一种实际矿井总线监控系统 ：
二、KJ83分站式安全监控系统
（1）KJ83型煤矿安全监控系统是由我国煤 炭科学研究总院研发的产品，主要用来监测 、监控煤矿井下各种有毒有害气体、各种机 电设备的工作状态。 （2）该系统软件采用数据库技术、多进 程和多线程的并行技术，增强系性强 的矿井安全监测参数数据采集、存储、管理 和分析功能，可运行于in98/2000/XP系列 Windows平台。

主要技术指标： 容量： 模拟量输入
4个；
开关量输入4个； 控制量输出4个。 输入信号制式： 模拟量
200～1000Hz、
0～200Hz、0～400Hz、200～600～1000Hz；
开关量：0～5mA。 控制输出：断电继电器接点容量
AC220V 5A
；DC12V。
（4）当局部通风机停止运转或风筒中风速低于规定 数值时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁； 当局部通风机恢复正常工作时，装置能自动解锁。 （5）当装置所配接的设备出现故障或断电时，装置 输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当配接设备恢 复正常时，装置能自动解锁。
（6）当装置所配接的设备接通电源1min内，继续闭 锁被控区域动力电源；当配接设备正常工作时，系统装 置方能自动解锁。 3 ）根据中心站定义，分站具有接受异地分站控制 或控制切断异地电气设备功能；
2.风电甲烷闭锁装置功能
分站作为风电甲烷闭锁装置时，配接三路甲烷传感 器和局部通风机开停传感器，具有以下功能：
（1）当掘进工作面甲烷浓度达到1.5% CH4时，装置 输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当甲烷浓度低 于1.0% CH4时，装置能自动解锁。
（2）当掘进工作面回风流的甲烷浓度达到1.0% CH4 时，装置输出切断被控区域动力电源信号并闭锁；当甲 烷浓度低于1.0% CH4时，装置能自动解锁。 （3）当串联通风掘进工作面入风流的甲烷浓度达到 0.5% CH4时，装置输出切断串联工作面动力电源信号并 闭锁；当甲烷浓度低于0.5% CH4时，系统能自动解锁。
（ 3 ）监控主机：将接收到的各种传感器实时信 号进行处理和存储，通过显示器、大屏幕等显示。
可显示各种传感器数据的实时或历史曲线、柱状 图等，打印各种报表；同时可通过数据上传软件将 监测数据上传至监控中心。
（4）KJF39 型 监 控 分 站 （ 以 下 简 称 分 站 ） ： 以AT89C52微处理器为核心的微处理机系统。
一、监控系统概述
煤矿安全监控系统的主要功能：
1)环境监测：主要监测煤矿井下各种有 毒有害气体及工作面的作业环境，如甲烷气 体浓度、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压 、温度、烟雾等，实时数字量显示。
2)生产监控：主要监控井上、下主要生 产环节的各种生产参数和重要设备的运行状 态参数，如煤仓煤位、水仓水位等模拟量； 水泵、提升机、胶带机、采煤机等运行状态 和参数等，实现生产的自动监测与监控。
7.2.4 电路结构及工作原理 KJF39型监控分站共有两个主要部件： 信息板和电源板。 电路集中在主控信息板上，监控分站通 过监测管理软件可实现单片机与地面主机的 通讯、模拟量和开关量数据接收、处理以及 风电瓦斯闭锁等控制。LED数码管用于显示 监控数据和状态。监控分站硬件框图如图所 示。
本安腔
7.2.2 监控分站及主要功能 型号含义：
K J F 39 序号 分站
监测监控 矿用
KJF39监控分站
内含本质安全电 源，具备采集、显示 井下各种安全参数数 值、设备运行状态以 及接受主机命令传送 数据和状态信息： 具备甲烷断电仪 和甲烷风电闭锁装置 的全部功能。传输线 断线或中心站软件故 障时，分站仍可独立 工作，确保井下安全 生产；
（ 3 ）电源板：开关稳压电路模块；本安电路； 电池充放电路；
（4）接线端子
3. 信号处理部分：信号处理部分在本安腔内， 为本安结构，三部分组成： （1）分站信息板
（2）传感器输入插座
（3）传输接口插座 4.断电控制部分 4 路断电输出，继电器，在隔爆腔电源板上， 由分站主板直接控制。断电输出可控制 4 路机电设 备。 分站电源板上提供远程断电控制输出端子，可 连接外部远程断电器。
监控系统的组成：
主 站
总线
分 站
分 站
分 站
传 感 器
传 感 器
传 感 器
传 感 器
传 感 器
传 感 器
图7-1 一般矿井监控系统
一般矿井监控系统的组成：
（1）主要采用主站（或中心站）、分站、传感器 （包括执行机构）的3层结构。
（2）每一个传感器采用一根电缆与分站相连，构 成星形结构。 分站与主站一般采用树形结构(或环形、星形结 构)，分站与现场设备之间采用模拟信号传输。 信号制式采用模拟量1~5 mA或200~1000 Hz，开 关量为有无电位接点、1~5 mA和200~1000 Hz。
主要任务：将传感器对矿井实时采集的数据参数 ，处理后实时地向地面主机传送；接收和执行地面 主机发出的各种控制命令，完成对关键生产场所的 安全监测与控制。
2.KJ83监控系统主要技术指标
(1)系统容量 可配接64个监控分站； A型分站：8路模拟量、8路开关量输入，6路 开关量输出 ； B型分站：4路模拟量、4路开关量输入、4路 开关量输出；
b. 传输接口装置是一个智能接口，它能根据中 心站软件对它的初始化参数巡检整个系统分站，减 少主机数据调用、处理控制时间，且使整个系统运 行可靠性提高； (4) 数据存储 整个系统采用“变值变态、疏密结合、数据库 动态生成”的存储方法，使系统的数据存储更为合
3.系统特点： （1）系统监测监控瓦斯等环境参数，以及主 扇、局扇风机开停等生产运行参数。系统实现了 风电瓦斯闭锁功能和全矿井的瓦斯超限断电功能 （2）系统能够监测监控电流、电压、电量、 顶板压力、位移等参数，并且提供了对顶板压力 、位移的报警分析。 （3）系统软件运行在 Windows2000/2003/XP 等中文操作平台上，采用多进程多线程技术实时 并发处理多任务技术、net技术、数据库技术编 制，软件功能丰富。
1.通用分站功能
分站作为通用分站具备如下功能：
（1）分站能按照预先设定，自动循环采集各 种传感器信息。
（2）分站能与地面中心站主机进行通讯，接 受主机命令信息，执行切断被控设备电源等操作 （3）分站能以一定的时间间隔循环显示被测 参数数值，显示开关量状态，。
（ 4 ）分站具有甲烷超限报警功能，由传感 器发出声、光报警信号。当甲烷浓度恢复到预 置的报警值以下时能自动解除报警。 （ 5 ）分站具有甲烷超限断电及闭锁功能， 当被监视区域风流中甲烷浓度达到预置的断电 点浓度时，输出切断被控区域电源开关的控制 信号并闭锁；当被监视区域风流中甲烷浓度降 到预置的复电点浓度时，能自动解锁。断电点 设置连续可调。
（3）供电方式为分站集中供电或传感器就地供电
（4）分站与井上主站之间采用异步数据通信方式
监控系统工作过程：
（ 1 ）由传感器对煤矿井下各种环境参数、重 要设备运行状态进行实时监测，并将信号实时显 示或发出报警信号，再传至地面中心站（主站） （ 2 ）中心站监控软件显示分析、处理后将信 息发送给井下分站，由分站执行控制信号。 （ 3 ）中心站实时存储井下发送来的各类数据 和时间，生成数据库和报表，并进行超限提示、 报警等。 （4）同时通过局域网数据上传给管理层，以进 行信息决策。
分站式矿井现场总线监控系统：
主 站
矿用现场总线
分 站
分 站
分 站
智 能 传 感 器
智 能 传 感 器
智 能 传 感 器
智 能 传 感 器
智 能 传 感 器
智 能 传 感 器
图7-2 分站式现场总线监控系统
工作站
矿用现场总线
智能仪表
…
智能仪表
…
智能仪表
图7-3 矿井现场总线监控系统
上述两种总线：采用CAN总线技术既可以是主从 方式工作，也可以在无主方式下工作，当以无主方 式工作时，网络上的任意节点均可在任何时刻主动 向其他节点发送信息，提高了系统的可靠性，克服 了主从式网络主节点的传输瓶颈问题。
（8）系统的监控设备、配套传感器、执行器种类 齐全，传感器配有遥控器，调校方便、使用寿命长 （9）系统配套的分站都能实现风电甲烷闭锁、甲 烷超限断电仪的功能；与系统脱离的分站可独立运 行并且能实现风电甲烷闭锁；传感器参数在地面中 心站定义生成，下发到分站，实现分站免编程。 （10）系统配套的分站的模拟量端口与开关量端口 可互换，能显示日期、时间、供电状态和分站的地 址、波特率、通讯状态。 （11）系统能与KJ236人员定位考勤系统和KJF-05 主通风机在线监控系统共缆运行, 减少投资。 （12）系统向外提供统一的数据接口，便于管理部 门联网监管以及与其它数据分析系统实现资源共享
信息板
监 控 分 站 原 理 框 图
电源板 隔爆腔
+5 V U7
1）信息板
P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7
（4）系统软件采用“变值变态、疏密结合、 数据库动态生成”的数据存储技术，使数据存储 的容量只和计算机的硬盘容量有关，解决了数据 维护的问题。
（5）系统软件具有短信息收发功能，可以将 异常数据以短信的方式发送到管理人员的手机上
（6）系统配有专用的组态图形编辑软件，用 于动态图元素和煤矿巷道的绘制。所有的动态、 静态图形都可由矿方操作人员绘制。 （7）系统软件具有二次数据定义的功能。实 施各种复杂的逻辑关系，如不同分站的断电控制 、几个风门的联动报警、将风速计算为风量、将 提升的箕斗数计算为产量等；
一般矿井监控系统的缺点：
（1）系统存在传输电缆用量大，成本高，可靠性 差等问题
（2）传感器必须经分站接入系统，存在信息传递 的“瓶颈”问题。 （3）由于采用主从式结构，主站的可靠性将影响 整个系统，当主站发生故障时会造成系统瘫痪。