专利名称：一种煤矿瓦斯灾害联动报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下安全生产实时监测监控系统，特别涉及一种本地及异地 联动报警系统。
背景技术：
瓦斯灾害事故是煤矿企业中危害最大、死亡比例最高的重大事故之一。目前，井下 瓦斯监测及超限报警通常采用的方案是，在监测点(工作面、回风巷等)设置甲烷传感器， 通过矿用电缆连接至分站。甲烷传感器具有超限报警功能，可本地设置报警门限，当其监 测的甲烷浓度大于设定值时，利用甲烷传感器自身的声光报警装置进行声光报警。由于现 行设计使用甲烷传感器的报警声级强度较小，在距其Im远处的声响信号声压级一般均在 SOdB(A)，光信号能在20m远处可见，当采掘巷道长度超过200m时，将不能起到对整条巷道 内作业人员的预警避灾作用；并且利用监控系统甲烷传感器超限预警的方式也不具有异地 预警功能。由此而来，这样的监测、传输方案及预警方式就存在了较明显的弊端。当井下某 个地点发生煤与瓦斯突出事件时，只有在距甲烷传感器较近的地点及地面主机能够发出报 警信息，而位于本巷道内距甲烷传感器较远的地点或井下其它巷道内的人员却不能及时获 取瓦斯灾害预警信息，造成大部分井下人员避灾行动延迟，不能及时进入压风自救、避难硐 室或反向风门以外避灾，生产人员的人身安全不能获得最大限度的保障。目前国内在用的 监控系统，多为各厂家根据AQ6201等相关国家标准设计生产。对于报警及控制(断电) 门限的设定都采取两级门限的方式，既报警值、断电值两级门限。报警值可理解为被测地点 或区域的危害程度的预警值，断电值作为被测地点避灾措施的反应值。它们在瓦斯监控过 程中都具有特定的、不可取代和不可缺少的作用。
发明内容为了解决上述技术问题，本申请结合煤矿安全和生产监测的实际需求，提供一种 井下全局范围的、反应迅速的瓦斯灾害联动报警系统。本系统包括地面监控主机、井下分站及与之相连的甲烷传感器、其他模拟量传感 器、其他开关量传感器、断电器、声光报警器等执行器，其特征在于各分站设有通过控制信 号电缆与其相连的远距离报警设备。井下分站设有16路模拟量或开关量输入口分别与甲烷传感器、其他模拟量传感 器、其他开关量传感器相连，各传感器的监测数值可通过分站及通信电缆，传输至地面监控 主机；井下分站设有8路控制量输出口与断电器等执行器相连，上述控制量输出口通过控 制信号电缆与远距离报警设备相连，根据地面主机的报警指令，控制设在矿井采掘工作面 巷道内的报警单元发出声光报警信号；井下分站设有与地面监控主机及其他分站相连的通 讯接口，井下分站的本安电源为分站提供电力。每个甲烷传感器可关联一个或多个、本地或异地的分站控制量输出口。煤矿瓦斯灾害联动报警系统设有三级报警门限，分别为“报警值”、“断电值”和“联动报警值”。所述的远距离报警设备包括本安电源、声光报警器、电缆，各声光报警器的控制端 连接在一起连同电源地线一起，连接到控制信号电缆，接收来自分站控制量输出口或断电 器等执行器或地面监控主机的指令。所述的本安电源的每一路18V电源连接一条电缆，可设置1-6台声光报警器，构成
一个报警单元。每条电缆所连接的声光报警器数量根据所连接的报警器与本安电源的距离来确 定，距离大于等于1000米时，连接1或2台声光报警器；距离小于等于1000米时，连接1至 4台声光报警器。所述的甲烷传感器可以关联多个报警单元，每个报警单元可以被多个甲烷传感器 关联。远距离报警设备经控制信号电缆与井下分站控制量输出口相连，其控制量输出口 为“触点”型输出，各个声光报警器具有对应连接控制的“节点号”。甲烷传感器的甲烷浓度联动报警值为1. 5-3. 5% CH4。声光报警器的预警声级为IlOdB,闪烁频率60次/秒，光信号强度100米平巷可 见。根据《煤矿安全规程》规定采掘工作面甲烷传感器的断电浓度均为彡1. 5% CH4。 当采掘工作面的甲烷浓度彡1.0% CH4时，应进行声光报警(报警)；当甲烷浓度彡1.5% CH4时，应切断本地和下风流所有非本质安全型设备的电源(断电)。作为瓦斯灾害联动报 警，当采掘工作面或掘进工作面发生瓦斯灾害时，甲烷浓度远远大于1. 5% CH4。对于低瓦 斯矿井，可将联动报警值设置为1. 5% CH4 ；对于高瓦斯矿井，可将联动报警值设置为2. 5% CH4。井下各个地点的瓦斯甲烷传感器将其采集到的瓦斯浓数据传输到其所连接的分站，再 由分站传输到地面监控主机，由监控主机对数据进行分析、比较和处理。当某地点的瓦斯浓 度值超过预设的联动报警值时，根据预设的关联逻辑，由监控主机下发控制命令。此命令下 传到关联的某个或几个分站，并由此分站的某个控制口输出控制动作，控制另设的远距离 报警设备的声光报警器进行声光报警。由于每个甲烷传感器可关联一个或多个、本地或异 地的分站控制量输出口，因此能够避免由于部分井下分站设备故障导致的不能实时报警。本申请对现有安全监控系统进行了有针对性的改进，因此本系统具有1.对井下 瓦斯、温度、粉尘度等参数进行实时监控和应急反应的能力，并可进行远距离异地报警，从 而实现井下特定区域内人员及时避灾。2.设备安装简单易行，运行成本低，防灾避灾效果显著。3.充分利用现有设备，以有效的投入来完善和加强煤矿安全监控系统，解决煤矿 生产中瓦斯灾害的防灾避灾问题。4.系统还可另行采用无线传输与电力线载波传输相结合的方法，可实现本地或异 地联动预警，为井下人员逃生争取时间。本系统在实施过程中，要求监控系统的生产厂家对系统设备进行一个有效的升 级。既采取报警门限多级别、控制输出多目标的监控方案。为实现井下全局范围的联动报 警，需要一个(或多个)在理论指导下、通过实践获得的具有实际意义的定量数据。对于本 联动报警系统来说，就是要有一个切合实际的联动报警门限值。当然，对于井下不同区域，此门限值可能要有所差别。只有这样，才能够既有效的实现联动报警，又不因局部事件的发 生而对全矿井的生产造成影响。
图1.煤矿瓦斯灾害联动报警系统连接框图图2.远距离报警设备与井下分站连接示意图1.远距离报警设备2.声光报警器3.本安电源4.分站5.甲烷传感器6.断电器 等执行器7.控制信号电缆8.电缆9.通讯线路10监控主机11控制量输出口
具体实施方式
参见附图1，本发明的联动报警系统是在原“煤矿安全监控系统”基础上实现的，包 括监控主机10、分站4及远距离报警设备1，所述地面监控主机经通讯线路9与井下分站相 连，可将控制信息下行传输至井下任何分站；各个分站之间相连，本系统最多可设64个分 站，各分站除设有甲烷传感器2、其它模拟量传感器、其它开关量传感器等设备外，还增设远 距离报警设备。远距离报警设备包括本安电源、声光报警器、电缆等，每个采掘工作面为一 个单元，每个单元配备多台声光报警器、一台本安电源3及相应的电缆8及接线盒等，根据 井下采掘工作面情况全矿需要设置多个报警单元。所述的本安电源的每一路18V电源连接一条电缆，每条电缆可设置1-6台声光报 警器，构成一个报警单元。当设置在井下某地点的甲烷传感器监测到瓦斯超限情况发生时，其数据经过井下 分站转换成数字信号，传输至地面监控中心站监控主机。监控主机根据设定的门限值和关 联控制逻辑，下传命令到井下某个或多个分站。由分站的断电器控制输出控制命令，由此控 制另设的声光报警器进行声光报警。本系统的特点在于，当井下某个地点发生瓦斯灾害时， 可通过联动报警功能，及时对其它地点进行声光报警提示。每个传感器可关联多个报警单元，而每个报警单元可以被多个甲烷传感器关联。甲烷传感器同井下监控分站相连，井下分站通过通信电缆同地面监控主机相连， 声光报警器经控制信号电缆7与井下分站的控制量输出口 11及断电器等执行器6相连。参见附图2，所述的远距离报警设备包括本安电源、声光报警器、电缆等，一台本安 电源可以连接多台声光报警器。各个声光报警器的控制端连接在一起连同电源地线一起， 连接到控制信号电缆，用于接收来自分站断电器等执行器或地面监控主机的指令。本安电 源为声光报警器提供工作电源。当传输距离较远、或一条电缆连接的报警器过多时，由于线 路上的压降，报警器端的电压会跌落过多。由此导致报警器的响度过低，满足不了使用要 求。因此，每一路18V电源连接一条电缆，每条电缆连接的声光报警器数量可根据声光报 警器与本安电源的距离来确定。当传输距离较远、或一条电缆连接的声光报警器过多时，由 于线路上的压降，声光报警器端的电压会跌落过多。由此引起声光报警器的响度过低，满足 不了使用要求。距离大于1000米时，每条电缆可连接1-2台声光报警器；小于1000米时可 连接1-4台声光报警器。报警单元所有声光报警器的控制端连接在一起，同电源地线一起共两条线，连接 到分站的控制量输出口 11。分站的控制量输出口应选用“触点”型输出，连接完成后，一定要记录报警器所连接的控制口的“节点号”，以备地面设置时使用。为区分原系统的报警信号，本系统的声光报警器在声音频率、节奏上做了技术处 理，也提高了声光报警器的预警声级(110dB)、光信号(平巷IOOm处可见)的强度。“煤矿 安全监控系统”地面中心站软件根据需要做出相应的升级改造。在主控软件的“报警值”、 “断电值”两级门限基础上，另增加一级“联动报警”门限。即对于某一个(也是任意一个) 特定的甲烷传感器，可以设置其报警值、断电值、联动报警值等三个门限，控制输出有本地 报警信号、断电控制信号、还有联动报警控制信号三个输出目标。本联动报警系统在原“报警值”、“断电值”两级门限基础上，另增加一级“联动报 警”门限。即，对于某一个(也是任意一个)特定的甲烷传感器的监测结果，可以设置其报 警值、断电值、联动报警值等三个门限；而其输出可有报警控制、断电控制、联动报警控制三 个输出目标。报警系统的全部设置工作在地面中心站进行，首先进入“联动报警”设置窗口， 选择需要设置的甲烷传感器。而每个甲烷传感器需要设置的参数包括门限值、关联等。地 面监控主机安装有专用的监控系统软件，并针对联动报警的实现，设有特定的逻辑控制关 系及报警门限值。报警系统在设备连接无误、煤矿安全监控系统正常运行、传感器设置及关联设置 正确的情况下，可完全自主自动运行。当需要进行某台传感器或某路报警器的测试，不希望 所有关联的报警器随动时，可修改相应的关联设置，取消关联。
权利要求1.一种煤矿瓦斯灾害联动报警系统，包括地面监控主机、井下分站及与之相连的甲烷 传感器、其他模拟量传感器、其他开关量传感器、断电器、声光报警器等执行器，其特征在 于各分站设有通过控制信号电缆与其相连的远距离报警设备。
2.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于井下分站设有16 路模拟量或开关量输入口，分别与甲烷传感器、其他模拟量传感器、其他开关量传感器相 连，各传感器的监测数值可通过分站及通信电缆，传输至地面监控主机；井下分站设有8路 控制量输出口与断电器等执行器相连，上述控制量输出口通过控制信号电缆与远距离报警 设备相连；井下分站设有与地面监控主机及其他分站相连的通讯接口。
3.根据权利要求2所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于每个甲烷传感器 可关联一个或多个、本地或异地的分站控制量输出口。
4.根据权利要求1或3所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于所述的远距 离报警设备包括本安电源、声光报警器、电缆，各声光报警器的控制端连接在一起连同电源 地线一起，连接到控制信号电缆，接收来自分站控制量输出口或断电器等执行器或地面监 控主机的指令。
5.根据权利要求4所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于所述的甲烷传感 器可以关联多个报警单元，每个报警单元可以被多个甲烷传感器关联。
6.根据权利要求5所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于所述的本安电源 的每一路18V电源连接一条电缆，可设置1-6台声光报警器，构成一个报警单元。
7.根据权利要求6所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于所述的每条电缆 所连接的声光报警器数量根据所连接的报警器与本安电源的距离来确定，距离大于等于 1000米时，连接1或2台声光报警器；距离小于等于1000米时，连接1至4台声光报警器。
8.根据权利要求7所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于分站的控制量输 出口为“触点”型输出，各声光报警器具有对应连接控制的“节点号”。
9.根据权利要求8所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于甲烷传感器的甲 烷浓度联动报警值为1. 5-3. 5% CH4。
10.根据权利要求9所述的煤矿瓦斯灾害联动报警系统，其特征在于声光报警器的预 警声级为IlOdB,闪烁频率60次/分，光信号强度100米平巷可见。
专利摘要一种煤矿瓦斯灾害联动报警系统，本申请包括地面监控主机、井下分站及与之相连的甲烷传感器、其他模拟量传感器、其他开关量传感器、断电器、声光报警器等执行器，各分站设有通过控制信号电缆与其相连的远距离报警设备。井下分站设有8路控制量输出口与断电器、声光报警器等执行器相连，根据地面主机的报警指令，控制设在矿井采掘工作面巷道内报警单元发出声光报警信号；煤矿瓦斯灾害联动报警系统设有三级报警门限，分别为“报警值”、“断电值”和“联动报警值”。
文档编号E21F17/18GK201908689SQ20102057706
公开日2011年7月27日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者冯松, 刘辉, 原晓红, 张建甫, 李敬东, 王作儒, 翟华 申请人:北京鑫源九鼎科技有限公司