1、煤矿安全综合监控系统 原理及应用,第一讲 监控系统的组成及主要功能第二讲 监控系统关键设备井下分站 第三讲 分站电源第四讲 数据通讯接口及网络交换机 第五讲 甲烷风电闭锁第六讲 矿用传感器及断电控制器第七讲 监控系统软件及操作,第一讲 监控系统的组成及主要功能,KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统主要由：地面-地面监控中心站及网络终端、避雷器、网络交换机（信息传输装置）；井下-工业以太网传输平台、井下分站、传感器（各类有毒有害气体及工矿传感器）、断电控制器（及执行器）。系统结构-地面：采用星型拓扑结构；井下部分采用树型拓扑结构。网络协议支持标准的TCP/IP协议。,煤矿监控系统的组成,煤矿安全2、监控系统的主要功能,利用井下分站、信息传输装置和传感器、执行器等设备对井下各环境、工矿参数进行连续监测，将采集到的监测数据实时传送给井下分站直至地面中心站，在发现异常情况时就地自动发出超限声光报警和断电控制，实现对井下生产安全的远程集中监控。,煤矿安全监控系统的主要特点,1)KJ90NA/NB型煤矿安全监控系统是全国第一家按煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）研发制造，并取得新煤矿安全标志的煤矿监控系统。2)具有良好的开放性和可伸缩性，采用模块化设计，组态灵活。能满足各矿井监控系统最优化最经济运行。3)地面监控中心运行在标准的Ethernet TCP/IP网络环境，操作系统平3、台为中文Win98/NT/2000/XP，可方便实现网上信息共享和网络互联。,支持Internet/Intranet模式的Web系统综合监控信息浏览。4)系统软件采用统一的显示格式；显示画面文本、图形兼容，显示信息直观、生动，具有实时多屏显示功能。5)具有实时数据存储和各种统计数据存储能力。存储时间长、查询和报表功能丰富，格式可由用户编排。6)系统主机和联网主机采用双机热备，24h不间断运行。一旦主机发生故障，备用机能在5分钟内投入工作。联网主机装有防火墙。7)配有系列化、多用途监控分站。具有风电闭锁、瓦电闭锁、甲烷风电闭锁功能。停电时具有数据保存能力，确保监测数据和设置数据信息不丢失。,8)4、当通讯线路断线后，分站能保存2h以上的数据，待通讯线路恢复后，自动将数据补传至地面中心站。9）分站与传感器均具有红外遥控设置、调校 功能；模拟量、开关量端口可任意互换；支持多种信号制，具有实时数据存储能力 10)分站的备用电池可保证2h以上的满负荷供电容量。11)分站具有超强的三级断电控制能力(中心站手控、分站程控和异地交叉断电)。其中，甲烷超限断电及甲烷风电闭锁控制执行时间不大于2s。且具有断电回馈信息比较，和馈电异常报警功能。12)传感器种类齐全，可对井下环境和工况参数实现全面监测。瓦斯传感器的稳定性为15天，调校周期为10天。,且寿命长、功耗低、传输距离远等特点。13)系统采用无极性、二5、芯传输的RS485通讯总线+工业以太网方式，通讯距离远适合光缆、矿用通信电缆及普通双绞线传输。14)具有自检功能，可对分站、电源、传感器、电缆等设备进行诊断，能报警和记录并自动切断故障支路。有完善的多级口令保护功能。15)系统设备具有完善的故障闭锁功能，当与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时能切断与之有关设备的电源并闭锁。16)可靠的避雷保护措施。17)强大的子系统兼容能力，支持人员定位、电网监测、工业电视、瓦斯抽放监测、原煤运输、皮带监控、水泵监控、风机在线监测等多种系统。,煤矿监控系统的技术参数,容量：64个分站（可扩展至128台）512个输入量 512个控制量；或256台分站；传输速率6、：2400bps、100/1000M传输方式：RS485/工业以太网中心站到分站传输距离：25km分站到传感器传输距离：2.0km巡检周期：30s、5s控制执行时间：2秒处理精度：0.5%画面刷新：2s电源波动：90110%(地面)、1575%(井下),总线型煤矿监控系统组成示意图,KJ90NA型煤矿安全监控系统连接图,KJ90NA/NB煤矿安全监控系统井下连接图,交换机接线图,新老监控系统分站的功能比较,第二讲 安全监控系统的 关键设备井下分站,简 介,KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站（以下简称分站）是一种以51系列单片机为核心的微型计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下诸如瓦7、斯、一氧化碳、风速、负压等多种环境参数、井下设备的开停状态等进行连续监测。具有本安供电；多通道、多制式信号采集；数据存储；就地循环显示；断电控制；485通讯；红外遥控设置等功能。通过井下工业以太环网能实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各种命令，发现异常情况时自动发出声光报警讯号，及时切断井下相关用电设备的交流电源。,1、为传感器、断电器提供本安直流工作电源；2、采集各传感器的时实环境参数，设备运行状态；3、通讯：向地面中心站传送井下时实环境参数；4、执行地面中心站的各种控制命令；并对各种超限状况进行断电控制。5、实现就地数字显示6、数据存储,井下分站的主要8、功能,KJ90NA系统F16/F8型井下分站电路原理框图,F16/F8型井下分站整机原理框图,1、KJ90-F8型中分站,矿用产品安全标志证书和防爆合格证,发光管状态定义说明,数码管显示说明,传感器通道号,红外接收器,传感器显示值或状态,传感器类型,F8型井下分站传感器通道图,4 KJ90-F8型宽带监控分站航控插座面板图,远程2mK本安断电控制口路,5 分站主板电路板图,F8型分站主板,采集电路,分站电路原理图,KJ90-F8型宽带分站本安信号端口,航空插座模拟量、控制和通讯端口定义说明,F8型分站（19芯插座）定义说明,1号：+12V；2：号VSS；310号：+18V；11号：C1近程控制9、1(接电源中的J1)；12号：C2近程控制2(接电源中的J2)；13：号C3近程控制3(接电源中的J3)；14：号C4近程控制4(接电源中的J4)；15：号备用电源投入信号；16：号 GND备用主板地。,2、F16型井 下分站,24芯航空插头各管脚定义及说明,1腿：红（12V1）供分站（本安）主板电源；2腿：黄白（18V1）供传感器口1,2；3腿：兰白（18V2）供传感器口3,4；4腿：白白（18V3）供传感器口5,6；5腿：绿白（18V4）供传感器口7,8；6腿：黄黑（18V5）供传感器口9,10；7腿：兰黑（18V6）供传感器口11,12；8腿：白黑（18V7）供传感器口13,14；9腿：10、绿黑（18V8）供传感器口15,16；10腿：红白（18V9）供智能开停用；11腿：棕白（12V2）供2M口板；,17腿：C4近程控制4(接电源中的J4)；18腿：备用电源投入信号+；19腿：备用电源投入信号-；20腿：GND备用主板地；21/22/23/24腿：GND备用主板地；,12腿：红黑（3.6V1）供液晶屏背光；（数码管时不用）13腿：棕黑（5V1）供2M口板；14腿：C1近程控制1(接电源中的J1)；15腿：C2近程控制2(接电源中的J2)；16腿：C3近程控制3(接电源中的J3)；,主要技术指标,1 供电电源1.1 额定工作电压：12 VDC。1.2 工作电流：450 mA。1.11、3 信号制1.3.1 模拟量频率型信号：200Hz1000Hz时，输出的正、负脉冲宽度均须0.3ms，高电平的电压幅值3V（此时的输出电流为2mA），低电平的电压幅值0.5V。1200Hz2000Hz时，输出的正、负脉冲宽度均须0.15ms，高电平的电压幅值3V（此时的输出电流为2mA），低电平的电压幅值0.5V。1.3.2 开关量电流型信号：1mA/5mA。当输出电流1.5 mA时表示“停”，输出电流4mA时表示“开”。1.3.3 数字量1.3.4分站与数字量信号传感器的传输端口数量：1路；1.3.5分站与数字量信号传感器间的传输方式：主从式；半双工；RS485；双极性；,分站与数字量信号传12、感器间的传输速率：2400bps；分站与数字量信号传感器之间的最大传输距离：2km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；传输信号工作电压的峰峰值：0.5V6V；传输信号工作电流的峰峰值：150mA。控制量电平型信号：输出高电平时3V（此时输出电流为2mA）输出低电平时0.5V。累计量输出高电平时3V（此时输出电流为2mA）输出低电平时0.5V正、负脉冲宽度0.3s，正、负脉冲的转换时间5ms。模拟量输入处理误差0.5%。累计量输入处理误差0.5%。,最大监控容量控制执行时间分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间2s。分站与配接设备的传输a)分站与KJJ46数据接口的传输：13、分站与KJJ46数据接口的传输口：1路；分站与KJJ46数据接口的传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性；分站与KJJ46数据接口的传输速率：2400 bps；分站与KJJ46数据接口的最大传输距离：10km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.5 V6 V；传输信号工作电流峰峰值：150 mA。,b)分站与KJJ103矿用网络交换机的传输：分站与KJJ103矿用网络交换机的传输端口数量：1路；分站与KJJ103矿用网络交换机的传输方式：TCP/IP电缆以太网传输方式；分站与KJJ103矿用网络交换机的传输速率：10Mbps/100Mbps自适14、应；分站与KJJ103矿用网络交换机的最大传输距离：100m(使用MHYVP 24电缆，单芯截面积1.5mm2)；传输信号工作电压峰峰值：0.2 V2.5 V；最大传输距离分站到传感器的最大传输距离2km，(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积1.5mm2)；分站到控制执行器的最大传输距离2km(使用MHYVP 14电缆，单芯截面积不小于1.5mm2)。,F16型分站最大监控容量信息表,KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统F-16型井下监控分站 主 板,分站PCB电路板,3、KJ90-F16(B),KJ90-F16(B)型分站的技术优势,1、核心控制芯片采用基于ARM内核的32位嵌入式微控制器15、，运行速度可达72MIPS，是传统MCS-51系列单片机的72倍；2、内置嵌入式实时操作系统，采样、通讯任务可同步进行，并可设定各种任务的优先级，使控制输出更及时；3、支持的传感器接口类型丰富，可满足矿方各种应用要求；,4、分站采用大容量的、高可靠性、快速的存储芯片，用于统计传感器、控制口、电源状态变化发生的准确时间。并通过主通信上传至中心站；5、作为通用型矿用分站，可同时具备瓦斯分站及人员定位分站的功能，即采集瓦斯数据的同时也可以在分站的智能口采集人员定位读卡器数据；6、支持分站程序远程在线更新，减少煤矿安全事故隐患。7、分站自带10/100Mbps自适应以太网接口。在以太网平台可延伸到的地16、方，主通讯采用以太网方式替换传统的RS485通讯方式，提高通讯速率，降低巡检周期时间。8、带软件滤波功能，能最大限度滤除瞬间干扰带来的大值,9、支持分站程序远程在线更新，减少煤矿安全事故隐患。10、分站自带10/100Mbps自适应以太网接口。在以太网平台可延伸到的地方，主通讯采用以太网方式替换传统的RS485通讯方式，提高通讯速率，降低巡检周期时间。11、带软件滤波功能，能最大限度滤除瞬间干扰带来的大值。,KJ90-F16(B)分站的特点,1、16路普通模拟量开关量互换输入口，可接入的传感器信号类型如下：200Hz1000Hz频率型；200Hz2000Hz频率型；1mA5mA(或4mA20m17、A)电流型；1mA/5mA(或4mA/20mA)开关量；触点型开关量。,2、提供一路脉冲量采集输入口；3、提供一路RS485智能口与带RS485接口的传感器通讯；（从通讯）4、提供一路RS485主通讯接口与矿用网络交换机或通讯接口相连；5、可以提供一路10/100Mbps自适应以太网接口与矿用网络交换机相连。（基于成本考虑硬件未焊接，特殊场合可以定制生产）,KJ90-F16(B)分站的特点,6、有8路控制输出。第1、2、3、4路为电平控制输出；第5、6、7、8路控制输出兼容常开/常闭触点控制与电平控制。7、双排数码管及LED显示实时时钟、采样值、控制口状态、通讯状态、电源状态等。8、可采用遥控18、器对分站进行设置。,KJ90-F16(B)分站的特点,KJ90-F16(B)型分站9-16通道信号采集电路板,KJ90-F16(B)型分站显示板,KJ90-F16(B)型分站接线板,KJ90-F16(B)分站的典型应用,典型应用1，应用于瓦斯监控系统典型应用2，瓦斯及人员定位合一系统,KJ90-F16(C),液晶显示屏,F16(C)矿用本安型分站特点,9、提供一路RS485智能口与带RS485接口的各种智能综合保护器通讯；（从通讯）10、提供一路10/100Mbps自适应以太网接口与矿用网络交换机相连。（主通讯），特殊情况下可以更换为单模双纤光模块用于直接与以太网交换机的光口连接。,KJ90-19、F16(C)矿用本安型分站,典型应用1，应用于电网监控系统,第三讲 井下分站电源,本安直流稳压电源工作原理框图,分站电源的主要技术指标及特性,电源箱供电电源：输入电源电压等级:660V/380V/220V/127V,50 Hz(定货时由用户选择)；电源箱输入电源波动范围：75%110%；电源箱提供 12V/500mA及18V/350mA本安电源；当交流停电时，电源箱备用电源电池自动投入供电，可保证额定负载下连续工作2小时；备用电源电池：铅酸蓄电池12V/7Ah，2节串连使用；交直流转换时间：1s；当交流停电时，备用电源电池自动投入供电，可保证额定负载下连续工作2小时；,充电电压：30V DC，20、放电终止电压：21(1)VDC;充电电流：2A，充电截止电压：28(0.2)VDC；分站箱额定工作电压：12 VDC，工作电流450 mA；模拟量信号输入：200Hz1000Hz时，输入的正、负脉冲宽度0.3ms，高电平电压幅值3V(输出电流2mA)，低电平电压幅值0.5V，1200Hz2000Hz时，输入的正、负脉冲宽度0.15ms，高电平电压幅值3V(输出电流2mA)，低电平电压幅值0.5V;模拟量输入处理误差0.5%；,开关量信号输入：1mA/5mA。(1.5 mA表示“停”，4mA表示“开”)；数字量信号传感器传输端口：1路；与数字量信号传感器的传输方式：主从、半双工、RS485、双极21、性；与数字量信号传感器间的传输速率：2400bps；与数字量信号传感器间的最大传输距离：2km(电缆：MHYVP 14单芯截面积1.5mm2)；传输信号电压峰峰值：0.5V6V；传输信号电流峰峰值：150mA；注：数字量信号传感器特指具有RS485通讯功能的智能型传感器(如：智能开停传感器、V型锥传感器等)；,控制量输出：远程控制口电平信号输出，低电平时0.5V，高电平时3V(输出电流2mA)，近程控制常开节点或常闭触点可选；累计量输入：电平信号输入，低电平时0.5V，高电平时3V(输出电流2mA)正、负脉冲宽度0.3s，正、负脉冲转换时间5ms，累计量输入处理误差0.5%；分站甲烷超限断电及22、甲烷风电闭锁控制执行时间2s；分站与传感器、断电器间的最大传输距离：2km(电缆MHYVP 14，单芯截面积1.5mm2)；,分站与 KJJ46数据通讯接口、KJJ103矿用网络交换机间的传输方式：主从、半双工、RS485、双极性;传输速率：2400 bps;最大传输距离：10km(电缆MHYVP 14，单芯截面积1.5mm2)，信号电压峰峰值：0.2 V2.5V，信号电流峰峰值：150 mA。,本安直流稳压电源输出特性表,F8型中分站电器布置图,F8型分站电源内部结构,交流电源输入接线柱,4路近程控制输出接线柱,内接地柱,12V板,18V板1-5,充放电管理及近程控制板,电池,变压器,F8型23、分站电源箱交流电源和断电接线图,近程36(距离小于100米)断电常开或常闭接点,高压交流接入,接地,F16型井下分站电源箱,F16型分站电源箱外观,交流电源输入接线柱,4路近程控制输出接线柱,内接地柱,12V板,18V板1-5,充放电管理及近程控制板,电池,变压器,分站的连接与调校,F16型井下分站传感器通道图,第四讲 信息传输接口,KJJ46型数据通讯接口又称信息传输接口，是地面中心站与井下分站之间进行数据交换而设计的通讯接口,是KJ90型煤矿安全监控系统的传输枢纽（简称接口）。,KJJ46接口的结构特征,KJJ46型数据通讯接口采用接口、电源一体化设计，外型结构为扁形长方体。,KJJ46,24、1散热孔 2电源开关 3产品型号,KJJ46数据传输接口,KJJ46型数据通讯接口正面显示面板示意图：收I 控I 发I线路一传输状况指示灯；收II 控II 发II线路二传输状况指示灯；电源电源状况指示灯,KJJ46接口的结构特征（二）,KJJ46数据传输接口,KJJ46的结构特征（三）,KJJ46型数据通讯接口背面结构及通道连接示意图：线路I对应主机串口I和备机串口I。线路II对应主机串口II和备机串口II。,KJJ46数据传输接口的连接位置1,KJJ46数据传输接口的连接位置2,KJJ46数据传输接口电路板,KJJ46型数据通讯接口可转换和发送来自地面中心站内的监控主机和井下分站的各种控制指25、令及监测信号；连接井下的通讯电缆不仅采取了安全栅隔离，而且还设计了限流、限压、防雷的保护措施；采用了先进的双机自动切换技术，智能控制；采用了双线式技术，可解决传输不匹配问题。,KJJ46数据传输接口的特点,KJJ46的主要功能,实现中心站计算机与分站之间的双向通信；自动控制数据收发的状态；实现双机热备自动切换；实现非本安到本安信号的隔离，满足安全标准要求；适应煤矿的大幅度电压波动，并保持输出正常；具有通讯状态和电源指示功能；,KJJ46工作原理（一）,KJJ46型数据通讯接口采用调制解调原理传送和监控来往于地面中心站监控主机及井下分站间的各种监测信号。实现双机热备切换和控制收发状态的功能。主要26、组成部分有：TD为发送；RTS为收发、转换与控制；RD为接收状态的指示；电源等。,KJJ46工作原理（二）,电源部分在220V输入端增加防雷及过压保护电路，防止因雷击和瞬间高压冲击损坏变压器。为解决煤矿电压不稳的问题，采用了磁饱和变压器，这种变压器的特点是能适应宽电压范围并保持输出稳定。在整流端，采用了大容量的电容调节电压纹波，为电路提供稳定纯净的电源。,KJJ46工作原理（三）,电源部分原理框图,KJJ46工作原理（四）,数据转换和控制部分原理计算机下发的数据经过TTL数据转换后，是由单片机进行数据监控，实现数据收发控制和双机热备切换控制，再经过RS485调制芯片转换成RS485信号发送给分27、站，发送完毕后由单片机将RS485芯片设置成接收状态，回收分站发出的数据。,KJJ46工作原理（五）,数据转换和控制部分原理框图,KJJ46的电路原理,KJJ46数据传输接口主要由电源转换部分、单片机控制部分、数据转换部分和RS485转换电路部分组成。,KJJ46软件设计流程,KJJ46技术指标(一),输入电源：1 交流输入电压等级：220 VAC；2 电源波动范围：标称值的90%110%；3 电源频率：48 Hz52 Hz；4 电源电压失真：总的谐波分量应10%。,KJJ46技术指标(二),通讯接口与分站的通讯：1）通讯接口与分站的传输口：2路；2）通讯接口与分站的传输方式：RS485、半双28、工、主从式、双极性；a）传输波特率：2400bps；b）工作电流峰峰值：300mA；c）工作电压峰峰值：1.5V12V；3）通讯接口到分站最大传输距离为10km，电缆型号:MHYVP 14(7/0.52mm)。,KJJ46技术指标(三),通讯接口与与计算机的通讯1）通讯接口与计算机的传输口：2路；2）通讯接口与计算机的传输方式：RS232、半双工、主从式、双极性；a）传输波特率：2400bps；b）工作电压峰峰值：24V；3）通讯接口到计算机最大传输距离为3m。,KJJ46技术指标(四),功能a）通讯接口具有与分站双向通信及其指示功能；b）通讯接口具有与主机双向通信及其指示功能；c）通讯接口具29、有自动切换功能；d）通讯接口具有电源指示功能。,KJJ46技术指标(五),挂接分站的最大容量：64台分站。自动切换响应时间：确认主机故障后1416s。,双机热备定义,双机热备指的是采用2台电脑分别作为监控系统主、备机。2台电脑串口分别接接口的“主机串口”和“备机串口”，注意当使用串口I的时候485线接“线路I”，串口II的时候485线接“线路II”。监控系统软件需要使用软件研究室专门开发的双机热备软件，可实现主、备机间的数据自动备份和主、备机监控软件自动开停。,偏置电阻调节,偏置电阻作用是在线路进入空闲状态后，把总线上没有数据时（空闲方式）的电平拉离0电平。这样一来，即使线路中出现了比较小的反30、射信号或干扰，挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作，从而确保通讯质量。具体设置方法如下：偏置电阻的拨码开关S4共有8位，拨到数字端为关，拨到“ON”端为开。拨码开关两个为一组，1、2，3、4分别控制U6A、B两线上的偏置阻值，5、6，7、8分别控制U11A、B两线上的偏置阻值。当拨单号为开的时候偏置阻值为1.1K，当拨双号为开的时候偏置阻值为1.6K，单双号的一起为开时候偏置阻值为680。出厂设置为1.1K。,匹配电阻的调节,当遇到井下通讯电缆布线分支较多、较复杂的时候，容易发生反射干扰从而影响通讯质量。此时，可在大的分支中选择一台离主线较近的分站，将其主板上的跳线J131、插上跳针，使该分支与地面接口对应匹配，即可吸收反射干扰。同样，可通过调节接口上蓝色匹配电位器的阻值改善通信质量，一般取值在60150欧姆之间，出厂设置为120欧姆。,故障分析与排除,RS485多采用两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中，一般采用的是一个主机带多个从机的主从通信方式。RS485接口采用差分方式传输信号方式，通讯时系统只需要检测两线之间的电位差就可以了。RS485收发器共模电压范围为-7+12V，只要满足上述条件整个网络就能正常工作。网络线路中共模电压如超出此范围就会影响通信的稳定性和可靠性，甚至损坏接口。,RS432、85通讯的特点,RS232接口采用的是点对点的通信方式，这种方式不能实现联网功能。而RS485则可以解决这个问题。通常PC机默认的是RS232接口，所以在KJ90NA系统中我们是通过RS232/RS485转换电路来实现将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，,第五讲 甲烷风电闭锁,甲烷风电闭锁功能,如果不具备该功能，当风机停时，瓦斯出现积聚，一旦风机随意启动，会造成大量高浓度瓦斯排出，出现安全重大隐患，应该增加该功能。,系统应具备风电瓦斯闭锁功能，局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%,必须对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人33、工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%时，自动解锁。,CH43.0%,风电瓦斯闭锁,闭锁局部通风机电源专用远程断电控制选用KDG3K型井下远程馈电断电器作为闭锁局部通风机电源专用远程断电控制，使用说明如下：1)KDG3K-1电路板跳线说明：高电平闭锁-S2跳接，S1跳接A-B(无故障闭锁功能)；2)为使断电指示灯与风机闭锁状态一致,须对KDG3K-1电路板进行改进,方法如下:将电阻R11焊脚(与T1连接端)一端挑起后与D2负极连接。,风电瓦斯闭锁,第六讲 监控系统配套传感器,KG9701型智能低沼传感器,返回,KG3004温度传感器,KG4003A矿井负压传感器,继续,GJG10H34、型智能红外甲烷传感器 采用国际最新（NDIR）非色散红外探测技术研制而成的新一代测量仪表，克服了催化原理传感器标定周期短、容易中毒等现象，具有测量准确、反应速度快、标定周期长、不受其它气体影响、测量范围宽、功耗低、使用寿命长等特点。,GJG10H型智能红外甲烷传感器,主要技术指标：测量范围：010.0%CH4或0-100%CH4；分辨率：0.01CH4；元件检测反应速度：20s；调校周期：6个月；使用寿命：5年报警方式：间歇式声光报警，85dB(声强)，能见度20m(光强)报警点范围：0.52.50连续可调；断电点范围：0.52.00连续可调；整机工作电压：924V DC，18VDC/51mA35、；传输距离：3km(供电18V DC使用1.5mm2铜芯电缆)；输出信号：2001000Hz、15mA DC防爆型式：Exib矿用本安型,KG900lB型智能高低浓度沼气传感器,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，利用人工智能技术对信息进行处理和分析，将稳定性指标由一周提高至一月，使用寿命由一年延长至一年半。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。增加了遥控调校、断电控制、故障自校自检等新功能，大大节约了使用与维护费用。,甲烷浓度检测电桥,若A、B 两点的电位相等则I1R1=I2R3 I1R2=I2R4两式相除，得到：36、R1=R2（R3/R4）A、B两点的电位差为：UAB（R1/4R）E黑元件的电阻值与温度的关系为：R1(DCQ/h)R0（燃烧热方程）方程中为常数的：R0 为铂丝摄氏零度时电阻值;铂丝温度系数:3.948510-3/D 为甲烷扩散系数；Q 为甲烷分子燃烧热；h 为敏感元件热容量；方程中为变量的：C 为被测环境中的甲烷浓度；,KG970l型智能低浓度沼气传感器,工作原理:,低浓度甲烷测量范围和测量精度见表,传感器数码管显示说明,传感器内部接线和调试说明,超声波漩涡式风速传感器,工作原理简述 在无限界流场中，垂直插入一根无限长的非流线型阻力体（旋涡杆或称旋涡体），当流经该非流线体的流速（V）大于某37、个值时，非流线体的两边即产生两列内旋，方向相反、交替出现的旋涡，旋涡的频率（f）与风速成线性关系。这个现象被称为卡门涡街。只要测到旋涡的频率（f）即可得到所需的风速（V）值。,工作原理示意图,旋涡频率 f 的检测方法,安 装 和 调 校,现 场 调 校,1正确安装 安装前应首先测量巷道平均风速，任选一点安装，传感器安装完毕后将航空插头接入传感器，通电30s后才能进行遥控调效.平均风速调节 遥控器对准传感器按选择键,状态位数码管显示为“2”,按遥控器或键使显示为平均风速即可。下限报警点调校 按选择键,状态位为“3”时按遥控器或键设置1m/s以下风速报警点上限报警点调校按选择键,状态位为“4”时按38、遥控器或键设置1m/s以上风速报警点 自检 按选择键,状态位为“5”,传感器后三位数码管显示为“3.0”,此时传感器输出360Hz频率信号。注意:传感器一旦进行了参数调节,在断电前,必须按遥控器选择键,使第四位小数码管显示数字循环至其消隐,否则,调节后的参数未存入存储器中,导至此次调节无效。,GT500(A)一氧化碳传感器(原KG9201),能连续监测和就地显示井下被监测区域一氧化碳浓度值的变化情况，出现异常时，就地发出声光报警。能在具有瓦斯、煤尘爆炸危险等恶劣的环境中，对煤的自然发火、运输胶带等各种内、外因火灾实现预报预警和就地监测及集中遥测、监控。,1)当一氧化碳气体浓度发生变化时，气体传39、感器的输出电流也随之成正比变化。2)一氧化碳气体在工作电极的催化作用下，工作电极发生氧化。其化学反应式为：3)CO+H2OCO2+2H+2e-4)氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：5)1/2O2+2H+2e-H2O6)因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：7)2CO+2O22CO2,检测原理,工作电压：1218V DC 工作电流：100mA DC输出信号：2001000Hz、1.05.0mA DC测量范围：0500ppmCO测量误差：响应时间：小于30s显示方式：三位红色数码显示(分辨40、率：1PPm CO)防爆型式：Exib矿用本安型外形尺寸：(19011457)mm遥控范围：距离不小于5 m；角度不小于120度,GT500(A)一氧化碳传感器技术参数,传感器内部配置图,一氧化炭传感元件信号转换和电源2V模块板,测量范围和误差（表1表3）,使 用 调 校 表(一),使 用 调 校 表(二),零点调校：将本传感器与所挂的井下分站正确连接后，启动分站电源箱或将与本传感器相连的专用电缆与输出电压为1224V的直流电源相连。本传感器即进入工作状态。在新鲜空气中预热20分钟后，观察传感器显示窗内的LED数字显示是否为零，若有偏差，则可打开传感器机壳后盖，轻轻按动仪器内的选择键，使显示窗41、内的小数码管显示“1”，然后调节电位器P1使传感器的数字显示为零，即可完成本传感器的校零工作。调节时，若显示窗内的小数码管显示为“1”，则说明传感器的零点已经偏负，此时需反向调节P1。（注：一般情况下，无须调节。）精度调节：开机后传感器的数字显示应与实际一氧化碳值相一致，若有偏差，可将配套遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“2”，传感器即进入精度调校状态。若需增加，则按动摇控器上的上升键（）；若需减少则按动遥控器上的下降键（），直至传感器的显示值与被测环境的实际一氧化碳值相同为止。dA 自检：一氧化碳传感器的此项功能主要用来检查传感器自身的工作是否正常。42、具体方法是：按动遥控器上的选择键，使传感器显示窗内的小数码管显示“3”，此时传感器应显示：30.0,然后分别按动上升键或下降键，可调节报警点，其变化范围为(1025)10-6。否则传感器即可能出现故障需检修。,第七节液位传感器,工作原理该传感器主要由压阻式传感头和主机组成见图。其基本原理是把液体深度成正比的液体静压力，通过传感器转换成电压信号输出，实现对液位的测量。该传感器的工作方程式为:P 1=POgH 压阻式传感头的敏感元件负测通过导气电缆与大气相通所受压力为P2=PO，于是测量元件所受到的压力差值为：P=P1-P2=gH-液体介质 g-重力加速度:H-测量点到液面的深度即液位 于是P正比43、与H，即压阻式传感头的输出电压大小成正比于液体深度。,GW50A温度传感器(原KG9301型),适于在煤矿等具有瓦斯煤尘爆炸危险的场所对温度的连续实时监测，能同时输出温度模拟信号，并就地显示温度测量值。主要技术指标：电源电压：924V DC最大工作电流：40mA DC输出信号制：2001000Hz、15mA DC、05V DC、420mA DC等测量范围：050测量误差：0.5显示方式：三位半数码管显示测量值，发光二极管指示灯相应亮红灯防爆型式：Exib矿用本安型,温度传感器调校 零点调校将本传感器与所挂的井下分站正确连接后，启动分站电源箱或将与本传感器相连的专用电缆与输出电压为1224V的直44、流电源相连。本传感器即进入工作状态。预热20分钟后，将测温头浸入冰水混合物中，观察传感器显示窗内的LED数字显示是否为零，若有偏差，则可打开传感器机壳后盖，轻轻按动仪器内的选择键，使显示窗内的小数码管显示“1”，然后调节电位器P1使传感器的数字显示为零，即可完成本传感器的校零工作。调节时，若显示窗内的小数码管显示为“1”，则说明传感器的零点已经偏负，此时需反向调节P1。（注：一般情况下，无须调节。）精度调节开机后传感器的数字显示应与实际温度值相一致，若有偏差，可将配套遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“2”，传感器即进入精度调校状态。若需增加，则按动摇控45、器上的上升键（）；若需减少则按动遥控器上的下降键（），直至传感器的显示值与被测环境的实际温度值相同为止。自检温度传感器的此项功能主要用来检查传感器自身的工作是否正常。具体方法是：按动遥控器上的选择键，使传感器显示窗内的小数码管显示“3”，此时传感器应显示：30.0,输出的对应信号应为680Hz或3.40mA。否则传感器即可能出现故障需检修。,第八节温度传感器,热电偶测温原理,内部结构及接线图,第九节风流压力传感器,检测原理扩散硅差压气体传感器选用进口高精度、高稳定性的扩散硅差压敏感芯片，将所测的差压信号经过精密补偿和信号处理，转换成标准电流（电压）信号输出，可直接与二次仪表和计算机控制系统连接46、，实现生产过程中的自动控制和检测，可广泛用于工业领域中进行非腐蚀性气体的差压测量，特别适用于风压测量。,差压传感器示意图,内部电路结构及接线图,风流压力传感器各种量程表,第十节管道用流量传感器(V锥),V形锥流量计简介V型锥流量计是20世纪80年提出的一种差压式流量计，V型锥流量计仍是一种通过节流取差压以反映流量大小的节流装置。节流件为一个悬挂在管道中央的锥形体，高压P1取自锥体前流体未扰动（即未形成节流，流体未加速）的管壁；低压P2取自后锥体中央，并通过引压管引至管外，其差压P的平方根与流量成正比。计算与孔板、喷咀等类似。,V锥流量传感器主要特点,1 精度高：DV锥型流量计的精度为测量值的047、.5%，贸易计量级为0.3%（系统精度需参照应用条侏及二次仪表的精度）。2 重复性好：DV锥型流量计的重复性很好，为0.1%。3 量程比宽：DV锥型流量计的量程较其它类型的差压流量计大得多，正常情况下为10：1，若有必要不是也可加大。在雷诺数高于8000时输出信号为线性，若低于8000也可测量，但需对输出信号根据曲线进行修正。4 直管段要求低：伯努力方程要求受测流体为理想流体，在实际应用中这是根本不可能的，很多情况会造成流体分布不均匀，如弯头，阀门，缩径，扩径，泵，三通等等，对其它仪表而言，这是一个很难解决的问题。DV锥流量计可在极为恶劣的情况下均匀流体分布，如在紧邻仪表上游有单弯管，双弯管，48、经过锥体“整流”后的流体分布比较均匀可保证仪表在恶劣的条件下获得较高的测量精度，由于DV型流量计可均匀流体分布曲线，因此同其它类型的差压流量计相比，对上下游直管段的要求小，建议安装时在上游留0-3D的直管段，在下游留0-1D的直段管。当用户的管道尺寸大，管道价格高或直管段不够的情况下，DV锥型流量计将是最佳选择。在过去十年内，对DV型流量计的上游有一个90的单弯管或两个不在一个平面上的双弯管的情况进行了测试，测试结果表明，DV锥型流量计可在紧邻它的地方装有一个弯管或不在同一个平面上的双弯管而不会对测量精度有影响。,GT-L(A)型开停传感器(原KTC-90型),适于煤矿等具有瓦斯煤尘爆炸危险场49、所的各种机电设备(如采煤机、运输机局扇、水泵等)开、停状态的连续实时监测。具有体积小、重量轻、结构新颖、感应灵敏度高、抗干扰能力强、安装维修方便、工作稳定可靠等特点，可输出多种信号制供选择。主要技术指标：测量原理：电磁感应；电源电压：1224V DC工作电流：1/5mA DC、5/-5mA DC、无电位(继电器)触点、信号制时30mA DC、其它信号制时15mA DC工作方式：锁固吊挂于被测电缆上，连续工作输出信号：1/5mA DC、05V DC、5mA DC、无电位触点显示方式：绿色灯为电源指示、红色灯指示开停防爆型式：Exib矿用本安型,第十一节设备开停传感器,电磁感应原理,传感器内部结构50、图,安 装 调 校,设备开停传感器输出信号状态表,电 路 原 理 图,工作原理该传感器采用电磁感应原理，灵敏度高可靠性好，体积小安装方便，能长时间连续在井下工作的开关量传感器。,第十三节GFK70(A)型风筒风量开关传感器,概述 GFK70(A)型风筒风量开关传感器为矿用本质安全型设备。该传感器主要用于检测煤矿井下掘进工作面或采煤工作面局部通风机风筒内的风量。当风筒内的风量达到一定程度时，感应环展开，触发主机内开关动作，风量指示灯点亮并输出一个相对应的1mA电流信号。相反，当风筒内的风量低于某个程度时，感应环合拢，触发主机内开关动作，风量指示灯点亮并输出一个相对应的5mA电流信号。监控人员根据51、实际情况进行适当调节，从而可有效地减少因风筒内风量小、风筒出现漏风或风机发生故障而造成的安全事故。,主要技术指标：工作电压：9 VDC24.5 VDC。工作电流：80 mA。传输距离：传感器至关联设备之间的信号最大传输距离应为2 km，其输出性能应满足下表的要求。控制输出响应时间不大于10s。信号输出方式：,结构特征：,标注说明：1-指示灯 2-主机 3-电源及信号输出进线孔 4-磁铁 5-吊环 6-感应环7-连接板8-支架板 9-触点信号输出进线孔,正确安装：将传感器跨骑在风筒上，确保传感器的感应环完全与风筒抱在一起，然后用一根结实耐用绳索，一端系在传感器的吊环上，向上拉紧绳索，让传感器的两52、感应环下端脱离支撑面并保证感应环与风筒完全抱在一起，保持传感器此时的高度，将绳索另一端固定在传感器垂直上方某一固定点上，确保传感器垂直悬挂。安装风筒传感器的附近不应有任何障碍物，以防障碍物阻挡了传感器感应环的自由开合而造成传感器测量错误。见下图。,第十四节烟雾传感器,工作原理 粒子式感烟探测器的原理如下图：在两个金属平板之间加上直流电压，并在附近放上一小块同位素镅241。当周围空气无烟雾时，镅241放射出微量的射线，使附近的空气电离。于是在平板电极之间的直流电压的作用下，空气里就会有离子电流产生。当周围空气有烟雾时，烟雾是由微粒组成，微粒会将一部分离子吸附，使的空气中的离子减少，而且微粒本身也53、吸收射线，这两个因素使得离子电流减小。烟雾越浓，离子电流减少越来越明显。改变电离平衡状态而输出检测电信号，经后级电路处理识别后，发出报警，并向配套监控系统输出报警开关信号。,烟雾检测原理图,第十五节粉尘浓度传感器,基本原理一强度恒定的光束穿过含尘气流时，被粉尘阻挡而发生散射。散射光强度与粉尘浓度存在一函数关系，测出散射光强度,就可测出粉尘浓度。,KG900lB型智能高低浓度沼气传感器,主要技术指标：测量范围：0100.00%CH4 元件检测反应速度：30s；使用寿命：1.5年；报警方式：二级间歇式声光报警，80dB(声强)，能见度20m(光强)报警点范围：0.52.5CH4连续可调整机工作电压54、：924V DC整机工作电流：70mA DC；传输距离2km(供电18V DC使用1.5mm2铜芯电缆)输出信号：2001000Hz、15mA DC防爆型式：Exibd矿用本安兼隔爆型,COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM,KG9701型智能低浓度沼气传感器,采用国家科技“九五”攻关项目成果：高稳定性、长寿命热催化元件，通过改变制作工艺及催化剂配方(自制)等，大大提高了催化元件的性能指标，利用人工智能技术对信息进行处理分析，增强了仪器抗高瓦斯冲击的能力，将稳定性能指标由一周提高至一月，使用寿命由一年延长至一年半。具有性能稳定、测量精确、响应速度快、结构坚55、固、易使用易维护等特点，增加了遥控调校、断电控制、故障自校自检等新功能，大大节约了使用与维护费用。,GJ4经济型低沼传感器,主要技术指标：测量范围：04.00%CH4(010.00%CH4)元件检测反应速度：20s；使用寿命：1.5年；报警方式：二级间歇式声光报警，85dB(声强)，能见度20m(光强)报警点范围：0.52.5连续可调采样方式：限制扩散式；整机工作电压：924V DC传输距离：3km(供电18V DC使用1.5mm2铜芯电缆)输出信号：2001000Hz、15mA DC防爆型式：Exibd矿用本安兼隔爆型,报警点调校首先使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准传感器显示窗，轻56、轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“3”，然后再根据需要分别按动摇控器的上升键或下降键，将显示窗内的数字（即报警点）调节为所需要的数值即可完成本传感器报警点的设置。注：本传感器报警点的允许范围为：0.50%CH42.50%CH4。断电点设定、调节待传感器入正常工作状态后，将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“4”，然后再根据需要分别按动摇控器的上升键或下降键，将显示窗内的数字调节为所需要的断电点即可完成本传感器断电点设定。断电点的等级分为：0.50%CH4、0.75%CH4、1.00%CH4、1.25%CH4、1.50%CH4。,传感器内热57、催化电桥的零点偏离过大的调校将遥控器对准传感器的显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒钟(清零)，然后立即按动选择键，使传感器显示窗内的小数码管显示为“1”。用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺钉，打开传感器后盖，露出整机电路板。再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点电位器P1，使传感器的显示回到“0.00”即完成调校。注：进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可下井使用。自检为了方便检查传感器工作是否正常，本传感器专门设计了自检功能。具体的使用方法是：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的选择键，使传感器显示窗内的小数码管显示“5”，此时传感器的显示值应为2.00，对应58、的输出信号值应为360Hz(或是1.80mA)。特别提醒：一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐，方可使调校后的参数存入传感器的存贮器内。否则，将导致此次调校无效。,GF型风流压力传感器(原KG9501B型),适用于煤矿井下巷道及瓦斯抽放管道负压(差压)的连续实时监测，是监测风压变化，保证矿井正常通风、配风及瓦斯抽放管路安全；监测老塘漏风，保证隔墙密闭质量的重要传感器。主要技术指标：测量范围：00.5/1/2/5/10/100kPa 测量误差：1F.S输出信号：2001000Hz、l5mA DC、05V DC、420mA59、 DC等工作电压：924V DC工作电流：60mA DC显示方式：三位半LED数字显示防爆型式：Exib矿用本安型,KGF15型风速传感器(原CW-1型),主要用于煤矿井下风速的测量，安装在测风站、进回风巷和采区工作面等场所，是保证煤矿安全生产的重要仪器。具有遥控调校功能，其主要作用是不受通风巷道断面大小影响，能很方便地进行安装调校，并且还具有更好的信号远传功能。同时，该传感器是用压电超声原理研制成功的无转动部件，结构小型化，使用方便，检出量不受环境温度气压、粉尘和电磁干扰影响，具有测量精度高、范围宽、维护方便等优点。主要技术指标：测量范围：0.315m/s；基本误差：0.3%工作电压：18260、4V DC；工作电流：70mA DC显示方式：就地显示3位LED；输出信号：15mA DC、2001000Hz防爆型式：Exib矿用本安型,KGU9901型液位传感器(原KG9901型),是一种全密封潜入式扩散硅测量仪器，主要用于煤矿井下水仓、井底水仓及采区水仓液位的监测，也可用于河流、水库、水厂、污水处理厂、酒厂、电厂等水位、液位监测。主要由压阻式传感头和主机组成，可就地显示并输出电流、电压或频率信号。具有结构简单、测量精度高、读数直观、性能可靠、使用维护方便的特点。主要技术指标：测量范围：05m基本误差：1%工作电流：30mA DC输出信号：电流、电压或频率信号显示方式：三位LED显示防爆61、型式：Exib矿用本安型,GML(A)型风门开闭传感器(原KG92-1型),适用于连续检测煤矿井下通风系统风门的开闭状态，输出多种信号制，具有现场风门“开”、“闭”状态的指示。可与各类监控系统配套使用。主要技术指标：测量原理：磁场感应输出信号制：二线制15mA DC、四线制-55mA DC触 点 式：常开或常闭传输距离：2km工作电压电流：1224V DC防爆型式：Exib矿用本安型,KDG3K 型井下远程馈电断电器,基本功能说明,该井下远程馈电断电器为隔爆兼本质安全型远程高压断电执行装置，并具有断电反馈监测功能。,产品外观见图,喇叭嘴接线说明：1号大喇叭嘴接馈电信号输入；2号大喇叭嘴接断电控62、制输出常开或常闭触点；小喇叭嘴接本安电源输入控制信号输入和馈电信号输出。,产品内部布局图,图中是本安接线端子从左到右分别是：,图中是控制输入输出接线排从左到右分别是：,主要功能,能接受和执行井下分站发出的远程断电指令；能控制被控设备开关控制回路的通断；能实时监测被控设备开关的通断状态，并输出反馈信号。,馈电监测输入电压范围:660VAC、380VAC、220VAC；本安输入电压电流和馈电信号输出参数 a)工作电压：（12-24.5）VDC；b)工作电流：100mA；c)本安馈电信号输出：1mA无电或5mA有电；断电容量：36V/5A(AC)或660V/0.5A(AC)；分站到断电器之间：不大于63、2 km；断电控制距离：不大于100m；状态显示窗指示：绿灯亮整机工作电源指示；红灯亮断电控制工作指示；黄灯亮反馈有电工作指示。,主要参数,使用和操作,使用前应仔细阅读馈电断电器及配接设备的使用说明书。确定馈电断电器连接的分站、传感器接口、控制口及馈电电压等级。根据分站远程控制信号类型（电平或触点），确定馈电断电器KDG3K电路板上跳线位置。a)电平控制 低电平断电-S2 跳接，S1 跳接A-B(出厂设置)；高电平断电-S2 断开，S1 跳接 A-C。b)触点控制 常开断电-S2 跳接，S1 跳接 A-C；常闭断电-S2 断开，S1 跳接A-B。根据被控开关控制回路类型确定馈电断电器的控制输出64、（常开或常闭）。,KDG-3K型单断单馈远程断电器,主要适用于煤矿井下馈电开关控制回路的远程断电控制和馈电传感监测，为隔爆兼本安型结构，主要特点有采用高压继电器控制，适用于矿井馈电开关的交、直流高低压控制回路；采用光电隔离技术，对被控开关负荷进行馈电传感监测，有效防止井下瓦斯超限“假断电”现象；具有断电控制适应性强，馈电传感监测可靠等优点。主要技术指标：输入控制信号：无源触点或电平控制；输出控制方式：强继电器触点分站到断电器控制距离：10km(无源触点信号)2km(电平控制信号)断电控制容量：660V/0.5A；断电控制指标：红灯亮表示断电控制馈电输入电压：660/380/220V AC；断电65、输入/输出：2路断电输入，2路断电输出，可实现1控1或2控2馈电监测：2路；,COAL MINE INTEGRATED AUTOMATIVE SYSTEM,KDG-1型井下远程断电器（原KDD-1型）,主要适用于煤矿井下馈电开关低压控制回路的远程断电控制，为隔爆兼本安型结构。具有体积小、重量轻、性能可靠、使用方便等特色。主要特点有采用无源固态断电器模块控制，无须外接电源；控制输出为可控；硅触点，适用于低压交流控制回路。主要技术指标：输入控制信号：无源触点输出控制方式：可控硅触点分站到断电器控制距离：20km断电控制容量：36VAC/5A断电控制指标：红灯亮表示断电控制,KJ90NA/NB型煤矿综合监控系统,第七讲 煤矿安全监控系统软件及操作,系统监控软件的主要功能,祝大家愉快!,