監測監控設計題目：魏家地煤礦1114工作面監測監控設計
1 安全監測監控概述
1.1目前礦井安全生產監控系統使用的現狀
目前雖有不少礦井都裝備了安全生產監控系統，但很多都沒有充分發揮出應有的作用，一些礦井只重視對生產方面的監測而忽視對安全方面的監控。其實，安全生產監控系統是最關鍵的技術是對瓦斯的監測監控，礦井只要生產，就隨時會有瓦斯產生，靠工人檢測只能是間斷性的，而礦井監控系統不僅能時時連續監測，還能對瓦斯超限訊號及時進行報警和斷電控制，對保證礦井安全起著人工無法替代的作用。近年來發生的幾起特大瓦斯**事故，多數是因為領導對安全監控系統重視不夠，管理不到位，投入不足，造成瓦斯積聚沒能及時進行斷電控制而發生的。
因此，管好用好礦井安全生產監控系統，真正發揮其應有的作用，是有效預防瓦斯事故的關鍵。
1.2煤礦現在存在的問題
礦井監測監控系統滿足了機械化採煤的需要，但這些系統均存在著控制功能差、通用性差、效能**比低等問題，這既不符合監測與控制並重、硬體通用、軟體相容、現場匯流排監控與多**技術應用的發展趨勢，又滿足煤炭高產、高效、安全生產的需要。這主要在如下幾個方面：
（1）現有礦井監測監控系統均針對某一監控物件開發，其為單一的多引數監測監控系統，包括環境安全、軌道運輸、帶式輸送、提公升運輸、供電系統，從而造成硬體不通用、軟體不相容、通道不共享、資訊不共享。乙個礦井要實現全面監測監控，則需要裝備環境安全、軌道運輸、帶式輸送、提公升運輸、供電系統、排水系統、礦山壓力、煤與瓦斯突出、大型機電裝置、健康狀況等數個互不相容的監測監控系統，從而造成裝置重複投資、電纜重複敷設、維護人員增加，浪費大量人力、物力和財力。
（2）現有監測礦井監控系統均在同一技術水平上重複開發，若需進行新領域的監測監控，又需重新開發，開發周期長，在開發過程中浪費大量的人力物力和財力。
(3）現有礦井監測監控系統均沒有將資料、文字、聲音、影象等多種**統一監測、傳輸，難以提高資訊的利用率。
(4）現有礦井監測監控系統均沒有針對礦井機電一體化和一定監控的功能，這主要表現在沒有用於機電一體化的、體積小、功能齊全的本質安全型嵌入式職能監控站和可攜式一起接入的移動監控網。
(5）現有礦井監測監控系統的通訊協議暈自我定義，互不相容，沒有符合礦井電氣防爆等特殊要求的匯流排標註，從而造成不同廠家的裝置無法接入，無法共享傳輸電纜。
(6）現有礦井監測監控系統均採用主從式傳輸。這種傳輸方式的可靠性受地面主站裝置及主千電纜影響很大，當地面主站裝置或主幹電纜發生故障時，將會造成整個系統癱瘓。當該傳輸方式用於環境安全、軌道運輸、帶式輸送、供電系統等單一方面監控時，一邊不回出現主站瓶頸效應；當用於全礦井多方面綜合監控時，由於資訊量的增加，必然會出現嚴重的主站瓶頸效應。
雖然可以通過提高傳輸速度的方法來避免或減少瓶頸效應。但經過理論分析和試驗表明:採用礦用電纜，系統傳輸距離為10km時，最大傳輸速率可為4800bps(在無中繼條件下)。
(7)現有礦井監測監控系統軟體均為某一特定系統開發，通用性差，難以滿足環境安全、軌道運輸、帶式輸送、提公升運輸、供電系統、排水系統、礦山壓力、火災、水災、煤與瓦斯突出、大型機電裝置健康診斷等多方面綜合監測監控的需要。
(8)現有監控分站均為某一監控目的而開發，功能單一，使用者難以通過簡單的操作實現環境安全、軌道運輸、帶式輸送等多方面底層監控目的。
(9)現有感測器及執行機構一般採用星形結構與監控分站連線(除個別系統外)，這種結構雖然可使用一根多芯電纜既給感測器及執行機構供電，又傳遞訊號，但由於電纜復用率低，需鋪設大量的電纜，導致系統投資大，維護不便。
(10）現有感測器及執行機構一般需經監控分站接人系統（個別除外)，這樣雖然便於監控分站實現就地控制，但當個別感測器和執行機構距離監控分站較遠、距離系統電纜較近時，就顯得十分不合理，既不便於系統維護，又增加了系統電纜投資。
(11)現有感測器輸出訊號為模擬訊號(頻率型、電流型和電壓型)和開關量訊號，採用模擬訊號和開關量訊號很難實現感測器及執行機構的電纜多路復用。
(12)現有感測器的電路均針對某一種感測元件設計，僅能實現標校、顯示、聲光報警等基本功能，不能實現同一電路可以配接不同感測元件(如監測甲烷濃度的黑白元件，監測溫度的半導體元件等)的功能，不便於使用者維護。現有感測器不能實現多引數監測。若研製多引數感測器，如甲烷和風速二引數感測器，既能測出監測點甲烷濃度，又可測出監測點風速，便於通風排程;一氧化碳和溫度二引數感測器，既能測出監測點的一氧化碳濃度，又可測出監測點的溫度，便於監測自然發火情況。
這樣，可以減少感測器的數量，降低裝置成本，便於安裝與維護。
( 13）控制功能(特別是地面遠端控制功能)難以滿足減少井下危險環境從業人員的需要。
1.3我國煤礦安全監測監控系統存在的問題
由於現有廠家的監控系統幾乎都採用各自專用通訊協議，所以，很難找到兩個相互相容的系統。目前，資訊傳輸系統的相容性已成為裝備監控系統的各集團公司、礦井進一步補套和擴充系統功能的制約因素，主要是使用者在裝備了某廠家的系統後，在眾多態號、**不同、功能各具特色的監控系統的軟體、硬體（如分站）的補套以及服務等方面，就別無選擇地依賴於這個廠家。有些礦井為了安全生產的需要，在系統存在嚴重問題和得不到技術服務的條件下，不得不廢棄原有系統而另選擇其他的系統。
因此，通訊協議不規範的後果是造成裝置重複購置、系統補套受制於人和不能隨意進行軟硬體公升級改造。
2礦井監測監控系統的分類及組成
2.1礦井監測監控系統的分類及組成
礦井監測監控系統是由單一功能的甲烷監測、就地斷電控制的瓦斯遙測系統和簡單的開關監測模擬排程系統發展而來的:由於早期的系統監測引數單
一、監測容量小、電纜用量大，難以滿足煤礦安全生產的需要。隨著採煤機械化程度的提高和感測器技術、電子技術、計算機技術和資訊傳輸技術的發展，礦井監測監控系統已由早期的單一引數的監測系統發展為多引數單方面監控系統。
2.2井監測監控系統的分類
礦井監測監控系統可按監控系統的使用環境、網路結構等多種方式分類，按監測監控目的可分為環境安全監測監控系統、軌道運輸監測監控系統、帶式輸送監測監控系統、提公升運輸監測監控系統、供電監測監控系統、排水監測監控系統、瓦斯抽放監測監控系統、人員位置監測系統、礦山壓力監測監控系統、火災監測監控系統、水災監測監控系統、煤與瓦斯突出監測系統、大型機電裝置健康狀況監控系統等。
2.3礦井監測監控系統的組成
礦井監測監控系統主要由感測器、執行機構、監控分站、電源箱（或電控箱）、主站（或傳輸介面）、主機（含顯示器）、印表機、模擬盤、多螢幕、l ys電源、遠端終端、網路介面電纜和接線盒等組成。
2.4礦井監測監控系統的技術特徵
(1)感測器及執行機構採用星型網路結構與監控分站相連，單向模擬傳輸。
（2）監控分站至主站間採用樹形、環形或樹形與星形混合網路結構，多路復用(時分復用、頻分復用或碼分復用)、單工或雙工(個別系統採用單工)、序列數字傳輸或頻帶傳輸、非同步傳輸或同步傳輸。
（3）採用微型計算機(含微控制器)、大規模積體電路、固態繼電器及大功率電力電子器件、投影儀、大螢幕、模擬盤、多螢幕、電視牆等.具有彩色顯示、磁碟記錄、列印報表、聯網等功能。
2.5系統功能
①監測礦井狀態
對整個礦井系統中的各種狀態引數進行檢測。例如檢測甲烷、風速、煙霧、溫度、煤塵等環境引數;煤倉煤位水倉水位、各種機電裝置開停等生產引數;電壓、電流功率等電力系統引數;帶速、軸承溫度等裝置的上作狀態。
②環境引數超限報警和自動控制功能
當某些環境引數超限時會報警，並進行諸如斷電等一些安全操作。為防}卜系統主機和電纜發生故障時，無法實現環境引數超限報警、斷電等操作，斷電等控制功能由現場裝置完成。所以即使主機和現場裝置沒能正常通訊，現場裝置仍保證能正確實現上述全部的控制功能。
③手動遙控斷電、通電功能
當瓦斯超限或者其它重要的環境指標超標時，控制中心的值班人員可通過系統切斷有關ix:域的電源，待瓦斯濃度或者其它重要環境指標恢復正常後，控制中心的值班人員可通過系統遙控使有關ix:域重新通電。
④自檢功能
當系統中感測器、分站、轉接板、傳輸電纜等裝置發生故障時，能報警並記錄故障發生的時間、發生故障的裝置，以供查詢及列印。當系統中的主計算機出現故障不能正常上作時，介面板會檢測出來，同時啟動備份計算機，使其進入正常上作狀態。
⑤資料儲存功能
儲存的資料分為兩部分，實時資料和設定資料。
實時資料主要為各監測物件的值或狀態，包括:a甲烷、風速等重要引數的實時監測值，以及這些引數值的統計值；b報警及解除報警時間及狀態；c斷電、復電時間及狀態；d裝置開、停時間及狀態；e裝置故障、恢復正常上作時間及狀態等。
設定資料主要為一些相關裝置的初始化資料、控制方式等，和一些系統使用者的資訊。
⑥列表顯示功能
對於系統中各個指標的模擬量，以及各個控制的開關量，在主計算機的軟體中，都可以用列表等顯示出來。
⑦模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能
對於當前系統中的一些部件的上作狀態的模擬量，會生成實時曲線，以便於使用者的實時檢測。同時這些採集到的值，也會儲存起來，後而可以根據使用者的要求生成某個時段上的歷史曲線。
分布資訊和工作狀態顯示
根據實際的地理分布情況，在系統中建立模擬地圖，地圖中的功能點都是可以區域性放大的。每個區域性的放大圖有該功能ix:域上的名稱、上作狀態和模擬的運作情況。
這些功能點大可是乙個執行機構，小可是乙個感測器、分站電控箱等。
⑧統計分析
系統對於各種儲存的資料，可以按特定的要求進行查詢統計分析。並將結果生成報表、曲線圖、柱狀圖、餅圖等，同時也可以將生成的這些結果列印出來。
⑨簡訊報警、檢測功能
當系統檢測到有報警情況時，可以跟據使用者的設定，把的警情傳送到相關的負責人的手機上。通過對系統的設定使用者也可以定時將某些重要的引數的實時採集值傳送到特定人員的手機上。
3 1114工作面監測監控設計
3.1工作面巷道掘進期間：
（1）在每條巷道距掘進工作面5m處安設一台高低濃瓦斯感測器t1，其報警值≥1.0%，斷電值≥1.5%。
復電值小於1.0%；斷電範圍：掘進巷道內全部非本質安全型電器裝置；在距回風巷口10～15m處安設一台高低濃瓦斯感測器t2。
其報警值≥1.0%，斷電值≥1.0%。
復電值小於1.0%；斷電範圍：掘進巷道內全部非本質安全型電器裝置。
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