0123山西晋煤集团沟底煤矿安全监控系统技术规格书 1文档格式.docx

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✧《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》MT/T1008-2006

✧《矿用分站》MT/T1005-2006

✧《矿用信号转换器》MT/T1006-2006

✧《矿用信息传输接口》MT/T1007-2006

✧《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

✧《煤矿安全质量标准化标准》

3矿井概况

山西高平源野煤业有限公司沟底煤矿，其行政区划分属高平市野川镇、原村乡、沁水县柿庄镇、固县乡等行政区管辖。

井田东侧约6～15km有太焦铁路、长晋二级路（207国道）及长晋高速路南北向通过，井田南侧约1km有沁辉公路东西向通过，往东与长晋二级路相连；

井田与上述各等级路、铁路之间均有乡级公路相通；

东距太焦铁路高平车站直距15km，运距20km。

矿区交通条件便利。

矿井设计生产能力5Mt/a。

4项目总体要求

系统主要由监控主、备机、传输接口、交换机、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成。

安全监测监控系统必须根据“山西省煤矿瓦斯监测监控安全信息网络”的要求，必须与集团公司和当地监管部门联网，按统一的联网协议要求，将安全监控信息上传至“集团公司安全监测监控信息网络”。

5系统功能要求及设备技术参数

5.1安全监控系统技术要求

1.数据采集功能

具有甲烷、风速、风压、CO浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。

具有馈电状态、风机开停工况、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。

具有瓦斯抽放量监测、显示功能。

具有风机运行参数采集及数据、工况曲线显示及异常报警功能。

2.报警及控制功能

具有甲烷浓度超限及系统异常状态声光报警和自动断电/复电控制功能。

系统具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。

系统具有异地断电/复电功能。

系统具有移动瓦斯泵闭锁功能。

当瓦斯泵排气口下风侧甲烷浓度达到规定时，切断瓦斯泵电源并闭锁；

当瓦斯泵排气口下风侧甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁。

3.存储和查询功能

系统具有以地点、名称为索引的存储和查询功能。

4.显示功能

系统具有列表显示功能。

系统能在同一时间坐标上，同时显示模拟量曲线和开关状态图等。

系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能；

能在同一坐标上用不同颜色显示最大值、最小值、平均值等曲线。

系统具有开关量状态图及柱状图显示功能。

系统具有模拟动画显示功能。

显示内容包括：

通风系统模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。

具有漫游、总图加局部放大、分页显示等方式。

系统具有系统设备布置图显示功能。

传感器、分站、电源箱、断电控制器、传输接口、和电缆等设备的设备名称、相对位置、运行状态等。

5.打印功能

系统具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。

报表内容包括：

模拟量日（班）报表、模拟量报警日（班）报表、模拟量断电日（班）报表、模拟量馈电异常日（班）报表、开关量报警及断电日（班）报表、开关量馈电异常日（班）报表、开关量状态变动日（班）报表、监控设备故障日（班）报表、模拟量统计值历史记录查询报表等。

6.人机对话功能

系统具有便捷、人性化人机对话功能，便于系统生成、用户管理、参数设置修改、功能调用、控制命令输入等。

自诊断功能

系统具有自诊断功能。

当系统中传感器、分站、传输通道、电源、断电控制器、传输电缆等设备发生故障时、报警并记录故障时刻和故障设备，以供查询和打印。

7.双机切换功能

系统具有双机切换功能。

系统主机为双机备份，当工作主机发生故障时，备份主机投入工作。

8.备用电源功能

系统具有备用电源。

当电网停电后，可保证系统持续供电时间不少于2小时。

9.数据备份功能

系统应具有监测数据人工和自动定时备份功能。

5.2监控软件功能

监控软件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。

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。

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，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出。

在监测显示画面中，可对数值、转动、位移、往返、仓位、流量、电量、人员位置信息等根据监测量实现功能强大的模拟动画显示。

监控软件中心站及网络终端以局域网方式联网运行，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。

可以在地面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。

监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。

具有井下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，并且系列分站均具有风、电、瓦斯闭锁功能。

在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。

监控软件对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱状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），系统采用变值变态分时存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。

监控软件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，并形成瓦斯浓度及其它模拟量参数的分析趋势图,可随时查询打印；

开关量每天形成班、日报表。

监控软件可以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。

系统配置灵活,允许用户随时接入或删除分站、传感器、断电器。

系统表格采用EXCEL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。

系统组态方式灵活,监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式，操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期,实现对重点分站加以监控。

系统监测处理参数的类型丰富，模拟量有瓦斯、风速、负压、温湿度、CO、烟雾、水位、电流、电压、功率、煤位等；

开关量有设备开停、风门开关、馈电状态、电网刀闸等。

监控软件具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员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。

监控软件设有多级口令保护,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。

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。

查询可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大。

查询时间段可任意设定（最小一个小时，最大一个月）。

同时提供有对曲线的分析、注释文字编辑框。

断电控制具有回控指令比较，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。

系统软件具有用户自主选择数据信息分类显示处理功能。

5.3地面环网交换机

主要用途：

用于地面，为地面和井下网络提供网络交换。

光信号连接井下工业以太网络本安终端设备；

通过网口或RS485口可与地面相关设备配接。

工作电源

1）主机工作电压220VAC/50HZ。

2）交换机主板工作电压：

DC3.3V，最大工作电流1.5A（备用）。

3）2M以太网主板工作电压：

DC5.0V，最大工作电流350mA。

接口类型及参数

交换机内部交换单元。

1）以太网光口：

A交换单元有3个以太网光口，单模光纤，波长1310nm，速率10Mbps/100Mbps，发射功率≥-15dBm，接收灵敏度：

-23dBm；

2）以太网电口：

A交换单元有6个以太网电口，速率10Mbps/100Mbps自适应，最大传距离100m，信号最高工作电压峰峰值不大于2.5V；

3）485数据传输：

具有四路以太网数据转485数据转换模块。

485端口采用全双工通讯方式，信号伏值（峰峰值）≦10V，传输速率2400bps，传输距离≦5Km。

5.4矿用本安型交换机

为井下网络设备提供网络交换。

交换机配置：

型号

交换机主板型号、规格

交换机主板配置

以太网光口

以太网电口

以太网转RS485转换板配置

以太网转RS485数据输出口

本安电源输入

KJJ103

SICOM3009

1块

3路

3对

4路

2路

1）工作电压：

（4.8~5.3）VDC；

2）工作电流:

≤1.5A/路。

1）以太网光口

a）波长：

1310nm（单模光纤）；

b）传输速率：

100Mbps；

c）发射功率：

≥-13dBm；

d）光接收灵敏度：

-25dBm；

e）最大传输距离：

20km。

2）以太网电口

a）传输方式：

TCP/IP协议；

10/100Mbps自适应；

c）信号工作电压峰峰值：

≤10.0VP-P；

d）传输距离：

100m。

3）以太网转RS485数据输出口

RS485；

2400bps；

≤15.0VP-P；

d）信号工作电流峰峰值：

≤150mA

e）传输距离：

≤5km（使用MHYVP电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）。

基本功能

1）交换机符合IEEE802.3协议，具有以太网光端口，具有以太网电端口，支持全双工/半双工。

2）交换机具有RS-485数据接口，符合MT/T899的相关要求。

3）交换机支持环形等冗余网络结构。

4）交换机具有初始化参数设置和掉电保护功能。

初始化参数可通过网络或编程接口输入和修改。

5）交换机具有VLAN功能。

6）交换机具有自诊断和故障指示功能。

交换机具有电源、工作状态、通信状态指示功能。

5.5矿用本安型分站

采用嵌入式微控制器为核心的嵌入式控制系统，通过红外遥控设置分站号，可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等下级智能设备等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网能及时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。

（1）通讯功能：

分站具有与上级传输接口及下级智能设备的双向通信功能。

（2）显示功能：

a）分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示功能；

b）分站具有馈电状态、风筒开关、风门开关、烟雾等开关量采集及显示功能；

c）分站具有累计量采集及显示功能；

d）分站具有轮流显示下级智能设备传输给分站的数据信息、运行状态、通讯状态等功能。

（3）分站应具有控制（含断电和声光报警，声光报警可由传感器或声光报警器完成）功能：

a）甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能：

（由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成）；

b）甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；

c）甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁。

甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；

d）与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。

当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁；

e）甲烷风电闭锁功能：

（由分站、传感器、声光、断电器组合完成）（a）掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警；

掘进工作面甲浣浓度达到或超过1.5%CH4时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；

（b）当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；

f）掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；

当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；

g）被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度达到或超过0.5%CH4时，声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；

当被串掘进工作面甲烷浓度低于0.5%CH4时，自动解锁；

l）局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；

当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；

i）双风机双电源局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%CH4，必须对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；

当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%CH4时，自动解锁；

j）与闭锁控制有关的设备（含分站、甲烷传感器、设备开停传感器、电源、断电控制器、电缆、接线盒等）故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；

与闭锁控制有关的设备接通电源1min内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；

当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。

分站电源箱必须至少有两路就地断电继电器。

（4）分站具有初始化参数设置和掉电保存功能。

初始化参数可通过中心站软件输入和修改。

（5）分站具有外接备用电源，当电网停电后，能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态、下级智能设备等主要监控量继续监控。

（6）供电电源：

工作电压：

9～24VDC（本安）；

工作电流：

≤500mA。

（7）信号制式：

模拟量:

频率型信号：

200～1000Hz，输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms；

1200Hz～2000Hz，输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms；

开关量电流型信号：

1mA/5mA。

电流≤1.5mA时表示为停，电流≥4mA时表示为开；

数字量:

分站与数字量信号传感器的传输口：

1路；

分站与数字量信号传感器的传输方式：

RS485（主从式、半双工、双极性）；

分站与数字量信号传感器的传输速率：

2400bps；

分站与数字量信号传感器的最大传输距离：

2km（使用MHYVP1×

4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）；

传输信号工作电压直流峰峰值：

不大于15V；

传输信号工作电流峰峰值：

不超过150mA。

控制量电平型信号：

输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V；

累计量输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正、负脉冲宽度不应小于0.3s，正、负脉冲的转换时间不大于5ms。

（8）模拟量输入处理误差不大于0.5%。

累计量输入处理误差不大于0.5%。

（9）容量：

大分站16路模拟量信号/开关量信号输入口互相转换；

1路数字量信号输入口、1路累计量信号输入口、8路断电控制输出口（4路近程、4路远程）、1路RS-485通讯口，中分站8路模拟量信号/开关量信号输入口互相转换；

1路数字量信号输入口、1路累计量信号输入口、8路断电控制输出口（4路近程、4路远程）、1路RS-485通讯口。

（10）执行时间：

分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间不大于2s。

（11）最大传输距离：

分站到传感器的最大传输距离不小于2km，（使用MHYVP1×

分站到控制执行器的最大传输距离不小于2km（使用MHYVP1×

分站至传输接口之间的最大传输距离不小于10km（使用MHYVP1×

分站到矿用网络交换机采用RS485传输方式的最大传输距离不小于4km（使用MHYVP1×

4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）。

（12）传输性能：

分站与矿用网络交换机的传输通讯口数量：

传输方式：

RS485传输方式：

通讯口数量：

传输速率：

最大传输距离不小于4km（使用MHYVP1×

分站与下级智能设备的传输：

波特率：

最大传输距离不小于2km，（使用MHYVP1×

传输信号工作电压直流峰峰值不大于15V；

传输信号工作电流峰峰值不超过150mA。

5.6井下传感器

5.6.1传感器总体要求

1、传感器的稳定性不小于15天。

2、由外部本安电源供电的传感器一般应能在9V～24V范围内正常工作。

3、甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2s。

4、传感器应具有现场模拟测试报警和断电功能（和中心站配合完成）。

5、所有传感器采用遥控设置和调试。

6、向传感器及执行器远程本安供电距离应不小于2Km。

5.6.2低浓度甲烷传感器

测量范围：

0～4%CH4；

基本误差：

0.00～1.0%时±

0.1%CH4、1.00～3.0%时真值的±

10%CH4、3.00～4.0%时，±

0.3%CH4，输出信号：

200～1000Hz，对应浓度0～4%CH4；

响应时间不大于20s。

防水等级IP65。

5.6.3井下馈电断电器

执行监控分站发出的远程断电指令，控制井下设备开关的控制回路，实现远程断电并输出断电反馈信号。

防爆类型及防爆标志

防爆类型:

矿用浇封兼本质安全型，防爆标志:

ExibmbⅠMb。

1）馈电断电器具有供电电源、馈电及断电状态显示功能。

2）馈电断电器具有动合或动开输出状态设置功能。

3）馈电断电器具有断电信号输入功能及动合或动开接点输出功能。

4）馈电断电器具有有源馈电状态监测和无源馈电状态监测（触点馈电）、信号输出功能。

5）馈电断电器具有级联功能。

6）馈电断电器具有外接馈电传感器检测功能。

5.6.4风筒风量开关传感器

当风筒实际张开的截面积S1大于或小于完全张开时的截面积S的70%（误差±

20%）时，应能看到状态指示灯发生翻转，信号输出应能在1mA/5mA之间切换，触点信号输出应能够发生闭合/断开切换。

风筒实际张开

截面积S1

传感器输出状态

电流信号

误差值

触点信号

表示状态

传感器指示灯

＜70%S（-20%S）

5mA

±

1mA

常开

风量不足

红灯亮、绿灯灭

≥70%S（+20%S）

1mA

0.3mA

常闭

风量充足

红灯亮、绿灯亮

5.6.5风门开闭状态传感器

具有语音、灯光提示报警功能，安装方便,性能可靠，可长时间连续在井下工作。

工作电压范围：

9～24DC。

最大工作电流：

≤350mADC。

传输距离：

传感器使用电缆的单芯截面积为1.5mm2时，风门传感器至分站之间的最大传输距离为2km。

5.6.6矿用一氧化碳传感器

测量范围0～1000×

10-6ppm；

频率型200～1000Hz；

0～100×

10-6ppm，误差±

4×

10-6CO；

＞100～500×

10-6ppm时，误差为真值的±

5%；

＞500×

6%传感器使用电缆的单芯截面积为1.5mm2时，传感器与关联设备的最大传输距离为2km；

传感器的响应时间应不大于35s；

传感器在测量范围内应能任意设置报警点,其报警显示值与设定值的差值不超过±

2×

10-6CO。

报警声级强度在距其1m远处的声响信号的声压级应不小于80dB（A）；

光信号应能在20米远处清晰可见；

CO元件寿命大于1年。

5.6.7开停传感器

9～24VDC；

≤80mADC；

传感器至井下分站电源箱之间的信号最大传输距离不小于2km；

响应时间不大于1s；

接线方式：

二线制。

5.6.8矿用温度传感器

-30℃～200℃；

不超过±

2.5%（F.S）；

传感器在电压为9～24VDC的条件下能正常工作；

传感器的最大工作电流≤80mADC；

传感器到关联及配接设备的传输距离≤2km；

输出信号制：

传感器输出信号为频率型，其