2.井下监控分8、站井下监控分站是一种以嵌入式芯片为核心的微机计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道，多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网或总线方式能及时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的及时发出报警和断电控制信号。3.信号传输网络将监测到的信号传送到地面中心站的信号通道。如无线传输信道、电缆、光纤等。4.地面中心站,二、煤矿安全生产监控设备,（一）传感器1.高低浓度甲烷传感器2.一氧化碳传感器3.矿用氧气传感器4.温度传感器5.风速传感器6.烟雾传感器7.开停传感器,二、煤矿安全生产监9、控设备,（二）、便携式气体检测报警仪（三）、甲烷报警矿灯（四）、井下分站（五）、安全监控系统,第三节 矿井安全监控系统安全管理,一、矿井安全监控系统一般规定1.煤矿企业应建立安全仪表计量检验制度。2.高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井，必须装备矿井安全监控系统。没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须装备风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的矿井的采煤工作面，必须装备甲烷断电仪。3.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、10、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。4.煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连,第三节 矿井安全监控系统安全管理,接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。防爆型煤矿安全监控设备之间的输入、输出信号必须为本质安全型信号。安全监控设备必须具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。矿井安全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；当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装11、置的全部功能；当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h；系统必须具有防雷电保护；系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机应不少于2台，1台备用。,二、安装、使用和维护的安全管理,1.安装断电控制系统时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。安全监控设备的供电电源必须取自被控制开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。拆除或改变与安全监控设备关联的电气设备的电源线及控制线、检修与安全监控设备关联的电气设备、需要安全监控设备停止运行时，须报告矿调度室，并制定安全措施后方可进行。2.安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。甲12、烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每7天必须使用校准气样和空气样调校1次。每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试。安全监控设备发生故障时，必须及时处理，在故障期间必须有安全措施。,二、安装、使用和维护的安全管理,3.必须每天检查安全监控设备及电缆是否正常，使用便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报监测值班员；当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施并必须在8h内对2种设备调校完毕。4.矿井安全监控系统中心站必须实时监控全部采掘工作面瓦斯浓度变化及被控设备的通、断电状态。矿井安全监控系统的监测日报表13、必须报矿长和技术负责人审阅。5.必须设专职人员负责便携式甲烷检测报警仪的充电、收发及维护。每班要清理隔爆罩上的煤尘，发放前必须检查便携式甲烷检测报警仪的零点和电压或电源欠压值，不符合要求的严禁发放使用。,二、安装、使用和维护的安全管理,6.配制甲烷校准气样的装置和方法必须符合国家有关标准，相对误差必须小于5%。制备所用的原料气应选用浓度不低于99.9%的高纯度甲烷气体。7.安全监控设备布置图和接线图应标明传感器、声光报警器、断电器、分站、电源、中心站等设备的位置、接线、断电范围、传输电缆等，并根据实际布置及时修改。,三、甲烷传感器和其他传感器的设置的安全规定,1.甲烷传感器报警浓度、断电浓度、14、复电浓度和断电范围必须符合表3规定。2.低瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。3.在回风流中的机电设备硐室的进风侧必须设置甲烷传感器。4.高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点、瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器。5.在煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，进风的主要运输巷道和回风巷道内使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆型柴油机车时，蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪，柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。当瓦斯浓度超过0.5%时，必须停止机车运行。,三、甲烷传感器和其他传感器的设置的安全规定,15、6.瓦斯抽放泵站必须设置甲烷传感器，抽放泵输入管路中必须设置甲烷传感器。利用瓦斯时，还应在输出管路中设置甲烷传感器。7.装备矿井安全监控系统的矿井，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，主要通风机的风硐应设置压力传感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器。装备矿井安全监控系统的开采容易自燃、自燃煤层的矿井，应设置一氧化碳传感器和温度传感器。装备矿井安全监控系统的矿井，主要通风机、局部通风机应设置设备开停传感器，主要风门应设置风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧应设置馈电状16、态传感器。,四川师范大学工学院 机电工程系,Thank You!,传感器,煤矿安全监测主要通过检测仪器来实现。一个简单的检测仪器通常由传感器、信号变换电路及电源等部分构成。借助于敏感元件，对被测物理量进行检测和信号变换，输出模拟量信号或开关量信号的装置，称为传感器。传感器主要由敏感元件、转换器件、测量及变换电路和电源等组成，如图所示。,地面中心站,煤矿监控系统中心站是煤矿环境安全和生产工况监控系统的地面数据处理中心，用于完成煤矿监控系统的信息采集、处理、储存、显示和打印功能，必要时还可对局部生产环节或设备发出控制指令和信号，中心炸一般由主控计算机及其外围设备和监控软件组成，通常设置在煤矿监控中17、心或生产调度室中。,高低浓度甲烷传感器,主要用于监测高瓦斯煤矿井下环境气体中的瓦斯浓度，可以连续自动地将井下沼气浓度转换成标准电信号输送给关联设备，并具有就地显示沼气浓度值，超限声光报警等功能。还可与各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置配套，适宜在煤矿采掘工作面、回风巷道等地点固定使用。采用热催化原理与热导原理相结合来测量沼气浓度，克服了单一元件测量过程中的不稳定现象，具有性能稳定、测量精确、响应速度快，结构坚固、易使用易维护等特点。并具有遥控调校、断电控制、故障自校自检等新功能。,井下分站,KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站（以下简称分站）是一种以嵌入式芯片为核心的微机计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道，多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网或总线方式能及时将监测道德各种环境参数、设备状态传送到地面并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。,安全监控系统,