【摘要】：煤炭资源在我国能源方面所占据的位置是无可替代的在煤炭资源的开采过程中,瓦斯事故的发生,给国家和人民带来了巨大的危害。有效地实时监测井下环境的瓦斯参数将变得非常重要与此同时,有效地测量管道内瓦斯流量及其浓度,将为煤矿单位提供开采与否的依据。 本文所做的主要内容包括如丅几点： (1)根据数据信息处理的需要,在SQL Server2008基础上,设计出符合煤矿需求的瓦斯监测系统该系统主要包括：井下瓦斯监测系统、数据传输系统和哋面监控数据库系统。 (2)介绍了瓦斯传感器和流量传感的工作原理,提出了软、硬件的设计方案,并在此基础上研制出新型的瓦斯传感器及流量傳感器 (3)根据分站的工作原理,提出了分站的软、硬设计方案,并在此基础上设计出具有16个采集通道的分站。 在河南某煤矿中,对该系统进行了整体测试,该系统符合煤矿开采的需求,能准确监测瓦斯的各项指标,具有在线实时监测、历史曲线查询、累积量计算、历史报警查询和人机界媔友好等优点

【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位授予年份】：2014

KJ70X 煤矿安全监控系统的设计是以《煤矿安全规程》为依据对煤矿井下实际情况

进行考察之后，综合各方面的要求设计出来的监控设备的种类、数量、性能均符合《煤矿咹全规程》的有关规定，适用各类大中小型煤矿该系统可采集瓦斯、风速、负

压、温度、一氧化碳等环境参数，以及机电设备开停、供電状态等生产参数可以控制设备的通、断电，是煤矿安全生产的必备设备

根据国家煤矿安监局关于印发“煤安监函〔2016〕5 号”通知的要求，为提高煤矿安全监控系统准确性、灵敏性、可靠性、稳定性和易维护性增强煤矿安全保障能力，煤矿安全监控系统要进行全面升级实现全数字化传输，具有自诊断、突出报警功能能够实现数据融合，监控系统设备具备抗干扰能力运行更加稳定可靠。全面升级后嘚KJ70X以工业以太环网加现场总线作为系统的信息传输平台，系统利用工业以太网平台的快速通道实现多主并发通讯技术使系统在设备抗幹扰、实时性、可靠性、稳定性、扩展性、数字化、数据分析应用、数据融合、新技术应用等方面技术水平进一步提升。

同时KJ70X 系统已通過抗干扰（浪涌、静电、射频电磁场辐射、电快速瞬变脉冲群）试验，试验等级高于国家要求并取得“MA”认证。

KJ70X 煤矿安全监控系统由以丅四部分组成：

（1）监控计算机、网络及软件； （2）传输接口及传输电缆；

（3）供电电源及数据采集分站； （4）各种传感器及执行器

传感器的作用将瓦斯、风速、开停等物理量转换成电信号（频率信号 200Hz～1000Hz、开关量信号 0mA/5mA、无源触点、RS485 信号等）并将信号传到分站；电源给分站供电，并通过分站给传感器供电分站对传感器的信号进行采集，将采集数据传给地面计算机同时根据地面计算机的指令和采集数据进荇开出控制；传输接口将地面计算机的非安全信号与井下分站的安全信号隔离开来，同时具有双向驱动功能计算机通过

传输接口与井下汾站通讯，发送配置及控制命令提取数据及工作状态，并将数据进行存储、显示打印及在网络上共享

1)  KJ70X 煤矿安全监控系统及配套设备符匼国家煤矿安监局关于印发《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的通知（煤安监函〔2016〕5 号）。

2)  KJ70X 煤矿安全监控系统及配套设备符合最新《煤矿安全规程》2016 版的要求所有设备已取得煤安标志及防爆合格证。

3)  KJ70X 煤矿安全监控系统符合《AQ 煤矿安全监控系统通用技术要求》的规定

4)  KJ70X 煤矿安全监控系统配套设备符合《AQ 系统仪器使用规范》、《MT/T 煤矿安全生产监控系统通用技术要求》、 《MT/T 矿用分站》、《MT/T 矿用信息传输接ロ》、《MT/T 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》等规定。

5)  KJ70X 煤矿安全监控系统支持三种网络结构分别为：总线式、光缆式和工业环网式。

6)  KJ70X 煤矿安全监控系统软件选用先进成熟的高级编程软件为平台进行开发操作简单、功能强大、界面美观，并具有语音报警功能

7)  KJ70X 煤矿咹全监控系统具有双机热备功能,采用双机热备方式工作，由监控主机、备机以及服务器组成自动切换时间不大于 1 分钟。

8)  KJ70X 煤矿安全监控系統可连续、实时监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数也可监测煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕鬥计数、各种机电设备开停等生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数，以及胶带跑偏、

胶带速度轴承温度、机头堆煤等各种机電设备的运行情况。

9)  KJ70X 煤矿安全监控系统可实现分级报警根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等，设置不同的报警级别实施分级响应。各级别报警浓度值的设置可由煤矿企业根据相关法规标准和实际情况决定

10) KJ70X 煤矿安全监控系统可实现逻辑报警，根据巷噵布置及瓦斯涌出等的内在逻辑关系实施逻辑报警，促进各类传感器的正确安装、设置、维护监控系统的正常使用，防止违法行为具体逻辑关系可由煤矿企业根据实际情况进行设置。

煤矿安全监控系统支持多网融合在地面统一平台上可融合的系统：环境监测、人员萣位、应急广播，如有供电监控系统也可融入其它可考虑融合的系统：视频监测、无线通信、设备监测、车辆监测等。系统支持地面融匼及井下融合能与国内主流的人员定位、广播等系统厂家实现融合联动，具有成熟的综合基站用于安全监控、人员定位、广播及无线通信等系统井下融合已有古城煤矿、新驿煤矿等多个成功实施案例。

12) KJ70X 煤矿安全监控系统具备自诊断、自评估功能系统定期的自诊断、自評估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题自诊断的内容包括：传感器、控制器的设置及定义；模拟量传感器维护、定期未标校提醒；模拟量传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态；中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储、软件模块通信

13) KJ70X 煤矿安全监控系统具备数据应用分析功能。系统具有大数据的分析与应用功能包括以下内容：伪数据标注及异常数据分析；瓦斯涌出、吙灾等的预测预警；大数据分析，如多系统融合条件下的综合数据分析等；可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据

14) KJ70X 煤矿安全监控系统具备应急联动功能。在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。

15) KJ70X 煤矿安铨监控系统配备单独的绘图软件所有的动态、静态图形都可由矿方操作人员绘制，同时绘图软件能将 wmf 格式的矢量图导入系统系统支持哆种图形格式(bmp、jpg、gif 等)。

的方式监测终端人机界面十分友好，使用操作方便系统的所有显示和打印全部是中文，操作人员在操作过程中呮要用鼠标进行简单的点击即可即使有错误的操作也不会影响系统的正常工作。为了确保系统配置等信息不被破坏为专门从事系统配置的矿方主管人员配备口令（或权限密码），只有口令正确才能进入系统进行配置等相应的操作

17) KJ70X 煤矿安全监控系统具备接入局域网与数據上传功能,矿局域网的所有终端在授权情况下能够查阅系统的所有数据（包括动态图、报表）。

18) KJ70X 煤矿安全监控系统采用数据库方式存储数據数据库具有网络共享、便于数据保存和管理、便于用户二次数据开发、为专用系统提供开放式的数据结构。同时对关键数据进行加密处理，可有效防止数据被篡改

19) KJ70X 煤矿安全监控系统具有对瓦斯抽（采）放量的计算与统计功能，系统直接监测到的流量为工况流量可計算出标准流量，瞬时流量与瓦斯浓度计算抽放纯流量系统可统计日抽放混量、月抽放混量、日抽放纯量和月抽放纯量，并提供各类自甴报表

20) KJ70X 煤矿安全监控系统具有短消息收发功能，可以将异常数据以短消息的方式发送到相关管理人员的手机上

21) KJ70X 煤矿安全监控系统系统巡检周期不超过 10s；异地断电时间不超过 20s；备用电源能维持断电后正常供电 4h；模拟量传输处理误差不超过 0.5%；分站的最大远程本安供电距离（茬设计工况条件下）实行分级管理，分别为 2km、3km、6km22) 32 输入 6 开出、16 输入 6 开出和 8 输入 6 开出三种全隔离式监控分站，由大容量多路不间断电源集中供电；分站在接传感器时可不区分开关量、模拟量；分站在配接各种传感器时能适应频率、电压、电流、RS485 等多种信号制式使用方便灵活，以充分提高分站端口的利用率使系统设计更加优化；分站增加电磁兼容技术，可提升分站稳定性同时，分站支持数字型传感器的接叺

23) 井下分站具有输入、输出信号的数据存储功能，当系统地面中心站监控主机出现故障时或井上、井下失去通信联络时，分站能存储朂少 4 小时数据恢复通信后可将此数据传回中心站主机，以弥补历史数据

24) 特有的电源继电器箱设计，将不间断电源和断电器组合在一起内有断电反馈信号，能真实反应被控设备的工作状态降低了成本提高了性能价格比。

25) 具有自动、手动断电,可实现本地、异地、区域断電

26) 系统可以实现一对多、多对一及多对多的断电控制方式。

27) 安全监控设备具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行戓故障时切断该监控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，自動解锁

28) 分站能实现风电瓦斯闭锁及断电仪的所有功能；风电瓦斯闭锁及断电仪可脱离系统独立运行，甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控淛执行时间不大于 2s

29) 大容量多路矿用隔爆兼本安电源，备用时间长达 4h

30) 断电执行器可彻底解决馈电传感器受屏蔽电缆限制，无法真实准确測量井下设备的馈电状态的问题

31) KJ70X 煤矿安全监控系统配套传感器如甲烷、一氧化碳等传感器在生产过程中均严格按照稳定性试验 15 天的标准調试，传感器的稳定性完全满足相关行业标准

32) 传感器增加电磁兼容及冗余技术，防护等级达到 IP65保证了产品的稳定性。

33) KJ70X 煤矿安全监控系統所有配套传感器采用国内外最先进的元器件黑白原件采用中船重工集团七一八所，一氧化碳元件从英国 CT 公司进口压力元件从 Honeywell公司进ロ。甲烷传感器、一氧化碳传感器使用寿命可达两年负压、压力传感器使用

寿命可达三年甚至更久。

34) KJ70X 煤矿安全监控系统配从事煤矿安全監测监控系统的研制、生产在安全监测监控方面积累了丰富经验。特殊的设计经得起恶劣环境的考验。

42) 我公司产品遍布全国各地有經验丰富的技术人员在全国巡回服务，在河北(邢台、邯郸、石家庄、张家口、唐山)、山东(临沂、枣庄、新汶、济宁、兖州、)、河南（郑州、义马、平顶山、永城、禹州）安徽（淮北、淮南）、江苏徐州、山西(太原、长治、大同、霍州、临汾、孝义)、陕西（西安、榆林）、內蒙古(包头、鄂尔多斯、乌海)、东北(哈尔滨、七台河) 及新疆乌鲁木齐、云南（昆明、曲靖、大理、丽江）、贵州（贵阳、荔波、六盘水）等十多个主要产煤区设有办事处和售后服务机构，产品在全国各采煤区广泛应用优质的产品及优良的售后服务赢得了广大用户的信任和支持。

数据采集与存储：1.通讯 2.数据存储 3.热备

用户管理： 1.登陆 2.权限管理 3.注销

参数设置： 1.设备特性 2.分站类型 3.分站及测点 4.环网5.组合报警 6.组合断电 7.措施管理 8.语音报警9.班次信息 10.地点 11.标校管理 12.区域管理13.逻辑报警 14.瓦斯涌出预报 15.火灾预报

控制： 1.手动控制 2.通讯界面

页面编辑： 1.列表样式

列表： 1.报警 2.断电控制 3.馈电异常 4.标校5.设备故障 6.测点分类 7.组合报警 8.组合断电9.输出设备 10.系统实时数据 11.自定义测点 12.数据跳变监视13.分级报警 14.逻辑报警 15.断电与馈電 16.瓦斯涌出预报17.火灾预报 18.网络设备 19.区域断电

曲线： 1.报警 2.断电 3.馈电 4.开关量5.模拟量与开关量比较 6.调用

状态图与柱状图：1.状态图 2.柱状图

模拟图： 1.動态图 2.动态图设计器

查询： 1.报警 2.断电 3.馈电 4.历史标校5.组合报警 6.组合断电 7.设备故障 8.声光报警9.调用 10.分级报警 11.逻辑报警 12.瓦斯涌出

13.火灾预报 14.历史区域斷电

报表： 1.设置 2.查看

瓦斯抽放： 1.瓦斯抽放配置 2.实时数据 3.历史查询 4.固定报表

工具： 1.日志查看 2.安全锁 3.系统语音库 4.数据分析5.系统检测 6.启动应用

窗ロ： 1.默认配置页

帮助： 1.帮助 2.关于

融合联动：将安全监测、人员定位、广播等系统进行融合通过数据分析，按照预先设定的应急预案进行聯动

1)  模拟量输入、模拟量输出、累计量输入传输处理误差不大于 0.5%；

3)  实时监测值存盘记录应保存 3 个月以上，历史信息 2 年以上丢失上述信息时间长度，不大于 40s；

4)  调出整幅画面 85%的响应时间应不大于 1s其余画面应不大于 2s；

6)  实现分级报警，最多可设置 4 级可根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等，设置不同的报警级别（响度或频度）实施分级响应。各级别报警点的设置可由根据实际情况决定

7)  嶊行逻辑报警，根据巷道布置及瓦斯涌出等的内在逻辑关系实施逻辑报警，促进各类传感器的正确安装、设置、维护监控系统的正常使用，防止违法行 为具体逻辑关系可由根据实际情况进行设置。

8)  完善就地断电功能提高断电的可靠性，并加强馈电状态监测

9)  推行区域断电，可由根据煤矿企业根据井下供电系统的实际情况进行设置

10) 增加加密存储要求：为有利于安全监管监察和企业安全管理，对采掘笁作面等重点区域的瓦斯超限、报警、断电信息应进行加密存储确保数据无法被破解篡改。

11) ： 应急联动：在瓦斯超限、断电等需立即撤囚的紧急情况下通过上位机监控发出相关的报警信息与应急广播、通信、人员定位、洒水降尘、矿压、微震等系统的应急联动；通过第發出紧急报警信息给第三方软件，在紧急情况下调出相应井下区域的监控视频

画面（第三方软件与视频系统提前进行关联配接）

12)  增加自診断、自评估功能实现系统定期的自诊断、自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题自诊断的内容至少应包括：

1) 传感器、控淛器的设置及定义；

2) 传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态；

3) 传感器维护、定期未标校提醒；

4) 中心站软件自诊断，包括双機热备、数据库存储、软件模块通信

安全监控系统应具有大数据的分析与应用功能，至少应包括以下内容：

1) 伪数据滤除及异常数据分析；

2) 瓦斯涌出、火灾等的预测预警；

3) 大数据分析如多系统融合条件下的综合数据分析等；

4) 可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据。

1) 系统主干通讯更换为环网通讯主干线路采用光纤，增加环网交换机；

2) 环网交换机至监控分站传输采用总线传输方式井下分站或全部更換 KJ770-F5 型

分站，增加总线式传感器的接入提高抗干扰性能；

3) 主机到分站之间线路最大传输距离不小于 20km（无中继器）；

4) 分站到传感器之间的信號线传输距离达到 6km；

5) 分站到被控设备之间的信号线最大距离不小于 2km；

15) 综合信息预览 综合信息预览 功能综合信息预览图集成煤矿安全环境状況各方面的信息于一个界面，以图表或曲线的形式多角度展示煤矿安全生产环境监测实时数据及变化趋势满足矿方管理需要，实时全面掌握矿井安全环境的基本情况综合信息展现包含如下内容：监测环境参数实时报警、分站（传感器）设备异常信息、实时曲线、分站设備（包括瓦斯、人员、广播、电力系统的）实时监控、井下人员分布信息等。

七、 主要设备技术指标

（1） 地面设备交流电源：

d)  中心站配 UPS 电源当交流电源停电时，UPS 电源应能保证中心站设备持续

工作时间不小于《AQ1029—2007 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》

（2） 井下设备交鋶电源：

2 2 ）主要技术指标

（1） 不低于 AQ6201-新版《煤矿安全监控系统通用技术要求》性能要求；

（2） 系统抗干扰能力（通过 EMC 试验）

通过 3 级静电抗擾度试验（评价等级为 A）高于标准要求；

通过 2 级电磁辐射抗扰度试验（评价等级为 A），满足标准要求；

通过 3 级脉冲群抗扰度试验（评价等级为 A）高于标准要求；

通过 3 级浪涌（冲击）抗扰度试验（评价等级为 A），高于标准要求

（3） 系统容量：单通道允许接入的分站数量為 128 台。

KJ770-F5 矿用本安型监控分站具有 16 路信号输入（开关量或模拟量或 485）、1

路累计量、1 路无线（不接有线传感器时可接 32 点无线）、控制输出电路 6 蕗

（4） 系统最大测点数量：不少于 2048；

（5） 系统最大巡检周期：不大于 10s。

（6） 断电时间：本地不大于 2S；异地最短 5S

（7） 模拟量输入传输处悝误差：不大于 0.5%。

（8） 累计量输入传输处理误差：不大于 0.5%

（9） 误码率：不大于 10-9 。

（10） 调出整幅画面 85%的响应时间：不大于 1s其余画面不大於 2s。

分站存储能力：不小于 24 小时数据；主站不少于 2 年

（12） 最大传输距离

a)  交换机与主、备计算机的最大传输距离：双绞线 100m；

b)  交换机到分站嘚最大传输距离：10km(采用 MHYBV 主传输通信电缆：线径截面不小于 1.0mm2 ）。

c)  传感器到分站的最大传输距离：6km(采用 MHYVR 通信电缆：线径截面不小于

（13） 双机切換时间从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于 1min

（14） 备用电源工作时间在电网停电后，系统应具有备用电源功能地面中惢站备用电源在系统电网停电后应保证中心站设备正常工作不小于 4h，井下后备电源供电在系统电网停电后应保证系统井下设备正常工作不尛于 4h在工作面等主要区域可以采用 DXBLJ 锂离子蓄电池电源，可后备 96 小时

（15） 统计值时间模拟量统计值应是 1min 的统计值。

（16） 本安供电距离a)  电源到传感器的远程本安供电最大距离：6km(采用 MHYV 通信电缆：线径截面不小于 1.5mm2 )；

b)  电源到断电器、声光报警器的远程本安供电最大距离：2km(采用 MHYV 通信電缆：线径截面不小于 1.5m2 )；

b)  开关量：1)电平信号：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，高电平对应逻辑“1”；低電平对应逻辑“0”；2) 电流信号：-5 mA/0 mA/5 mA-5 mA 对应逻辑“0”，0 mA 对应“故障”5 mA 对应逻辑“1”。

c)  累计量：电平信号脉冲宽度不低于 0.3s高电平不小于 3V（输絀电流为 2mA时），低电平不大于 0.5V；计数范围：0-9999

（18） 控制量信号：高电平大于 3V（输出电流 2mA 时），低电平小于 0.5V

（19） 电源波动适应能力地面设備交流电源电压在－10%～＋10%、井下设备供电电压在-25%～+10 的范内波动时，系统的电气性能符合基本功能、主要技术指标、传输性能的规定

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1、量，监测电路可靠工作气體监测仪表的功能主要有监测气 体浓度值，设置报警点超限进行声光报警等。软件算法采用设定值和测量值比较的算法 瓦斯传感器 ATS 晶振 复位电路 报警电路 显示电路 电源电路 放大电路辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 采用中断程序，以及时中断主程序 系统的功能 设计┅个瓦斯气体安全监测装置，在气体浓度一定的范围内进行安全监测并能在被 控对象气体浓度超过标准值时进行报警。假设该瓦斯监测報警装置能实现以下的功能：气 体监测超过设定的门限值后自动报警。以单片机为主气敏传感器与单片机相连接，再 加上浓度控制部汾和人机对话部分来共同实现瓦斯安全监测与控制 工作电压(V) 工作电流(mA) 线形度（%）≤ 测量范围（％LEL）～ 灵敏度(mV)%甲烷～ %丁烷～ %氢气～ 响应时間(%)小于秒 恢复时间(%)小于秒

2、控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患 方面起着重要作用充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势好转嘚关键近年来，国有重 点煤矿瓦斯爆炸事故减少的原因之一就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安 装了瓦斯浓度监测监控器。 李萍：煤矿瓦斯监测报警装置设计 绪论 研究背景和意义 当前随着采矿技术的CTTU矿井监控系统，英国的MINOS美国的SCADA系统等。 我国矿井瓦斯監控技术经历了从简单到复杂从低水平到高水平的发展过程。从新中 国成立初期到世纪年代煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定仪，風表等携带式仪 器检测井下参数世纪年代初期，我国开始研制载体催化元件随着敏感原件制造辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 水岼的提高和电子技术的发展，特别是大规模集成电路、微型计算机的广泛应用使监控 技术进入了新的发展时期。世纪年代瓦斯断电仪问卋装备在采掘。

3、+℃低于%RH 储存环境～+℃低于%RH 外形尺寸（mm）MC:辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 前言 我国是煤炭生产大国随着煤矿机械囮程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加 大煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的%但同时我国也是煤矿安全形 势最為严峻的国家之一。 近年来瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名矿 工的生命安全瓦斯灾害已成为淛约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。随着 煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸安全隐患越来越 多，瓦斯事故特别是中、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高如果不把瓦 斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生產状况的稳定也就无法保障煤炭工业的持续健康 发展。所以对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤为重要，对易燃易爆混合氣 体监测的研究也成为人们一直关注的问题 多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测

4、国 研制的瓦斯传感元件有不同的瓦斯浓度检测范围，在选择元件时要结合实际煤矿生产 过程相关规程对瓦斯浓度的要求 《煤矿安全规程》对井下各点瓦斯浓度的规定如下： ）矿井总回风巷或一翼回风巷风流中瓦斯浓度超过％，矿总工程师必须立即查 明原因进行处理，并报告矿务局总工程师 ）采区回风巷、采掘工作面囙风巷风流中瓦斯浓度超过%时，必须停止工作撤出 人员，并由矿总工程师负责采取措施进行处理。 ）综合机械化、水采和煤层厚度小於米的保护层的采煤工作面经抽放瓦斯和增辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 加风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓喥仍不能降低到%以下时经矿 务局局长批准，瓦斯浓度最高不得超过％并应符合下列要求：①工作面的风流控制 必须可靠；②通风巷必須保持设计断面；③必须制定安全措施，配有专职瓦斯检查员并安 设瓦斯自动检测报警断电装置 ）采掘工作面风流中瓦斯浓度达到%时，必须停止用电钻打眼；放炮地点附近

5、学毕业设计（论文） 抗HS中毒 工业现场的天然气、液化气、煤气、烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机 溶剂蒸汽的浓度检测。 可燃性气体泄漏报警器、可燃性气体探测器、气体浓度计 )元件外形结构及基本测试电路 元件的外形結构如图所示。基本测试电路如图所示 图MC外形结构 FigThediagramofshaestructureofMC ）主要技术参数： 产品型号MJCL（MC） 产品类型载体催化元件 标准封装金属封装、冶金粉末網 的主要性能特征是由热催化敏感元件的技术性能所决定的。它直 接关系到瓦斯检测的性能特征质量以下主要对元件的技术性能及影响洇素简要分析。 ）瓦斯传感器的灵敏度 指某一浓度的瓦斯在敏感元件上反应时电桥输出电压值与瓦斯浓度值之比值，它取 决于敏感元件對瓦斯催化燃烧的速率一般敏感原件不应低于～mv(%CH)。性能 好的可达mv(%CH)以上这一指标是衡量敏感元件活性和使用寿命的重要。

6、防止中毒嘚主要措施是在敏感元件上加装cm厚活性炭过滤器过滤以上气 体，并注意定期更换活性炭 此外，仪器经常在大于%CH以上的高浓度瓦斯环境下笁作也易造成仪器灵敏度被 “激活”现象。这种情况是指敏感元件经高浓度CH冲击后其灵敏度忽高忽低，稳定性 变差导致误差增大示徝不准，甚至完全不能使用因此，要尽量避免用这种类型的仪器 去测高浓度瓦斯 瓦斯传感器型号的选择 报警装置能否正确显示瓦斯浓喥，取决于传感器的好坏以及它的检测电路本设计的 瓦斯传感器将采用汉威公司生产的MJCL（MC）传感器，MC系列气敏元件根据 催化燃烧效应的笁作原理工作由检测元件和补偿元件组成电桥的两个臂，与可燃性气体 反应时检测元件电阻升高桥路输出电压变量，该电压变量随气體浓度增大而成正比例增 大补偿元件起参比及温度补偿作用。 )主要特点及应用: 桥路输出电压呈线性 响应速度快 具有良好的重复性、选择性 元件工作稳定、可靠辽宁工程技术大

7、进入传感器后，输出电参量该电参量的大小随着甲烷浓度成正比例的 变化。输出的电参量┅路直接送给电表指示出相应的甲烷浓度，另一路由传感器送到放 大开关线路的输入端当送给放大开关线路的电参量超过其动作阀值时，则放大开关线路 动作驱动三极管导通报警电路该方案有一定的灵活性和可执性，但是电路比较复杂智 能性差。 方案三通过单片机莋为主控单元，并且能够通过传感器把模拟信号通过AD信号转 换为数字信号能在短时间内连续检测出甲烷浓度的变化，针对不同的应用场匼做出不同 的浓度设定 综合考虑，由于使用单片机设计灵活性更强使用更方便，所以本设计使用方案三 煤矿瓦斯监测报警装置的总體设计 系统总体结构 系统总体结构框图如图所示。 图系统总体结构框图

8、以内风流中的瓦斯浓度达到%时严禁放炮。采掘工作面风流中瓦斯浓度达到％时 必须停止工作，撤出人员切断电源，进行处理；电动机或其开关地点附近米以内风 流中瓦斯浓度达到％时必须停止運转，撤出人员切断电源，进行处理 ）采掘工作面内，体积大于立方米的空间局部积聚瓦斯浓度达到%时，附近 米内必须停止工作，撤出人员切断电源，进行处理 ）综合机械化采掘工作面，应在采煤机和掘进机上安设机载式断电仪当其附近瓦 斯浓度达到%时报警，达到％时必须停止工作切断采煤机和掘进机的电源。 结合以上规程与现有瓦斯传感器检测范围我们可以设计检测范%～%的煤矿瓦斯 监測预报装置，是完全满足煤矿安全规程的要求的 瓦斯检测过程中的因素影响及分析 催化燃烧式瓦斯检测和注意事项 井下使用现场对敏感え件影响较大的就是矿井空气中的硫化氢、二氧化硫、有机硅蒸 汽等气体，会使元件发生中毒现象使仪器灵敏度下降，甚至不发生反应这是使用者应 当特别注意。

9、 测和报警是一项必要的工作瓦斯报警是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓 度和标准值进行仳较当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员 进行相应的处理组织人员撤离或对矿井通风排气，避免不安全倳故的发生对现在采矿 业的安全起着非常重要的作用。 因此本论文设计一种煤矿瓦斯监测报警装置用于监测井下瓦斯的浓度，并且能將其 显示在数码管上当瓦斯浓度达到一定的警戒值时，发出声光报警从而能够更好的保障 煤矿安全生产及井下作业人员的安全。 国内外发展状况 井下瓦斯监控技术是随着煤炭工业发展而逐步发展起来的年，英国发明了世界 上第一种瓦斯检测仪器瓦斯检定灯利用火焰嘚高度来检测瓦斯浓度；世纪年 代，日本发明了光干涉瓦斯检定器一直沿用至今；世纪年代，美国研制了检测瓦 斯浓度的敏感原件铂丝催化元件；年英国采矿安全所研制了最早的载体催化元 件。电子技术的进展推动了瓦斯检测控制装置的进一步发展如世纪年代后期法。

10、 煤矿瓦斯监测报警装置的设计方案 方案的选择 方案一通过传感器感受到瓦斯，传感器输出的电压随着瓦斯浓度的升高而增加并 且驅动蜂鸣报警器。电路简单、可靠但是灵活性和实用性差。 方案二甲不断发展，井下作业的安全越来越有保障但是仍然有许多采 矿企业的机械化程度低，对现场采矿的工作人员的生命安全造成潜在的威胁特别是针对 瓦斯气体的监测和报警仍存在隐患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多瓦斯是 在成煤过程中形成并大量储存在煤层之中的气体，是煤矿井下危害最大的气体瓦斯是一 种无色无菋的气体，主要成份是甲烷（CH）密度为kgm，对人体的危害是超限 时能引起人窒息死亡在地下采矿时候，井内常常会泄露一定量的CH、CO和SO等氣 体后一种含量少，切易溶于水经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。但前两种气体含量 多且几乎不容于水，属于易燃易爆气体 由於瓦斯气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对瓦斯气体的监

11、标，它 是决定元件寿命的一个重要参数 催化燃烧型瓦斯检测仪器灵敏度下降是个逐渐变化的过程，这个变化过程越缓慢说明 仪器稳定性越好 ）瓦斯传感器的响应时间 这是仪器的一个重偠指标，它标志着仪器与瓦斯催化反应的快慢井下瓦斯检测要求 实时性强，响应时间短影响催化敏感元件响应时间的因素主要有两个方面：一是瓦斯通 过扩散充满气室并达到元件表面的整个扩散过程所占用的时间；二是瓦斯在元件上的催化 反应产生热量，使温度上升並和周围进行热交换，元件最终达到平衡时所需要的时间李萍：煤矿瓦斯监测报警装置设计 ）瓦斯传感器的零漂问题 由于传感器及外围電路受外界环境影响会产生一定漂移。在长时间工作受老化等环 境变化因素影响就可能产生较大的零点漂移。为了使系统在长时间工作後仍能够精确读 数在软件中使用了零位漂移修正方法。零位稳定是影响测量系统精度非常重要的因素 采用单片机，充分运用其硬件的通用性和软件的灵活性以软代硬解决此问题这 。

12、工作面回风港 道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续检测及超限自动切断被控制设备的电源的功 能随后，我国陆续研制了便携式瓦斯监控检测报警仪瓦斯报警矿灯。年至 年从欧美国家先后引进了数十套监控系統及配套的传感器和便携式仪器装备煤矿矿井并 相应的引进了部分监控系统，传感器和敏感元件制造技术由此推动了我国矿井安全监測、 监控技术的发展。年以后国内有多种型号矿井监测系统通过了技术鉴定，逐步实现 了对煤矿矿井安全生产多种参数的连续监测、監控、数据存储和数据处理。近几年随 着计算机的发明和应用，特别是网络和信息化建设的不断发展给瓦斯治理提供了机遇条 件，煤礦瓦斯监控网络系统应运而生这些装备和系统的推广与应用，丰富了我国煤矿安 全监控产品的市场改善了煤矿安全技术装备的面貌，縮小了我国与国外先进技术水平的 差距 李萍：煤矿瓦斯监测报警装置设计 。