尤洛卡在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

1、炭窯坪礦煤礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案 2012年4月13日技術(shù)方案目錄一、 監(jiān)測(cè)內(nèi)容 二、 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能三、 產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)四、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成說明（含電氣結(jié)構(gòu)圖）五、 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法及工作原理六、 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布置及安裝說明一、項(xiàng)目監(jiān)測(cè)要求（內(nèi)容）1、50201工作面巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)50201工作面兩順槽巷道（各760米）每50m布置一組測(cè)點(diǎn),在巷道頂板上安裝，兩順槽巷道共布置32個(gè)離層測(cè)點(diǎn)。2、50201工作面巷道錨桿應(yīng)力在線監(jiān)測(cè) 50201工作面兩順槽巷道（各760米）每個(gè)巷道斷面監(jiān)測(cè)一個(gè)錨桿測(cè)點(diǎn)或錨索測(cè)點(diǎn)，每隔50m監(jiān)測(cè)一個(gè)巷道斷面，兩順槽巷道共布置32個(gè)錨桿/索應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。3、1

2、0201工作面巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)10201工作面兩順槽巷道（各800米）每50m布置一組測(cè)點(diǎn),在巷道頂板上安裝，兩順槽巷道共布置32個(gè)離層測(cè)點(diǎn).4、10201工作面巷道錨桿應(yīng)力在線監(jiān)測(cè) 10201工作面兩順槽巷道（各800米）每個(gè)巷道斷面監(jiān)測(cè)一個(gè)錨桿測(cè)點(diǎn)或錨索測(cè)點(diǎn)，每隔50m監(jiān)測(cè)一個(gè)巷道斷面，兩順槽巷道共布置32個(gè)錨桿/索應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1井上計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)、報(bào)警 監(jiān)測(cè)服務(wù)器和客戶端可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和直方圖，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)能自動(dòng)聲音報(bào)警并記錄報(bào)警事件。2井下現(xiàn)場(chǎng)顯示數(shù)據(jù)和報(bào)警 井下的壓力監(jiān)測(cè)分站、離層傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能根據(jù)設(shè)定報(bào)警參數(shù)報(bào)警指示，通訊分站

3、可實(shí)時(shí)顯示每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并有報(bào)警狀態(tài)指示。3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲(chǔ) 井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器能根據(jù)設(shè)置記錄周期將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫采用SQL海量數(shù)據(jù)庫。4. 分站及接收系統(tǒng)后備存儲(chǔ)功能，當(dāng)通訊線路或計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)后備存儲(chǔ).5連續(xù)監(jiān)測(cè)曲線顯示、分析 軟件支持服務(wù)器端和客戶端的歷史曲線和測(cè)線加權(quán)數(shù)據(jù)分析。6監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合專業(yè)化分析；監(jiān)測(cè)分析軟件綜合了礦壓理論數(shù)學(xué)模型，支持綜合專業(yè)化數(shù)據(jù)分析。l 巷道頂板及圍巖運(yùn)動(dòng)分析l 巷道支護(hù)應(yīng)力變化分析l 監(jiān)測(cè)段頂板冒落綜合預(yù)警l 多元參數(shù)關(guān)聯(lián)分析及預(yù)警7歷史數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表輸出歷史數(shù)據(jù)時(shí)間區(qū)間查詢，歷史曲線查詢和輸出，統(tǒng)計(jì)分析，輸出標(biāo)準(zhǔn)

4、綜合分析報(bào)表，報(bào)表可以以excel形式打印。8局、礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)功能軟件采用C/S +B/S結(jié)構(gòu)，支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)客戶端監(jiān)測(cè)模式和Web用戶瀏覽器模式數(shù)據(jù)共享。9GPRS群發(fā)短信報(bào)警（可選）監(jiān)測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)（事件）可通過GPRS公用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)群發(fā)到用戶手機(jī)中（該項(xiàng)目用戶可選擇）。 三、頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得主要技術(shù)特點(diǎn) 頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是第一套專業(yè)用于全礦井礦壓綜合在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了專業(yè)化礦壓監(jiān)測(cè)理論和方法，實(shí)現(xiàn)了礦壓監(jiān)測(cè)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。搞系統(tǒng)與將礦壓傳感器接入煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)形成的頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別。 5） 1該系統(tǒng)支持多個(gè)子系統(tǒng)和多元礦壓參數(shù)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)支持最多達(dá)16個(gè)獨(dú)

5、立采區(qū)（測(cè)區(qū)）的礦壓監(jiān)測(cè)，每個(gè)測(cè)區(qū)檢測(cè)內(nèi)容包括：綜采工作阻力、頂板離層、煤巖支撐應(yīng)力、錨桿支護(hù)應(yīng)力、充填體承載應(yīng)力多元參數(shù)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)容量達(dá)1000個(gè)測(cè)點(diǎn)。 2系統(tǒng)根據(jù)采場(chǎng)地質(zhì)條件采用了兩級(jí)總線設(shè)計(jì)，總線之間完全隔離，提高了系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性，與其他的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別。 3.傳感器采用總線技術(shù)，監(jiān)測(cè)分站最大可連接128個(gè)傳感器，相比集散式（分站+模擬信號(hào)傳感器）結(jié)構(gòu)可靠性更高，成本更低。4.系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸支持多種傳輸模式：1）以太環(huán)網(wǎng)總線傳輸模式；2）RDS 電話線模式；3）單模光纖傳輸模式。通訊技術(shù)采用了基帶式隔離傳送方式和平衡式浮地通訊技術(shù)，可在電話通訊高噪聲環(huán)境中，同纜穩(wěn)定傳輸20k

6、m，不需要專門敷設(shè)電纜，可構(gòu)成最經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。6.智能一體化監(jiān)測(cè)分站和傳感器，有微處理器控制，內(nèi)置總線接口，具有現(xiàn)實(shí)的獨(dú)立報(bào)警設(shè)置功能，監(jiān)測(cè)分站帶后備存儲(chǔ)功能，可使用U盤讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。7、監(jiān)測(cè)分析軟件采用礦壓專家提出的數(shù)據(jù)分析處理思想，分析功能更具專業(yè)化，分析結(jié)果更具科學(xué)性，指導(dǎo)安全生產(chǎn)的效果更好。四、 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成 （一）井上監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警網(wǎng)絡(luò)井上監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警網(wǎng)絡(luò)包括：1）數(shù)據(jù)接口（中心站）；2）監(jiān)測(cè)服務(wù)器；3）礦井辦公局域網(wǎng)和客戶端（已建立）；3）GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)單元和圖文短信手機(jī)用戶群。如圖1 系統(tǒng)通訊接口可自動(dòng)接收通訊線路傳送的數(shù)據(jù)，通訊接口內(nèi)置RDS收發(fā)器、NPORT以太網(wǎng)

7、接口(聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器NPORT5150)、MWF光線收發(fā)器接口 ，接收單元自動(dòng)偵測(cè)上位計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)上位計(jì)算機(jī)退出工作時(shí)能自動(dòng)備份數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器恢復(fù)后自動(dòng)上傳存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)故障后備監(jiān)測(cè)功能。本礦井已經(jīng)建立光纖通訊，系統(tǒng)配置光端機(jī)分站接入環(huán)網(wǎng)。 礦區(qū)廣域網(wǎng) 井上PC客戶端GPRS公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CRSSIP服務(wù)信息平臺(tái) Web 服務(wù)器辦公局域網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有硬件OPC接口監(jiān)測(cè)服務(wù)器GPRS 收發(fā)器UFAQI NPORT井上井下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)井下圖1 礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)井上部分組成（二）礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方案補(bǔ)充說明 綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本構(gòu)架采用了內(nèi)外和外網(wǎng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)網(wǎng)為礦井工業(yè)千兆以太環(huán)網(wǎng)

8、。如圖2所示。頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站內(nèi)置RS485接口，可與帶串口（RS485）組件的交換機(jī)直接接入。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備 -J1環(huán)網(wǎng)光端機(jī)分站帶有網(wǎng)口（RJ45）和光口（SC.S30-100），可與標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)直接連接，接入地點(diǎn)可選就近環(huán)網(wǎng)交換機(jī)接入（例如采區(qū)變電所）。 測(cè)系統(tǒng)接入礦井以太環(huán)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過驅(qū)動(dòng)軟件虛擬的串口（COMX）讀取井下監(jiān)測(cè)主站傳送的數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)服務(wù)器須接入環(huán)網(wǎng)段，監(jiān)測(cè)服務(wù)器配置了雙網(wǎng)口。監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過微軟公司提供OPC server接口或通過FTP傳送方式連接到局域網(wǎng)（外網(wǎng)）服務(wù)器。當(dāng)使用OPCserver時(shí)，局域網(wǎng)的客戶端和Web服務(wù)器可安裝C/S和B/S版監(jiān)測(cè)軟件通

9、過操作系統(tǒng)底層鏈接（OPC）獲取礦井環(huán)網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；當(dāng)使用FTP網(wǎng)絡(luò)傳送方式時(shí)，外網(wǎng)服務(wù)器端設(shè)定固定IP路徑緩存文件（.TXT），監(jiān)測(cè)軟件（CMPSES）通過讀取緩存文件獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 目前 系統(tǒng)已接入KJ95、KJ90等煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)和信息集成應(yīng)用已有20多個(gè)案例，取得了較好的應(yīng)用效果。Web服務(wù)器局域網(wǎng)外網(wǎng)FTP1000/100M以太環(huán)網(wǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器OPCRJ45井上 井下 RJ45監(jiān)測(cè)主站圖2 井上聯(lián)網(wǎng)方案 （二） 井下部分 系統(tǒng)配置一個(gè)采煤工作面的頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)留接口保證礦井以后擴(kuò)展多個(gè)測(cè)區(qū)的使用要求，系統(tǒng)可通過擴(kuò)展通訊分機(jī)和傳感器方法擴(kuò)展測(cè)區(qū)。 考慮到井下采區(qū)的

10、布局， 井下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。分別主要設(shè)備配置是： 1）礦用本安型監(jiān)測(cè)主站 -Z 2臺(tái)2）礦用本安型分站 -F2 4臺(tái) 4）圍巖移動(dòng)傳感器GYW300 64只 5）錨桿/索應(yīng)力傳感器 GYM400 64只（配套相應(yīng)的電源及其它設(shè)備，詳見設(shè)備清單）本礦選擇了光纖通訊，井下的數(shù)據(jù)信號(hào)通過光纜接入到接收主機(jī)，接收主機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器串口接收。監(jiān)測(cè)主站與下為通訊分站通過RS485總線電纜連接，與下位分站構(gòu)成主從式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通訊主站負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)多個(gè)測(cè)區(qū)，通訊分站獨(dú)立參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行，循環(huán)采集和顯示每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并能實(shí)時(shí)報(bào)警。數(shù)據(jù)通訊分站通過總線巡測(cè)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，形成上下位主從通訊關(guān)系，當(dāng)

11、離層測(cè)點(diǎn)（傳感器）收到主站的指令時(shí)中斷采集過程將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位主站。1、巷道頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GYW系列頂板離層（巖層移動(dòng)傳感器）可用于頂板或兩幫的巖層移動(dòng)監(jiān)測(cè)，該傳感器（監(jiān)測(cè)儀）獲3項(xiàng)國家專利： 圍巖離層報(bào)警監(jiān)測(cè)儀 （實(shí)用新型專利）ZL 2004 2 0039443.3 多方位圍巖離層報(bào)警儀 （實(shí)用新型專利）ZL 2006 2 0083761.9 圍巖離層檢測(cè)儀（外觀專利） ZL 2007 3 0013939.2 傳感器采用組合式設(shè)計(jì)，方便用戶的安裝和回收復(fù)用。傳感器具有數(shù)字顯示、報(bào)警、參數(shù)設(shè)置、485通訊功能。如圖3所示。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的要求，結(jié)合本礦的頂板地質(zhì)條件，建議每隔50m安

12、裝一組測(cè)點(diǎn)（傳感器），可分段布置。每組測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)位移基點(diǎn)。 每個(gè)離層傳感器配置了兩個(gè)基點(diǎn)（深基點(diǎn)A，淺基點(diǎn)B），基點(diǎn)的安裝深度根據(jù)頂板地質(zhì)條件和選擇的支護(hù)方式確定。2、錨網(wǎng)巷道錨桿、錨索支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)錨桿/錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)可選擇部分?jǐn)嗝娌贾脺y(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)可與頂板離層測(cè)點(diǎn)相鄰安裝。如圖3所示工作面巷道按50米一組測(cè)點(diǎn)布置。每條巷道可布置一臺(tái)或多臺(tái)分站。 -F2多功能分站最大可連接64個(gè)錨桿傳感器和64個(gè)離層傳感器。錨桿應(yīng)力傳感器與錨索應(yīng)力傳感器通用。錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器與頂板離層傳感器使用同一條通訊電纜。11660/127V防爆電源監(jiān)測(cè)分站50m監(jiān)測(cè)主站·圍巖移動(dòng)傳感器660/127V錨桿/索應(yīng)力

13、傳感器軌道巷 工作面監(jiān)測(cè)分站防爆電源660/127V660/127V運(yùn)輸巷接線盒圖3 巷道頂板離層、錨桿及監(jiān)測(cè)硬件組成及布置圖五、系統(tǒng)工作原理與工作過程 1、巷道圍巖移動(dòng)（離層）監(jiān)測(cè)過程描述 -F2數(shù)據(jù)通訊分站連接巷道各頂板傳感器和錨桿、索應(yīng)力傳感器，構(gòu)成二級(jí)總線上下位監(jiān)測(cè)關(guān)系，離層傳感器與錨桿應(yīng)力傳感器共用一條總線連接，每個(gè)傳感器有唯一的地址編碼，通訊分站控制巡測(cè)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，分站顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位監(jiān)測(cè)主站。 監(jiān)測(cè)傳感器采用智能一體化設(shè)計(jì)，每個(gè)傳感器獨(dú)立運(yùn)行（供電狀態(tài)），燈光出發(fā)顯示數(shù)據(jù)，設(shè)置報(bào)警參數(shù)后能自動(dòng)報(bào)警。2、錨桿、錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè) 錨桿錨索傳感器配套總線變送器工作，固

14、定設(shè)置變送器編碼。傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)，變送器由CPU控制監(jiān)測(cè)傳感器輸出信號(hào)。傳感器內(nèi)置總線接口連接到RS-485總線，傳感器收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。 錨桿監(jiān)測(cè)傳感器、變送器上位連接到綜合數(shù)據(jù)通訊分站，每臺(tái)綜合數(shù)據(jù)通訊分站最大可連接128臺(tái)傳感器（或64臺(tái)離層傳感器+64臺(tái)錨桿應(yīng)力傳感器） ，每臺(tái)變送器由唯一的地址編碼，通訊分站按地址編碼順序巡測(cè)各錨桿傳感器變送器的數(shù)據(jù)，循環(huán)顯示各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通訊分站可診斷并顯示下位錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器、變送器的工作狀態(tài)（正常/故障）。3、 井下數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)通訊主站與多臺(tái)通訊分站構(gòu)成上下位主從關(guān)系，主站與分站之間通過一級(jí)總線連接。通

15、訊分站固定設(shè)置地址編碼，主站依次巡測(cè)每個(gè)分站，分站接收巡測(cè)指令后，將分站已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到通訊主站。通訊主站將每次巡測(cè)的數(shù)據(jù)通過主傳輸系統(tǒng)發(fā)送到井上接收主機(jī)。主傳輸系統(tǒng)有三種接口：方式1，RDS-100有線電纜通訊方式（電話線）；方式2，單模光纖通訊方式SC.S30-100(光纖1310um)；方式3，符合TCP/IP協(xié)議的以太環(huán)網(wǎng)通訊方式(光口或RJ45網(wǎng)口)。以上傳送方式均支持串行異步透明傳送。4、 井上接收及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收主機(jī)以上述三種方式之一接收到井下傳送的數(shù)據(jù)，容錯(cuò)后直接發(fā)送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)服務(wù)器安裝CMPSES監(jiān)測(cè)分析軟件（C/S），將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)用戶的要求進(jìn)行

16、不同的數(shù)據(jù)分析和報(bào)警。局域網(wǎng)用戶可安裝或下載客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)在線同步監(jiān)測(cè)。若局域網(wǎng)建立了Web服務(wù)器，可安裝B/S監(jiān)測(cè)軟件，局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)用戶可通過IE瀏覽器方式共享監(jiān)測(cè)信息。用戶若選擇了電話線或光纖通訊方式，井下的數(shù)據(jù)信號(hào)通過RDS-100或光纖收發(fā)器接入到接收主機(jī)，接收主機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器串口接收。若用戶選擇了以太環(huán)網(wǎng)通訊方式，監(jiān)測(cè)主站可可通過內(nèi)置NPORT接口接入環(huán)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器可通過內(nèi)部以太網(wǎng)卡（RJ-45）接入環(huán)網(wǎng)中，監(jiān)測(cè)服務(wù)器直接從環(huán)網(wǎng)讀取數(shù)據(jù)。六、 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置與安裝1、巷道頂板位移（離層）監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 如圖3所示。距切眼位置30米每隔50m布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每20個(gè)測(cè)點(diǎn)增加一臺(tái)供電電源。電源通過三通接線盒接入總線。頂板離層傳感器采用28mm鉆孔（錨桿鉆孔）安裝，頂板鉆孔深度不大于20米，允許鉆孔傾角+30度。每個(gè)傳感器配套一個(gè)三通本安型接線盒，安裝方法如圖4。建議議淺基點(diǎn)B的安裝深度2.2m，深基點(diǎn)A的安裝深度8.5m（供參考）。深基點(diǎn)頂板淺