煤矿监测系统课程设计

目录1.绪论12.煤矿监控系统安装与维护32.1实训目的及要求32.2分站的概述32.2.1分站的安装42.2.2分站的调试52.3传感器的介绍62.3.1KG9701型智能低浓度瓦斯传感器72.3.2KGU9901型液位传感器72.3.3矿井采煤工作面传感器的布置83. 软件的安装10总结131.绪论煤炭是我国的主要能源，在一次性能源中，所占比例在 70%以上。我国煤田遍布全 国，但煤层的赋存条件和地质情况差异很大，很多矿井自然环境恶劣，受到水、火、瓦 斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中，瓦斯事故死 亡人数占总死亡人数的 30%40%。特别是瓦斯煤尘爆炸事故，危害更为严重。因此， 预防事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中，装备矿井安全监控装置是防止煤矿事故的 重要手段，这就要求有更多的煤矿监控系统的研究。在煤矿监控系统中，井下监控分站 担负着非常重要的作用，主要包括对井下甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳等气体浓度 的检测；对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度等环境参数的检测；对生产设备运行状 态的监测、监控等。近几年来，信息技术被迅速地应用到了煤矿安全生产领域，并取得了明显的经济和社会效益。国家对煤矿安全生产的管理力度在不断加强，同业各单位都在进行数字化矿 井的建设和改造。尽管煤矿安全监控技术已得到发展和应用，但由于多数矿井技术基础薄弱，监控装置的装备情况与有关规定相距甚远。国有重点煤矿中，尚有布部分瓦斯灾 害严重的矿井没有装备监控系统，瓦斯断电装置、便携式瓦斯检测仪器的装备数量也不足，国有地方煤矿和乡镇集体煤矿的差距很大。在已经装备了监控装置的矿井中，设备的使用、维护和进一步更新改造方面尚存在不少问题。煤矿安全监控是综合性技术，涉及到计算机、电子技术、通讯、物理、化学、电工等多种学科，与矿山采、掘、机、运、 通等生产环节密切相关，功能复杂，技术难度高。因此，在相当长的时期内，对于监控 装置的装备、管理和培训任务十分艰巨。 为了从根本上解决煤矿安全问题，需要依 靠科技进步手段提高煤矿整体安全技术装备与管理水平。 其中在高瓦斯矿井建立煤矿安全监测监控系统，从而改善煤矿安全环境和建立包括煤矿安全隐患全面查排、实时监督管理、安全保障等内容的安全管理体系是长治久安防止煤矿安全事故的最重要的两个方面。国内外发展状况 井下安全检测系统是矿井安全监控技术的一部分， 是随着煤炭工业发展而逐步发展起来的。我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。 随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。因此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，为用户提供了更多的选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。 自2000年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。2.煤矿监控系统安装与维护2.1实训目的及要求本课程设计要求给出一个小型矿井开采、通风设计图，根据井下工作面和巷道的布局及分站、传感器的布置规则，进行合理选择和布置各种设备。通过硬件方面分站供电，分站传感器组装与调试，校准，故障排查等，软件方面中心站软件的安装，侧点定义，数据查询等操作，使学生熟悉煤矿安全监控系统的基本结构，系统的组装、调试、故障处理，中心站软件的功能，内容等，实现煤矿综合信息化专业方向技术人才的实践培养。1.对矿井开采、通风设计图进行分析，结合分站、传感器等设备的安置原则，设计煤矿监控系统并绘出井下监控系统通信布局图； 2.按照布局图及双机热备要求，安装分站(1台)，传感器(7台)，监控主机(2台)，地面环网交换机（1台）等设备，完成接线，通信调试； 3.完成.NET，.b，SQL Server 2000数据库等中心站支持平台的安装，安装中心站监控软件、双机热备软件，建立数据库的连接，软件初始化设置，完成软件基础平台的搭建； 4.运行监控软件，设置分站号，测点号，信号类型，设置各传感器报警值，断电值，复电值； 5.双机热备软件初始化设置，调试； 6.掌握中心站软件、双机热备软件功能，操作及应用。2.2分站的概述分站是整个监控系统的核心设备，在系统中它起到采集各种传感器的监测数据，并将数据处理结果传输给地面监控中心的作用。分站除了是系统的数据处理中心外，同时还为各传感器提供本安工作电源，并能根据采集数据的限制要求对井下机电设备执行断电和复电控制动作。目前，分站按体积和传感器数量来划分，可分为大分站，中分站和小分站三种。其中，大分站可挂接16个传感器，8路控制输出；中分站可挂接8个传感器，4路控制输出；小分站可挂接4个传感器，2路控制输出。在实际应用中可根据传感器数量来选择分站类型。煤矿监控网络系统设计图2.2.1分站的安装1)规划连接根据分站需要连接的传感器即控制线路等做出规划，最好用表格记录每个传感器及控制的对应通道口与控制线路。2)连接传感器到分站此时注意，一个分站传感器接口插座可挂接两个传感器，它们共用分站插座的18V正与地，通过各自的白色信号线与分站插座的信号1和信号2确定具体通道号。所需用到的连接盒有两通和三通连接盒，使用连接盒连线线缆时注意剥线不能过长，只能使用工具剥线，不能用明火烧线。3)连接控制线控制线分两个位置连接，第一个为分站的近程断电输出，大分站有四路，中分站和小分站各有一路，位于分站电源箱内，打分站由具体的控制线路数标示。第二个为分站远程断电输出，大分站有四路，中分站由3路，小分站由1路，位于分站接口插座控制口，通过蓝色说明标签表示不同的控制线路数。4)通信线连接通信线通过分站的三芯接口插座通过接口装置将RS485信号转换为RS232或RJ45的十倍，最终与地面中心站主机相连，注意信号+、-的方向。5)查看传感器等设备是否通电公国，如果没有通电，检查线路连接是否正确。2.2.2分站的调试井下分站的硬件网络平台建好后，并不能正常工作，还要对它进行相关的参数设置才能投入使用。分站的参数调试可使用遥控板直接对分站进行设置，也可以使用遥控板设置好分站号后，由中心站主机在地面进行设置。但在实际工作中我们必须在井下完成设备的故障排除和网络的变更，此时的调试工作就不可能在地面设置。（1） 分站号的设置将遥控板对准显示窗，同时按住“”和“”大约8秒，直到分站显示窗显示“0d*”为止，即进入了分站的状态调试，分站号设置用编号“0d”表示，编号“0d”只在刚进入分站调试状态时出现。此时可通过“”和“”两个键增加或减小得到具体的数值参数。（2） 传感器类型选择设置将遥控板对准显示窗，同时按住“”和“”大约八秒，进入分站的配置状态，通过遥控器“选择键”切换得到编号为“1”的项目，并通过“”和“”两个键增加或减小得到具体的通道号数值。在选择好通道号后，通过“选择”键切换到编号为“2”的项目，并通过“”和“”两个键改变数值为“ON”或“OFF”。“ON”表示开启通道，“OFF”表示关闭通道。通过“选择”键切换到编号为“3”的项目，并通过“”和“”两个键改变数值为对应传感器的量程代码。（3） 分站限制参数的设置设置上限断电值：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“5”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为“1.5”。 设置上限复电值：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“6”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为小于上限报警值。设置上限断/复电对应控制输出：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“7”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值，同时观察指示灯的状态。改变数值的同时亮起的控制指示灯为关联的控制输出线路。设置上限报警值：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“8”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为“1.0”设置下限报警值：当按照上限参数设定完风速传感器的上限参数后，通过遥控板的“选择”键切换到编号为“A”调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为比0.25稍微大一点的数值。设置下限断电值：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“C”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为“0.25”。设置下限复电值：通过遥控板的“选择”键切换到编号为“D”的调试项目，并通过“”和“”两个键改变数值为“0.35”。保存参数：当对分站的调试结束或个别参数修改完毕，即可保存参数并退回正常工作状态。通过遥控器的“选择”键切换项目编号“4.”，此时数值部分会显示”gd”。再同时按住遥控器的“”和“”两键大约8秒，直到分站显示窗显示正常工作状态为止。2.3传感器的介绍传感器的意义及作用：在进入信息时代，传感器是构成现代信息技术的三大支柱之一，人们在利用信息的过程，首先要获取信息，而传感器是获取信息的主要手段和途径。在煤矿瓦斯监控系统中，所需要监测的物理量大多数是非电量，这些物理量不适合远距离传输。为了便于传输、存储物理量，就必须对这些物理量进行变换，将他们变换成便于传输、存储和处理的物理量。因此，就需要使用传感器将被监测的非电量信号转换成电信号。传感器作为监控系统的“电感观”，完成这信息的处理和转换功能，其性能的好坏直接影响着系统的监控精度。传感器的结构：传感器一般由敏感元件，转换元件，测量元件和辅助电路组成，在矿井监控中又将敏感元件和转换元件统称为传感元件。2.3.1KG9701型智能低浓度瓦斯传感器KG9701型智能低浓度瓦斯传感器主要用于监测煤矿井下环境气体中的瓦斯浓度，是煤矿预防瓦斯突出和瓦斯爆炸必不可少的测量仪表。它可以连续自动地将井下沼气浓度转换成标准电信号输送给关联设备主要技术指标：测量范围：04.00%CH4(010.00%CH4)测量精度：0.001.00%CH4 0.10%CH41.002.00%CH4 0.20%CH42.004.00%CH4 0.30%CH4元件检测反应速度：30s2.3.2KGU9901型液位传感器KGU9901型液位传感器是一种全密封潜入式扩散硅测量仪器具有结构简单、测量精度高、读数直观、性能可靠、使用维护方便的特点。还可与集散监控系统配套使用。主要技术指标：测量范围：05m基本误差：3%工作电流：70mADC2.3.3矿井采煤工作面传感器的布置U型采煤工作面瓦斯传感器布置采用两条巷道回风的采煤工作面传感器的布置有专用排瓦斯的采煤工作面传感器的布置瓦斯传感器设置地点传感器编号报警浓度断电浓度复电浓度断电范围采煤工作面上隅角T01.0CH41.5CH41.5CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面T11.0CH41.5CH41.0CH4.工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面T11.0CH41.5CH41.0CH4工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备采煤工作面回风巷T21.0CH41.0CH41.0CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷T30.5CH40.5CH40.5CH4进风巷内全部非本质安全型电气设备采用串联通风的被串采煤工作面进风巷T40.5CH40.5CH40.5CH4被串采煤工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备采用两条以上巷道回风的采煤工作面第一、第二条回风巷T51.0CH41.5CH41.0CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备T61.0CH41.0CH41.0CH4专业排瓦斯巷T72.5CH42.5CH42.5CH4工作面内全部非本质安全型电气设备有专业排瓦斯巷的采煤工作面混合回风流处T81.0CH41.0CH41.0CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备3. 软件的安装SQL2000的安装步骤如下： 第一步：把 SQL2000的安装盘放到光驱以后，系统会自动运行一个安装程序，如果光盘没有启动安装程序，可以手工运行 autorun.exe 文件执行安装程序。第二步：在安装程序的第一个界面中有：“安装 SQL 2000 Server 组件”、“安装 SQL 2000 Server 的先决条件 ”、“浏览安装 / 升级帮助”、“阅读发布说明和访问我们的 web 站点”，选择“安装 SQL 2000 Server 组件 ”的选项。第三步：进入下一个安装选项，其中有“安装数据库服务器” 、“ 安装 Analysis Service”、 “安装 English query”三个选项，选择“安装数据库服务器”选项.第四步：进入下一个安装界面，在选择下一步以后会出现一个把服务安装到哪个计算机的一个设置界面，可以使用缺省选项“本地计算机”，然后点 下一步 。 第五步：进入到安装选项界面，使用缺省选项 “ 创建新的 SQL Server 实例 ” ，或安装 “ 客户端工具 ” ，然后点 下一步 。第六步：输入公司名称和使用者名称以后会进入到一个安装定义的界面，使用缺省选项“服务器和客户端工具 ”，选择 下一步 。第七步：进入到安装类型选择界面，使用缺省选项 “ 典型安装 ” 。然后选择 下一步 。 第八步：进入到服务器账户配置界面，账户的选择和配置是一个非常重要的步骤，因为它直接决定了 SQL Server 的启动账号和访问账号。在这里还是使用缺省的系统设置。缺省的系统设置中账号模式使用的是：对每个服务器使用同一个账号，自动启动 SQL Server 服务。在选择服务账户时，可以选择使用本地账户，也可以选择使用 域用户 账户， 为了方便配置，请用户均选择使用“本地系统账户”， 然后进行下一步操作。第九步：进入身份验证模式界面，在选择身份模式时，为方便配置，建议用户均采用“混合模式 ”。下面录入的sa密码请一定要记住，如果忘记，你将无法登陆服务，数据也将不能使用，当然，用户也可以不设置密码。【建议初级用户将此处密码设为空】总结通过本次实训,加强对煤矿监测系统更近一步认识，对专业知识的有了更深地理解，使我们以后能熟练的运用所学的知识。也能促进我学习本专业的动力，明确自己学习的意义和目的是要用于实践。在今后我会更加利用课余时间来把所学的知识用于实践当中，做到理论用于实践。并在时间当中学习解决问题的方法。 通过课程设计，使我加强对各种传感器以及分站的理解，让我学会了查寻资料、数据配置等环节。进一步提高了我分析解决实际问题的能力，为我创造了一个动脑动手锻炼分析解决程控交换机技术问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，加深对基本原理的了解，增强了我的实际能力。通过本次课程设计，提高了实践动手能力，为毕业设计积累经验，打下基础。在这两周的日子里，学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。对我而言，知识上的收获非常重要，在课程设计课堂上我没有做出实验结果，我又接连去实验室两天，终于做出了理想的实验结果，我感觉心理非常舒畅。使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。