一种煤矿安全监控系统的制作方法

本发明涉及矿用监控设备技术领域，具体的说是涉及一种煤矿安全监控系统。

背景技术

近年来煤矿安全事故频繁发生，煤矿安全监测系统是提高煤矿开采安全的重要保障，煤矿监控系统主要是用来检测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态等，并实现甲烷超限声光报警断电和闭锁，因此，煤矿企业必须时刻监测井下变化，以保证能够满足煤矿井下正常生产的需要，然而现有技术中的监控系统设计不够完善，其存在抗干扰能力差、传感技术落后、数据处理能力差等问题，这些问题往往造成矿井安全监测不到位，为了改善这一现状，提高监测质量以及工作效率，本发明提出了一种煤矿安全监控系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种煤矿安全监控系统，工作效率高，产品质量稳定，安全性可靠，监控精准，并且，结构简单，维护方便。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种煤矿安全监控系统，包括系统地面设备以及系统井下设备，系统地面设备包括ups电源、心跳机、监控主机、监控备机以及地面网络交换机，心跳机接通ups电源且心跳机的其中一极接入到监控主机中，心跳机的另一极接入监控备机中，监控主机以及监控备机均接入到地面网络交换机中，地面网络交换机通过光纤与系统井下设备相连接，系统井下设备包括井下工业环网、矿用隔爆兼本安型电源箱以及本安型监控分站，井下工业环网上设有至少两个井下环网交换机，矿用隔爆兼本安型电源箱包括第一电源箱以及第二电源箱，本安型监控分站包括第一监控分站以及第二监控分站，其中第一井下环网交换机接入到第一监控分站的输入端中，同时第一电源箱也接入第一监控分站的输入端中，第一监控分站设有四个输出端，分别接入到第一数字量传感器、第二数字量传感器、抽放设备以及第一断电器中；其中第二井下环网交换机接入到第二监控分站的输入端中，同时第二电源箱也接入到第二监控分站的输入端中，第二监控分站设有四个输出端，其中第一输出端依次连接有开停传感器、低浓传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器以及无线收发设备；第二输出端依次连接有温度传感器、风速传感器以及无线收发设备；第三输出端依次连接有流量传感器以及尾堆传感器；第四输出端与第二断电器相连接。

本发明进一步的技术方案是：

前述的煤矿安全监控系统，ups电源与心跳机之间连接设有电源避雷器。

前述的煤矿安全监控系统，系统地面设备中还设有与监控主机相连接的信号避雷器。

前述的煤矿安全监控系统，监控主机的一端还分别与显示器、打印机、大屏幕、模拟盘以及中心计算机相连接。

前述的煤矿安全监控系统，第二监控分站中的第二输出端上的风速传感器与无线收发设备之间还埋设有无线一氧化碳以及无线激光甲烷。

前述的煤矿安全监控系统，系统井下设备中最大容量为128台监控分站，每台分站可连接16个传感器和两个流量计以及8个控制输出。

前述的煤矿安全监控系统，中心计算机与监控主机以及监控备机之间的最大传输距离为5m；中心计算机与各个监控分站之间的最大传输距离光纤环网≥20km；各个监控分站到各类传感器以及各类执行器的最大传输距离≥3km；各个矿用隔爆兼本安型电源箱到其相对应的监控分站的最大传输距离为2m。

前述的煤矿安全监控系统，中心计算机中设有一种计算机软件，该计算机软件包括操作系统、中心站软件、应用程序以及存贮介质。

采用本发明的技术方案有益效果是：该煤矿安全监控系统的设计、制造按照aq6201-2016《煤矿安全监控系统通用技术要求》、《安全监控系统升级改造技术方案》等相关标准进行，完全符合国家的相关标准要求。该系统不仅能够准确、及时地反映井下环境参数，达到对灾害的早期预测、对事故进行必要的处理，而且还能为生产调度及时提供各种设备的运行状况，进而有效地指挥生产。

（1）技术先进、多种组合方式

该系实现井下传输信道合一、全矿范围内各类煤矿监控系统组网管理、与局计算机网络联网、与远程终端通过公用电话网联接等，大幅度减少信道与设备投资。

（2）系统软件功能强大

可与具有标准接口（如rs232、rs485等采用标准协议）的设备进行无缝连接，也可与采用非标准接口的其它监控设备可通过协议转换接于系统之中；具有丰富的组态、画面编辑及报表（数据图）生成功能；支持数据、开关量状态的模拟盘显示，图形、曲线、数据的大屏幕或多屏显示；对所有监测数据和重要操作事件均采用数据库保存，用户可根据需要自行设定保存期限，为用户二次开发和事件的追述提供良好的条件；

各种操作（包括测点定义、参数设置、图形生成、报表制作、数据浏览等）不影响系统的传输，保证系统的监测实时性；

具有强大的数据采集功能、先进的数据处理技术，每隔5min形成模拟量传感器的最大、最小及平均值记录，随时统计各分站的通信、供电、报警、断电和复电状态、机电设备开停和运行状态；

报警与控制功能完备：可实现中心站程控或手动强行控制异地断电、分站和传感器就地断电及分站区域断电功能；具有声光、语音报警、报警联动及可通过程控调度通信网对井下局部或全矿井进行语音扩播报警等多种类型的报警功能；

具有传输故障、设备故障、供/断电状况和软件运行故障等的自诊断功能，还具有远程维护功能。

（3）系统兼容性能好、保护原有设备投资

该系统可与其他煤矿安全监测监控系统保持兼容。

（4）传输网络简单、可靠

采用标准网络传输协议，传输速率高，传输误码率低于10-8，不使用中继器传输距离长。

（5）分站自主性、适应性强

由监控分站、传感器及执行器组成的工作单元可独立工作。当中心站与分站失去联系时，分站具有风、电、瓦斯闭锁功能；

监控分站可显示所接传感器类型、实时参数、开/停传感器状态；

红外遥控设定修改传感器类型、报警值、断电值等参数；

模拟量端口与开关量端口可互换，可按需增加某类端口的数量。支持多种标准或非标准信号制式，如电压、电流、频率和触点信号等。

（6）系统组成可大可小，用户可以根据煤矿的实际情况。灵活地进行配置，做到量身定制；但必须符合aq1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》的要求。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图；

其中，1-ups电源，2-心跳机，3-监控主机，4-监控备机，5-地面网络交换机，6-光纤，7-井下工业环网，8-井下环网交换机，81-第一井下环网交换机，82-第二井下环网交换机，9-第一电源箱，10-第二电源箱，11-第一监控分站，12-第二监控分站，13-第一数字量传感器，14-第二数字量传感器，15-抽放设备，16-第一断电器，17-开停传感器，18-低浓传感器，19-氧气传感器，20-一氧化碳传感器，21-无线收发设备，22-温度传感器，23-风速传感器，24-无线收发设备，25-流量传感器，26-尾堆传感器，27-第二断电器，28-无线一氧化碳，29-无线激光甲烷。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种煤矿安全监控系统，包括系统地面设备以及系统井下设备，系统地面设备包括ups电源1、心跳机2、监控主机3、监控备机4以及地面网络交换机5，心跳机2接通ups电源1且心跳机2的其中一极接入到监控主机3中，心跳机2的另一极接入监控备机4中，监控主机3以及监控备机4均接入到地面网络交换机5中，地面网络交换机5通过光纤6与系统井下设备相连接，系统井下设备包括井下工业环网7、矿用隔爆兼本安型电源箱以及本安型监控分站，井下工业环网7上设有两个井下环网交换机8，矿用隔爆兼本安型电源箱包括第一电源箱9以及第二电源箱10，本安型监控分站包括第一监控分站11以及第二监控分站12，其中第一井下环网交换机81接入到第一监控分站11的输入端中，同时第一电源箱9也接入第一监控分站11的输入端中，第一监控分站11设有四个输出端，分别接入到第一数字量传感器13、第二数字量传感器14、抽放设备15以及第一断电器16中；其中第二井下环网交换机82接入到第二监控分站12的输入端中，同时第二电源箱10也接入到第二监控分站12的输入端中，第二监控分站12设有四个输出端，其中第一输出端依次连接有开停传感器17、低浓传感器18、氧气传感器19、一氧化碳传感器20以及无线收发设备21；第二输出端依次连接有温度传感器22、风速传感器23以及无线收发设备24；第三输出端依次连接有流量传感器25以及尾堆传感器26；第四输出端与第二断电器27相连接；ups电源1与心跳机2之间连接设有电源避雷器；系统地面设备中还设有与监控主机3相连接的信号避雷器；监控主机3的一端还分别与显示器、打印机、大屏幕、模拟盘以及中心计算机相连接；中心计算机中设有一种计算机软件，该计算机软件包括操作系统、中心站软件、应用程序以及存贮介质；第二监控分站12中的第二输出端上的风速传感器23与无线收发设备24之间还埋设有无线一氧化碳28以及无线激光甲烷29；系统井下设备中最大容量为128台监控分站，每台分站可连接16个传感器和两个流量计以及8个控制输出；中心计算机与监控主机3以及监控备机4之间的最大传输距离为5m；中心计算机与各个监控分站之间的最大传输距离光纤环网≥20km；各个监控分站到各类传感器以及各类执行器的最大传输距离≥3km；各个矿用隔爆兼本安型电源箱到其相对应的监控分站的最大传输距离为2m。

本系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制功能等，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、风向、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制。

1.数据采集功能：

a）具有甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能；

b）具有馈电状态、风机开停、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能；

c）具有瓦斯抽采（放）量监测、显示功能。

2.甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能：

a）甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；

b）甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁；甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；

c）与闭锁控制有关的设备（含甲烷传感器、监控分站、电源、断电器、线缆、接线盒等）未投入正常运行或故障时，切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

3.风电甲烷闭锁功能：

a）掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%ch4时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5%ch4时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%ch4时，自动解锁；

b）掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%ch4时，声光报警，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%ch4时，自动解锁；

c）被串掘进工作面入风流中甲烷浓度达到或超过0.5%ch4时，声光报警，切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面入风流中甲烷浓度低于0.5%ch4时，自动解锁；

d）局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警，切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；

e）局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%ch4，必须对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%ch4时，自动解锁；

f）与闭锁控制有关的设备（含监控分站、甲烷传感器、电源、断电器、线缆、接线盒等）故障或断电时，声光报警，切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1min内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。

4.以地点和名称为索引的存储和查询功能：

a)甲烷浓度、风速、负压、一氧化碳浓度等重要测点模拟量的实时监测值；

b)模拟量统计值(最大值、平均值、最小值)；

c)报警及解除报警时刻及状态；

d)断电／复电时刻及状态；

e)馈电异常报警时刻及状态；

f)局部通风机、风筒、主通风机、风门等状态及变化时刻；

g)瓦斯抽采(放)量等累计量值；

h)设备故障/恢复正常工作时刻及状态。

5.列表显示功能：

a)模拟量及相关显示内容包括：地点、名称、单位、报警门限、断电门限、复电门限、监测值、最大值、最小值、平均值、断电／复电命令、馈电状态、超限报警、馈电异常报警、传感器工作状态；

b)开关量显示内容包括：地点、名称、开／停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器工作状态、报警及解除报警状态及时刻；

c)累计量显示内容包括：地点、名称、单位、累计量值。

6.定期的自诊断、自评估功能：

自诊断的内容包括：（1）传感器、控制器的设置及定义；（2）模拟量传感器维护、定期未标校提醒；（3）模拟量传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态；（4）中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储、软件模块通信。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。