矿压监测系统系统使用方法大全.doc

矿压在线监测系统各设备介绍及传感器 的日常维护、使用方法以及软件操作 使 用 手 册 泰安市国华科技机电设备有限公司 2011年9月3日 矿压在线监测系统 矿压在线监测系统由软件部分和硬件部分组成。软件安装于技术科监控主机，该软件由我们公司自己开发。硬件部分由地面设备及井下设备组成，该设备除线缆外均由我公司独自开发。 一 、设备组成及系统实现的功能要求 （一）设备的组成 1、地面部分包括主机工控机、通讯接口、软件。就近提供220V，50Hz电源，三项插头三个或以上。安装位置主机安装于技术科办公室。 2、井下设备包括通讯分站，隔爆不间断电源箱、顶板离层仪、支架压力传感器。 （二）系统实现的功能要求 1．井上计算机动态模拟显示监测参数、报警 。监测服务器和客户端可实时显示监测点的数据和实时曲线，当监测数据超限时能自动记录报警事件。 2．井下现场显示数据和报警。井下的离层传感器、可实时监测数据，能根据设定报警参数报警指示。 3．监测数据自动记录存储 ，井上监测服务器能根据设置记录周期将数据存储到数据库，数据采用动态存储技术，数据库采用SQL海量数据库。 4.系统具备完善的扩充功能，可包含水文监测、瓦斯抽放、电量监测等子系统的接入接口。 5.系统通讯抗干扰能力强，可以适应井下复杂的工作环境接线简单方便。 二、仪器原理介绍及使用方法 一）分站 1．概述 1.1 简介 KJ377-F矿用本安型分站（以下简称分站）是KJ377煤矿安全 - 1 - 监控系统的主要配套设备之一；是根据矿井安全监控新标准以及相关的煤炭行业标准而设计的。该分站性能稳定、工作可靠、操作维护简单、信号采集和传输能力强，可在有瓦斯煤尘爆炸性气体混合物的煤矿井下使用。 分站和地面中心站进行信息交换，及时将监测到的各种参数及状态传送给地面中心站，并执行中心站发送的各种命令。分站本身也可以独立使用，监测和显示各测点信息，发出报警和断电控制信号。通过设置，具有风电甲烷闭锁功能。 分站由KDW0.2/660B矿用隔爆兼本安型电源箱供电，电源箱内置电池能够在电源掉电后不间断为分站供电2小时以上。另外，该分站预留485信号接口，经联检后可以接入485信号制式的传感器。 与分站相关联的所有电路和电气设备必须是本质安全型电气设备，且必须经过安全检验机关检验合格后才能配用。 1.2 型号含义 K J 377 - F 分站设备 登记序号 监控系统 矿用产品 2、主要功能特点 2.1 能对多通道、多种制式的传感器信号进行采集； 2.2 具有独立的超限判别，并进行断电的功能； 2.3 分站的信息由地面中心站下装提供，可任意设置； 2.4 能接受地面中心站的各种控制命令，进行相应的工作； 2.5 能向地面中心站发送分站采集的数据和状态信号； 2.6 分站采用液晶显示屏显示数据，字迹清晰，显示直观； 2.7 16个输入通道既可接模拟量，也可接开关量，且可根据需要任意互换；极大方便了用户的安装需求； 2.8 符合矿井环境需要，耐压、耐腐蚀、防潮和密封。 3、工作原理 分站是一个以89S52单片机为CPU核心的微型计算机系统， - 2 - 由数据采集、数据处理、控制、红外遥控、看门狗等主要电路组成。另外通讯部分由89C2051单独进行处理，以便提高通讯的可靠性。分站由2块电路板组成，其中主板由电源稳压、数据采集、数据储存、控制、看门狗，通讯电路等组成。显示板由液晶驱动电路、红外接收，液晶显示屏安装电路等组成。 分站的具体工作原理如下 分站电路的工作过程通过地面中心站，对分站所接的传感器类型、安装位置、名称、显示单位、报警断电值、关联通道等进行定义设置，根据不同的类型，单片机系统将模拟开关切换到相应的转换电路上，单片机根据设定采样类型自动采集频率周期和电平运算出数据的浮点数，并通过设置的专用口送入单片机,等待中心站呼叫，同时经浮点数转十进制后，与报警、断电设定值进行比较，如超限，即发出报警和断电控制信号。单片机系统把显示名称、单位、被测参数值的大小、设备工况状态、控制量输出状态，传感器或信号传输线故障状态都转换为相对的显示代码，并通过设置的专用口送入显示电路，以显示被测参数的实时值。 分站主电路如方框图1所示 分站显示电路如方框图2所示 - 3 - 图2 4、主要性能指标 4.1模拟量输入 频率信号 模拟量输入频率型信号200Hz～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。 4.2开关量 4.3模拟量输入与输出处理误差≤0.5 ； 4.4 与上级主站传输 a）传输方式主从、异步、半双工、RS485； b）传输速率4800bps； c 通信信号参数峰-峰值电压1V ～4V，峰值电流≤10mA ； 4.5 控制执行时间 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。 4.6最大传输距离 分站与KJ377-J传输接口的最大传输距离10km；分站到传感器及执行器的最大距离2km。（电缆参数单芯截面积1.5mm2，分布电阻≤12.8Ω/km，分布电感≤0.8mH/km,分布电容≤0.06F/km） 4.7最大监控容量（每台分站） a 模拟量输入8路 可转换为开关量 b 开关量输入8路（可转换为模拟量） c 控制量输出5路 4.8备用电源连续供电时间与KDW0.2/660B矿用隔爆兼本安型电源箱配套使用时不小于2h。 - 4 - 5、使用方法 5.1分站的接线方法 分站在送电前，首先检查分站箱盖下面的插头座（如图1所 示）连接是否正确，（盖后标有相应的接线图）其排列顺序如下 图3所示（正对面前） 注（从左往右）第1个插座是预留485信号输入插座（即 接顶板离层仪的插口），第2个是通讯插座（即通讯主线插口）， 和地面主机进行通讯，第3个是电源插座，后面8个插座（即接 支架压力传感器的插口）每个插口可接2台传感器。由左往右排 J1、J2„„J8）。 分站各接口的具体接线方法如下 ⑴ 通道1至通道8的（J1-8）航空插头中接线如下 1脚接18V电源（棕、红）； 2脚接GND（黑、 白）； 3脚接模拟量（黄）； 4脚接开关量或模拟量（蓝） ⑵ 通讯航空插头TX中 1脚信号线1（A）； 4脚信号线2（B） ⑶ 19芯大插头DY管脚定义 1脚、18V第1路 2脚、18V第2路 3脚、18V 第3路 4脚、18V-第4路 5脚、18V-第5路 6脚、18V 第6路7脚、18V第7路 8脚、18V第8路 9脚、 GNDA（模拟地） 10脚、GNDB（数字地） 11脚-电 源检测 5.2分站地址设置 分站的地址通过拨码开关设置。打开分站，在主板的右下角 - 5 - 有一个红色的8位二进制拨码开关，上面标有1、2、3„„8数字符号，分别代表20、21、22„„27。具体设置如下当分站地 0址为1号时，将1号拨码开关打到ON上，即21；当分站地址 为9号时，将1号拨码开关和4号拨码开关同时打到ON上，即20＋239。 6、分站外观及显示内容介绍 6.1 显示前面板见图4 图4 6.2 采用黄绿色背光的LCM128645ZK 液晶显示屏，轮流显示井下各监测点的数据及开关量状态，并以汉字显示各测点的名称。 上电后显示内容 60秒后，分站自检完毕，开始轮流显示各测点的数据和开关量状态。 （二）接口 1、概述 1.1 特点 KJ377J传输接口（以下简称接口）是KJ377煤矿安全监控系统中的主要组成设备，安装于地面监控中心内。监控主机通 - 6 - 过接口及防雷器与系统中放置在井下的KJ377F矿用本安型分站进行远程通讯。将监控主机发送的标准RS232的各种命令信息转换成RS485总线信号传送到井下分站，同时将分站传送来的RS485信号，再转变成RS232信号上传给监控主机。 接口的防爆型式为一般兼矿用本质安全型。通过接口实现本安电路和非本安电路的电气连接，防止地面中心站设备的非本质安全电压传送到井下。 1.2 型号含义 KJ 377 J 传输接口 接口设备 设计批号 矿用监控设备 2.主要功能特点 2.1 与计算机232口进行通讯，可靠性高； 2.2 通信线路与计算机采用光电隔离； 2.3 通信线路增加了限幅电路，增强了对电磁干扰的能力； 2.4 采用O型节能变压器，体积小重量轻，电磁干扰小； 2.5 符合煤矿环境需要，耐压、耐腐蚀、防潮和密封。 3．工作原理 接口是由电源变换电路、232转换电路、电源信号隔离、通信发送接收电路等组成，完成计算机与分站之间的连接和数据的传送。 电路方框图如图1所示。 - 7 - 图1 4．使用方法 4.1接口接线 接口在开启电源开关以前，首先检查接口箱后插头座（如图2所示）连接是否正确，（盖后标有相应的接线图） 接口后面板布置图如图2所示 图2 4.2 232信号口通过信号线连接到计算机； 4.3 电源插座连接电源线，电源线另一头插到市电220 V AC上。 4.4“信号”两个接线柱连接井下分站上传信号的传输电缆，两根信号线不分顺序。 - 8 - 4.5 接口通电 4.6按5.1条接线，检查确认无误后方可接通交流电源。 4.7交流电源接通后，按下开关，前面板电源指示灯亮，表明接口电源部分工作正常。 4.8 开启主机，并进入监控程序，前面板线路信号指示灯闪烁，表明传输正常。 （三）电源箱 1 概述 1.1用途及特点 KDW0.2/660B矿用隔爆兼本安型电源箱（以下简电源箱 ）是KJ377煤矿安全监控系统的主要配套设备之一。电源箱能输出多路本质安全型电源为KJ377煤矿安全监控系统的分站及各种矿用传感器提供电源；另外，电源箱还具有备用电源功能，当煤矿井下交流电源断电时，仍能不间断向设备供电2小时以上，备用电源容量为21.6V/4Ah。 1.2型号含义 K D W 0.2 / 660B 额定工作电压V带备用电 源 额定工作电流A 稳压 电源 矿用产品 2 主要技术参数 - 9 - 2.1主要技术参数 2.1.1电源箱输入电压127V AC、 380V AC 、660V AC。 2.1.2本安参数 第1～7路（a）Uo18.5V；Io0.25A；b Co12uF；Lo2mH。 第8路 （a）Uo18.5V；Io0.4A； b Co12uF；Lo2mH。 2.1.3输出电压偏离值不超过标称值的5。 2.1.4负载效应不大于5。 2.1.5源效应不大于5。 2.1.6 周期与随机偏移不大于250mV。 2.1.7电源箱与分站的供电距离为2m，与配套设备（传感器）的传输距离为2km。（电缆参数单芯截面积1.5mm2，电阻≤12.8Ω/km，分布电感≤0.8mH/km,分布电容≤0.06F/km）。 备用电源 a）转换时间 ≤500ms； b）工作时间不小于2小时（额定负载）； c）充电电流≤600mA； d 最高充电电压 26.5V； e 充电截止电压26.5V； f 放电终止电压 23V； g 电池型号名称6HMP密封铅酸蓄电池； h）电池容量 21.6V、4Ah电池。 3 结构特征 3.1 输入电源 输入为127V/380V/660V的交流电源，输入电源电缆连接采用直接引入，电缆经喇叭口进入电源箱，喇叭口用橡胶圈密封，电缆连接在内部接线柱上（有标志）。 - 10 - 3.2 防爆外壳采用8mm厚度的钢板焊接，外壳机械强度经GB3836.1规定的内部压力试验后，不降低机械强度或发生损坏、变形，满足防爆要求。 3.3 电源箱前级采用开关电源，具有较强的稳压功能，保证在井下交流电源电压波动较大时仍能正常工作。 3.4 电源箱内装有21.6V/4AH备用可充电电池，保证在井下交流电源停电时监控系统设备继续工作2h以上。 4 工作原理 电源箱主要由电源变压器、开关电源、8路本安电路板、控制板及备用电池组组成。 电源变压器将127V AC 、380V AC 或660VAC电源电压转换成220V AC电压送入开关电源，开关电源输出27V DC3A 电压提供给本质安全电源电路。 本安电路将开关电源送来的27V 直流电源进行稳压、限流输出18V的直流电源。 本电源箱内装有21.6V/4AH密封铅酸蓄电池组作为电源箱的备用电源，电池组采用恒压限流充电方式，最高充电电压为26.5V DC；为了防止电池组过放电而损坏电池，当检测放电电压低于23V时自动切断电池供电。 在控制电路板上设计有供电状态监测电路，当交流电源断电时，电源箱自动转换备用电源供电，同时提供电池供电状态信号，通过KJ377煤矿安全监控系统软件操作界面显示供电状态。 5.使用方法 - 11 - 5.1 安装位置要求 5.1.1 电源箱的供电电源必须取自被控开关的电源侧，不能与采用“三专”供电的局部通风机共用电源。 5.1.2 电源箱应安装在变电峒室或新鲜风流地点，不能安装在工作面或回风区域内。 5.1.3 电源箱安装区域周围无严重滴水和溅水，防止水淋；应与KJ377-F矿用本安型分站配套，安装在距地面30cm以上处。 电源箱在出厂前已经按标准要求调试合格，用户使用时无需重新调试；但入井安装前要在地面进行检查。打开前盖板，连接交流电源，送电后（电源箱交流电源直接引入），按图所示，用万用表检查各输出端子的直流电压，应符合2.1.2条的规定。E和E- 电池正负极之间电压应在25V～26.5V之间。 5.3 电源箱通过KJ377-F矿用本安型分站向全部配接传感器供电，电源箱与分站及传感器接线方法参考KJ377-F矿用本安型分站使用说明书。 （四）顶板离层仪 1 概述 1.1 用途YHW300矿用本安型顶板位移监测仪是通过检测煤矿井下顶板位移（下沉）的距离，并通过机械和电子部分将下沉距离转化为电子信号，并将数据通过数码管进行显示的设备。 1.2 特点YHW300矿用本安型顶板位移监测仪（以下简称“监测仪’）采用机械、电子电路、数字显示技术、，使监测仪具有现场机械（米尺）和电子（数码管）显示功能，实时的显示煤矿井下顶板位移的数据，使领导能及时的了解井下顶板的位移情况，为合理科学的调度生产避免冒顶事故的发生提供依据，另外该产品还做了防水、本安设计，因此具有防水、防爆、显示直 - 12 - 观、存储的特点，同时具有很好的抗冲击性。 1.3 产品型号及其含义 测量范围 0～300mm 测量位移用 本质安全型 监测仪 1.4 防爆型式矿用本质安全型 防爆标志 ExibI。 2 结构与工作原理 2.1监测仪的结构组成见下图 1、机械米尺显示 2、壳体 3、航空插头 4、固定螺丝 5、插入杆 6、钢丝 7、锚固器1 8、锚固器2。 - 13 - 2.2工作原理 监测仪通过插入杆上的防倒片固定在顶板上，锚固器1和锚固器2分别固定在顶板上方的岩石层中，顶板的下移使固定在顶板上方的锚固器与检测仪外壳之间的距离产生变化，从而拉动钢丝，钢丝的末端连接发条，发条安装在和米尺同轴的滚轮上，滚轮的转动带动米尺移动（伸出监测仪），同时带动同轴的电位器（电位器有恒压源供电）转动，使电位器的输出信号发生变化，变化的信号经放大和A/D转换后，在经过89C2051单片机运算处理后，在数码管上显示当前顶板位移值，同时，米尺也将位移量显示出来，使工作人员能直观地掌握井下顶板下沉的变化状况。 本监测移还采用了省电设计，即数码显示采用光控管控制，当有光线照射（矿灯灯光照射）时，光控管导通，数码管显示当前的离层值。而无光线时，则只有米尺显示。 3 使用方法 3.1监测仪应安装在井下无淋水的地点。 3.2安装方法 3.2.1用风钻在顶板上打孔，钻孔深度根据实际情况确定，一般要打到上层岩层之中。 3.2.2用端部带槽的安装杆将上部锚固器1推至钻孔顶端，轻拉一下钢丝绳确认锚固器已锚固。 3.2.3用端部带槽的安装杆将下部锚固器2推至钻孔中预定监测位置通常与顶板锚杆上端处于同一高度，轻拉一下钢丝绳确认锚固器已锚固。 3.2.4 将监测移的插入杆插入钻孔中，在将固定螺丝拧紧，保证钢丝已固定。 3.2.5给监测仪通电。 - 14 - 3.3 监测仪有关联设备提供电源，具体接线方法如下 1脚红棕色线电源正 2脚黑色线 电源负 3脚黄色线 信号输出A 4脚蓝色线 信号输出B 5脚 空置 三、仪器的维护及常见问题处理方法 （一）矿压设备的日常维护 井下矿压设备主要有监控分站，长延时电源箱，顶板离层仪，综采压力传感器，传输电缆，接线盒组成。 1、监控分站分站应安装在无明显滴水，震动，通风良好的巷道或躲避洞内，悬挂在巷道壁上，与电源箱的距离不得大于3米，每天应擦拭屏幕，使得分站外观整洁，无煤尘，严禁向分站上洒水。 2、延时电源箱是矿压设备的动力源，提供八路18V稳压电源。日常使用应注意保持电源箱清洁、干燥，严禁向电源箱上洒水。螺丝要做防锈处理。 3、顶板离层仪安装在运输顺槽内，日常使用应注意尽量避免传感器淋水，发现问题传感器要即刻拆除更换。保持传感器观察窗清洁，无煤尘。连接线路的航空插头要注意防锈，以备再次使用。 4、综采压力传感器安装在支架上，在移动支架时要注意 - 15 - 不要挤压、碰撞到传感器，如发现传感器挤压变形，请即刻拆除。经常检查线路，确保线路无损。如发现问题传感器，必须第一时间拆除，以免影响其他传感器的通讯。 5、传输电缆传输电缆是保证系统正常运行的最主要部分。要经常对线路的各接线盒进行检查，保证线路和接线盒完好无损。接线盒螺丝要注意防锈。如发现通讯中断，必须第一时间检查通讯线路，防止线路短路而烧坏分站。 （二）设备常见问题及处理方法 1、分站分站是系统的主要部分，起到搜集各传感器的数据，并将数据上传到电脑的作用。以下为分站常出现的问题 （1）液晶显示屏无显示检查电源箱是否正常供电，检查分站内显示屏连接线路有无损坏。 （2）液晶显示器不亮或闪烁打开分站，调节显示器电阻，顺时针调亮，逆时针调暗。 （3）分站和地面主机不通讯确保上行通讯线路通畅无损坏。如线路通畅则需更换通讯模块。 （4）分站反复初始化这是由于传感器短路而对分站的损坏。应立即检查传感器和线路，并更换分站初始化模块。 2、支架压力传感器将采集到的信号通过电缆传输给相关联的分站，分站将信号处理后，将数据传输到井上主机。常出现得问题有 1观察窗不显示检查线路是否有电，检查航空插头是否完好无损。 - 16 - 2观察窗闪烁请检查线路是否接触不良或者有短路现象。 3显示压力不正常首先把压力将到最低，在用遥控调节器将压力调到零点，一般调到0.10.3MPa即可（调节器的使用方法请看上面介绍）。 （4）与分站不通讯检查线路和航空插头确保无损。 3、顶板离层仪顶板位移监测仪是通过检测煤矿井下顶板位移（下沉）的距离，并通过机械和电子部分将下沉距离转化为电子信号，并将数据通过数码管进行显示的设备。常出现的问题有 （1）观察窗不显示检查线路和航空插头是否完好，确保有电源输出。观察窗是否有煤尘覆盖。 （2）观察窗常亮检查传感器是否进水，引起内部芯片短路。对设备断电重启。 （3）观察窗一直闪烁设备内部以进水，请及时更换。 （4）与分站不通讯确保线路通畅，检查是否有重号现象，对设备进行重设机号。 以上为系统常出现问题，请根据以上方法对有问题的设备进行正确的判断，如仍无法解决问题，请及时联系厂家处理。 四、报表和曲线图的打印 （一）报表的打印 1、首先打开软件选择打印---调用---模拟量报表 如图 - 17 - 2 、双击页面的空白处，选择边框里需要打印的测点在双击 3、选择需要打印哪个时间段的数据，点确定 - 18 - 4、右键点击页面，选择导出到 Excel 5、显示出的表格如下，请另存桌面或指定文件夹。 - 19 - （二）曲线图的打印 1、打开软件选择历史曲线 2、双击页面选择测点，只能选择同种传感器，且数量不曾搞过 - 20 - 8个。顶板离层仪和支架压力传感器必须分开打印。 3、双击页面，选择需要出报表的时间段，点确定 4、支架压力传感器曲线图如图1、顶板离层曲线图如图2 - 21 - 图 1 图 2 - 22 - 五、各传感器测点的添加 （一）顶板离层仪的添加 1、打开软件选择参数设置矿压参数 2、选择顶板离层仪，选择分站编号和测区编号，输入报警值，传感器编号（见下详解），名称里面请输入安装地点。点击保存。 - 23 - （1）顶板离层仪都有自带编号，同一分站上的传感器不允许有重号现象。 （2）顶板离层仪在通电后会显示机号。如1号即显示”01H”、2号即显示“02H”、20号即显示“20H”。 （3）如接在2号分站上，顶板离层传感器为02H，则分站编号选择“2”，测区编号也选择“2”。在传感器编号里面输入“2340”。注“2”即是分站号。“34”为传感器编号。也就是说传感器的编号就是中间两位数减去“32”。再例如需要加4号分站的08H顶板离层仪，则需要选择4号分站，4号测区，传感器编号里面输入“4400”即可添加上4号分站的8号顶板离层传感器。 （二）支架压力传感器的添加 1、选择参数设置模拟量定义 2、输入密码“1”点确定 - 24 - 3、选择需要在哪台分站上添加传感器. 4、在通道处用鼠标右击，选择添加测点。 - 25 - 5、选择通道数，第一插口即J1就是1、2通道，J2为3、4通道，依次类推共16通道。在传感器类型里面选择综采压力传感器。设置报警上限值，写上安装位置。点击添加即可。 - 26 - - 27 - 六、各传感器测点的删除 （一）顶板离层仪测点的删除 1、打开软件选择参数设置矿压参数 2、选择删除测点，在框里输入要删除的测点编号即可。例 - 28 - 如2350、2351、2352。 （二）支架压力传感器的删除 1、选择参数设置模拟量定义 2、输入密码“1”点确定 - 29 - 3、选择需要在哪台分站删除传感器. 4、在通道处用鼠标右击，选择删除测点即可。 - 30 - 以上为矿压在线监测系统系统的各项说明和使用方法。使用当中，请务必正确操作，严格按照日常使用及维护方法执行。本系统质保期为1年，质保期内所有产品出现的质量问题均由厂家负责。如非产品质量问题或由不正确操作而导致的系统通讯中断等问题，则由矿方负全责。 - 31 -