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1、1,煤矿安全生产监控系统建设目标,2,目 录,一 前言二 如何确保监控有效三 传统监控系统的现状四 煤矿安全生产监控新技术五 总结,3,定义 标准发展历程 作用,4,一 前言,1、定义 煤矿安全生产监控系统是指对煤矿环境参数和生产过程进行实时监测控制的成套设备,它是涉及到计算机技术、通讯技术、检测技术、电源技术、控制技术、网络信息技术等多领域的高技术产品。,5,2、发展历程,20多年发展历程,引进,消化吸收,自主研发,一 前言,6,、标准 在07年以前，国内煤矿监控系统厂家数量达60多家，存在产品质量参差不齐、软件不规范、传感器质量差、断电不可靠、动作时间长、安装维护不规范等问题。为此，国家组
2、织制定了AQ 6201 AQ 6206和AQ 1029等安全监控系统相关行业标准。,一 前言,7,、国务院安全生产委员会办公室文件 安委办200621号关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用工作的指导意见所有瓦斯矿井必须装备安全监控系统；（目前只有87.5%的低瓦斯矿井装备了监测监控系统）新安装的安全监控系统必须符合煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）；,一 前言,8,逐步改造煤矿在用安全监控系统。改造的重点：一是采用统一显示格式的系统软件；二是配置稳定性为15天以上的传感元件或传感器等关联设备，严禁使用未经国家授权的安全生产检测检验机构进行安全联检的关联设备。,一 前言
3、,9,二 如何确保监控有效,1、必须有安全标志 新安装的安全监控系统必须符合煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006），并取得新的煤矿矿用产品安全标志（简称MA标志）。安标办网址(http:/www.aqbz.org/)目前，共有47个厂家的安全监控系统符合要求。,10,2、装备齐全、安装到位,二 如何确保监控有效,中心站应双回路供电 双机或多机备份 有录音电话 联网主机有防火墙等网络安全设备,中心站的装备,甲烷传感器的设置,按AQ1029要求安装到位 高、突矿井长于1000m的采煤工作面 回风巷中部和长于1000m的掘进工作面 中部应设置甲烷传感器；,按AQ1029要求安装风速、
4、温度、一氧化碳、烟雾等传感器。,其他传感器的设置,11,3、数据准确,二 如何确保监控有效,12,3、数据准确,二 如何确保监控有效,13,甲烷风电闭锁功能,如无该功能，风机停时，瓦斯积聚；风机启动，大量高浓度瓦斯排出，出现重大安全隐患。,局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中CH43.0%时启动该功能,通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；,CH43.0%,危险,二 如何确保监控有效,14,二 如何确保监控有效,馈电传感器,15,二 如何确保监控有效,16,系统实时性差，扩容困难可靠性及稳定性有待提高信息孤岛严重传感器稳定性和使用寿命不足,17,三.传统监控系统的现状,近十年来，随着
5、国家对煤矿安全生产的高度重视,各种煤矿监控系统得到了大量推广应用，但其技术瓶颈也日益显现,主要表现在如下方面：,1）系统实时性差、扩容困难；,监控分站,应答,呼叫,1#,2#,3#,4#,64#,主机依次巡检、周期约30s,监控主机,18,2）系统的可靠性及稳定性有待提高；,总线短路、断线等故障,地面监控中心,总线短路、断线等故障,三 传统监控系统的现状,19,3）各种监控系统分属不同部门，信息孤岛现象严重，不能有效综合利用，难以实现综合监控、灾害预警及联动控制;,4）传感器稳定性和使用寿命存在不足。,各自孤立，需要一体化,安全监控,信息系统,皮带、水泵等自动化系统,其它子系统,调度系统,三
6、传统监控系统的现状,调度系统,20,煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术关键传感器检测技术,21,（一）煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警1.体系结构,四 煤矿安全生产监控新技术,22,（一）煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警1.体系结构,采用工业以太环网+现场总线技术构建煤矿井下信息综合传输平台,四 煤矿安全生产监控新技术,传统系统 新型系统 容量：小于64 大于255 速率：2400K 最大100/1000M 时间：30s 小于10S 恢复：持续中断 小于0.03S,23,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,24,2.工业以太环
7、网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,功能概述,以Wi-Fi无线网络技术为基础，以矿井工业以太环网为主干传输平台，由上位机、基站、读卡器、人员标识卡、手机等组成，采用有线网络与无线终端相结合的方式，具有语音、视频传输、定位、实时读取监控系统数据、一键呼救等功能。,25,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,主要功能特点1,26,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,主要功能特点2,27,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,主要功能特点3,28,2.工业以太环网平台无线通讯
8、及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,主要功能特点4,29,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,四 煤矿安全生产监控新技术,主要功能特点5,30,基站最大射频发射功率：20 dBm；射频发射频率范围：2.4 GHz2.4835 GHz；无线传输速率：54 M；基站之间有线传输距离距离：1 km；基站正向到手机之间无线通讯距离：500 m（无遮挡、无近频干扰的条件下）；,四 煤矿安全生产监控新技术,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,31,手机防爆形式：Exib 工作电压范围：3.7 VDC4.2 VDC；最大工作电流：350 mA；电池类型：1250 mAH锰酸锂充电电池
9、；工作频率：2.412 GHz2.472 GHz；最大射频发射功率：10 dBm；最高接收灵敏度：-80 dBm；通话时间3 h，待机时间80 h；手机到基站正向的最大有效距离为500 m。,四 煤矿安全生产监控新技术,2.工业以太环网平台无线通讯及人员定位系统,32,3.工业以太环网平台瓦斯抽放监控系统,四 煤矿安全生产监控新技术,33,3.工业以太环网平台瓦斯抽放监控系统,四 煤矿安全生产监控新技术,（1）实现对瓦斯抽放系统中管道、工况、环境、供水、供电、供气等参数进行实时监测，（2）根据以上参数对抽放系统中瓦斯泵、水泵、冷却塔、管道阀门等设备进行自动控制，实现瓦斯泵站的无人值守。,34,
10、孔板,均速管,涡街,V型锥,流量传感器发展历程：,四 煤矿安全生产监控新技术,35,瓦斯传感器在V锥流量传感器上的实际安装效果图,四 煤矿安全生产监控新技术,36,四 煤矿安全生产监控新技术,V型锥流量传感器功能特点：,测量精度高、压损小,适用于大管径、低流速的测量,管内无电子器件，稳定性好,与管道红外甲烷传感器配套使用，可满足CDM（国际清洁能源机制）项目对气体流量和浓度检测精度的要求,37,V锥流量传感器与传统流量传感器的性能比较表,四 煤矿安全生产监控新技术,38,4.工业以太环网平台矿井电网监控系统,四 煤矿安全生产监控新技术,39,4.工业以太环网平台矿井电网监控系统,四 煤矿安全生
11、产监控新技术,40,5.工业以太环网平台皮带运输控制系统,四 煤矿安全生产监控新技术,41,主要由地面自动控制软件、监控上位机、PLC控制主站、分站、操作台、就地控制箱以及拉线闭锁、跑偏、速度、温度、打滑、撕裂、堆煤、烟雾、洒水、电机开停状态、通讯、电流等保护传感器和设备组成。控制主站通过以太网与环网就地连接，主站与分站间通过控制总线通信。,5.工业以太环网平台皮带运输控制系统,四 煤矿安全生产监控新技术,42,6.工业以太环网平台通风机在线监测系统,四 煤矿安全生产监控新技术,43,6.工业以太环网平台通风机在线监测系统,系统由监控上位机、监控站、风机运行参数传感器等组成。辅助以工控组态监控
12、软件，可以实现风机在线监测，实时显示、绘制曲线，并提供历史数据查询。,四 煤矿安全生产监控新技术,44,7.工业以太环网平台排水控制系统,四 煤矿安全生产监控新技术,45,7.工业以太环网平台排水控制系统,系统由集控台、主控制器、就地操作箱、各种传感器（真空压力、流量计、水位）等组成。可监测水仓水位、流量、压力、真空度、温度、闸阀开度等一系列参数，并合理运用电网信息调度水泵运行。,四 煤矿安全生产监控新技术,46,现有系统只实现了事后的瓦斯超限报警，没有充分利用监控信息资源，进行瓦斯等灾害的超前预测预报。,8.工业以太环网平台重大灾害预警技术,瓦斯突出危险？,爆炸危险？,火灾、水灾？,超限报警
13、、断电,监测监控数据,四 煤矿安全生产监控新技术,47,充分利用煤矿监控系统数据，进行深度挖掘处理、自动计算，结合瓦斯预警规则实现多因素、多指标的瓦斯涌出灾害实时超前预警，并自动发出断电和人员撤离指令。流程图：,四 煤矿安全生产监控新技术,48,9.联动控制技术触发逻辑,主要由瓦斯灾害预警系统触发联动事件，当预测到有危险时，将通过异常联动功能实现各系统间的联动控制。,四 煤矿安全生产监控新技术,49,综合监控及灾害预警平台,电网监控,皮带监控,视频监控,电力分站,PLC控制箱,嵌入式视频服务器,工业以太环网,虚线为联动触发路径：,联动控制技术联动的执行过程,皮带机,异常发生,电力开关,视频.等
14、等,.等等,四 煤矿安全生产监控新技术,50,联动控制 综合分析执行 生产效能评估 设备使用安全及管理 瓦斯涌出分析与预警 应急预案管理,10.达到的效果,四 煤矿安全生产监控新技术,减员人员数：70人 节约工资：245万元/年 采掘工作面事故率：降低10左右 生产效率提高：5左右 全年增加产量：3.75万吨 全年增加收入：1500万元,51,（二）关键传感器检测技术,根据郎伯-比尔定律，由甲烷特征吸收光谱选择特征波长3.3m的滤光片来选择出甲烷的特征吸收波长。为了提高精度，要求滤光片的波长精确到0.05m。,1.红外甲烷传感器,四 煤矿安全生产监控新技术,52,甲烷传感器的性能对比表,四 煤
15、矿安全生产监控新技术,53,激光检测技术是一种新兴检测技术，不仅可用于煤矿井下CH4、CO、CO2、O2、N2、C2H4等气体的检测，还能用于粉尘浓度、顶板位移、煤岩动力异常、冲击地压、设备温升等检测，因此，该技术在煤矿安全监测领域的应用范围非常广阔，技术先进性非常明显，是煤矿井下传感技术的最新研究方向。,2.激光检测技术,四 煤矿安全生产监控新技术,54,主要技术指标：测量范围：0100%CH4精度：0.001.00%CH4 0.06%CH4；1.00100%CH4 真值3%CH4响应时间：15s稳定性：6个月,激光甲烷传感器,四 煤矿安全生产监控新技术,55,胶带输送机温度监测装置,四 煤矿安全生产监控新技术,56,五 总结,1）煤矿安全生产监控系统，发挥了治理隐患防范事故的重要作用，有效保障了煤矿安全生产；,57,五 总结,2）AQ标准的制定和强制执行，规范了煤矿安全监控系统相关产品的设计和安装使用,58,五 总结,3）采用矿井工业以太环网+现场总线技术构建井下信息传输基础平台，能接入各种子系统，实现煤矿安全生产快速联动及灾害预警；,59,五 总结,4）瓦斯传感器采用先进的光学检测原理，其稳定性好，调校周期和使用寿命长；流量采用先进的V锥技术保证了测量的长期稳定性和准确性。,
