礦井安全監控系統_第2講

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1、2礦井監控系統通用要求,2.1信息傳輸要求,總要求：硬件通用、軟件兼容、信道共享、信息共享，促進產品標準化、提高產品質量。,傳輸介質：礦井監控系統一般都采用價格低廉、便于安裝維護礦用雙絞線電纜（受環境制約，難以實現無線通信；光纜斷后難以接續，光纖的熔接防爆未解決，故少用）。網絡結構：因傳輸電纜須沿巷道敷設掛巷道壁上，為便于安裝維護、節約電纜、降低成本，宜采用樹形網絡結構，也可采用環形、總線形、星形或其它網絡結構。,工作方式：現多用主從工作方式。與無主工作方式比，抗故障能力差?？紤]環境安全及運輸等單方面集中監控需要，宜采用多主或無主、主從等其它工作方式。連接方式：為滿足環境安全運輸等就地監控需要

2、，宜靈活多樣，可單層亦可多層連接。傳輸方向：因單向傳輸僅適用于監測系統，全雙工傳輸使用傳輸通道較多。故宜采用半雙工傳輸，亦可采用全雙工傳輸。復用方式：常用頻分、時分、碼分制。比較見表2.1。礦井監控系統宜采用時分制。,表2.1頻分制、時分制、碼分制對比,信號：表示模擬量的信號可是模擬信號和數字信號。傳感器及執行機構至分站間，分站至主站間均宜采用數字信號傳輸。因數字信號抗干擾力強；傳輸質量高，差錯可控制；可傳遞各種消息，靈活通用；便于計算機存儲、處理、傳輸；便于本質安全防爆隔離。又因在同樣速率下不歸零信號比歸零信號脈沖持續時間長、抗干擾能力強、傳輸距離遠；矩形信號較其它波形信號設備簡單，故實宜用

3、不歸零矩形脈沖數字信號傳輸。同步方式：根據井下控點分散特點，每一分站、傳感器（或執行機構）每次需發送或接收,數據（或狀態）較少，信號變化緩慢，宜用低速、小容量、設備簡單的串行異步傳輸方式。調制方式：因基帶傳輸比頻帶傳輸設備簡單、成本低、便于本質安全防爆、樹狀系統使用；調頻調相抗干擾能力強。故宜用基帶、調頻和調相傳輸。字符：系統字符長度為8位。由1位邏輯“0”表開始，1位邏輯“1”表停止，任意長度邏輯“1”表空閑。最高位與停止位間設1位地址/數據標志位，該位為邏輯“1”表該字符為地址字符，該位為邏輯“0”表該字符為數據字符。最高位與停止位間亦可設1位奇偶校驗位，宜采用奇校驗。,幀格式：為標明一幀

4、信息的接收地址、長度和類別，并保證可靠的傳輸，在一幀中通常包括地址場、控制場、數據場和校驗場。根據煤礦特點，礦井監控系統宜采用CRC-CCITT。傳輸速率：宜在1200bps、2400bps、4800bps等中選取。誤碼率：用于監測的礦井監控系統應不大于10-6，用于監控的礦井監控系統應不大于10-8。傳輸處理誤差：應不大于0.5%。,最大巡檢周期：由于礦井監控信號變化緩慢，其最大巡檢周期應不大于30s。當然越短越好。最大傳輸距離：礦井監控系統不宜采用中繼器來延長傳輸距離；分站至主站之間，分站至分站之間，最大傳輸距離應不小于10km；傳感器及執行機構至分站之間最大傳輸距離應不小于2km。最大節

5、點容量：宜在8、16、32、64、128中選取，除考慮物理層外，還須便于2進制編碼。,2.2性能要求,應具有模擬量開關量和累計量監測功能。應具有聲光報警、模擬量和開關量手動（含遠程地面）與自動控制功能。具有備用電源。電網停電后系統對主要監控量繼續監控時間不小于2h。具有自檢功能。當傳感器、分站、主站、傳輸電纜等設備發生故障時，報警并記錄故障時間，故障設備以供查詢及打印。,系統主機應雙機備份，并具有手動切換功能。當工作主機出現故障備份主機投入工作。應具有實時存儲功能。（存儲包括）重要監測點模擬量實時監測值和輸出值存盤記錄應保持24h，其余應保存3m以上。應具有列表顯示功能。模擬量及相關顯示地點、

6、名稱、單位、報警門限、控制門限、監測值、最大值、最小值、平均值、傳感器故障、封鎖與解鎖等；開關量顯示地點、名稱、動作時刻、狀態、動作次數、傳感器狀態、封鎖與解鎖等。累計量顯示地點、名稱、單位、累計量值等。應具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。在同一坐標上用不同顏色顯示最大值平均值最小值曲線。,具有柱狀圖顯示功能。包括地點、名稱、最后一次開/停時刻和狀態、工作時間、開機率、開/停次數、傳感器狀態、封鎖與解鎖等。應具有模擬動畫顯示功能。包括工藝流程模擬圖、相應設備開停狀態、相應模擬量數值等應具有系統設備布置圖顯示功能。包括傳感器、執行機構、分站、電控箱、主站和電纜等設備的名稱、位置、運行狀態等。

7、應具有報表、曲線、柱狀圖、模擬圖、初始化參數等召喚打印功能（定時打印可選）。,應具有人機對話功能。便于系統生成、修改參數、功能調用、控制命令輸入。應具有防雷措施。防止雷電擊毀設備引起井下瓦斯爆炸。應具有抗干擾措施。防止架線電機車火花、大型機電設備啟停等電磁干擾系統正常工作。系統分站應具有初始化參數掉電保護功能。以防分站停電后初始化參數丟失。宜具有工業電視圖像等多媒體功能，便于提高信息的利用率。,宜具有網絡通信功能。便于礦領導及上級主管部門對監控信息的利用。地面設備應具有防靜電措施。系統應工作穩定、性能可靠，出廠前要進行連續7天的穩定性試驗，系統軟件死機率應小于1次/720h。(21)系統調出整

8、幅實時數據畫面的響應時間應小于5s。(22)電源波動適應范圍：地面為90110%，井下為75110%。,2.3軟件要求,2.3.1性能要求實時性。監控軟件的監測、數據計算、判斷、處理、傳輸、控制等應能周期地循環運行而不中斷。數據處理精度。各種運算處理誤差應小于0.5%。死機率。在連續運行過程中，軟件引起的死機率應小于1次/720h。鍵盤響應。在連續運行過程中，要求從鍵盤,輸入到執行該條命令的最長間隔時間小于30s。中文功能。漢字顯示自檢功能。對接入系統的傳感器、分站的工作狀態、傳輸電纜故障位置有自檢功能。信息輸出和存儲功能。應有顯示打印報警和存儲功能。生成功能。應有在不中斷正常監控功能的條件下

9、由用戶隨時生成、修改各種參數及表格的功能。,2.3.2單位、格式、時間、色標、符號及字符長度,2.3.2.1單位所有計量單位必須符合法定計量單位。2.3.2.2表示格式模擬量值一般采用三位有效數字表示。開關量狀態可用漢字（開/停），字符（on/off）、圖形顏色（紅停綠開），或其它方式（如模擬旋轉表示工作等）表示。累計量值表示可自行規定。,2.3.2.3時間系列在計算、顯示、打印、存儲等功能中凡涉及時間期限時，宜選用表2.3所列的系列值。2.3.2.4色標紅色超限報警、設備故障、停止運行、電力網有電。黃色設備維修不用、測點不巡檢、接收不到信號、電力網無電。綠色正常運轉、工作。,2.3.2.5符

10、號用符號代替漢字時，應取該漢字表示的英文詞組首字母為符號、有約定成俗的除外。常用符號如表2.4所示。2.3.2.6字符長度顯示或打印漢字名稱長度應不超過8個漢字長度。,2.3.3顯示,2.3.3.1模擬量數據表格顯示傳感器設置地點。初始化時人機對話輸入。如：1號采煤工作面回風巷等。傳感器所測物理量。初始化時人機對話輸入。如：甲烷等。單位。初始化時人機對話輸入。如：%CH4報警濃度。初始化時人機對話輸入。如：1.00%CH4等。斷電濃度。初始化時人機對話輸入。如：1.50%CH4等。,復電濃度。初始化時人機對話輸入。如：1.00%CH4等。斷電范圍。初始化時人機對話輸入。如：工作面和回風巷等。監

11、測值。是系統實時監測到的模擬量數值。如1.00%CH4等。平均值。是對單位時間內多次監測值取平均值。時間間隔一般為5min、10min、1h、8h、24h、10d、30d、3m、6m、12m。若模擬量為x采樣次數為N，則平均值為X=（x1+x2+xN）/N,最大值。對單位時間內多次監測值取最大值最小值。對單位時間內多次監測值取最大值報警及解除報警狀態及時刻。將模擬量報警及解除報警狀態及時刻顯示并記錄下來。斷電、復電命令及時刻。當模擬量大于或等于斷電濃度時發出斷電命令及時刻；當模擬量小于復電濃度時發出復電命令及時刻。饋電狀態及時刻。即系統監測到的被控電源的饋電狀態及時刻；不饋電狀態及時刻。,斷電

12、命令與饋電狀態對應狀態及時刻。模擬量超過斷電濃度，系統發出斷電命令或模擬量低于復電濃度，系統發出復電命令；系統監測到被控電源的饋電狀態是否與斷電命令一致，以及不一致的起始時間。實時時鐘。是當前的年、月、日、時、分、秒信息。該信息應在各種顯示型式中輸出。,模擬量數據表格顯示形式有：分類顯示。按所監測物理量的所屬類別顯示，分通風類、供電類、每一大類又可細分。如通風類分甲烷、一氧化碳、風速類調用顯示。即根據需要選擇所關心的模擬量顯示。內容包括地點、名稱、單位、報警斷電復電濃度報警顯示。當模擬量超限自動將超限時刻及當前數值在屏幕上列表顯示。格式同調用顯示。區別在于報警記錄查詢顯示。根據需要將某一時間內

13、報警的模擬量的報警和解除報警時刻、累計報警次數、累計報警時間、報警期間最大值和每次報警期間最大,值等記錄調出。斷電顯示。當模擬量超過斷電濃度時自動將當前數值、斷電命令及時刻、斷電區域、饋電狀態與斷電命令是否相符及時刻在屏幕上列表顯示。斷電記錄查詢顯示。根據需要將某一時間內模擬量的斷電和復電命令及時刻、斷電區域、饋電狀態與斷電命令是否相符及時刻、累計斷電次數、累計斷電時間、斷電期間最大值和每次斷電期間最大值調出，并列表顯示。,統計值記錄查詢顯示。根據需要將某一段時間內模擬量的平均值、最大值調出，并列表顯示。模擬量斷電命令與饋電狀態不符顯示。當模擬量斷電命令與饋電狀態不一致時，自動顯示地點、名稱、

14、斷電與復電命令時刻、斷電區域、斷電命令與饋電狀態不符時刻。模擬量斷電命令與饋電狀態不符記錄查詢顯示。就是將顯示某一段時間內的模擬量斷電命令與饋電狀態不符記錄次數、累計時間、每次起止時間調出并顯示。,2.3.3.2開關量狀態表格顯示,所監測設備地點。在系統初始化時通過人機對話輸入。如：1號掘進工作面。所監測設備名稱。在系統初始化時通過人機對話輸入。如：局部通風機。報警狀態。在系統初始化時通過人機對話輸入。如：停。斷電狀態。在系統初始化時通過人機對話輸入。如：停。斷電范圍。在系統初始化時通過人機對話輸入。如：掘進蒼道。,當前狀態。是系統實時監測到的開關量狀態。如：開。狀態變動時刻。是系統通過對開關

15、量狀態變動的實時監測，而給出變動時刻信息。如：01-16/15:40等。報警及解除報警時刻。就是將開關量狀態報警及解除報警時刻記錄下來。斷電及復電時刻。就是將斷電命令及復電命令時刻記錄并顯示。,饋電狀態及時刻。就是將監測到的被控開關的狀態及時刻顯示并記錄。斷電命令與饋電狀態比較及時刻。當斷電命令與監測到的饋電狀態不符時，報警顯示，并記錄時刻及狀態。開關量狀態表格顯示分有：分類顯示。按所監測設備的所屬類別顯示，一般分通風類、供電類、運輸類、采掘類、排水類等大類。調用顯示。就是選擇所關心的開關量的狀態顯示。如表2.13所示。,報警與斷電顯示。當開關量為報警與斷電狀態時，自動將報警與斷電時刻和狀態、

16、斷電命令與饋電狀態相符與否及時刻列表顯示。斷電命令與饋電狀態不符顯示。當開關量斷電命令與饋電狀態不符時，自動將斷電區域、斷電命令與饋電狀態不符時刻列表顯示。狀態變動顯示。就是將當前狀態變化的開關量（由“開”變“?！被蛴伞巴！弊儭伴_”）的狀態變動時刻和狀態變動狀況顯示。,報警記錄查詢顯示。根據需要將某一段時間內開關量累計報警次數、累計報警時間、每次報警及解除報警時間及時刻列表顯示。斷電記錄查詢顯示。根據需要將某一段時間內開關量累計斷電次數、累計斷電時間、每次斷電時間、每次斷電及復電時刻列表顯示開關量動作記錄查詢顯示。根據需要將某一段時間內開關量狀態變動次數、變動時刻和變動狀態調出并列表顯示。開關

17、量斷電命令與饋電狀態不符查詢顯示。根據需要將某一段時間內的開關量斷電命令與饋電狀態不符次數、累計時間、每次饋電狀態和每次起止時間調出列表顯示。,2.3.3.3模擬量曲線顯示,就是將模擬量監測值和統計值隨時間變化的狀況用帶坐標和門限值的曲線直觀地顯示出來。豎軸為監測值和統計值，橫軸為時間。用平行于橫軸的黃虛線給出報警濃度，紅虛線給出斷電濃度，蘭虛線給出復電濃度。實時監測值、最大值、平均值等用不同顏色表示。屏幕上方標明傳感器設置地點、所測物理量名稱等。如圖2.8所示。,2.3.3.4開關量柱狀圖顯示,就是將開關量單位時間內的開機效率（單位時間內開機時間）用直方圖直觀顯示。坐標豎軸為開機效率，橫軸為

18、時間。屏幕上方標明傳感器設置地點、所測物理量名稱、起始、終止日期和時間、報警狀態，為便于讀值，應設置游標，游標所到之處應標出對應區間的開機效率、開機時間、開機次數等。如圖2.9所示。為獲較好的觀察效果，時間軸長度應大于屏幕的2/3。時間軸的時間基本單位應按表2.3時間系列值中的規定選擇。,2.3.3.5模擬圖顯示,就是在具有說明巷道、設備布置等背景圖上，將實時監測到的開關量狀態，用相應的圖樣在相應的位置模擬顯示，同時將實時監測到的模擬量數值在相應位置顯示。該顯示直觀形象。一般按類別顯示。有：供電系統；運輸系統；采、掘、開系統；排水系統；通風系統；監控系統自檢；避災路線。各顯示內容見教材。對于較

19、復雜的系統，模擬圖可分總圖及局部詳圖，并具有漫游、彈出詳圖功能。,2.3.4報警,聲音報警當模擬量監測值超限（需要報警或斷電）、斷電命令與饋電狀態不符或開關量狀態為報警狀態時，報警喇叭或蜂鳴器應發出聲響。光報警在表格顯示方式中，當模擬量監測值超限（需要報警或斷電）或開關量狀態為報警狀態時，有關該模擬量或開關量的文字和數值閃爍，也可用紅色顯示，或用紅色顯示加閃爍。在模擬量模擬曲線顯示和圖形顯示中相應的曲線和圖樣也如上一樣。,2.3.5存儲記錄,系統存儲的監控信息有：統計值記錄；模擬量報警記錄；模擬量斷電記錄；斷電命令與饋電狀態不符記錄；開關量狀態變動記錄；開關量報警及斷電記錄；開關量斷電命令與饋電狀態不符記錄；監控設備故障記錄。,2.3.6打印,系統應具有定時打印和調用打印功能，亦具有報表、模擬量曲線、開關量柱狀圖、模擬圖形或屏幕拷貝功能。所打印表格包括班報、日報和記錄查詢表等。日（班）報表有：模擬量日（班）報表；模擬量報警日（班）報表；模擬量斷電日（班）報表；模擬量斷電命令與饋電狀態不符日（班）報表；開關量報警及斷電日（班）報表；開關量斷電命令與饋電狀態不符日（班）報表；開關量狀態變動日（班）報表；監控設備故障日（班）報表；模擬量統計值歷史記錄查詢表。,