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1、第五章 矿山安全检测技术,近年全国重大矿难事故一览,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,一、矿井安全监控技术发展概况,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,我国矿井安全监控技术发展 建国初期，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定器、瓦斯检定灯、检知管、风表等； 60年代初期，研制达到使用水平的载体催化元件和AQR-1型瓦斯测量仪。 70年代研制出瓦斯断电仪； 80年代初期，从欧美引进、吸收矿井监控系统； 80年代以后， 逐步开发出KJ126、KJF2000、KJ95、KJ90等系统。,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,二、矿井安全监控对象 作业场环境 工矿设备 矿轨道运输 矿胶带运输 矿供电、排水、火灾
2、 人员位置,第一节 煤矿安全生产监控系统简介,第二节 煤矿安全监控系统,煤矿安全监控的主要内容 对井下CH4、CO、O2、CO2等气体浓度的检测；对风速、风量、气压、温度、粉尘浓度、水位等环境参数的检测；对生产设备运行状态的监测、监控等。 煤矿安全监控系统组成 一般由传感器、井下分站、传输线路、地面中心站、监控软件组成，如下图所示：,第二节 煤矿安全监控系统,图7-1 煤矿安全监控系统,第二节 煤矿安全监控系统,一、煤矿安全生产监控系统基本构成 1.传感器 2.井下监控分站 井下监控分站是一种以嵌入式芯片为核心的微机计算机系统，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
3、压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道，多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网或总线方式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及时发出报警和断电控制信号。 3.信号传输网络 将监测到的信号传送到地面中心站的信号通道。如无线传输信道、电缆、光纤等。 4.地面中心站,1、传感器,甲烷传感器 一氧化碳传感器 温度传感器 风速/风压传感器 烟雾传感器 开停传感器,甲烷传感器,甲烷浓度检测电桥,工作原理 甲烷在催化剂作用下进行无火焰燃烧，产生热量使R1升温导致电阻变化，黑元件的电阻值与温度的关系为： R1(DCQ/h)R0 （燃烧热方程） 方程中为常数的：
4、 R0为铂丝摄氏零度时电阻值; 铂丝温度系数:3.948510-3/ D为甲烷扩散系数； Q为甲烷分子燃烧热； h为敏感元件热容量； 方程中为变量的： C为被测环境中的甲烷浓度；,高低浓度甲烷传感器,主要用于监测高瓦斯煤矿井下环境气体中的瓦斯浓度，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，并具有就地显示沼气浓度值，超限声光报警等功能。还可与各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置配套，适宜在煤矿采掘工作面、回风巷道等地点固定使用。采用热催化原理与热导原理相结合来测量沼气浓度，克服了单一元件测量过程中的不稳定现象，具有性能稳定、测量精确、响应速度快，结构坚固、易使用易维护等特点
5、。并具有遥控调校、断电控制、故障自校自检等新功能。,一氧化碳传感器,检测原理 1) 当一氧化碳气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化。 2) 一氧化碳气体在工作电极的催化作用下，工作电极发生氧化。其化学反应式为： 3) CO+H2OCO2+2H+2e 4) 氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为： 5) 1/2O2+2H+2eH2O 6) 因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为： 7) 2CO+2O22CO2,传感器内部配置图,温度传感器,热电偶测温原理,内部结构及接线图,各
6、种热电偶,高 温 热 电 偶 分度号S 高温 陶瓷 保护管,工业常用热电偶,风压传感器,检测原理 扩散硅差压气体传感器选用高精度、高稳定性的扩散硅差压敏感芯片，将所测的差压信号经过精密补偿和信号处理，转换成标准电流（电压）信号输出，可直接与二次仪表和计算机控制系统连接，实现生产过程中的自动控制和检测，可广泛用于工业领域中进行非腐蚀性气体的差压测量，特别适用于风压测量。,差压传感器示意图,风速传感器,工作原理简述 在无限界流场中，垂直插入一根无限长的非流线型阻力体（旋涡杆或称旋涡体），当流经该非流线体的流速（V）大于某个值时，非流线体的两边即产生两列内旋，方向相反、交替出现的旋涡，旋涡的频率（f
7、）与风速成线性关系。这个现象被称为卡门涡街。只要测到旋涡的频率（f）即可得到所需的风速（V）值。,工作原理示意图,烟雾传感器,烟雾检测原理图,工作原理 粒子式感烟探测器的原理如图：在两个金属平板之间加上直流电压，并在附近放上一小块同位素镅241。当周围空气无烟雾时，镅241放射出微量的射线，使附近的空气电离。于是在平板电极之间的直流电压的作用下，空气里就会有离子电流产生。当周围空气有烟雾时，烟雾是由微粒组成，微粒会将一部分离子吸附，使的空气中的离子减少，而且微粒本身也吸收射线，这两个因素使得离子电流减小。烟雾越浓，离子电流减少越来越明显。改变电离平衡状态而输出检测电信号，经后级电路处理识别后，发出报警，并向配套监控系统输出报警开关信号。,开停传感器,井下分站,KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站 监控分站是一种以嵌入式芯片为核心的微机计算机系统，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，通过工业以太网或总线方式能及时将监测道德各种环境参数、设备状态传送到地面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。,3、信号传输网络,4、地面中心（监测系统）,个人观点供参考，欢迎讨论！,