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1、機(jī)電安全管理技術(shù)培訓(xùn),煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與安全管理,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是指具有模擬量、開關(guān)量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于煤礦通風(fēng)安全及生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控的系統(tǒng)，包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)那個、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,一、礦井安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展概況礦井安全監(jiān)控技術(shù)是伴隨煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。1815年，英國發(fā)明了世界上第一種瓦斯2、檢測儀器瓦斯檢定燈，利用火焰的高度來測量瓦斯?jié)舛取?0世紀(jì)30年代日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直延用至今。40年代，美國研制了檢測瓦斯氣體的敏感元件鉑絲催化元件。1954年，英國采礦安全研究所（SMRE）制成了最早的載體催化元件。60年代以后，主要產(chǎn)煤國家都把發(fā)展載體催化元件作為瓦斯檢測儀器的主攻方向。電子技術(shù)的進(jìn)步推動了瓦斯監(jiān)測裝置的進(jìn)一步發(fā)展，首先是研制小型化個人攜帶式儀器，以后是礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如70年代后期法國研制的CTT63/40礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、美國的SCADA系統(tǒng)等。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,我國礦井安全監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低水平到高技術(shù)的發(fā)3、展過程。從建國初期到70年代，煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定器、瓦斯檢定燈、檢知管、風(fēng)表等攜帶式儀器檢測井下環(huán)境參數(shù)。60年代初期，我國開始研制載體催化元件，1964年煤炭部組織有關(guān)研究所、制造廠攻關(guān)，研制了第一種達(dá)到使用水平的載體催化元件；接著，撫順煤礦安全儀器廠研制出以該元件為傳感器的AQR-1型瓦斯測量儀。隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時期。70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)巷道等井下固定地點(diǎn)，實現(xiàn)了對瓦斯的自動連續(xù)監(jiān)測及超限時自動切斷被控設(shè)備的電源；隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯檢測報警儀、瓦斯4、報警礦燈。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,80年代初期，從歐美國家先后引進(jìn)了數(shù)十套礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如法國的CTT63/40系統(tǒng)、波蘭的CMC-1系統(tǒng)、CMM-20系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、西德的TF200系統(tǒng)、美國的DAN6400系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備礦井，并相應(yīng)地引進(jìn)了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件的制造技術(shù)，由此推動了我國礦井安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。1983年以后，國內(nèi)有多種型號礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實現(xiàn)了對礦井安全、生產(chǎn)方面多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)處理。目前，我國已有數(shù)十家科研、制造單位生產(chǎn)礦井監(jiān)控系統(tǒng)、各種傳感器、瓦斯報警斷電儀、瓦斯遙測報警斷5、電儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置、自動排瓦斯裝置、便攜式瓦斯檢測報警儀、智能式瓦斯檢測報警記錄儀、瓦斯氧氣雙參數(shù)檢測報警儀、多參數(shù)檢測儀、瓦斯報警礦燈等數(shù)百種監(jiān)控產(chǎn)品。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,90年代以后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)和控制技術(shù)的發(fā)展，特別是總線傳輸技術(shù)的發(fā)展，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一個綜合、復(fù)雜的多功能系統(tǒng)。如KJ90煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，KJ126煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，KJ95安全監(jiān)控系統(tǒng)，KJF2000安全監(jiān)控系統(tǒng)等，涉及到傳感器、電工技術(shù)、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機(jī)、通訊、自動控制、化學(xué)等多門學(xué)科，與礦山的采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，功能復(fù)雜，6、技術(shù)難度高，要求監(jiān)控技術(shù)人員具有較高的技術(shù)素質(zhì)。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的分類煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可按照監(jiān)控目的、信號傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等來進(jìn)行分類，如按傳輸信號復(fù)用方式分為：時分制系統(tǒng)、頻分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)、復(fù)合復(fù)用方式（同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上的系統(tǒng)）；按系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為：樹形、環(huán)形、星形、總線形等；按傳輸信號的調(diào)制方式可分為：基帶、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等；按工作方式可分為：主從方式、多主方式等。,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介,按監(jiān)控目的分類：（1）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)（2）煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)（3）煤礦軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)（4）7、煤礦膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)（5）提升運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)（6）煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)（7）煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)（8）煤礦火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（9）礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)（10）煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)（11）人員位置監(jiān)測系統(tǒng)（12）綜合監(jiān)控系統(tǒng),第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),煤礦安全監(jiān)控的主要內(nèi)容包括：對井下CH4、CO、O2、CO2等氣體濃度的檢測；對風(fēng)速、風(fēng)量、氣壓、溫度、粉塵濃度、水位等環(huán)境參數(shù)的檢測；對生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控等。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、井下分站、傳輸線路、地面中心站、監(jiān)控軟件組成，如下圖所示：,圖7-1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),一、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)基本構(gòu)成1.傳感器2.井下監(jiān)控分8、站井下監(jiān)控分站是一種以嵌入式芯片為核心的微機(jī)計算機(jī)系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、負(fù)壓、設(shè)備開停狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道，多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時將監(jiān)測到的各種環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳送到地面中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的及時發(fā)出報警和斷電控制信號。3.信號傳輸網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測到的信號傳送到地面中心站的信號通道。如無線傳輸信道、電纜、光纖等。4.地面中心站,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備,（一）傳感器1.高低濃度甲烷傳感器2.一氧化碳傳感器3.礦用氧氣傳感器4.溫度傳感器5.風(fēng)速傳感器6.煙霧傳感器7.開停傳感器,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)9、控設(shè)備,（二）、便攜式氣體檢測報警儀（三）、甲烷報警礦燈（四）、井下分站（五）、安全監(jiān)控系統(tǒng),第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)定1.煤礦企業(yè)應(yīng)建立安全儀表計量檢驗制度。2.高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井，必須裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進(jìn)工作面，必須裝備甲烷風(fēng)電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風(fēng)電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的無瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，必須裝備風(fēng)電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的采煤工作面，必須裝備甲烷斷電儀。3.采區(qū)設(shè)計、采掘作業(yè)規(guī)程和安全技術(shù)措施，必須對安全監(jiān)控設(shè)備的種類、10、數(shù)量和位置，信號電纜和電源電纜的敷設(shè)，控制區(qū)域等做出明確規(guī)定，并繪制布置圖。4.煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連,第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,接，嚴(yán)禁與調(diào)度電話電纜或動力電纜等共用。防爆型煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間的輸入、輸出信號必須為本質(zhì)安全型信號。安全監(jiān)控設(shè)備必須具有故障閉鎖功能：當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時，必須切斷該監(jiān)控設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動解鎖。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具備甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能；當(dāng)主機(jī)或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝11、置的全部功能；當(dāng)電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作時間不小于2h；系統(tǒng)必須具有防雷電保護(hù)；系統(tǒng)必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報警、顯示、存儲和打印報表功能；中心站主機(jī)應(yīng)不少于2臺，1臺備用。,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,1.安裝斷電控制系統(tǒng)時，必須根據(jù)斷電范圍要求，提供斷電條件，并接通井下電源及控制線。安全監(jiān)控設(shè)備的供電電源必須取自被控制開關(guān)的電源側(cè)，嚴(yán)禁接在被控開關(guān)的負(fù)荷側(cè)。拆除或改變與安全監(jiān)控設(shè)備關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備的電源線及控制線、檢修與安全監(jiān)控設(shè)備關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備、需要安全監(jiān)控設(shè)備停止運(yùn)行時，須報告礦調(diào)度室，并制定安全措施后方可進(jìn)行。2.安全監(jiān)控設(shè)備必須定期進(jìn)行調(diào)試、校正，每月至少1次。甲12、烷傳感器、便攜式甲烷檢測報警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測設(shè)備，每7天必須使用校準(zhǔn)氣樣和空氣樣調(diào)校1次。每7天必須對甲烷超限斷電功能進(jìn)行測試。安全監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障時，必須及時處理，在故障期間必須有安全措施。,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,3.必須每天檢查安全監(jiān)控設(shè)備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學(xué)甲烷檢測儀與甲烷傳感器進(jìn)行對照，并將記錄和檢查結(jié)果報監(jiān)測值班員；當(dāng)兩者讀數(shù)誤差大于允許誤差時，先以讀數(shù)較大者為依據(jù)，采取安全措施并必須在8h內(nèi)對2種設(shè)備調(diào)校完畢。4.礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站必須實時監(jiān)控全部采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓氨豢卦O(shè)備的通、斷電狀態(tài)。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測日報表13、必須報礦長和技術(shù)負(fù)責(zé)人審閱。5.必須設(shè)專職人員負(fù)責(zé)便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發(fā)及維護(hù)。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發(fā)放前必須檢查便攜式甲烷檢測報警儀的零點(diǎn)和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴(yán)禁發(fā)放使用。,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,6.配制甲烷校準(zhǔn)氣樣的裝置和方法必須符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相對誤差必須小于5%。制備所用的原料氣應(yīng)選用濃度不低于99.9%的高純度甲烷氣體。7.安全監(jiān)控設(shè)備布置圖和接線圖應(yīng)標(biāo)明傳感器、聲光報警器、斷電器、分站、電源、中心站等設(shè)備的位置、接線、斷電范圍、傳輸電纜等，并根據(jù)實際布置及時修改。,三、甲烷傳感器和其他傳感器的設(shè)置的安全規(guī)定,1.甲烷傳感器報警濃度、斷電濃度、14、復(fù)電濃度和斷電范圍必須符合表3規(guī)定。2.低瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。3.在回風(fēng)流中的機(jī)電設(shè)備硐室的進(jìn)風(fēng)側(cè)必須設(shè)置甲烷傳感器。4.高瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)使用架線電機(jī)車時，裝煤點(diǎn)、瓦斯涌出巷道的下風(fēng)流中必須設(shè)置甲烷傳感器。5.在煤（巖）與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道和回風(fēng)巷道內(nèi)使用礦用防爆特殊型蓄電池電機(jī)車或礦用防爆型柴油機(jī)車時，蓄電池電機(jī)車必須設(shè)置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀，柴油機(jī)車必須設(shè)置便攜式甲烷檢測報警儀。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時，必須停止機(jī)車運(yùn)行。,三、甲烷傳感器和其他傳感器的設(shè)置的安全規(guī)定,15、6.瓦斯抽放泵站必須設(shè)置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設(shè)置甲烷傳感器。利用瓦斯時，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置甲烷傳感器。7.裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，每一個采區(qū)、一翼回風(fēng)巷及總回風(fēng)巷的測風(fēng)站應(yīng)設(shè)置風(fēng)速傳感器，主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置壓力傳感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中應(yīng)設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，利用瓦斯時，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采容易自燃、自燃煤層的礦井，應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器和溫度傳感器。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置設(shè)備開停傳感器，主要風(fēng)門應(yīng)設(shè)置風(fēng)門開關(guān)傳感器，被控設(shè)備開關(guān)的負(fù)荷側(cè)應(yīng)設(shè)置饋電狀16、態(tài)傳感器。,四川師范大學(xué)工學(xué)院 機(jī)電工程系,Thank You!,傳感器,煤礦安全監(jiān)測主要通過檢測儀器來實現(xiàn)。一個簡單的檢測儀器通常由傳感器、信號變換電路及電源等部分構(gòu)成。借助于敏感元件，對被測物理量進(jìn)行檢測和信號變換，輸出模擬量信號或開關(guān)量信號的裝置，稱為傳感器。傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、測量及變換電路和電源等組成，如圖所示。,地面中心站,煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站是煤礦環(huán)境安全和生產(chǎn)工況監(jiān)控系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)處理中心，用于完成煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集、處理、儲存、顯示和打印功能，必要時還可對局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)或設(shè)備發(fā)出控制指令和信號，中心炸一般由主控計算機(jī)及其外圍設(shè)備和監(jiān)控軟件組成，通常設(shè)置在煤礦監(jiān)控中17、心或生產(chǎn)調(diào)度室中。,高低濃度甲烷傳感器,主要用于監(jiān)測高瓦斯煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛龋梢赃B續(xù)自動地將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備，并具有就地顯示沼氣濃度值，超限聲光報警等功能。還可與各類型監(jiān)測系統(tǒng)及斷電儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置配套，適宜在煤礦采掘工作面、回風(fēng)巷道等地點(diǎn)固定使用。采用熱催化原理與熱導(dǎo)原理相結(jié)合來測量沼氣濃度，克服了單一元件測量過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有性能穩(wěn)定、測量精確、響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)堅固、易使用易維護(hù)等特點(diǎn)。并具有遙控調(diào)校、斷電控制、故障自校自檢等新功能。,井下分站,KJ90-F8/KJ90-F16型井下監(jiān)控分站（以下簡稱分站）是一種以嵌入式芯片為核心的微機(jī)計算機(jī)系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、負(fù)壓、設(shè)備開停狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道，多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時將監(jiān)測道德各種環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳送到地面并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時發(fā)出報警和斷電控制信號。,安全監(jiān)控系統(tǒng),