一种煤矿井下瓦斯监测监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及煤矿瓦斯监测领域，尤其一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，包括地面部分和井下部分，地面部分包括数据接口装置，中心站计算机及网络终端；井下部分包括分站装置，传感器和控制器，地面部分中数据接口装置上通过数据线连接有防火墙服务器，防火墙服务器上设有外网设备接口；井下部分中分站装置包括分站隔爆控制箱，触摸屏，控制组件，电源组件，本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统具有外网终端设备接入功能，井下设备体积小，接线简单，安装、使用、维护方便，适应性强，稳定性高，安全性好，具有人机交流界面，可人机交互，增强控制能力的优点。
【专利说明】一种煤矿井下瓦斯监测监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿瓦斯监测领域，尤其涉及安全性高，井下设备体积小，适应性强，稳定性高，安装、使用、维护方便的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统。
【背景技术】
[0002]目前，现有的煤矿井下瓦斯监测监控系统包括地面部分和井下部分，其中地面部分包括数据接口装置，以及与数据接口装置连接的中心站计算机及各网络终端；井下部分包括与数据接口装置连接的多个分站装置，连接在各分站装置上的各种类型的传感器和控制器以及独立设置，且与分站装置及传感器、控制器连接的，为分站装置、传感器、控制器供电的矿用隔爆型电源。地面部分的设备通常只能组成一个局域网，由局域网内部的中心站计算机或其他的网络终端对整个煤矿井下瓦斯检测监控系统进行检测和发出其他操作指令，外网终端设备无法方便接入煤矿井下瓦斯检测监控系统对系统运行情况进行监控；井下部分不同部件的分体式设置，通常存在体积较大，在安装使用时安装不便，接线复杂，易出现错误，维护时由于线路凌乱导致维护不便，由于所有连接电缆均暴露在外所导致的使用安全性不足的问题。另外，现有的煤矿井下瓦斯监测监控系统通常采用单片机作为分站装置中控制组件的核心控制元件，由于分站装置的使用环境条件恶劣，单片机作为核心控制元件的控制组件极易发生故障，产生误报，从而导致整个煤矿井下瓦斯监测监控系统的稳定性不好，甚至如果单片机为核心控制元件的控制组件发生故障，无法保证系统正常工作，在瓦斯泄漏是无法正常告警、断电，还会导致瓦斯爆炸等更为严重的安全事故的发生。现有的煤矿井下瓦斯监测监控系统的井下部分没有直观的人机交流界面，所有的由分站装置收集到的监控信号需通过分站装置将其发送到中心站计算机及其他网络终端，在中心站计算机的显示屏或其他网络终端上实时显示监控信息，但无法让井下工作人员在分站装置上直观的看到，如果出现监控信号异常必须由地面上的工作人员通知地面下的工作人员，再由地面下的工作人员实地查看，中间过程麻烦，容易耽误对异常情况的处理。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了解决现有的煤矿井下瓦斯监测监控系统所存在地面部分不具有外网终端设备接入功能，外网设备无法方便接入煤矿井下瓦斯检测监控系统对系统运行情况进行监控；井下部分的部件体积较大，接线复杂，安装、维护不便，使用安全性不足，故障率高，不具有人机交流界面的问题，而提供一种具有外网终端设备接入功能，井下设备体积小，接线简单，安装、使用、维护方便，适应性强，稳定性高，安全性好，具有人机交流界面的煤矿井下瓦斯监测监控系统。
[0004]本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，包括地面部分和井下部分，地面部分包括数据接口装置，分别通过数据线与数据接口装置上相应的接口连接的中心站计算机及网络终端，所述数据接口装置、中心站计算机及各网路终端分别通过电缆与市电连接；所述井下部分包括与数据接口装置连接的分站装置及通过数据线和电缆与分站装置连接的传感器和控制器，所述地面部分中数据接口装置上通过数据线连接有防火墙服务器，所述防火墙服务器上设有外网设备接口，防火墙服务器通过电缆与市电连接；所述井下部分中分站装置包括分站隔爆控制箱，所述分站隔爆控制箱包括箱体和扣装在箱体开口上的箱盖，所述箱盖的左上方嵌入安装有一个触摸屏，所述箱体内部左下方设置有一个采用可编程逻辑控制器作为核心控制元件的控制组件，箱体内部位于触摸屏和控制组件的右侧设置有电源组件，所述电源组件与外部电源连接，且为触摸屏、控制组件及与分站装置连接的传感器、控制器供电；所述控制组件通过数据线分别与触摸屏、数据接口装置、传感器、控制器连接。
[0006]所述井下部分中分站装置的控制组件采用的可编程逻辑控制器为西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器上设置有RS485通信接口，控制组件通过RS485通信接口与数据接口装置连接。
[0007]所述井下部分中分站装置与数据接口装置之间采用Profibus-DP通讯协议进行通讯数据传输，且二者之间连接的数据线为煤矿井下专用通讯电缆。
[0008]所述电源组件包括外接电源端子，与外接电源端子连接的变压整流装置及与变压整流装置连接的蓄电池和直流电源板，所述电源组件通过变压整流装置与触摸屏、控制组件连接，通过直流电源板与传感器、控制器连接。
[0009]所述分站隔爆控制箱的箱体的侧壁上设置有信号端子连接板，所述信号端子连接板通过数据线与控制组件的可编程逻辑控制器连接，控制组件通过信号端子连接板与数据接口装置、传感器、控制器连接。
[0010]所述与数据接口装置连接的网络终端包括显示器和打印机。
[0011]所述传感器包括风门开关传感器、风筒风量传感器、设备开停传感器、甲烷传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、差压传感器；所述控制器包括断电控制器。
[0012]本实用新型的有益效果在于:
[0013]本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，其地面部分中数据接口装置上通过数据线连接有防火墙服务器，所述防火墙服务器上设有外网设备接口，使得本系统具有外网设备接入功能，外网终端设备可方便接入煤矿井下瓦斯检测监控系统对系统运行情况进行监控；其井下部分结构合理、紧凑，将控制组件和电源组件放置到同一个分站隔爆控制箱中，使得整个装置体积小巧，安装方便，适用于井下各种空间要求；并且在分站隔爆控制箱中将内部电路所需的电缆全部连接完毕，使用时只需在外接电源端子上接入电源线，在信号端子连接板上接上数据接口装置、传感器、控制器即可，安装、维护非常方便；由于所有的内部连接电缆均位于分站隔爆控制箱中，使得整个装置的安全性更高；采用可编程逻辑控制器为控制组件的核心控制元件，由于工控产品的制成品的质量保证，使得本分站装置在井下恶劣的使用条件下可以保持良好的稳定性，进而降低煤矿井下瓦斯监测监控系统的故障率，尤其是选择的可编程逻辑控制器为西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，其丰富的开关量、控制量、模拟量的I/O接口使得系统的电路连接更加方便；在煤矿井下瓦斯监测监控系统上的井下部分设置触摸屏，可使用触摸屏实现查询、曲线、报表、记录等功能，使用该触摸屏后，故障率低，可人机交互，增强控制能力，由分站装置收集到的监控信号需通过分站装置将其发送到中心站计算机及其他网络终端同时可以让井下工作人员在分站装置上直观的看到，此时地面下的工作人员可以迅速赶到实地查看，省略中间过程，不会耽误对异常情况的处理；分站隔爆控制箱的箱体的侧壁上设置有信号端子连接板，连接煤矿井下瓦斯监测监控系统中数据接口装置、传感器或控制器时只需将数据接口装置、传感器或控制器的数据线通过四孔快接插头插入信号端子连接板即可，使得本装置的安装非常方便；井下部分中分站装置与数据接口装置之间采用Profibus-DP通讯协议进行通讯数据传输，且二者之间连接的数据线为煤矿井下专用通讯电缆，可以使由分站装置传送给数据接口装置的通讯数据传输更加稳定，且使其传输距离得到大大增加，最远可达到20Km，能满足煤矿井下开采距离的要求。
[0014]总之，本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统具有外网终端设备接入功能，井下设备体积小，接线简单，安装、使用、维护方便，适应性强，稳定性高，安全性好，具有人机交流界面，可人机交互，增强控制能力的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统的各部件连接方框示意图。
[0016]图2是本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统中井下部分的分站装置的立体结构示意图。
[0017]图3是本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统中井下部分的分站装置除去箱盖后的，箱体内部结构示意图。
[0018]图中:1、数据接口装置；2、中心站计算机；3、网络终端4、分站装置；5、传感器；6、控制器；7、防火墙服务器；41、分站隔爆控制箱；42、触摸屏；43、；控制组件；44、电源组件；45、信号端子连接板；411、箱体；412、箱盖；441、外接电源端子；442、变压整流装置；443、蓄电池；444、直流电源板。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型的核心是提供一种煤矿井下瓦斯监测监控系统。
[0020]下面结合附图对本实用新型的内容作进一步说明:
[0021]一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，如图f图3所示，包括地面部分和井下部分，地面部分包括数据接口装置1，数据接口装置I上相应的接口通过数据线分别与中心站计算机2、网络终端3及防火墙服务器7连接，防火墙服务器7上设有外网设备接口，与数据接口装置I连接的网络终端3包括显示器和打印机，数据接口装置1、中心站计算机2、各网路终端3及防火墙服务器7分别通过电缆与220V交流市电连接；井下部分包括与数据接口装置I连接的分站装置4及通过数据线和电缆与分站装置4连接的传感器5和控制器6 ;所述井下部分中分站装置4包括分站隔爆控制箱41，分站隔爆控制箱41包括箱体411和扣装在箱体411开口上的箱盖412，箱盖412的左上方嵌入安装有一个触摸屏42，箱体411内部左下方设置有一个采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器作为核心控制元件的控制组件43，可编程逻辑控制器上设置有RS485通信接口，控制组件43通过RS485通信接口及煤矿井下专用通讯电缆与数据接口装置I连接，且分站装置4与数据接口装置I之间采用Profibus-DP通讯协议进行通讯数据传输，控制组件43通过数据线与触摸屏42连接，箱体411内部位于触摸屏42和控制组件43的右侧设置有电源组件44，电源组件44包括外接电源端子441，与外接电源端子441连接的变压整流装置442及与变压整流装置442连接的蓄电池443和直流电源板444，其中外接电源端子441包括660V交流接入位、380V交流接入位及220V交流接入位，直流电源板444包括12V直流电源板及18V直流电源板，电源组件44通过外接电源端子441与外部电源连接，通过变压整流装置442与触摸屏42、控制组件43连接，通过直流电源板444与传感器5、控制器6连接，为触摸屏42、控制组件43及与分站装置4连接的传感器5、控制器6供电；分站隔爆控制箱41的箱体411的侧壁上设置有信号端子连接板45，信号端子连接板45通过数据线与可编程逻辑控制器的RS485通信接口及其他I/O端口连接，数据接口装置1、传感器5、控制器6通过将其连接电缆头部安装的四孔快接插头插入到信号端子连接板45与控制组件43连接；井下部分中的传感器5包括发出开关量信号的风门开关传感器、风筒风量传感器、设备开停传感器，发出模拟量信号的甲烷传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、差压传感器，井下部分中的控制器6包括断电控制器，每个传感器5和控制器6的连接的数据线的自由端的端部均安装有四孔快接插头，所述四孔快接插头能插入到信号端子连接板45的相应的端子插孔内。
[0022]使用时，先将数据接口装置1、传感器5、控制器6连接数据线头部安装的四孔快接插头插入到信号端子连接板45，再根据外接电源的电压情况在外接电源端子441上接上外接电源。本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器作为井下部分中分站装置4控制组件的核心控制元件，该可编程逻辑控制器能接收8路开关量信号、8路模拟量信号、输出8路控制量信号，其中，发出开关量信号的风门开关传感器、风筒风量传感器、设备开停传感器接入该可编程逻辑控制器的开关量信号接入端子，发出模拟量信号的甲烷传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、差压传感器接入该可编程逻辑控制器的模拟量信号接入端子，而其8路控制量信号输出端子可以最多控制8台机电设备。工作时，控制量信号与甲烷传感器关联，煤矿井下瓦斯监测监控系统监测瓦斯中的甲烷浓度、一氧化碳、风速、差压、设备开停、温度等参数，当检测到瓦斯气体中的甲烷超限时，可编程逻辑控制器接收到浓度信号，输出信号控制，由断电控制器执行动作，断开相应的机电设备，警示工作人员撤出，同时，安装于西门子S7-300系列可编程逻辑控制器上的RS485接口，可以将接收到的模拟量、开关量信号通过接口，传输至数据接口装置1，经调制解调后显示在中心站计算机2和其他网络终端3上，将井下设备的各种状态，采用组态画面显示，并可以实现打印、报表、报警功能，当瓦斯浓度降到复电值时，人工解锁，重新给设备通电运转。
[0023]总之，本实用新型提供的一种煤矿井下瓦斯监测监控系统具有外网终端设备接入功能，井下设备体积小，接线简单，安装、使用、维护方便，适应性强，稳定性高，安全性好，具有人机交流界面，可人机交互，增强控制能力的优点。
【权利要求】
1.一种煤矿井下瓦斯监测监控系统，包括地面部分和井下部分，地面部分包括数据接口装置(1)，分别通过数据线与数据接口装置(I)上相应的接口连接的中心站计算机(2)及网络终端(3)，所述数据接口装置(I)、中心站计算机(2)及各网路终端(3)分别通过电缆与市电连接；所述井下部分包括与数据接口装置(I)连接的分站装置(4)及通过数据线和电缆与分站装置(4)连接的传感器(5)和控制器(6)，其特征在于:所述地面部分中数据接口装置(I)上通过数据线连接有防火墙服务器(7 )，所述防火墙服务器(7 )上设有外网设备接口，防火墙服务器(7)通过电缆与市电连接；所述井下部分中分站装置(4)包括分站隔爆控制箱(41 )，所述分站隔爆控制箱(41)包括箱体(411)和扣装在箱体(411)开口上的箱盖(412)，所述箱盖(412)的左上方嵌入安装有一个触摸屏(42)，所述箱体(411)内部左下方设置有一个采用可编程逻辑控制器作为核心控制元件的控制组件(43)，箱体(411)内部位于触摸屏(42 )和控制组件(43 )的右侧设置有电源组件(44 )，所述电源组件(44 )与外部电源连接，且为触摸屏(42)、控制组件(43)及与分站装置(4)连接的传感器(5)、控制器(6)供电；所述控制组件(43)通过数据线分别与触摸屏(42)、数据接口装置(I)、传感器(5)、控制器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述井下部分中分站装置(4)的控制组件(43)采用的可编程逻辑控制器为西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器上设置有RS485通信接口，控制组件(43)通过RS485通信接口与数据接口装置(I)连接。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述井下部分中分站装置(4)与数据接口装置(I)之间采用Profibus-DP通讯协议进行通讯数据传输，且二者之间连接的数据线为煤矿井下专用通讯电缆。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述电源组件(44)包括外接电源端子(441)，与外接电源端子(441)连接的变压整流装置(442)及与变压整流装置(442 )连接的蓄电池(443 )和直流电源板(444 )，所述电源组件(44 )通过变压整流装置(442 )与触摸屏(42 )、控制组件(43 )连接，通过直流电源板(444 )与传感器(5 )、控制器(6)连接。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述分站隔爆控制箱(41)的箱体(411)的侧壁上设置有信号端子连接板(45)，所述信号端子连接板(45)通过数据线与控制组件(43)的可编程逻辑控制器连接，控制组件(43)通过信号端子连接板(45)与数据接口装置(I)、传感器(5)、控制器(6)连接。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述与数据接口装置(I)连接的网络终端(3)包括显示器和打印机。
7.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯监测监控系统，其特征在于:所述传感器(5)包括风门开关传感器、风筒风量传感器、设备开停传感器、甲烷传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、差压传感器；所述控制器(6 )包括断电控制器。
【文档编号】G05B19/418GK203812080SQ201420246992
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】郅富标, 杨战旗, 齐运瑞, 张海波, 徐小马, 毋虎城, 张长喜, 汪中才, 黎永碧 申请人:河南工程技术学校