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安全监控系统设计方案和技术要求
编制：监控室 2011年11月5日
安全监控系统设计方案和技术要求
一、瓦斯监控系统设计原则和依据
始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。设计依据为
《煤矿安全规程》（2010年版及2010年补充条款）； 《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》（MT/T1004-2006）《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）
《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》（AQ6203-2006）《煤矿甲烷检测用载体催化元件》（AQ6202-2006）《瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器》（AQ6204-2006）《煤矿用电化学式一氧化碳传感器》（AQ6205-2006）《煤矿监控系统线路避雷器》（MT/T1032－2007）《矿用光纤接、分线盒》（MT/T1033－2007）《矿用信息传输接口》（MT/T1007-2006）
《煤矿用温度传感器通用技术条件》（MT381－2007）《矿用分站》（MT/T1005-2006）《矿用信号转换器》（MT/T1006-2006）
《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》（MT/T1008-2006）《煤矿用信息传输装置》（MT/T899-2000）《煤炭工业矿井设计规范》； 《煤矿安全装备基本要求》； 《煤矿监控系统总体设计规范》； 《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》； 《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；
《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT 209）； 《设备可靠性试验》（GB 5080.1～7）；
《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；
二、技术规格及要求(一)硬件参数
1、分站
容量：不少于16路模拟量或开关量输入（模拟量与开关量可以随意互换，不受端口的限制）、8路控制输出；
断电控制：不少于8路(可以不需外接断电器直接完成断电控制任务)输入电源：支持多种电压127/220/380/660V； 本安电源：18VDC或24VDC；
输入信号：200～1000Hz，1～5mA、1/5 mA、触点； 与中心站通讯速率2400bit/s； 分站至传感器传输距离：不小于2 km；
分站与传输接口、分站与分站之间传输距离：不小于10 km。处理误差：±0.5%；
断电容量：36V/5A、660V/0.3A； 防爆型式：Exib I 矿用本安型； 上传接口：支持总线协议的光口或电口。
2、电源箱
127/220/380/660V 供电在75%～110%波动范围内可正常工作； 具有手动断电开关。
3、传感器 1)甲烷传感器
测量范围：0.00%CH4～4.0%CH4
基本测量误差:0.00%CH4～1.00%CH4 ≤±0.10%CH4
1.00%CH4～2.00%CH4 ≤±0.20%CH 2.00%CH4～4.00%CH4 ≤±0.30%CH4
信号输出：频率：200Hz～1000Hz（脉冲宽度大于0.3ms）（优选）；
电流：1mA.DC～5mA.DC ；
信号带负载能力：0Ω～500Ω
报警方式：二级间歇式声光报警
声强≥85dB
光强：能见度>20m 热催化元件寿命：一年以上 工作电流：≤80mA（18V.DC）工作电压：9V ～ 24V.DC
2）一氧化碳传感器
测量范围：0ppm～500ppm 基本测量误差: 0.00ppm ～ 19.0ppm ≤±2ppm
20.0ppm ～ 99.0ppm ≤±4ppm
100ppm ～ 500ppm ≤±5.0%(相对误差)信号输出： 0～500ppm线性对应200Hz～1000Hz或（1mA－5mA）
信号负载能力：0～500Ω
报警方式：间歇式声光报警
3）温度传感器
测量范围：0.0℃～100.0℃ 基本测量误差：≤±1.0℃
信号输出：0.0℃～100.0℃(或-25.0℃～+125.0℃)线性对应200Hz～1000Hz(或1mA～5mA)信号带负载能力：0Ω～400Ω 检测速度：≤30s
4）负压传感器
工作电压：8V.DC～24V.DC 工作电流：≤35mA(18V.DC)测量范围：0KPa～-5KPa 检测速度：≤30s 基本测量误差: ≤3% 信号输出：0 KPa～-5KPa 线性对应200Hz～1000Hz(1mA～5mA)信号带负载能力：0Ω～500Ω
5）风速传感器
测量范围：0.3m/s～15m/s 基本误差：≤±0.3m/s 传感器输出信号制式：
电流： 1mA.DC～5mA.DC 频率： 200Hz～1000Hz（脉冲宽度>0.3ms）
传感器显示：3位LED数值显示 分辨率为0.1m/s 工作电压：18V
工作电流：≤100 mA.DC 电源波动范围：12 V.DC～21 V.DC 6）风门开闭传感器
工作电压：18V 工作电流：
3）＋5mA/－5mA制式(四线传输)防爆类型：矿用本质安全型，标志为“ExibI” 防护等级：IP54 动作距离：不大于50 mm ；(感应头与感应源的有效距离不大于50mm)输出信号传输距离：2.0Km 分布电容：≤0.06μF/km； 分布电感：≤0.8mH/ km； 直流电阻：≤12.8Ω/km)。
7）矿用断电器
工作电压：18V DC 断电容量：660V/0.3A AC 控制方式：电压控制
本安信号输入输出口：1个 断电输出口：1个 馈电输入口：1个
馈电输入电压：660V.AC 馈电信号输出：1/5mA或±5mA（误差：±20%）； 到电源箱及分站的最大传输距离：2km； 8）投入式液位传感器
工作电压：１８V 工作电流：≤80mA 电压波动范围：12V～21VDC 输出信号: 频率：200Hz～1000Hz（脉冲宽度大于0.3ms）电流：1mA.DC～5mA.DC 信号传输距离:2.0km 测量范围：0 ～ 5m 基本测量误差: ≤1% 9）设备开停传感器 工作电压：18V 最大工作电流：30mA
电源波动范围：12V～21V 被测设备供电电缆范围：电缆外径：16～80mm 动作值：动作电流≥5A 响应时间：≤1s 传感器输出信号制式及允许误差： 关状态时，输出1mA.DC(或-5mA)开状态时，输出5mA.DC(或+5mA)输出信号误差≤±25% 输出信号传输距离： 2.0km
(二)系统功能要求
1、硬件
(1)分站及传感器要求智能化，调校均采用红外遥控方式。(2)分站根据设定的断电控制参数和所设定的逻辑，进行控制。(3)分站实时数据采集与发送。
(4)分站含备用电源，当交流断电时，分站与传感器由备用电源供电，可连续供电2小时以上。
(5)系统分站有多种系列供用户优化配置，分站初始化后，可存储地面中心站对该分站的报警断电等控制设置，并接收的中心站指令进行相应的控制。
(6)在分站完全断电情况下之后恢复供电，即使分站与中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯超限报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。断电距离大于2km，断电时间小于2S。
(7)分站模拟量与开关量可以随意互换，不受端口的限制。
(8)监控分站支持一根四芯电缆带2台传感器的应用，距离不得小于2km。(9)系统与分站失去通讯联络时，分站能存储之前至少两小时数据，恢复通讯后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据。
(10)分站具备故障闭锁功能；当与闭锁控制有关的监控设备未投入正常运行或故障时，立即切断相关电源并闭锁；当与闭锁控制有关的监控设备工作正常
并稳定运行后，自动解锁。
(11)使用的各类传感器要求全是矿用本质安全型产品，具有MA认证。(12)局部通风机停止运转，停风区域中甲烷浓度达到3.0% CH4时，系统切断局部通风机的电源并闭锁，当停风区域甲烷浓度低于1.5% CH4时，系统能自动解锁。
(13)断电控制器具有馈电功能，具有回控指令比较，可确保可靠断电，当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时能够实现报警和记录。
(14)设于地面的设备应能通过GB/T17626.2——1998规定的严酷等级为3级（接触放电）的静电放电抗度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定；
(15)系统应能通过GB/T17626.3——1998规定的严酷等级为2级的射频电磁场辐射抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定；
(16)系统应能通过GB/T17626.4——1998规定的严酷等级为3级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定；
(17)系统应能通过GB/T17626.5——1998规定的严酷等级为3级的浪涌（冲击）抗扰度试验，其电气性能应符合各自企业产品标准的规定。
2、软件
(1)要具有很高的扩展性（系统支持最大分站数不少于64台）和开放性；(2)本系统配备的主机及系统联网主机必须双机备份，并应24h不间断运行；当工作主机发生故障时，备份主机应在5min内投入工作。
(3)实现真正的实时响应及前后台监测数据的无缝链接；(4)软件要适应基于工业以太网+现场总线通讯技术；(5)监控数据存储时间达10年以上；
(6)监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。全面支持实时多任务。在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、分析运算、超限报警控制、查询、编辑、动态定义、网络通信、绘制图形和曲线并打印实时报表、超限报表和班、日、月报表等工作。
(7)屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息由用户自行定义编制，显示页可随意调出。在监测显示画面中，可根据监测量实现功能强大的模
拟动画显示。
(8)瓦斯监控系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行，使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。
(9)可以在中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。
(10)监控软件提供控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。具有任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。在紧急情况下，系统操作人员可在中心站向分站直接发送控制命令，从而控制电器设备的断电。
(11)系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印，并形成相应的历史统计数据(每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值；每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间；每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值；每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间)，系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。
(12)系统具有自检诊断功能，能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。可查询非正常状态的开始时间及持续时间。
(13)系统能提供有采样间隔最少5min的数据实时密采功能，并且实时密采数据可每天连续存储，至少存储1年的实时数据。
(14)系统对各分站监测点的瓦斯浓度或其它模拟量参数每天形成班、日报表，可随时查询打印；开关量每天形成班、日报表。
(15)联机定义或修改系统中的各种传感器、分站及控制器的类型、安装位置及控制通道。对模拟量传感器的上下限报警、断电值可多级别定义。允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。
(16)系统表格格式可由用户任意编排，或由矿方提供具体报表格式，以
满足各监测管理数据报表的形成输出。
(17)系统监测处理参数的类型，模拟量有瓦斯、CO、温度等；开关量有设备开停、烟雾、风门开闭等。
(18)监控软件要具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员站可在不间断监测的同时，容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。
(19)系统软件可设多级口令保护，只有授权人员才能登录操作，有效防止了系统数据的损坏和病毒感染。软件运行可靠性高。误操作时有声音、对话框提示。
(20)在实时监视画面，可对屏幕任意显示测点单击鼠标右键，弹出快捷菜单，快速的查询该点的数据、曲线、定义、运行状况等信息。
(21)系统应具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3种曲线。在同一屏上，同时显示不小于3 个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。
(22)(23)系统应具有模拟量、开关量状态图同屏显示功能。
系统软件应具有操作权限管理功能，对参数的设置、控制等必须使用密码操作，并保留操作记录。同时应具有防止修改存储内容的措施（参数设置和页面编辑除外）。
(24)系统软件应具有实时性，可实时传输、处理、存储和显示信息，并根据要求实时控制。并具有显示、打印、报警和存储功能，显示、打印和提示全部采用汉字。
(25)地面中心站为开放式系统，应配备与上级联网的全套网络设备和安全监控软件，支持异地远程访问，上级主管部门和领导可通过WEB浏览器远程访问现场数据，实现监控信息的远程实时共享。
(26)对所有监测数据和重要操作事件均采用数据库（如ACCESS、SQL SERVER等）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；
(27)动态瓦斯突出预警功能
系统可扩展达到动态瓦斯突出预警功能，对煤矿安全监控系统实时采集的瓦斯数据进行过滤处理施行实时诊断分析(当出现异常后，十分钟后就可诊断
出结果)，根据诊断结果如出现危险或威胁，则及时发出不同等级的预警信号，提醒工作人员采取相应防治突出预防措施。同时也可对工作面历史数据进行查询，诊断历史的突出危险情况。 预测工作面煤的地压活动走势。 预测工作面煤的破坏指标走势。 预测工作面煤的瓦斯倍率走势。 预测工作面各个状态指标走势。
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