礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)第2講

1、2 礦井監(jiān)控系統(tǒng)通用要求2.1 信息傳輸要求1總要求：硬件通用、軟件兼容、信道共享、信息共享，促進產(chǎn)品標準化、提高產(chǎn)品質(zhì)量。傳輸介質(zhì)：礦井監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用價格低廉、便于安裝維護礦用雙絞線電纜（受環(huán)境制約，難以實現(xiàn)無線通信；光纜斷后難以接續(xù)，光纖的熔接防爆未解決，故少用）。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：因傳輸電纜須沿巷道敷設(shè)掛巷道壁上，為便于安裝維護、節(jié)約電纜、降低成本，宜采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可采用環(huán)形、總線形、星形或其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2工作方式：現(xiàn)多用主從工作方式。與無主工作方式比，抗故障能力差。考慮環(huán)境安全及運輸?shù)葐畏矫婕斜O(jiān)控需要，宜采用多主或無主、主從等其它工作方式。連接方式：為滿足環(huán)境安全運輸?shù)染偷乇O(jiān)控需要

2、，宜靈活多樣，可單層亦可多層連接。傳輸方向：因單向傳輸僅適用于監(jiān)測系統(tǒng)，全雙工傳輸使用傳輸通道較多。故宜采用半雙工傳輸，亦可采用全雙工傳輸。復用方式：常用頻分、時分、碼分制。比較見表2.1。礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用時分制。3表2.1 頻分制、時分制、碼分制對比復用方式本安防爆模擬量與開關(guān)量共同傳輸各路信號之間干擾自適應能力設(shè)備復雜程度復用路數(shù)頻分制差差大無簡單低時分制好好小無簡單高碼分制好一般小有復雜高4信號：表示模擬量的信號可是模擬信號和數(shù)字信號。傳感器及執(zhí)行機構(gòu)至分站間，分站至主站間均宜采用數(shù)字信號傳輸。因數(shù)字信號抗干擾力強；傳輸質(zhì)量高，差錯可控制；可傳遞各種消息，靈活通用；便于計算機存儲、處理

3、、傳輸；便于本質(zhì)安全防爆隔離。又因在同樣速率下不歸零信號比歸零信號脈沖持續(xù)時間長、抗干擾能力強、傳輸距離遠；矩形信號較其它波形信號設(shè)備簡單，故實宜用不歸零矩形脈沖數(shù)字信號傳輸。同步方式：根據(jù)井下控點分散特點，每一分站、傳感器（或執(zhí)行機構(gòu)）每次需發(fā)送或接收5數(shù)據(jù)（或狀態(tài)）較少，信號變化緩慢，宜用低速、小容量、設(shè)備簡單的串行異步傳輸方式。調(diào)制方式：因基帶傳輸比頻帶傳輸設(shè)備簡單、成本低、便于本質(zhì)安全防爆、樹狀系統(tǒng)使用；調(diào)頻調(diào)相抗干擾能力強。故宜用基帶、調(diào)頻和調(diào)相傳輸。字符：系統(tǒng)字符長度為8位。由1位邏輯“0”表開始，1位邏輯“1”表停止，任意長度邏輯“1”表空閑。最高位與停止位間設(shè)1位地址/數(shù)據(jù)標志

4、位，該位為邏輯“1”表該字符為地址字符，該位為邏輯“0”表該字符為數(shù)據(jù)字符。最高位與停止位間亦可設(shè)1位奇偶校驗位，宜采用奇校驗。6幀格式：為標明一幀信息的接收地址、長度和類別，并保證可靠的傳輸，在一幀中通常包括地址場、控制場、數(shù)據(jù)場和校驗場。根據(jù)煤礦特點，礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用CRC-CCITT。傳輸速率：宜在1200bps、2400bps、4800bps等中選取。誤碼率：用于監(jiān)測的礦井監(jiān)控系統(tǒng)應不大于10-6，用于監(jiān)控的礦井監(jiān)控系統(tǒng)應不大于10-8。傳輸處理誤差：應不大于0.5%。7最大巡檢周期：由于礦井監(jiān)控信號變化緩慢，其最大巡檢周期應不大于30s。當然越短越好。最大傳輸距離：礦井監(jiān)控系統(tǒng)不宜

5、采用中繼器來延長傳輸距離；分站至主站之間，分站至分站之間，最大傳輸距離應不小于10km；傳感器及執(zhí)行機構(gòu)至分站之間最大傳輸距離應不小于2km。最大節(jié)點容量：宜在8、16、32、64、128中選取，除考慮物理層外，還須便于2進制編碼。82.2 性能要求應具有模擬量開關(guān)量和累計量監(jiān)測功能。應具有聲光報警、模擬量和開關(guān)量手動（含遠程地面）與自動控制功能。具有備用電源。電網(wǎng)停電后系統(tǒng)對主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控時間不小于2h。具有自檢功能。當傳感器、分站、主站、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時，報警并記錄故障時間，故障設(shè)備以供查詢及打印。9系統(tǒng)主機應雙機備份，并具有手動切換功能。當工作主機出現(xiàn)故障備份主機投入工作。應

6、具有實時存儲功能。（存儲包括）重要監(jiān)測點模擬量實時監(jiān)測值和輸出值存盤記錄應保持24h，其余應保存3m以上。應具有列表顯示功能。模擬量及相關(guān)顯示地點、名稱、單位、報警門限、控制門限、監(jiān)測值、最大值、最小值、平均值、傳感器故障、封鎖與解鎖等；開關(guān)量顯示地點、名稱、動作時刻、狀態(tài)、動作次數(shù)、傳感器狀態(tài)、封鎖與解鎖等。累計量顯示地點、名稱、單位、累計量值等。應具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。在同一坐標上用不同顏色顯示最大值平均值最小值曲線。10具有柱狀圖顯示功能。包括地點、名稱、最后一次開/停時刻和狀態(tài)、工作時間、開機率、開/停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、封鎖與解鎖等。應具有模擬動畫顯示功能。包括工藝流程

7、模擬圖、相應設(shè)備開停狀態(tài)、相應模擬量數(shù)值等應具有系統(tǒng)設(shè)備布置圖顯示功能。包括傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、分站、電控箱、主站和電纜等設(shè)備的名稱、位置、運行狀態(tài)等。應具有報表、曲線、柱狀圖、模擬圖、初始化參數(shù)等召喚打印功能（定時打印可選）。11應具有人機對話功能。便于系統(tǒng)生成、修改參數(shù)、功能調(diào)用、控制命令輸入。應具有防雷措施。防止雷電擊毀設(shè)備引起井下瓦斯爆炸。應具有抗干擾措施。防止架線電機車火花、大型機電設(shè)備啟停等電磁干擾系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)分站應具有初始化參數(shù)掉電保護功能。以防分站停電后初始化參數(shù)丟失。宜具有工業(yè)電視圖像等多媒體功能，便于提高信息的利用率。12宜具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。便于礦領(lǐng)導及上級主管部門對監(jiān)

8、控信息的利用。地面設(shè)備應具有防靜電措施。系統(tǒng)應工作穩(wěn)定、性能可靠，出廠前要進行連續(xù)7天的穩(wěn)定性試驗，系統(tǒng)軟件死機率應小于1次/720h。(21)系統(tǒng)調(diào)出整幅實時數(shù)據(jù)畫面的響應時間應小于5s。(22)電源波動適應范圍：地面為90110%，井下為75110%。132.3 軟件要求2.3.1 性能要求實時性。監(jiān)控軟件的監(jiān)測、數(shù)據(jù)計算、判斷、處理、傳輸、控制等應能周期地循環(huán)運行而不中斷。數(shù)據(jù)處理精度。各種運算處理誤差應小于0.5%。死機率。在連續(xù)運行過程中，軟件引起的死機率應小于1次/720h。鍵盤響應。在連續(xù)運行過程中，要求從鍵盤14輸入到執(zhí)行該條命令的最長間隔時間小于30s。中文功能。漢字顯示自檢

9、功能。對接入系統(tǒng)的傳感器、分站的工作狀態(tài)、傳輸電纜故障位置有自檢功能。信息輸出和存儲功能。應有顯示打印報警和存儲功能。生成功能。應有在不中斷正常監(jiān)控功能的條件下由用戶隨時生成、修改各種參數(shù)及表格的功能。152.3.2 單位、格式、時間、色標、符號及字符長度2.3.2.1 單位所有計量單位必須符合法定計量單位。2.3.2.2 表示格式模擬量值一般采用三位有效數(shù)字表示。開關(guān)量狀態(tài)可用漢字（開/停），字符（on/off）、圖形顏色（紅停綠開），或其它方式（如模擬旋轉(zhuǎn)表示工作等）表示。累計量值表示可自行規(guī)定。162.3.2.3 時間系列在計算、顯示、打印、存儲等功能中凡涉及時間期限時，宜選用表2.3所

10、列的系列值。2.3.2.4 色標紅色 超限報警、設(shè)備故障、停止運行、電力網(wǎng)有電。黃色 設(shè)備維修不用、測點不巡檢、接收不到信號、電力網(wǎng)無電。綠色 正常運轉(zhuǎn)、工作。172.3.2.5 符號用符號代替漢字時，應取該漢字表示的英文詞組首字母為符號、有約定成俗的除外。常用符號如表2.4所示。2.3.2.6 字符長度顯示或打印漢字名稱長度應不超過8個漢字長度。182.3.3 顯示2.3.3.1 模擬量數(shù)據(jù)表格顯示傳感器設(shè)置地點。初始化時人機對話輸入。如：1號采煤工作面回風巷等。傳感器所測物理量。初始化時人機對話輸入。如：甲烷等。單位。初始化時人機對話輸入。如：%CH4報警濃度。初始化時人機對話輸入。如：1

11、.00%CH4等。斷電濃度。初始化時人機對話輸入。如：1.50%CH4等。19復電濃度。初始化時人機對話輸入。如：1.00%CH4等。斷電范圍。初始化時人機對話輸入。如：工作面和回風巷等。監(jiān)測值。是系統(tǒng)實時監(jiān)測到的模擬量數(shù)值。如1.00%CH4等。平均值。是對單位時間內(nèi)多次監(jiān)測值取平均值。時間間隔一般為5min、10min、1h、8h、24h、10d、30d、3m、6m、12m。若模擬量為x采樣次數(shù)為N，則平均值為X=（x1+x2+xN）/N20最大值。對單位時間內(nèi)多次監(jiān)測值取最大值最小值。對單位時間內(nèi)多次監(jiān)測值取最大值報警及解除報警狀態(tài)及時刻。將模擬量報警及解除報警狀態(tài)及時刻顯示并記錄下來。

12、斷電、復電命令及時刻。當模擬量大于或等于斷電濃度時發(fā)出斷電命令及時刻；當模擬量小于復電濃度時發(fā)出復電命令及時刻。饋電狀態(tài)及時刻。即系統(tǒng)監(jiān)測到的被控電源的饋電狀態(tài)及時刻；不饋電狀態(tài)及時刻。21斷電命令與饋電狀態(tài)對應狀態(tài)及時刻。模擬量超過斷電濃度，系統(tǒng)發(fā)出斷電命令或模擬量低于復電濃度，系統(tǒng)發(fā)出復電命令；系統(tǒng)監(jiān)測到被控電源的饋電狀態(tài)是否與斷電命令一致，以及不一致的起始時間。實時時鐘。是當前的年、月、日、時、分、秒信息。該信息應在各種顯示型式中輸出。22模擬量數(shù)據(jù)表格顯示形式有：分類顯示。按所監(jiān)測物理量的所屬類別顯示，分通風類、供電類、每一大類又可細分。如通風類分甲烷、一氧化碳、風速類調(diào)用顯示。即根據(jù)

13、需要選擇所關(guān)心的模擬量顯示。內(nèi)容包括地點、名稱、單位、報警斷電復電濃度報警顯示。當模擬量超限自動將超限時刻及當前數(shù)值在屏幕上列表顯示。格式同調(diào)用顯示。區(qū)別在于報警記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一時間內(nèi)報警的模擬量的報警和解除報警時刻、累計報警次數(shù)、累計報警時間、報警期間最大值和每次報警期間最大23值等記錄調(diào)出。斷電顯示。當模擬量超過斷電濃度時自動將當前數(shù)值、斷電命令及時刻、斷電區(qū)域、饋電狀態(tài)與斷電命令是否相符及時刻在屏幕上列表顯示。斷電記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一時間內(nèi)模擬量的斷電和復電命令及時刻、斷電區(qū)域、饋電狀態(tài)與斷電命令是否相符及時刻、累計斷電次數(shù)、累計斷電時間、斷電期間最大值和每次斷電期間

14、最大值調(diào)出，并列表顯示。 24統(tǒng)計值記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時間內(nèi)模擬量的平均值、最大值調(diào)出，并列表顯示。模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符顯示。當模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不一致時，自動顯示地點、名稱、斷電與復電命令時刻、斷電區(qū)域、斷電命令與饋電狀態(tài)不符時刻。模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符記錄查詢顯示。就是將顯示某一段時間內(nèi)的模擬量斷電命令與饋電狀態(tài)不符記錄次數(shù)、累計時間、每次起止時間調(diào)出并顯示。252.3.3.2 開關(guān)量狀態(tài)表格顯示所監(jiān)測設(shè)備地點。在系統(tǒng)初始化時通過人機對話輸入。如：1號掘進工作面。所監(jiān)測設(shè)備名稱。在系統(tǒng)初始化時通過人機對話輸入。如：局部通風機。報警狀態(tài)。在系統(tǒng)初始化時通過人機

15、對話輸入。如：停。斷電狀態(tài)。在系統(tǒng)初始化時通過人機對話輸入。如：停。 斷電范圍。在系統(tǒng)初始化時通過人機對話輸入。如：掘進蒼道。26當前狀態(tài)。是系統(tǒng)實時監(jiān)測到的開關(guān)量狀態(tài)。如：開。狀態(tài)變動時刻。是系統(tǒng)通過對開關(guān)量狀態(tài)變動的實時監(jiān)測，而給出變動時刻信息。如：01-16/15:40等。 報警及解除報警時刻。就是將開關(guān)量狀態(tài)報警及解除報警時刻記錄下來。 斷電及復電時刻。就是將斷電命令及復電命令時刻記錄并顯示。27饋電狀態(tài)及時刻。就是將監(jiān)測到的被控開關(guān)的狀態(tài)及時刻顯示并記錄。斷電命令與饋電狀態(tài)比較及時刻。當斷電命令與監(jiān)測到的饋電狀態(tài)不符時，報警顯示，并記錄時刻及狀態(tài)。開關(guān)量狀態(tài)表格顯示分有：分類顯示。按

16、所監(jiān)測設(shè)備的所屬類別顯示，一般分通風類、供電類、運輸類、采掘類、排水類等大類。 調(diào)用顯示。就是選擇所關(guān)心的開關(guān)量的狀態(tài)顯示。如表2.13所示。28報警與斷電顯示。當開關(guān)量為報警與斷電狀態(tài)時，自動將報警與斷電時刻和狀態(tài)、斷電命令與饋電狀態(tài)相符與否及時刻列表顯示。斷電命令與饋電狀態(tài)不符顯示。當開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符時，自動將斷電區(qū)域、斷電命令與饋電狀態(tài)不符時刻列表顯示。 狀態(tài)變動顯示。就是將當前狀態(tài)變化的開關(guān)量（由“開”變“?！被蛴伞巴！弊儭伴_”）的狀態(tài)變動時刻和狀態(tài)變動狀況顯示。29報警記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時間內(nèi)開關(guān)量累計報警次數(shù)、累計報警時間、每次報警及解除報警時間及時刻列表顯

17、示。斷電記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時間內(nèi)開關(guān)量累計斷電次數(shù)、累計斷電時間、每次斷電時間、每次斷電及復電時刻列表顯示開關(guān)量動作記錄查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時間內(nèi)開關(guān)量狀態(tài)變動次數(shù)、變動時刻和變動狀態(tài)調(diào)出并列表顯示。 開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符查詢顯示。根據(jù)需要將某一段時間內(nèi)的開關(guān)量斷電命令與饋電狀態(tài)不符次數(shù)、累計時間、每次饋電狀態(tài)和每次起止時間調(diào)出列表顯示。302.3.3.3 模擬量曲線顯示就是將模擬量監(jiān)測值和統(tǒng)計值隨時間變化的狀況用帶坐標和門限值的曲線直觀地顯示出來。豎軸為監(jiān)測值和統(tǒng)計值，橫軸為時間。用平行于橫軸的黃虛線給出報警濃度，紅虛線給出斷電濃度，蘭虛線給出復電濃度。實時監(jiān)測值、

18、最大值、平均值等用不同顏色表示。屏幕上方標明傳感器設(shè)置地點、所測物理量名稱等。如圖2.8所示。312.3.3.4 開關(guān)量柱狀圖顯示就是將開關(guān)量單位時間內(nèi)的開機效率（單位時間內(nèi)開機時間）用直方圖直觀顯示。坐標豎軸為開機效率，橫軸為時間。屏幕上方標明傳感器設(shè)置地點、所測物理量名稱、起始、終止日期和時間、報警狀態(tài)，為便于讀值，應設(shè)置游標，游標所到之處應標出對應區(qū)間的開機效率、開機時間、開機次數(shù)等。如圖2.9所示。為獲較好的觀察效果，時間軸長度應大于屏幕的2/3。時間軸的時間基本單位應按表2.3時間系列值中的規(guī)定選擇。322.3.3.5 模擬圖顯示就是在具有說明巷道、設(shè)備布置等背景圖上，將實時監(jiān)測到的開關(guān)量狀態(tài)，用相應的圖樣在相應的位置模擬顯示，同時將實時監(jiān)測到的模擬量數(shù)值在相應位置顯示。該顯示直觀形