煤矿安全监控系统AQ6201-2006新标准改造技术问答--2010版

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序 号:71716 (煤矿安全监控)
标 题:煤矿安全监控系统AQ6201-2006新标准改造技术问答--2010版 (63485字)
发信人:方的翅膀
时 间:2010/8/17 16:39:00
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本文作者--贾柏青  郭凤斌  黄亚来

    2006年5月,国家煤矿安全监察局颁布了一项全新的强制标准,即:AQ6201监控系统制造标准,决定重新换发带有N字头的“安标证”, 就是说众厂家必须推倒原来老产品,重新设计一套符合新标准的硬件和软件系统,统一检验达标后才能恢复生产。新标准颁布后,各厂家摩拳擦掌跃跃欲试,准备迎接这场重新洗牌的游戏,但大多数厂家产品市场将面临严重冲击,面对生死抉择,个个如履薄冰。

    此次贯标的条款中,最难通过的是电磁兼容三项指标,这项标准对于煤矿电器自动化还很生疏,煤炭行业中尚没有合适资质的检验部门和设备,只好委托行业外的检验机构进行测试。2006年中期,厂家纷纷主动进行了摸底测试,检验结果非常令人失望,由于技术原因,参与测试的产品没有一个能够全面通过电磁兼容检验。

    电磁兼容对于本质安全电路的确是一项过于严酷的要求,瞬变脉冲群注入到系统中后,传感器显示出现异常数据、分站死锁、主机冒大数、设备重启……等等奇怪的现象。特别是浪涌冲击试验,轻则传感器不能工作,重则元器件当场爆裂冒烟,耗时一个多月的摸底测试没有取得任何进展。

    面对新的技术瓶颈,标准中的抗干扰条款究竟能不能适用煤矿井下设备?贯标行动一时处在了进退维谷的局面,执行时间被迫一推再推。所有系统检验全部卡在了电磁兼容这道关口上,全国生产厂家已经停产将近半年了,此间监控系统产品成了一块真空区域。在2006年12月26日,国家安全监察局法规司终于下发了一道文件,暂停了抗干扰标准执行,此令一发众厂家纷纷获得了新安标证。

    新标准中取消了抗干扰检验项目,等同于抽去了新标准最精华的部分,已经背离了系统贯标的初衷,这样的系统究竟会是怎样?许多局矿都在拭目观望。

    1、AQ6201-2006新标准在什么背景下提出的?
    国家煤矿安全检查局为整顿当前国内安全监控市场混乱局面,在2006年6月下发文件,全面贯彻AQ6201新标准,决心彻底整治监控系统生产厂家和煤矿用户存在的各种安全隐患,主要针对一下几个方面:
  (1)电磁兼容性能差,易发生误报警、冒大数等严重问题,监控系统普遍存在频繁的虚假报警、误断电,等不稳定现象,长期的误报警,恍如《狼来了》的寓言故事一样,极大地破坏了监控系统的可信度,据有关部门统计,山东某矿的一套进口监控系统,一个月里误报警1000多次,已经到了无法忍受的程度。

  (2)现有的设备可靠性低下,设备极易遭到电磁浪涌损坏,监控系统除了遭受雷击等大能量脉冲破坏外,还受到来自井下机电设备的浪涌冲击,它是检验设备可靠性不可缺少的指标。

  (3)现有的监控分站断电控制功能不可靠、动作延迟时间超长,系统不稳定时为了规避处罚,厂家往往采取软件延迟断电来补救,使用简单的延迟传递往往不能根治顽固的干扰,结果层层环节都加延迟,有些系统反应延迟时间竟然长达40分钟之久,有的甚至没有基本的断电功能,监控系统的“控”字主要体现在断电和闭锁控制方面,失去了控制的系统形同虚设。

  (4)系统软件不规范、响应速度慢、缺少最基本的功能。有些厂家只追求花俏的内容,依靠不实的宣传抢占市场,地面又是大屏幕,又是网络,却无法满足煤矿基本安全监控性能要求,基层用户没有详细标准可依,致使非标产品大行其道。

  (5)传感器性能落后、稳定性能差、功耗电流大、接线距离短,质量参差不齐,已经无法满足长臂采煤工作面的需求。

  (6)市场混乱、准入门槛低致使伪劣产品充斥市场,在市场利益的诱惑下催生出许多三无企业,一没有技术人员,二没有仪器设备,三没有厂房资金,竟然也干起了监控系统,软件和硬件也模仿起国际上流行的“贴牌工艺”,人命关天监控系统成了商人淘金的场地。


  2、AQ6201-2006新标准与原标准有何不同的地方?
  下面简单扼要介绍一下新标准的主要修改内容:
 
  (1)增加电磁兼容性四项指标的新要求
电磁兼容新标准包括四项内容,即:静电放电抗扰度(此项检验暂时免除检验);电磁辐射抗扰度;电快速脉冲群抗扰度;浪涌冲击抗扰度。针对国内各监控系统产品现状下面逐项介绍一下推广的意义。

  a.瞬态脉冲群抗扰度的要求
该项标准是孙继平教授依照国家标准GB/T 17626.4--1998起草的,标准的意义为评估电子电器设备的供电电源、信号和控制端口在受到重复快速瞬变脉冲干扰时的性能,确定一个共同的评定依据,电气设备在电源开启和关闭时,都会以群脉冲方式干扰相邻设备,本项标准对煤矿电子电器设备长期以来没有抗干扰性能指标意义重大。

  b.抗浪涌冲击要求
本标准采自国标GB/T 17626.5-1999 idt IEC 61000-4-5:1995,规定了设备对开关和雷电瞬变引起的单极性浪涌(冲击)的抗扰度要求、实验方法和推荐的试验等级范围,目的是建立一个共同的基准以评定设备在遭受来自电力线和互联线上高能量骚扰时的性能。

浪涌测试条件非常严酷,以0.5KV 1KV 2KV 4KV分为四个级别,浪涌脉冲上升时间1.2微妙,持续时间40微妙,标准要求仪器在遭受以上级别能量脉冲击后仪器应能正常工作。许多产品在遭到冲击后立刻停止工作,严重的会发生永久性损坏。电磁辐射抗扰度增加强制推广

  c.抗电磁辐射要求
本标准采自国标GB/T 17626.3-1999 idt IEC 61000-4-5:1995,规定了井下设备对其它无线发射设备的抗扰度要求、实验方法和推荐的试验等级范围为二级,目的是建立一个共同的基准以评定设备在遭受来高频设备和互联线上高能量电磁波时的性能。

  (2)“红外遥控传感器”要求
新标准规定,甲烷传感器必须使用红外遥控方式调校,淘汰电位器调整零点和精度的产品。对用户来说这是件好事,老式电位器调校的传感器在井下调整起来相当的不方便,一是要设电位器调整孔,仪器外壳无法实现良好密封,井下湿气与粉尘使产品寿命大减;二是用起子反反复复地调整电位器,极易造成机件损坏,据现场工人反映:许多产品不是使用坏的而是被调整坏的;三是调整精度差,带下井的气样是有限的,如果“零点” “精度” “报警”“ 断电”全部用电位器来整定的话,有时一袋气全用完还没调好一台传感器。

  (3)增加“长稳定周期”传感器性能
新标准要求甲烷传感器的调校周期必须达到15天,就是说仪器经过15天的井下环境模拟,它的零点和精度漂移不能超标,这是一项非常严酷的要求,也对生产厂提出了新的挑战。影响传感器稳定的因素很多,传感元件性能非常关键,具体说就是元件的零点稳定性(黑白元件的物理参数一致性)和精度衰变寿命(催化剂的表面活性)二项参数。传感元件的稳定性和寿命与测量元件的等效表面积关系密切,过去的十几年里人们一味地追求传感器的低功耗,各家元件攀比着是越做越小,其结果忽视了最宝贵的技术性能,新标准的推广对用户是一大利好的消息。

  (4)增加“长距离”传感器接线要求
新标准规定甲烷传感器到分站的接线距离不得小于2公里,传感器接线距离取决于分站电源电压、线路压降、和传感器功耗,它实质体现在传感器功耗指标上,比如:2公里一平方毫米的电缆环形电阻为72欧姆,以传统串联稳压式传感器为例,如果传感器电流200毫安(实际电流还要大些),那么降落在电缆上的压降为:72×0.2=14.4伏,分站电源18伏时传感器上的电压将仅剩下3.6伏,传感器是不可能工作的。目前市场上现有的一些传感器如不改变工作模式估计很难达到一平方毫米电缆连接2000米的要求.

  (5)增加井下“快速断电”功能
新标准规定系统分站必须具有快速断电控制的功能,不管连接多少只传感器的分站,任何一只传感器超越断电门限,从传感器数字变化开始,到被控设备电源切断为止,累计时间不得超过2秒钟。这是一个很高的技术指标,如果采用传统的频率计数方式工作,信息采集按传感器编号顺序进行,那么一台八模分站采集周期将达到8秒,即使应用快速的双沿计数方法,最少也须要4秒的采集时间,主CPU还要进行数值计算、超限判断、显示处理、断电闭锁控制、与地面主机通信等复杂的处理。

此前使用的各型号分站无法达到如此高的要求,欲实现快速断电控制,只能重新设计多组CPU控制的分站,同时还必须应用相应的编程技巧,使多组CPU协调工作,这无疑又是一场技术实力的较力。需要指出:这次贯标许多系统分站并没有采取多CPU设计,为了应付高速断电检验,大都采取缩减采集周期的方案,这无疑是以牺牲仪器的可靠性为代价的。

  (6)增加“断电器的后备电源”要求
新标准规定井下监控分站在交流电源中断后应能自动转换后备电源工作,维持时间不应小于2小时,同时要求断电执行装置具有相应的闭锁时间。监控分站各家目前都配备了后备电源,但许多厂家忽略了远程断电器的后备电源问题,因为断电箱远离分站,大多数厂家的远程断电箱都采用就地取660V动力电源供电,交流电源中断后无法维持断电箱的闭锁状态。补救的方法只好每台断电箱再配一个不间断电源,或者重新设计带有后备电源的断电箱。

  (7)开关量输入的三态识别
新规程要求开关量信号除了能检测信号的“有效/无效”外,还因该能判别故障和断线状态,也就是说目前广泛使用的开关量标准:1毫安/5毫安/0毫安 要全部能识别出来。许多厂家分站的信号输入电路都连接有光电耦合器,仅能传递逻辑1和逻辑0,不具有三态识别功能,看似很小的功能,实现起来麻烦不少,尤其是机械触点类型传感器,要判断“断线故障”和“断开状态”难度挑战实在不小。

  (8)监控主机的自动切换
新标准要求监控主机配备二台,一用一备,当监控主机出现故障后,应能自动切换到备用主机上,切换过程中数据丢失不得大于五分钟。标准中虽然没有强制双机热备,但五分钟数据丢失标准在冷备份系统中很难达到,实际检验时还是执行了热备标准。

  (9)分站增加甲烷风电闭锁控制功能和故障闭锁功能
系统分站不仅要求具有符合安全规程的断电功能,还要求具有:上电闭锁、掉电闭锁、故障闭锁、断线闭锁、停风闭锁、停风三分禁启风机。现场应用发现:现有的单台闭锁功能与井下情况有很大差别,现场风机大都采用双风机(4电机)、双电源标准,分站必须有充裕的接入端口和相应的判别控制逻辑,才能满足实际需求。

  (10)系统增加开关量断电功能和异地断电等功能
这项要求旨在实现超越区域远程断电控制和通风异常,譬如反风向快速区域断电,杜绝类似大平煤矿的瓦斯事故。

  (11)系统增加馈电异常状态回传报警功能
此项要求目的是实现“断电失效监控”和防止“人为破坏断电”

  (12)系统软件统一功能、统一界面、统一菜单、统一报表


  3、新标准软件的四统一是什么内容?
  新标准软件要求无论采用什么语言编程,务必做到:统一界面、统一报表、统一菜单、统一功能,这样是为了方便煤矿安全监察人员监督检查,不管是多复杂的系统,命令菜单都是一致的,所有人都会使用,现场哪里有问题容易发现。


  4、监控系统新标准中的抗干扰条款为何中途暂停?
  从传感器到分站的信号传输方式,绝大多数产品使用的200-1000频率脉冲,分站单片机采用计数方式采集信号,这种方式在原理上就存在着严重缺陷,上千伏的瞬变脉冲信号叠加到信号线上后,单片机无法识别干扰与信号,立刻会出现数字错乱、胡乱报警等现象,强脉冲信号还会使电路逻辑发生翻转,使CPU死锁或重新启动,现有传统电路根本通不过新标准中的瞬变脉冲群的测试。

此前煤炭行业厂家对电磁兼容技术要求都不是很了解,面临即将强制贯彻新标准之前胸中都没有底,在贯标压力下各家私下纷纷进行了悄悄的“摸底试验”。测试是在“常州轨道牵引技术研究所” 进行的,国内几家较有影响力的大厂都依次来到这里,据有关人士透露:检验结果都非常不理想。

新标准是在2006年5月颁布,在颁布的同时,国家煤矿安全监察局随即宣布:作废所有监控系统厂家的安标。各厂家停止了生产和销售,都在组织力量深入研究新标准产品升级技术,唯独不能跨越的是这道电磁兼容技术门槛,进一步实验结果令所有厂家感到无望。停产指令下达已经半年时间过去了,没有一家能拿出有效的技术整改方案来,建国以来全行业、大规模、长时间停产整顿实属首例,停产企业如同一群哇哇待哺雏鸟,牵动着各级部门的神经,新开工基建矿井没有监控系可以安装统,法定不准予开工投产,下一步贯标如何抉择,一种无形的压力在一天比一天加重。

这种尴尬局面是决策部门是始料不及的,显然,如果不做适当调整,绝大多数厂家都将无法跨越这道技术藩篱。企业利益与行业管理标准产生了严重的冲突,贯标的最后期限日益临近,技术主管部门只好暂时推迟强制执行时间,国家煤矿安全监察局办公室授权发文,推迟电磁兼容强制检验时间到2006年12月底,暂时下发一种“临时安标”有效期一年,为一些企业放宽政策,给出时间去摸索整改方案。

时间很快已经到达2006年12月最后期限,众多厂家经过努力后都没能取得进展,一致得出绝望的结论:监控系统是不可能通过新标准电磁兼容测试的……主管部门经过多次开会研究,检验标准严酷等级一降再降,由原来的3级降到了2级,还是不行,最后降到最低的1级也不行,所有的实验结果都指向了一个结论:电磁兼容完全没有通过的希望。翘首期盼的厂家已经到了山穷水尽的地步,把最后的希望寄托在修改检验标准上。AQ6201已经正式批准为国家标准,不是随便就能更改的。

2006年12月26日,国家煤矿安全局法规司下达文件,停止了新标准中电磁兼容测试的要求,生产厂为此欢欣鼓舞,可是没有人知道,这样一字之差的改变等于阉割了贯标的原始目标。值得关注的是:文中没有明确是永久取消还是暂停。

新标准的精华所在就是强制推行电磁兼容标准,煤矿上十几年来深受干扰的危害,才促成新标准的出台,如今抽掉了精髓部分再去强推余下的项目,则成了流于形式的例行检验,它的推广价值是否还在?值得商榷了。降低标准的结果当然是生产厂家受益,受到损害的自然还是煤矿用户。

从长远目光上看,抗干扰这条国家标准迟早还要强制执行,用户朋友不要误认为获得了新安标证的产品就是放心的系统了,从目前获得新安标证的情况看,仅仅依靠新安标来遏制伪劣产品作用十分有限。相信用不了多久,监控系统冒大数的问题必定还会重新被提到日程上来。 


  5、是不是AQ6201标准中的抗干扰条款真的难以实现?
  安全监控系统究竟能不能通过电磁兼容的检验?众厂家实验的结果令大家感到沮丧,为什么电磁兼容技术在煤矿装备中推广会遇到如此严重的技术问题?原来煤矿仪表中广泛采用一种本质安全电路,这种电路大都采用触发式关断保护方法来限制功耗,它叫“安全栅”由一组高速VMOS开关管组成,要求其具有纳秒级高速响应性能,当线路发生短路时,能迅速关断电源输出。

这样的电路无法通过浪涌冲击检验,在上千伏浪涌电压冲击下,保护电路会被尖峰脉冲触发,迅速关断电源,造成设备复位重启。如果降低触发保护速度,则会造成本安电路过电流,无法达到安全栅性能要求,这两者之间找不到折衷的余地。

在众厂家一次又一次反试验后,得出了令人伤心绝望的结论——抗干扰标准是不可能在煤矿安全设备中实现了……对此,各级主管领导也深信不愈,就在厂家被电磁兼容技术难题团团围困的时候,镇江中煤电子的KJ101系统,在2006年8月,在常州轨道牵引技术研究所,进行了一次全面电磁兼容测试,检验结果出乎人们预料,下面是测试的部分参数:
浪涌测试:电源、信号线:4级,4KV(最高等级);
传感器、控制信号:3级,2KV;
瞬变脉冲群:全部3级以上;
电磁辐射:3级,10/米。

  KJ101N系统之所以能够过关,是因为采用的“安全栅技术”和常规产品有很大不同,中煤电子多年以来依靠自身技术研发出一整套独特的、完全自主知识产权的专利技术产品,从信息采集、传输到处理没有沿袭传统的模式,得益于采用与众不同的技术,譬如:瓦斯检测方法采用恒温电桥方式,可抗高浓瓦斯冲击;传感器信号采用容错技术传输,使抗干扰性能非常优异;分站通信采用智能锁相同步技术,具有良好的纠错能力;分站电源采用恒流源供电抗浪涌冲击技术;远程断电采用数字编码技术……这次常州测试充分验证了KJ101N系统优越的技术性能,同时也证实了电磁兼容技术并非在煤矿安全仪器中不能实现。


  6、取消了抗干扰性能要求的贯标行动,能给用户带来些什么?
  AQ6201-2006新标准中最为重要部分就是改善系统抗干扰性能,以期能杜绝虚假数据,误报警、冒大数、解决系统快响应速度和数据可靠性的矛盾。经过一场技术纷争之后,抗干扰性能被迫搁置了起来,而快速断电性能要求并没有取消,这样就出现了新的,更加严重的问题。什么是快速断电?就是分站无论挂接多少台传感器,只要其中一台超过门限值,就必须在2秒钟内完成断电控制。

要实现快速可靠断电,普通硬件电路的单CPU处理器已经无法满足要求,只有采用多CPU处理方案才有可能实现高速可靠的断电控制,各厂家为了应付2秒快速断电标准,都不想改变硬件电路设计,而是采取用软件压缩传感器采集周期的做法,把传感器数据采集的“脉冲计数”改成了“脉宽计时”方式,从理论上是可行的,频率与周期互为倒数关系,在实验室里也能通过测试,但它潜藏的危害还不为人所知,为煤矿安全监控系统埋下了新的隐患。

分站常规的数据方法是采用脉冲计数式采集:单片机在一秒(或更长时间)内对输入脉冲进行计数,时间到达一秒后计数停止,有的产品为了虑除随机干扰,计数门时故意加的很长,比如ABD21断电仪就采用4秒门时计数,就是说在采集周期中插入一两个脉冲,对计数结果没有多大影响,计算一下:200HZ频率,在一秒钟插入10个干扰脉冲,会使计数结果由200变成210,偏差5%;如果4秒门时也插入10个脉冲,计数结果由800变成810,只偏差1.25%。长门时显然有利于避开杂散的电磁干扰,具有数学上的平差作用。

计数式采集的产品缺点是响应时间长,反应迟缓,如果一台分站连接8台传感器,计数门时就算1秒,那么8台传感器轮番计数采集就要8秒钟时间,还要兼顾显示处理、数值超限判断、断电控制、与地面通信等任务,无论如何不可能达到新标准要求2秒钟内执行完断电控制。

为了应付AQ6201-2006新标准“快速断电”的要求,在市场压力下,众厂家纷纷改用“脉宽计时法”来应付新标准,说的具体些就是:只捕捉传感器输出信号的一个脉宽,比如200HZ单脉宽是200×2的倒数:25ms;1000HZ的脉宽是:1ms。一个传感器的采集周期在25ms内就完成了,的确加快了速度,但是它的抗干扰性能会变得如何呢?在25ms的脉宽下插入一个10ms的干扰,采集结果将会发生40%偏移;如果在1ms信号中插入10ms干扰脉冲,就会发生1000%的偏差,试想一下这是多么可怕的结果!可以毫不避讳地预言,这样的结果形同制造假药给病人吃。

由于取消了抗干扰检验项目,脉宽计时的潜在危害被掩盖了起来,技术检验部门在实验室里尚没有手段发现这个危险的存在,决策者恐怕要等到问题充分暴露之后,才能再出台整治办法。在原本1秒门时计数采集方案中,抗干扰都成了难以解决的顽疾,现在又改到脉宽计时的方法上,无异于是雪上加霜!它的抗干扰性能会比不改时还要恶劣十几倍乃至几十倍的关系,用“新标准”制造出来的分站迟迟不能大量推广,因该与此有很大关系。  

还有,新标准的软件检验已经流于形式,变成了界面、菜单、表格作秀大比拼,人们都很清楚,送检的系统不等于使用的系统,就是说,用户你使用的系统几乎全都不是检验时通过的产品,原因很简单,检验时能通过的性能无法适应现场环境应用,现实的情况远不止如此,这就是为什么贯标后的产品反而不如以前的原因。


  7、当前电磁兼容技术推广面临的难题,它将会有怎样的结局?
  抗干扰条款中途暂停并不是电磁兼容技术本身的问题,这项技术在国际上早已普及,国内电子行业也早已推广实施多年,其中尤以铁路信号系统领域最为典型。此次贯标受阻,与执行时间过于匆忙有关,各行各业的国家技术标准修改时,出些问题是正常的。这其中不能排除个别厂家为了自身利益,利用起草新标准的机会,籍此来绞杀竞争对手,到头来反倒深陷自己所埋下的技术陷阱中。

电磁干扰造成监控系统诸多问题已经到了非解决不可的程度,此次贯彻新标准的核心就是下“狠心”解决抗干扰问题,2006年12月26日文件(暂停电磁兼容测试)下发后,抽去了这次贯标的精髓,完全背离了贯标的初衷,变成了一出走过场的游戏。众厂家付出了巨额代价,产品送到检测中心还能做些什么捡验项目?总要有些检验项目安排才显得庄重,结果把检验重点转移到了软件上,变成了软件界面、命令菜单、打印报表的大比拼,不晓得上层决策领导们清楚不?这场贯标已经远离了当初既定的目标。

站在专业技术的角度看,虽然暂停了电磁兼容检验,那仅仅是为了照顾目前企业经济利益的临时做法,AQ6201标准已经成了国家标准,监控系统冒大数、误报警、浪涌损坏是无法回避的严重问题。可以预言:被敷衍的电磁兼容问题是遮掩不住的,相信不要过多久,一定会再次暴露出来,强推电磁兼容标准是迟早的事,不能通过电磁兼容测试的系统注定会被淘汰出局,对此希望用户朋友能心中有数。


  8、矿井监控系统新标准改造时应注意哪些事项?
  (1)信息采集方式:许多厂家为了达到2秒断电要求,不得不将信号采集周期缩短(通常每个模拟量一秒),甚至采用脉冲周期采集法,就是仅仅检测信号脉冲一个周期。这样的方案是典型的饮鸩止渴行为,虽然缩短了采集时间,但是,它会严重恶化信号采集的抗干扰性能和传输精度,严格说:这种采集方式的干扰防卫度还不如脉冲计数方式,如若投入实际使用,必将带来难以弥补的严重后果。整个系统虽然通过了目前的检验,日后,为了防堵更加严重的冒大数、误报警发生,厂家注定还会走回头路-用软件过滤干扰信号,势必更加严重迟滞系统的响应速度,使系统性能严重倒退。新的缺陷需要一段应用时间,才能在使用中再度被发现,希望用户能引起高度重视,先天不足的脉宽检测和计数检测系统最好不要选用。

  (2)电磁兼容性能:没有通过电磁兼容测试的系统不宜选用,虽然现在暂停了电磁检测要求,但迟早还要再度提出来,监控系统新标准的精华部分就在于提高抗干扰性能和稳定性。现在执行的新标准省略掉抗干扰要求,为了分站二秒断电达标又改成脉宽采集,如果对采集信号没有抗干扰制约,势必损坏系统的可靠性,这样的“新系统”其冒大数、误报警将更加严重,稳定性更加低下,被强制推广的后果可想而知。

   (3)高稳定性传感器:AQ6201-2006新标准中明确要求:瓦斯、一氧化碳等传感必须具有15天以上的稳定性,在此时间内,仪器零点、精度等参数绝对不能超标,煤矿安全规程也随之更改为:10天的标校周期,这是一项非常不容易实现的技术要求,它受到传感元件制造、二次仪表性能、生产老化条件等多方面制约,如果传感器达不到以上要求,必将带来严重后果。目前厂家的传感器产品在技术层面上并没有发生根并改变,检验手段大多流于形式,用户在选择更新系统时切记使用名牌传感器。如果无法确认传感器的真实性能,不妨亲自到生产现场考察,看看生产厂家是否设有一定规模的充气模拟老化车间,传感器在出厂前是否真的逐台进行了18天连续考核,是否在老化考核中真正剔除不合格的产品,免得为自己留下新的隐患。

  (4)双CPU监控分站:AQ6201-2006新标准提出:断电控制时间必须在2秒钟内完成,无论分站连接多少台传感器,必须满足此项指标,以适应高突矿井的要求。传统的分站硬件设计大都采用单CPU控制,采集通信集中在一个处理器中,无法进行不间断地通信、采集、显示、控制等多项工作。新标准贯彻后,许多分站主板采用了双CPU设计,这样的方案才有可能达到全面指标。如果确认系统分站是单CPU设计,那一定是采取压缩采集周期来实现的快速断电,千万不能选用。即便是双CPU设计尚不能凭此一点就确认它的可靠性,还要剔除脉冲计数方式的分站,无论是串行计数,还是并行计数,都不要选用!推荐使用传感器串行码的方案,它能兼顾快速断电和抗干扰性能。

  (5)红外遥控传感器:AQ6201-2006新标准要求井下所有传感器必须使用红外遥控传感器,截至日期限定在2008年底,老产品必须在最后限期内无条件出局。虽然新标准中没有规定淘汰脉冲输出的传感器,以压控振荡器LM331输出信号的传感器,注定已经走到了穷途末路,它不仅有数值显示与输出不一致、统调跟踪困难等问题,更主要是它无法实现高抗干扰的串行码技术,走不出冒大数、误报警的怪圈,无论是哪家生产的产品,都逃脱不了被淘汰的命运,用户千万不可小视这个问题。


  9、监控系统频频冒大数、误报警原因何在?
  目前使用的监控系统普遍存在着假数干扰问题,尽管有些矿井使用了光纤传输,依旧没有解决冒大数的顽疾,传感器信号向分站传输大都采用200-1000Hz频率制式,分站采用脉冲计数方式工作,抗干扰防卫能力很差,极容易在此环节上引入干扰,现场的干扰源有以下3个来源:

  (1)煤矿井下特殊狭小的现场环境,传感器连线与动力电缆很难分开铺设,有些地方干脆就是挂在同一个电缆挂钩上,大型电器设备启动和停止时会释放出极其强烈的电磁脉冲辐射,强干扰脉冲能在瞬间完全淹没传感器信号,结果就造成了“冒大数”现象。
  (2)遇有线路接触不良,譬如接线盒压线螺栓松动,传感器接插件氧化、连接电缆接头氧化等等,就会造连接虚抖,致使规整的矩形脉冲被“切割”成许多杂散尖脉冲信号,结果造成大数假象。
  (3)井下变频设备工作时会释放强烈的电磁干扰,严重污染电源环境,干扰信号通过电源线路窜入分站,轻则造成假数干扰,严重会阻塞分站通信,甚至造成分站CPU频繁死机。

井下分站和地面计算机无法识别这些比常规信号还强烈的干扰,分站将这些干扰信号作为数据处理,就造成了难以克服的“大数干扰”,干扰问题普遍存在于目前使用的各种系统中,据用户反应,山东某大型矿井使用的进口监控系统,在一个月内发生一千多次误报警,极大损害了监控设备的可信度。

为了克服脉冲干扰,许多系统都采用软件干扰滤除方法,即把传感器多次采集结果进行比较,经过多个采集周期后才能确认超限信息的“有效性”,为了加强滤除干扰能力,需要反复进行多次过滤,结果带来的是系统反应迟钝,断电闭锁动作缓慢,使真实超限的数据迟迟不能正确反映上来,无法达到煤矿安全监控标准30秒的最低要求。


  10、KJ101N系统是怎样实现高抗干扰性能的?
  简单的将监控系统干线换成光纤网络是解决不了大数干扰问题的,井下干扰源来自分站以下的信号采集环节,KJ101系统是通过以下诸项措施杜绝干扰的。
  (1)干扰过滤技术最困扰人们的是:在“抗干扰性能”和“快速反应性能”二者之间找不到折中点,这二项性能都是非常关键的指标,特别对于那些高突瓦斯矿井,使用带有严重缺陷的监控系统的后果是难以想象的。KJ101N系统分站到传感器采用的是全数字化容错传输方式,具有优异的智能侦错功能,能够有效地剔除随机干扰信号,彻底根除了误报警、冒大数的顽疾。

实现传感器到分站的全数字化升级可不是简单小改小革的工作,分站和全系列传感器全部都要重新设计,考虑到用户升级是渐进式,不能全部采取休克疗法换代,所以还要顾及新老产品的兼容问题,在分站与传感器中加入了多重兼容制式,用户可以通过红外遥控器进行选择设定。

  (2)监控分站担负着信号采集、测值计算与换算、数字显示驱动、逻辑关系判别、报警伐值识别、远近程断电控制、与地面网络通信等多重任务,要实现全分站2秒快速断电控制,就必须改革现有的单CPU处理模式,改为多CPU并行处理模式工作,多CPU之间需要良好协调才能正确工作,这是此项技术的关键所在。
(3)KJ101N系统的本安电源有很大不同,它没有使用触发保护式安全栅,而是采用一种高速恒流技术,因此具有良好的抗浪涌性能,奠定了电磁兼容的基础性能。常规的产品都是采用触发关断方式安全栅,遇有强冲击信号时,本安电源会迅速保护关断,致使仪器发生间歇性供电中断、设备重启,严重会发生死机现象,甚至击毁传感器。

  (4)KJ101N系统通信方式不同于常规产品,它采用SDLC同步协议,据有良好的抗干扰性能,同时采用智能锁相技术,可以有效虑除不同相位的随机干扰,仅此一点就使系统占领了技术制高点,另外系统还采用了一种冗余校验的容错技术,使系统具有极强的抗干扰性能。


  11、监控系统选型时应注重哪几方面因素? 
  矿井监控系统系高科技产品,涉及传感技术、微机技术、防爆技术、数字传输技术和通风与安全技术等领域。国内外产品型号众多,往往让人不知从何入手。下面简单介绍一下选择产品应注意的几个要点:
 
  (1)产品的生产商应是具有一定规模的正规厂家,注册资本不应少于1000万元,这样才可以保障产品的质量和售后服务不至于落空。确认产品的合法性,可以根据产品的“三证一标”来识别。需要说明一点,获得安标的厂家是起码的要求,获得安标的产品只能证明部分样品通过了一些最基本的技术检验,不代表它的技术性能,也并不意味着就是可靠产品。

  (2)产品厂家应具有系列产品的制造能力和技术服务队伍。如传感器、分站、电源、系统软件等,用外购件拼接的系统容易造成售后服务扯皮推诿现象,没有售后服务实力的企业,系统使用中会发生许多难以判断的软故障,会给用户造成严重的后遗症。 特别提醒用户:千万不能选择“贴牌产品”这样的企业没有技术实体,没有能力制造出合格的产品,为了牟取经济利益,采取外购分站和软件,贴上自己企业名牌送检取证,新安标检验并没有规定不给贴牌企业发证限制,不法商人依然有机可乘。

  (3)选择系统要侧重系统硬件的可靠性和易维护性。现在人们有一种普遍的认识误区,考察系统忽略了硬件硬件的性能,变成了只去考察软件界面。人们容易被拼接在系统上花俏的商品软件所诱惑,选择系统演变成看谁的软件界面更绚丽。滥竽充数的伪劣产品喜欢玩弄花样,用户千万要切记:硬件才是系统稳定的基础,如果传感器或分站不可靠,无论多优秀软件的作用也发挥不出来。硬件一旦选定,在以后的应用过程中不能更改,它不同于软件具有可修改性。
 
  (4)您在选择系统时请务必首先权衡整个系统的先进性,考察系统构成的合理性,分站、电源、传感器的工艺和质量,不要被软件的花俏界面误导,系统的软件功能固然很重要,软件的界面易使人们产生第一印象,现代商界很注重“产品”包装。特别要注意软件基本功能一定要符合新标准的技术要求,地面软件有很大的可塑性和不可知性,需要很长时间才能了解透它的本质。
 
  (5)软件的考核应注重它的实际功能,必须符合国家2006年颁布的AQ6201最新技术规范。如果选择一个达不到规范要求的系统,在日后应用中将无法通过严格的行业检查。除此之外,软件应注重考核它的稳定性、易操作性和前瞻性,比如网络化的功能、数据共享的标准化、二次开发的方便程度以及操作使用的方便程度。
 
  (6)要考察生产厂家的现代化管理水平和预测可持续发展前景,选择厂家不要只注重名气,不能只顾厂牌的大小。一套系统要使用十年左右,如果错误地选择制造企业,日后的技术支持将会成为严重问题,历史上的教训很值得人们借鉴。  


  12、煤矿上正在不遗余力地推广光纤以太环网,它的应用前景究竟怎样?
  在严峻的煤矿安全形势下,煤矿安全监控系统承载着越来越大的负担,陈旧的系统标准难以应付飞速发展的采矿需求,国家花费了巨额代价投入整治,发改委斥资高额资金委托高校研发解决煤矿安全的重大技术项目,“煤矿光纤以太环网”就是其项目中最为突出的成果之一。这项花费巨额资金的项目,真的就是解决煤矿安全隐患的灵丹妙药吗?根据现场使用情况分析令人堪忧。

  (1)光纤以太环网能不能解决监控系统的抗干扰冒大数问题?
  光导纤维作为抗电磁干扰的性能毋庸置疑,问题是监控系统的干扰是从哪里窜入系统中来的?观察分析现场大量的异常数据证明,冒大数、误报警、误断电全部来源于传感器至分站间的模拟信号传递与采集过程,模拟量传输的抗干扰防卫度最差,单片机也好,A/D转换器也好无法剔除叠加在信号上的干扰。分站到地面主机是采用数字化传输,有很强的检错能力,干扰信号会改变数据代码和,能够轻易判别受到干扰的数据包,

强信号仅仅能阻塞其通信,无法改变信息内容,也就不可能造就出虚假信息来。光纤以太网只能最大限度改善分站与主机的与分站的通信,显然是头痛医脚方法,根本不可能解决困扰监控系统的稳定性问题。

  (2)光纤以太环网要传输什么?
以太环网用于煤矿井下通信、生产监控、管理不失为一种很好的传输手段,受到安全规程的制约,目前的煤矿安全监控系统又不能与公用网络混合使用,必须独立另建一套专用的环网,这样一来所谓的矿井高速公用通道就不存在了。的确,光纤的传输速度极快,每秒可达100兆位以上,抛开造价成本不说,需要搞明白的是,我们真的需要这么快的速度吗?

现有监控传感器的反应速度都在30秒等级上,好的也要十几秒,最前端的传感元件快不了,一味追求超快的上传速度又有什么意义呢?现有系统的巡检速度可以做到3-5秒钟,多则十来秒,完全可以满足监控需要。前面所说仅仅是信息向地面传递的速度,并不是井下本地断电闭锁的延迟时间,现在断电执行时间已经小于2秒了,对于突出矿井完全可以满足要求。

  (3)使用光纤以太环网后,监控速度能快多少?
改用光纤以太环网后,监控系统的断电执行时间并不能变快,因为它影响不到分站内部信息处理速度,分站的数据采集还需要逐个传感器巡检,仅仅节省下了分站向地面传输的延迟时间,具体说,一台4模4开分站,上传时间大约0.25秒,改用光纤后可以减小到0.01秒,也就是说用大代价光纤换来的仅仅是把2.25秒信息延迟到机房变成2.001秒时间,在井下出现异常危险时,就地快速控制反应有实质意义,而一味追求传输到地面速度,得不偿失。

  (4)光纤以太环网在井下能干什么?
有些宣传极力鼓动用以太网传输工业视频……传输信息包罗万象无所不能,这样的宣传也不能算错,关键在于它的实用价值怎样?一幅实时工业电视带宽起码要4兆,分辨率高些的要6兆带宽,如果采用图像压缩技术,牺牲的是图象质量和响应速度,如果在光缆中多加几芯光纤,干脆把视频图象直接传到地面上来,岂不是更经济、更稳定、性能更好、使用更可靠吗?还有,数字化的图像到达地面后必须用图形解码还原出视频图像,这些都是要用计算机来完成的,普通的监视器无法看到数字图像,最好不要把简单问题问题复杂化。

  (5)光纤以太环网安装在井下可靠性如何?
  以太网每一个结点都要连接光端机和数字交换机,这些设备都属于计算机系统,精密娇嫩的器件和工艺不适合在煤矿井下低照度、高潮湿、高粉尘、爆炸性气体环境中使用。设备一旦出现故障,在肮脏、狭小、黑暗,有爆炸危险的环境中无法进行现场维修,随身携带的专业检修仪器,比如示波器、逻辑分析仪、光纤测试仪、光纤熔接机等设备,大部分没有防爆措施,不可以在井下使用。

以太网的信息全部集中在二对光纤中,硕大个矿区,一旦遭遇地震,矿井火灾、瓦斯爆炸,运输设备挤压、采掘损伤、电力中断……等事故或灾害发生,等于将全矿系统“命悬一线”,安全监控系统更不适合在井下进入环网。就算没有这些危险,一旦光缆在使用中断纤,在井下爆炸性危险场合熔接光纤是件非常麻烦的事。光缆的可靠性和可塑性远不如通信电缆。

以太环网是个公用系统,任何一个节点发生病毒感染都会影响全局,甚至阻塞整个系统,系统越庞大,它的可靠性就会越遭糕,有经验的煤矿为了防止监控系统不受网络打扰,把以太环网占为监控系统单独使用,这样的专用网络就失去了公共通道的作用,如果去掉TCP/IP协议把光缆直接连到接口,可不可以只用光纤不用网络替代监控干线?这样的光纤系统会更加简单可靠。

如果煤矿已经装备了以太环网,建议煤矿安全监控系统不要在井下入网,监控信息绕开公共网络上传,可以极大提高系统的可靠性,监控系统信号独立传输到地面后再入网是个万全的方案,这样方便维护,网络和系统互不打扰。

  (6)光纤以太环网能给煤矿带来什么?
  装有光纤局域网单位一定有这样的经验,几乎每天都需要专人维护才能正常运行,且不说网络线头接触不良、交换机、路由器、集线器、电源插座故障,就连系统的下级交换机都会经常发生死机,更不用说置于井下防爆壳中的干线交换机了。这样的维护力量和成本,以生产煤炭为主业的矿山能否承受得了?国家投入巨资建造的以太光纤环网设备,能否达到预期效果。

  (7)光纤以太环网的推广让我们思考些什么?
  在老牌发达资本主义国家英国的煤矿里,居然还有人使用最古老的瓦斯检测方法——火灯(带有防爆铜网的煤油灯),看似不可思议的事情有他存在的道理,越是简单的方法,工作越可靠,我们因该从中悟出些道理来。

人们有没有认真思考过,煤矿上的以太工业环网能给煤矿带来些什么?它能传输些什么?它的应用成本如何?使用它后监控系统的可靠性有多大提高?井下数字交换机在有瓦斯爆炸环境里怎样维护?打开带电的隔爆盖意味着什么?以太环网能否在煤矿里成为不可或缺的设备?以上都是笔者本人的观点,难免有偏颇之处。

  13、分站后备电池为什么在使用中容易损坏?
  目前分站中使用的后备电源,大都是铅酸免维护电池,电池放电完毕,一定要立即充电,否则电池机板将很快硫化损坏!使用中的后备电源,每次完全放电后,要经过48小时充电方能全部充满,每天都发生交流电停电的场合,电池将长期处于过放电状态,不能保证后备时间且极易损坏电池极板。下面是几项蓄电池损坏的实例:

  (1)井下工作面设备搬迁时,往往生产部门首先切断工作面电源,然后才逐步拆卸设备,带有后备电源的分站,在交流电停止那一刻开始,已经开始消耗后备电池中的电能,直到电池放光为止。如果这台设备不能迅速搬移到新工作地点,并且连接好电源将电池及时充电,那么这台分站中的电池组注定就报废了!用户要避免这种在不知不觉中损坏设备的习惯行为,一定要在拆装设备之前,用遥控器关闭分站电源。

  (2)有些矿井工作面每天都要停电,注意:只要发生一次停电后没有及时恢复,电池就将全部放光储存的电能,恢复供电后充电不足24小时接着再次放光,这样长期处于欠充电的电池将很快损坏!在进行后备电源容量的测试之前,一定要保证48小时的全充电(二天二夜),如果仅仅充电八小时就开始放电,电池组只能充到1/3不到的容量,将远远达不到全容量的指标!使用中要避免后备电池长期处于过度放电状态,仪器一旦过度放电后没有及时充电,会造成电池永久性损坏。

  (3)仓储中的分站没有连接交流电源,不要轻易启动设备运行,一旦后备电源被启动,就将一直放电到电池终了,储存的环境得不到及时充电,电池将很快损坏。库存的分站要定期半年充电一次,升井检修的仪器,一定要充足电后再储藏,避免损坏电池。

  14、影响传感器接线距离都有哪些参数?
  影响传感器接线距离的主要因素是电缆压降造成的,使传感器末端电压过低不能工作。其中有三个重要参数关系到接线距离:一是分站供电电压,电压高距离就远,通常在16V-21V之间;二是传感器耗电,电流小距离就远,传感器采用开关式稳压一般在50-150mA范围内,很容易满足要求,三端式稳压电源都在200mA以上,就不能满足新标准要求;三是传感器电缆铜芯直径,线径越粗距离越远,通常都用1.0平方毫米,新标准要求在1.5平方毫米电缆上测试,距离不能小于2公里。

  15、为什么馈电传感器在380V线路上使用正常,在660V线路上有时不正常?
  馈电传感器与被捡电压无关,它是通过检测电缆芯线中是否存在交流电场来判断:有电/停电 状态的,出于安全因素,煤矿井下动力电源要求“零线”一律不允许接地,大矿井全都严格执行此项规定。对于零点悬浮的动力电线,导线的对地电场是不确定的,它与电缆芯线的漏电导、分部电容有关。馈电传感器恰恰是以大地为参考点进行比对检测的,所以有时候状态就不正常。

小煤矿大都采用380V电源,变压器设在地面,地面上的零线是不允许悬浮的,有良好的接地,因此馈电传感器能正常工作。大矿都是使用660V动力电,中性点悬浮,使人们产生一个错觉,好像馈电传感器只能用于380V电源,而不能用于660V电源上。
解决悬浮接地馈电检测有个好办法,馈电传感器不要卡在三相电齐全的电缆上,专门拉出一根“缺相”电缆,或者只连接一根单相线上的电缆,就可以正确检测供电状态了,这样拉出的独头“盲线”要注意末梢绝缘处理。

  16、连接监控设备的交流电缆外皮上,用测电笔为什么能测到光亮?而其他设备电缆就正常?这样的现象是否有危险?
  有现场经验的人都有这样的体会,在井下,连接监控设备的660V动力电缆外皮上,能够用测电笔检到“有漏电”现象,更换监控设备无效果,更换绝缘更好的电缆也无济于事,同样的电缆接到其它设备上就一切正常,这究竟是怎么一回事?有没有触电的危险?常使人们非常困惑。

其实它是三相交流平衡与不平衡造成的“漏电假象”,机电设备都是三相供电,三相交流电场的矢量和是“零”,平时不缺相的电缆中,站在远处看进去,他们的电场相互抵消掉了,测电笔是感应不出有电的。监控分站就不同了,它只使用单相电源,二根导线不管怎样连接,都会对地合成很高的电场,电压矢量三角形可以清楚地显示出对中性点的电场关系。


 
电缆芯线对地都有分布电容,测电笔靠近不平衡交流电场时,灵敏的氖气泡就会感应发光,这是正常现象没有触电危险,如果不放心感应电场存在,可以使用四芯电缆,将三相电接全,进入仪器后再剪断一相芯线,这样在电缆外面就测不到“漏电”了。

  17、有人说中煤玻璃钢外壳分站是划时代的产物,它有什么突出的优势?
  KJ101N-F2型分站07年投放市场的,它采用一种玻璃纤维强化环氧树脂材料外壳,是用模具热压成型的,制造出的仪器表面光滑,一致性非常好,具有良好的密封性能,是金属铸造或焊接外壳无法相比的;玻璃钢材料重量轻,韧性好强度高,重量仅仅相当于相同体积的金属设备1/3以下,而物理强度不亚于金属;玻璃钢化学性能稳定,具有良好的抗腐蚀性能,井下无论是碱性或是酸性淋水,都不能对它造成腐蚀;

玻璃钢是良好的绝缘体,在井下电器设备发生击穿短路时,能够有效抵御浪涌抗冲击和雷电袭击;玻璃钢的绝缘性能还能对人身安全提供一道良好的防护,即使660V电缆发生意外拔脱,也不会造成电击人员的惨祸;模压成型的产品线条流畅造型美观,是任何其他工艺所不能及的。



KJ101N-F2分站不仅仅是外壳材料的变革,更主要是它卓越的技术性能和新颖的一体化结构,堪称当今行业之典范。KJ101N-F2型八模矿用监控分站是在AQ6201新标准执行后,中煤电子推出的新一代产品,它大量采用了当今世界先进的技术成果和新材料,吸收了国内外所有同类产品的优点,浓缩了KJ101N中最精华的技术和工艺,是镇江中煤电子最具有代表性的产品。KJ101N-F2型分站具有体积更小、重量更轻、可靠性更好、功能更强大、外形更美观、使用维护更人性化、适应范围更宽广的诸多特点。

该仪器采用了最新一代嵌入式微处理机术,大规模集成电路芯片将CPU、闪存、接口全部集成在一块芯片中,大大简化了仪器的外围电路,使整体结构性能得到进一步优化,分站全部电路设计在一块电路板上,传感器引线直接由电路板上引出,使可靠性大大提高。

仪器优雅流畅的外形设计,加上精湛的加工工艺,使一台井下防爆装备拥有了现代仪器的造型。仪器显示视角水平和垂直均大于130度,为使用者提供了方便的观察空间。仪器不仅外形美观大方,更具有难能可贵的超小型体积和超轻型重量,包括本安电源在内整机重量仅13公斤,加装大容量后备电池后总重量也不超过17公斤,是目前国内外体积最小,重量最轻的一体化监控分站。

该仪器参考人体负重特点进行了人性化设计,箱体尽可能减小厚度,这样可以更方便携带和吊挂安装。仪器的四周棱角全部设计成大R圆角,光滑的表面加上浑圆的机身增强了与人体的亲和力。仪器上方安装了一只提握舒适的宽提梁,用户提在手中犹如携带一只小型密码箱。

仪器采用前后开盖结构,前盖属于本质安全结沟设计,易改传统的四壁围绕模式,仪器的盖子与四壁设计为一体,打开门字形前盖后,仪器的一块控制电路板全部暴露在外面,非常方便接线和维修。后盖系隔爆腔型设计,打开隔爆后盖,交流电源接线柱、断电接线柱都充分暴露在外面,多路电源全部设计在一块电源板上,旋下四颗螺钉就可以方便的拆下检修。

仪器的后备电源安装在隔爆腔中,镶嵌在压铸模架上,用二颗粗大的内六角螺栓紧固着,拧下螺栓后电池就可以方便的拆下来更换。电源板中设计有专业级的自动充放电管理电路,性能优良的后备电源保证了交流电源中断后的可靠切换,板上的智能化充放电管理,让使用者不必担心电池记忆效应的发生,大容量的后备时间可保障长达4小时以上满负荷运行。

仪器设有八路输入端口,相当于二台KJF19监控分站的功能,具有多种输入模式,使用起来更加灵活方便。本仪器在KJ101N用户网中使用时,可设置成虚拟二台四模监控分站,断电闭锁功能齐全、实用,与使用二台分站一样方便,可为用户节省大量装备资金。

仪器保留了KJF19监控仪的数字编码远程控制技术、开关量串行扩展技术外,还增加了开关量三态输入、红外线遥控参数设定、传感器串行码输入、监控参数地面置入、交流电源供电状态监测、传感器远程启动、四位精度显示等新功能。使仪器具有更为灵活的传感器输入选择,可以配接任意满度值的传感器和任意物理量的参数。输入制式设置灵活,具有广泛的兼容性。

该仪器用于瓦斯监控时,机内带有二路独立的本地继电器控制断电输出,同时还设有二组远程数字编码驱动输出,每路可驱动四路高压断电箱可实现最多八路远程及二路本地断电控制。断电接点均能方便的转换常开长闭方式。仪器设计了多种传输制式,除保留了KJ101N基带码之外,新增加了光纤和FSK二种传输模式,传输速率可根据要求设定。

  18、KJ101N的光纤通信方式有何特点?
  本系统设计有KJ101N-G型隔爆型矿用光端机,它是集本安电源、通信接口、不不间断后备电源,光端机、集线器等设备于一体的综合仪器,它只使用一根单芯光纤即能实现双向高速通信,可以节省光缆资源和维护成本。矿用光端机外壳采用玻璃钢压铸成型,体积小重量轻,整机带后备电源在内只有17公斤。

KJ101N-G光端机单独使用时,只需连接单根光纤就能实现双向传输,简化光缆和现场施工量,使用二根光纤后能实现线路故障自动备份,当一根光纤中断后,能快速切换到备用光纤上;
KJ101N的光纤通信方式可以随意改换,能方便进入煤矿光纤以太环网,也可以不依靠煤矿光纤环网自成系统,使用更加方便可靠。

  19、异地断电和开关量断电是什么概念?执行速度有何要求?
  所谓的异地断电是指由地面主机判断控制的断电,地面软件根据预先设定的条件进行比照,当井下某处发生瓦斯超限时,去控制远离超限地点的其它分站执行断电任务。由于控制命令是通过网络井上下传递的,执行时间较迟缓,规程要求不得大于二个巡捡周期。开关量断电与此相似,仅仅判断条件取决于井下某个开关状态,当它与设定的条件相吻合时,就执行特定的断电任务。

  20、编码远程断电有哪些优点?
  采用编码方式的远程断电控制,是KJ101N监控系统的独创技术,它有如下与众不同的优势:
  第一它简化了分站控制线路,所有的断电器都连接在一对控制总线上,控制距离2公里以上。
  第二它简化了控制逻辑,控制总线上传递的信号不再是“断电命令”而是分站上传感器的全息状态,要否执行断电不必由CPU去逐台控制,而是由分布在继电器箱中的电路自己确定,这样就不用传感器与继电箱号一一对应,可以方便地实现各种各样复杂的控制关系。

  第三断电箱现场不必外接交流电源,断电器箱的驱动电源来自控制信号本身,二线制,使用非常方便。
  第四它内置有断电执行状态回传功能,分站根据回馈状态能够准确判断是否成功执行完毕断电控制。

  21、什么是通播断电?执行速度如何?
  KJ101N监控系统具有一种独特的“通播断电”控制功能,控制命令来自主机条件判断,在瓦斯突出矿井发生异常灾害时,比如瓦斯突出、风流反向之类的严重事件,能够自动或手动发出一条特殊命令,迅速切断井下所有被控设备电源,执行时间几乎没有延迟,可以在一秒钟内能完成全井的断电控制。

  22、KJ101N系统接口为什么设计双路长线驱动?
  双驱动设计是为了提高监控系统的驱动能力,每台接口都设有二套独立的长线驱动器,可以同时挂接监控分站。每套驱动器可以轻松拖带64台分站,一个接口可以挂接二条独立的线路,总计可接128台分站。当其中一套线路单元发生短路故障时,不会影响另一路工作,紧急情况下还可以作应急备用。
二套完全隔离的驱动输出,在现场有很大用途,可以分别驱动井下线路和地面线路,这样能有效抑制井上下线路信号反射,提高系统的可靠性。

  23、有人说KJ101N产品外形像工艺品,内在质量像军用品,实际情况怎样?
  一位湖南某矿业集团领导来镇江考察,经过调研后被这里的产品质量深深折服,得出标题前面的结论,他简短的比喻高度概地括了镇江中煤KJ101N系统表里如一的优异品质,下面请看几个例证:
  例1、矿用防水型全系列传感器
全新概念的结构设计,颠覆传统矿用传感器模式,传感器的接合面移到了下方,可长时间工作在有淋头水的环境中。


  例2、矿用隔爆型语音扩播音箱
玻璃钢模压外壳,隔爆兼本安结构,具有:扬声对讲电话、背景音乐、紧急广播通知、遥控启停等功能。
 

  例3、矿用隔爆兼本安电源
  4路本质安全电源输出,5-19V;800mA,内置24V,4AH免维护蓄电池,不间断转换,红外遥控电源开关,仪器净重14公斤,可用于井下视频摄像、监控分站、以太网数字交换机、通信基站等设备供电。

 
  24、FSK、光纤、基带、485、CAN总线五种通信方式的优缺点各如何?
  FSK方式:可靠通信速率为1200波特,可以连接树状总线;对线路性能要求低,通信距离远,一般可达30公里,线路绝缘电阻大于30欧姆,串联电阻高达数百欧姆都可以工作,适合用于大型矿井监控系统。主要缺点是:系统造价略高,通信线路要求使用屏蔽电缆;抗干扰性能一般,误码率略高于基带。 
光纤方式:传输速率高,可达百兆以上;通信可靠无干扰;抗雷击性能好,缺点:系统造价高;光纤断线后熔接受井下防爆环境制约,不宜直达分站,一般只用于通信干线。

  KJ101N式基带:抗干扰性能好,信号峰峰值高达60伏,相位延迟小,适宜传输同步SDLC信号,使用普通双绞线,不要求屏蔽,信号电缆可以树状连接。缺点:对线路性能要求苛刻,绝缘电阻必须大于3K,串联电阻必须小于300欧姆;传输速率不宜超过600波特。

  485方式:为检测仪表间通信所设计,差动基带方式,线路简单,造价低廉适宜作近距离通信。缺点:信号有极性要求;通信总线必须链式连接,不能树状连接;信号幅度小,峰值只有零点几伏,抗干扰能力差,必须使用屏蔽电缆;通信速率低,十公里电缆通信标准仅有1200波特;长距离通信不如FSK方式,不宜单独用作大型矿井监控系统。485总线目前已有许多产在应用。

  CAN总线:为汽车内部智能化控制所设计,有很强的协议功能,短距离通信速率较485高,距离远时,速率与485类似,不宜做长距离通信。CAN总线与485具有相同的缺陷,不能连接树状总线,信号线要像有线电视一样连接,单独作为监控系统通信显然不妥,它常常作为大系统的分支连线。CAN总线目前尚未形成产品群,很难预测它在煤矿的应用前景。

  光纤+485混合模式:具有通信优势互补的优点,可以兼容现有的产品,缺点:光缆断纤后系统中断,灾害发生时系统恢复困难;此模式只适用大矿井。
光纤+CAN总线模式:具有通信优势互补的优点,缺点:不能兼容现有产品,必须重新研发一整套系统;光缆断纤后系统中断,灾害发生时系统不可能恢复;此模式只适用大型矿井。
光纤+FSK模式:可靠性好,具有通信优势互补的优点,可以兼容现有的产品,光缆断纤可立即切换到电缆上,缺点:末端通信速度相对低些。

光纤+基带模式:抗干扰能力最好,具有通信优势互补的优点,可以兼容现有的产品,光缆断纤可立即切换到电缆上,缺点:末端通信速度相对低些。

  KJ101N系统经过综合权衡后,选择了光纤+FSK和光纤+基带两种模式,它使用光缆,但能不依赖于光缆工作,只将光缆作为干线选项。去掉光缆就用于小煤矿,装上光缆就能实现高速通信。在发生矿难,或光缆短纤时,可以自动切换到电缆上。这种模式兼容新老用户已有的产品,可以为用户改造节省大量开支。

  25、07年推出新标准的KJ101N系统有什么新创意?
  (1)四模/八模分站兼容:实现了大小分站全兼容。
  (2)开关量三态识别技术:可以判断开关量的停态和故障态。
  (3)传感器串行码技术:高抗干扰,快速断电,杜绝误报警和冒大数。

  (4)系统监测容量大幅度提高:64分站×N扩展,适合大、中、小型矿井。
  (5)新标准系统改造实现了低成本化:老用户改造成本低廉,新用户费用不高。
  (6)外置接口/内置接口/光纤接口多项选择:主干线可以使用光纤,也可以继续使用电缆,使用户有更多的选择。

  (7)传感器新增12种制式输出:兼容所有设备。
  (8)抗浪涌冲击技术全部应用各个部件:提高了所有部件的可靠性。
  (9)彻底根治了冒大数、误报警顽疾,不延迟断电执行时间
  (10)监控分站交流电源部分增加了抗雷击性能
  (11)井下分站参数设定实现了地面/井下双重化
  (12)地面主机新增快速双机热备份功能

  (13)信息传输采用智能锁相技术,抗干扰能力进一步增强
  (14)新增井下分站工作状态监视功能:当井下分站交流电中断、控制电源故障等事故发生后,地面能够及时发现。

  26、KJ101N系列矿用传感器的有哪些优势?
  (1) 输出信号全部实现数字化,响应速度快、抗干扰能力强,杜绝了系统冒大数误报警的问题;
  (2) 出色的抗干扰性能:全系列传感器一律采用高抗干扰性能设计,具有抗辐射、抗瞬变脉冲、抗浪涌冲击的优异性能,联机测试能通过GB/T 17626.5-1999 idt IEC 61000-4-5:1995标准严酷等级3级的测试;

  (3) 抗浪涌冲击优异:传感器各输出端子全部具有抗冲击防护,可靠性远远优于常规同类产品;
  (4) 极好的工作稳定性:KJ101N系列矿用传感器采用多项不同于常规产品的稳定技术,尤其以管道甲烷传感器的抗湿性能和零点漂移、环境甲烷传感器的精度漂移和零点漂移、风速传感器的增益漂移等等,产品这些指标都是相当困扰企业的技术难点,而KJ101N系列传感器的稳定性能却非常出色。

  (5) 优良的密封性能:KJ101N-系列传感器外壳普遍采用热压成形工艺制造,一致性非常好,具有良好的密封性能。
  (6) 全部采用红外遥控调试:传感器外壳无开孔,现场参数整定不需开盖。
  (7) 多种制式输出:KJ101N-系列传感器设计有多达17种信号输出制式,电流、频率、数字码等包罗万象,用遥控器可以方便地切换,是目前市场上兼容性最好的产品。

  (8) 元件寿命长:KJ101N-系列传感器的传感元件均具有超长的使用寿命,以瓦斯传感元件为例,一对元件普遍可以达到3年使用寿命,义煤集团宜洛矿创造了一对元件使用5年的新记录。
  (9) 使用操作方便:仪器采用人性化设计,调校维修更为方便。
  (10) 易维护结构:KJ101N-系列传感器沿用了传统的接插模式,整机设计在一块电路板上,方便现场拆装,保留了易维护的优良性能。

  27、KJ101N系统在2007年贯标后新增加的创新点还有什么?
  (1)智能锁相技术:具有极好的抗干扰性能和容错性能,在常州检测现场强烈电磁干扰环境下,普通监控系统已经被阻塞,而KJ101N系统依旧能正常工作;
  (2)玻璃钢模压外壳:具有耐腐蚀、绝缘、轻便、尺寸精准、造型美观等优点;

  (3)抗浪涌电源:首创本安电路浪涌冲击电磁兼容3级以上标准,抗电压波动能力得到提高,井下电气设备发生事故时不再容易遭到冲击损坏;
  (4)抗脉冲干扰共模抑制技术:首创电磁兼容瞬变脉冲群3级以上标准,周边电气设备通断操作不再容易受到骚扰;
  (5)报警一体化:KJH101N-F2型分站设计有强声响报警器,在需要现场报警的地方可以省略声光报警箱;
  (6)易维护结构:接插式积木结构,前后开盖,前盖本安型,后盖隔爆型。

  (7)具有极好的抗雷击性能,经过现场应用统计证明,贯标后几乎再没有发生过雷击损坏井下设备的事故。
  (8)井下通信模式多样化,可方便地使用光纤以太环网、独立光纤基带干线、传统电缆树形网,通信速率和监控容量得到极大扩展。
  (9)监控系统软件升级换代后发生了脱胎换骨的变革,应用C语言编程、实时多任务采集、MYSQL数据库存储、软件硬件高度结合、多种显示界面选择、矢量图形处理、3D动画等多项改进。

  (10)地面主计算机采用我公司独创的双机热备方式工作,没有使用传统的磁盘阵列模式,由智能化通信接口监控两台计算机工作,系统构成简单工作可靠,热切换动作速度快,数据切换丢失只有几秒钟,二台计算机数据库自动同步,使用操作非常简单。

  28、KJ101N系统采用同步SDLC通信方式与其它系统有何不同? 
  本系统采用的是SDLC同步传输方式,它与常规的异步传输方式相比有很多优势,同步方式中设有2节CRC冗余校验码,有较强的侦错能力,因此KJ101N系统可以非常可靠地下发各种控制命令,而常规的异步通信采用的是奇偶校验方式,其纠错能力只有50%。同步方式的数据是整场发送的,每场长度自行定义,数据流是连续的,同样的波特率下,有很高的传送效率。

而常规的异步方式,数据每一个字节单元,前有启动位,后跟停止位,数据流不是连续的,传输效率低。SDLC方式另有一个特殊的功能,每场数据之首都带有地址码,它可以很方便地将该组数据自动传递给公共网络中的目标站,而异步方式则要求软件要时时照顾应答网中的时序。 

  29、KJ101-45B型甲烷传感器具有抗冲击、全量程的优异性能,其售价如何? 
  本传感器使用一对载体催化元件,能连续测量环境中0.00-100%CH4气体,它应用了多项专利技术,具有耐高浓冲击、不停测、不间歇、不切换,无二值性假象区等特点,曾多次成功记录到现场瓦斯突出的全过程。

可直接代换普通低浓传感器使用,镇江中煤电子始终贯彻让利用户的策略,高档品质大众价位,其定价与普通传感器相当,且与目前大部分型号监控系统办理了联检手续
。 
  30、KJ101-45B型甲烷传感器标校时有何不同? 
  该传感器用气样标校时特别节省气样,操作也更简单快捷。充气标校时只要数字显示稳定后即可开始,一旦调整键按下,气样就可以关闭,仪器会自动记忆按键之初的所有值,对调校精度毫无影响。

  31、KJ101N系统可以在地面复位井下分站和传感器,具体情况如何? 
  KJ101N远程启动功能是中煤电子独创的技术。当前井下分站和传感器全部微机化了,看门狗电路虽然可以避免许多死机的发生,但不能完全杜绝死机。CPU一旦发生死锁,地面人员将束手无策,必须人工下井处理。本系统不仅可以从地面发命令重新启动分站,也可以重新启动传感器中的CPU,还可以用红外遥控器在分站上重新启动传感器。

  32、KJ101N-F1监控分站外部没有电源开关,它的电源通断怎样控制?
  本仪器的电源控制安装在机内,由专用芯片控制,通断在机外用红外遥控器操作,遥控器与KJ101-45B型甲烷传感器通用,也可用磁钢在机外启停。仪器通断状态靠机械记忆,当交流电中断后,依然能够保存原始电源开关状态,复电后不需要重新启动,抗干扰能力强,工作可靠,静态不耗电。

  33、矿井没有发生雷击,为什么监控系统偶尔也会遭到严重的损坏?
  1985年夏季,吉林省境内的辽源矿务局西安煤矿发生了一场莫名其妙的事故,运转正常的A-1型煤矿安全监控系统突然遭到一场横祸,井下分站和的地面接口全部被击穿烧毁。

拆开被烧焦的设备,能感觉到是一种能量极强的电压,由信号线进入系统,把电路板和元器件全部烧焦碳化。当时无法解释外来电源的原因,一致认为是阶级敌人肆意破坏,故意把高压电引入了系统。面临如此重大事故,上级领导极为重视,立即召开紧急常委会,分析敌情制定对策。经过反复动员群众揭发检举,始终没有找到任何线索,检查几十公里信号电缆完好无损,没有发现一处被人为打开,就算有人打算破坏,那高压电是怎么引进信号线路的呢?

本文作者--在矿科研科负责硬件工作的贾柏青细心研究了这次事故,发现事故当天,运输段的电瓶车挤爆了采区6600V高压电缆,导致了这场惨祸,他首次用理论揭示了监控系统遭受动力电浪涌冲击损坏的机理,率先研发出最早的监控系统抗浪涌产品——线路避雷器。

值得关注的是,这样的事故并不是极少出现,在后来的许多矿井中曾多次重复发生,深入研究其原因,造成设备损坏的“罪魁”,除了大气放电造成的强电磁冲击外,还有一种来自矿井内部动力电源故障浪涌电流造成的破坏,后者的破坏力往往远高于雷电的损坏力,特别在动力电源设备发生击穿短路、电缆短路放炮、电缆弧光短路等情况时,动力电源的相间会发生严重的不平衡。

击穿点对地短路,造成很高的跨步电压(不同位置的两点大地电位差),能造成井下现场接地点与地面机房接地点很高的电位差。信号传输线跨接在这个高电位差的两地之间,与仪器之间形成放电回路,能在很短的时间内烧焦电路板,并使其碳化击穿,会破坏整个网络。

用户往往在没有发生雷雨的季节也发生了击穿损坏,这就是动力电源浪涌造成的破坏。这种破坏往往导致传输线路输入、分站信号线输入、网络连接设备、乃至传感器、计算机、通信接口等设备遭到毁灭性破坏。当前推广的AQ6201新标准中就有抗浪涌冲击技术要求。

  34、人们普遍认为监控系统都是大同小异,KJ101N实际情况也是如此吗? 
  大同小异的说法是厂家一种“借势”宣传策略,KJ101N矿井监控系统的技术先进性不可同日而语,无论它的设计思想、还是它的用材和结构、它的高可靠质量、它的诸多项创新和技术突破,均占领着国内制高点,详见下面的:《KJ101N矿井监控系统领先技术一览表》。
 
KJ101N矿井监控系统领先技术一览表





  35、KJ101N系统为什么不用统调及跟踪? 
回答这个问题之前首先要说明清楚系统为什么要“统调”,统调就是将传感器、分站、地面计算机这三者的检测数值统一起来,言外之意如果不进行统调这三个数据是不一样的,有很大误差,

原因在于从传感器出来的频率信号不是精准的,到达分站前要进行一次矫正,200赫兹代表零点,1000赫兹代表满度;1/5毫安的模拟信号也是如此。频率信号进入分站时,要进行脉冲计数,模拟信号还要进行A/D(模数转换)变换,每个环节都会产生偏差,如果不进行步步矫正,到达地面就会面目全非了。

KJ101系统的突出优点就是不用对传感器、监控分站及地面中心站进行统调和跟踪,只要将传感器自身零点和精度标定好后,就能确保井上下数据完全一致。KJ101N系统在数据采集的最前端(传感元件后面)就进行了A/D变换。后面的处理和传输全部是数字传输方式,因而不会引入传输误差和零点偏移等问题,所以没有统调与跟踪的麻烦。 

通常的系统在进行统调及跟踪调试时必须有电话帮助方能进行,而KJ101N系统不用调试与跟踪,在监控分站上能够观察到井上下应答的工作过程,可以判断本地仪器的工作状态,所以没有必要装备调试电话。

  36、监测系统为什么易遭雷击?怎样预防?
  监测系统易遭雷击,会造成不同程度的损坏。严格讲并非是雷电直接进入了监测系统中,绝大部分都是落雷感应。感应电压是雷电磁场切割垂直或斜井筒传输电缆和井口到机房的架空电缆两部分产生的,落雷时可产生数万伏电压,监测系统网络中的半导体器件极易遭到破坏,常打坏井下设备和计算机接口电路,严重时会击毁计算机。

防雷措施有三种有效的方法:
其一是井筒电缆一定要用钢丝铠装型,从井底一直到机房不设接头分别将地面和井底铠装钢丝良好接地;
其二是地面走线尽可能埋地,如果实在无法埋地,也一定要用钢线吊挂,并把钢线两端分别良好接地;

其三是在机房与井底分别安装KJ101-L型线路避雷器;
其四通信主干线在没有条件使用屏蔽电缆时,可将四芯线中的备用二芯分别在地面与井下良好接地,也能有很好的防雷效果,注意:只接一端是没有防雷效果的;

其五是不要将监控主计算机的外壳接地!大量实践证明:计算机外壳悬浮不接地,有更好的防雷效果(断去监控算计电源插座中的地线)。
如果系统没有防雷措施,雷雨大作时最好停机,并将传输线拆下接地,这样只能保护地面计算机,对井下设备无保护作用。使用KJ101N-J接口的系统,主机电源关闭后传输线和控制线自动短路并接地,普通的接口和电脑,关闭电源后没有任何保护作用。

防雷击最可靠的办法是井下使用光纤接口,井上下电气完全绝缘,可保系统万无一失,KJ101N已有成品光纤接口产品供应,详见:KJ101N-G型矿用光端机。
就现场实际情况建议用户采取如下几种措施, 可以有效的防治闪电雷击和动力电缆浪涌感应造成的损坏:

  (1)传输线终端的井上下分别加装避雷器,不可以只安装地面,忽略井下!选用镇江中煤电子现在生产小型避雷器,也能得到很好的保护效果,千万不要拆掉避雷器运行系统!
  (2)避雷器的保险管被击断后,要换上相同容量的备用保险管,切不可以用大容量的代换,一般不要用大于300毫安的保险管,绝对不要用导线替代融丝!

  (3)信号传输线不要同动力电缆挂在同一侧邦上,更不要挂在同一个电缆钩子上,否则动力电缆发生瞬间短路的浪涌电流会在传输线上感应出数千伏电压,能量非常强大。
  (4)计算机外壳接地与否不影响防雷性能,机器外壳悬空能有效防止电气浪涌的冲击。

  (5)动力变压器装在地面的矿井,(井下没有动力变压器的小矿井)井下监控分站的电源进线侧必须加装“电源避雷器”防止雷电沿动力线打进仪器。镇江中煤电子有电源避雷器供应。
  (6)我公司已经开发完毕光纤传输干线,已经投放市场,它能彻底根除雷击和浪涌的顽症!

  37、什么是甲烷传感器的“二值性”它有什么危害?
  载体催化元件是应用热催化原理,工作时空气环境中不能缺少“氧气”,在缺氧条件下是不能正常工作的。空气中甲烷浓度在0-10%CH4能度范围变化时,仪器的催化反映输出正比于甲烷浓度值,当甲烷浓度继续增加,空气中的氧气被甲烷“稀释”,催化反映因缺氧不但不增加,反而随着甲烷浓度上升而下降,呈现出如下的特性曲线:
 

这条曲线上,在高低浓两个区间分别有二个对应的测值,人们称此现象为二值性,(也叫双值性)高浓区的测值显然是假象。矿井中遇有瓦斯突出、停风、放炮等因素造成高浓瓦斯集聚时,普通的催化传感器在高浓甲烷环境下都不能正确检测,会错误的输出假象信号,极易酿成灾害。

  38、甲烷传感器在井下通标气校验后为什么常常与光干瓦斯鉴定仪有偏差?
  有经验的用户都会有这样的体会,用标准气样标定过的甲烷传感器(热催化式),与光学瓦斯检定器现场对照时,往往有较大的测值偏差,这是因为催化元件检测的是所有的可燃气体,包括烷基气体、氢气、一氧化碳……等,而光学仪器是根据检测气体质量密度来推算甲烷含量,空气中所有与氮气比重不同的气体都会干扰它的测量结果,当然就会产生偏差,这种偏差还是催化元件的检测机理更有利于煤矿安全。

  39、为什么KJ101-45B型甲烷传感器不怕高浓冲击?它的创新点在哪里? 
  该传感器检测机理与传统的方法截然不同,测量元件采用一种特殊的脉冲恒温技术,工作时不会随着甲烷浓度升高而变化,因此它有极好的耐受高浓瓦斯冲击性能,具体细节情参阅附件《KJ101-45B全量程甲烷传感器的研制过程》。

  40、KJ101-45B甲烷传感器长期在高浓瓦斯环境中,催化元件寿命会受损吗?
  本传感器采用的恒温检测原理,具有良好的抗冲击性能,将其长期置于高浓环境下不会损伤催化元件寿命,曾经多次记录到瓦斯突出的全过程。大量实践证明,长时间工作于高浓甲烷环境中的传感器仅仅有“积碳” (零点发生短暂性下移)现象发生,退出高浓环境后数小时可自动恢复,发生积碳时不要去“调整零点”,让其在空气中慢慢恢复,与常规载体催化传感器产品截然不同。

  41、KJ101-45B型甲烷传感器的零点和精度为什么长达三个月不漂移? 
  本仪器采用了多项低漂移技术:第一采使用特殊的自稳零控制技术;第二使用高稳定性能的催化元件;第三出厂前进行为期17天的充气老化考核,剔除不合格产品,可保证仪器在长达三个月的使用时间内漂移不超标,是目前催化式甲烷传感器中的佼佼者。 

  42、KJ101-45B型甲烷传感器有几种输出制式?适配哪些设备? 
  本仪器设有17种输出制式(详见使用说明书),几乎可以囊括目前国内外所有的标准或非标准制式,由红外遥控器机外切换,典型输出制式有:0-500HZ;0-5000HZ;200-1000HZ;1-5mA;4-20mA;串行码,可以适配各种断电仪、风电瓦斯闭锁系统和各种监测分站。配接时要注意:本安电源不要小于250mA,工作电压18-24伏。
 
  43、KJ101-45B型甲烷传感器的输出模拟量微调功能是怎么回事?
  本仪器专设有一款微调输出模拟电流的功能,是国内唯一可在现场进行调校模拟输出的产品,可以方便以电流量方式输入的分站,譬如KJ4、PLC控制器等。用红外遥控器可以在机外微调模拟量的零点值和满度值(1-5mA,4-20mA)。

  44、KJ101-45B型甲烷传感器有高浓和低浓两种,具体差别如何?
  本传感器有二种规格,低浓型0.00-9.99%CH4;高浓型0.00-99.9%CH4,两种型号的最高量程不一样,但都不怕高浓甲烷冲击。低浓型只限定在0-10%CH4范围内使用,假如通入了高于量程的气体,传感器会发生“缺氧反映”不具有识别二值性假象值功能,不宜在高突矿井使用。高浓型是专为突出矿井设计,全量程连续测量,没有二值性问题。两种型号传感器销售价格只相差200元左右。

  45、KJ101N系统的抽放专用高浓甲烷传感器为什么不怕结露? 
  本传感器采用了新型恒温气室专利技术,能保障传感器长期稳定运行,杜绝了传统管道甲烷传感器检测元件电蚀现象造成的故障,仪器可以连续工作于100%高湿度管道气体环境中长期工作,稳定性优于常规产品。

  46、有人说KJ101N是小系统,实际情况怎样? 
  现在外面讹传一种说法,KJ101N监控系统是小系统,只能安装在小煤窑,不适合装备大型矿井,下面对此问题特拟专稿予以澄清。

人们常说的系统大与小,往往特指系统的监控容量和参数的多少。下面就监控系统的大小逐项分析一下它的由来和本质。
单讲监控容量,对地面计算机的处理能力来说,当前的微机信息处理能力几乎是可以无限制扩展的,用户需要多大的监控容量都没问题,尤其是现在的磁盘技术使外存空间大得超乎想象,你想要多大就能作出多大,没发现哪个型号监控系统的计算机是特殊制造的。

这第一条已经决定了监控主机不能用来界定监控系统的大小。如果说监控参数品种多少还可以划定系统大小的话,那么KJ101N监控系统分站的参数除了常规监控参数外,还可以任意设定传感参数的,比如KJ101N-F1矿用监控分站的传感器接入属性可以就地定义(如大气压力、机械轴温、电力消耗、救生舱气体等等所有的模拟量参数)

输入制式可以就地定义(频率上限、频率下限、数字码、编码脉冲等等),满度值(如:0-100PP一氧、0-5000pa压力、0-50m水位、0-3000流量等等) 可以随意设定,不受已有的传感器限制。假如一定要用检测参数来划定监控系统规模的话,恐怕KJ101N型监控系统大得无人可比了。

  近年来人们受到一些恶质的商业炒作宣传,普遍对监控分站大小产生出个误区,认为监控分站能配接多少传感器,是区分系统大小和先进性的依据。 其实这是一种认识上的盲点,的确KJ101N监控系统没有设计大型分站,但并不是因为没有设计大型分站的能力,而是基于我国煤矿特点优选出最佳资源配置的容量——4模4开和8模8开模二个品种。

  理论上讲应用现代微机技术,可以将分站的容量做任意扩大,其实一台分站能接多少台传感器不取决于分站本身,而是本安电源的容量,通常一路20V的本安电源只能提供500mA电流,使用大容量的分站必须配用多路或者多台本安电源,最终的搭配组合是否方便使用、是否经济合理才是最关键的。用分站容量大小来划分系统的优劣是否正确?下面就此问题深入地探讨一下:

  许多产新品在开发系统之初,都信誓旦旦想把新的监控分站做得完美无缺和无所不能,想籍此来凸显自身的技术实力,在许多宣传资料上也能看到号称“世界最先进的监控系统”之类的标榜,在这样的思想驱使下,崇信分站容量越大,就越能体现出独一无二的优势。结果新问世的分站至少有32个模拟量,48个开关量,64个控制量……,往往把分站搞得庞大无比,在追求分站的容量和功能时,忽略了整体的性能和实用价值。简单回顾一下监控系统的发展历史不难发现,这是一个普遍遵循的运行轨迹。

  设计者往往忽视了井下应用环境,硕大的分站必须用很大的,或者多台本安电源供电。可以想象32个模拟量传感器需要多少组本安电源才能拖动?别的不说,按新规程要求大容量电源必须配备同等功率的后备电池,这个隔爆型的电源箱有多重就可想而知了。

  多数情况,使用大分站的地方要多台电源供电,几个大电源箱摞在一起,每个都有七八十公斤,怎样在狭小的工作面安装?大分站的资源往往闲置浪费,于是厂家不得不补充设计中小型分站,于是又设计出中分站:16个模拟量,32开关量,32控制量……实际使用时中分站也浪费资源,一个工作面往往就两三四个模拟量传感器,最多不超过八个,于是厂家再设计出了小分站……

  有些场合开关量监测比较集中,开关量不能兼容模拟量接在模拟口上,分站的模拟量端口闲置浪费,厂家为了照顾经济利益又设计出专用的开关量分站、模拟量分站……结果使一套系统中,井下的分站大中小型号出现许多种,每种型号分站的电源也不通用。大分站配大电源,中分站配中电源,小分站配小电源……

  大小不同分站的电路板及器件不能通用,不同型号电源的器件不能互换,结果使系统构成变得极其复杂,不仅使用人员需要掌握非常众多的设备,日常维修备件也要配备如此之众的型号配件。市场经济的今天,各厂家都在不遗余力地粉饰自己,“大分站”、“大系统”、“大企业”就成了一些厂包装自己的“本钱”,那么大分站究竟有哪些优缺点?下面我们仔细算一笔帐,看看大分站是不是真的有优势。

  大分站单从监测容量上看似乎比小分站优越,一台大分站可以顶替几台小分站,可是在井下的环境中,越是大型分站,电缆就越是要集中连接,设备电缆呈放射状敷设,大分站变成了电话总机一样汇接中心,分站越大,接线距离就越长,安装电缆就越多,节省下一台分站,是以增加电缆为代价的。

  增加电缆使系统造价远远超过节省下分站的成本,同时还使维修变得更加困难,有经验的人都晓得,传感器电缆越长,发生故障的机会就越多。河南用户开过一个玩笑的说:研制一台128个模拟量的分站,把分站放在地面最省事了……。我们至少得出这样的结论:大分站并不经济,相反使造价攀升,可靠性下降。

  有人可能会说:我们一个工作面使用的模拟量传感器已经超过了8台,使用你们的系统就得配备2台一体化分站,若使用大分站的系统一台就够了,这样的诉求听起来很有道理,我们不妨对比一下:如果现场配接16台模拟量传感器,那么最少也要二台以上的本安电源,现场设备是:1台分站+2台电源,总共安装设备3台以上。如果使用KJ101N-F2一体化分站只需要2台,现场设备还是比大分站的系统少且经济,还有一个优点:一体化分站之间没有没有复杂的连线,断电控制逻辑清晰,更易于安装和维护。

  大型分站的缺点还不仅仅是上面所说的内容,如果分站用于瓦斯监控,大分站的断电与闭锁控制就变得非常棘手,不要说用32台甲烷传感器去控制48个断电开关,就是用8台传感器去控制四台开关都会非常混乱,那些断电逻辑和断电闭锁条件如果按新规程要求去实现, 

被串0.5断电、回风1.0断电、工作面1.5断电、排瓦斯巷3.0断电、停风闭锁、风量小断电、停风3.0禁起风机……恐怕要把用户的头发都搞白了。如果不去考虑电缆和断电的因素,把大分站用在几个采区中间,每个采区都是随着煤炭开采在缓慢移动的,传感器和设备经常需要移动位置,每个采区都是独立的,一个采区的停机维护必然影响其他工作面,经常的维护管理相互牵制其它工作面是不可容忍的缺陷。

  8模8开一体化分站是经过十几年现场磨砺积淀出的经典产品,它突出的优点在于轻便的整机重量,以及电源、分站、电池、断电四位一体的结构,这样的容量可以满足目前90%以上的工作面需求,刻意地要求增加容量必然要牺牲体积和重量的优势,在要求8只以上模拟量传感器特殊的环境,可以使用2台分站来组合应用,既然可以容忍大分站现场安装2台电源,为什么不可以接受2台一体化分站呢?总要比另增加一个大分站品种要优越得多。

  随着技术的发展和现场应用经验的积累,那些大分站在慢慢地退出历史舞台,新型的分布式监控技术越来越被人们所认识,譬如:加拿大的森透里昂系统就是没有分站的分布式系统,能武断地说这样的系统落后吗?森头里昂系统与我们的早期A-1系统有异曲同工之处,KJ101N煤矿安全监控系统,是在A-1系统的基础上发展而来的,它是介于分布式与分站式的中间产物,兼有两者的优点,适合我国煤矿生产的特点,她的许多优点和创新是其它系统无法比拟的。


从系统容量讲:KJ101N产品不仅不是小系统,恰恰相反它的扩展方式极为灵活,它的通信接口每个都带有独立的双驱动回路,每个回路可以配接64台分站,一台接口的标准配置是128台分站,双线程配置是256台分站,且可以继续扩展。KJ101N既适合于小型矿井也适用于大型矿井。

山西晋城有一座亚中美合资超大型煤矿——美大宁煤矿,曾试用过许多国产型号系统,都因无法满足严格的技术要求中途放弃,这个企业应用美国式的管理模式外加中国式的安全管理条例,就是说中国的AQ6201和AQ1029被不折不扣地严格执行着,国内没有第二家煤矿能如此严格遵守规程。

严格说,在这个煤矿现场,现有的监控系统一字不差地用AQ6201去逐条检验,恐怕没有能得满分的,譬如它的掘进巷道使用了4台对旋风机(二条风筒供风),每台风机中2台电机,总计8台电机,由二套电源供电,要在这样的环境下实现甲烷风电闭锁!其技术难点在于:要用8只开停传感器检测风机、8路断电接点闭锁风机、用四只风筒传感器检测风量、用4只以上甲烷传感器监测工作面与回风,四组以上断电接点控制工作面断电,以及馈电传感器监控断电状态。每个设备的运行状态必须在地面显示外,最难实现的是如此庞大的组合逻辑必须一字不差地按AQ6201闭锁要求执行。

在系统选型时期,这里如同一个比武擂台,先上场几家系统最长不到2年试用期,被一个个淘汰出局,KJ101N并不幸运,它是最后一个出场的,在这里,KJ101N最终通过了近乎苛责的考核,得到了中外专家一致好评。

KJ101N系统不断创新发展,十几年中先后经过多次升级改造,在国内首创广域网联网,首创GPS短信预警,首创浏览器资源共享。KJ101N产品在许多大型煤矿装备应用,集生产与安全管理于一身,得到用户高度赞赏。

改革开放后的市场竞争十分残酷,KJ101N产品以它领先的技术、一流的品质,良好的售后服务,使市场份额逐年递增,2007年全国开滦杯大奖赛就选用的KJ101N系统作为比赛标本产品,并委托镇江中煤对参赛选手和裁判员进行了多期培训,有可能是“酸葡萄”效应所致,市场上经营对手就用“小系统”来诋毁这个产品。

  47、系统的光纤接口是什么东西?
  它的正统名称为:矿用光端机,隔爆兼本安型结构,型号为:KJ101N-G,可用于监控系统通信主干线,具有防雷击、抗电磁干扰、传输速度快等特点。该设备是集本安电源、通信接口、不不间断后备电源,光端机、集线器等设备于一体的综合仪器,它只使用一根单芯光纤即能实现双向高速通信,可以节省光缆资源和维护成本。矿用光端机外壳采用玻璃钢压铸成型,体积小重量轻,整机带后备电源在内只有17公斤。

  48、AQ6201系统改造之后,KJ101N的部件型号都有哪些变化?
  新标准系统换证申请时,要求配套的传感器等部件一律改用新方法命名的型号,由于部件安标到期换证时间不一致,型号更替要在很长一段时间后才能全部换完,下面是KJ101N系统目前的新旧型号对照表:

产品新旧型号对照表
  
注:随着时间的推移,产品型号将逐步更替为新型号,本表型号对照仅供临时参考,届时要以有效安标证所提供的型号为准。


  49、煤矿产品的“三证一标”是什么内容?怎样鉴别真伪?
新煤炭法规定,煤矿井下电气设备采购和使用必须具有“三证一标”。三证内容是:
  (1)《防爆合格证》由原煤炭部授权的上海、重庆和抚顺防爆站检验发放。
  (2)《安全仪表合格证》由国家授权的长沙、抚顺仪表站检验发放。

  (3)《产品鉴定证书》由省部级以上单位主持的技术鉴定。
“一标”即为煤安标志,由煤科总院安标办统一检验发放。在取得三个证件后方有资格申办煤安标志,如果您弄不清产品证件的真伪,可查阅由国家经贸委主编的《煤炭工业安全标志产品大全》或拨打北京安标办电话咨询(查询电话:010- 84264266传真:010-842628560)。除此之外,您还可以输入安标查询网址:http://www.ma-office.com直接上网查询。

  2007年,实行三证合一,不再单独出具单独的三证,统一由安标取代。


50、地面监控主机适合哪种机型,能否自行购机?
KJ101N型矿井监控系统主机由三部分组成:
(1)PC微机(含Windows);
(2)KJ101N-J接口;
(3)KJ101N监测软件。

  用作系统主机的微机一般由厂家提供,适配机型有各种型号的PC微机或工控机。用户自行购机时除要求性能可靠外,还要顾及软件的兼容性和配置要求,杂牌兼容机不宜用作监控主机,用户如若自行购机,一定要事先与系统厂家沟通好微机配置的具体要求,内存不要小于1G、使用正版操作系统软件,建议选用品牌商用机,方便就地保修。地面主机工作时要配备一台KJ101N-J接口,系统监控软件安装在主机硬盘中,地面标准配置2台微机2台接口,一套监控软件。最简配置不得少于1台微机1台接口和一套软件,打印机及终端另配。


  51、KJ101N系统的技术参数如何? 
  (1)KJ101N系统的监测容量:单路标准为64台分站,或64个分站为基数扩展,64×N,式中N为正整数;每台KJ101N-F1型监控分站可以适配四个模拟量,四个开关量;一台KJ101N-F2型八模监控分站性能相当于二台四模监控分站。
 
  (2)分站与中心站传输距离:>20KM,加装矿用光端机后距离可成倍增加。
  (3)工作电源:地面220V;井下660V、380V、127V、36V四个标准。
  (4)工作能耗:KJ101N-F1型;KJ101N-F2型监控分站均为:40W。

  (5)传感器接线距离:监控分站到传感器线路最大距离≮2Km。
  (6)主要监测参数: 瓦斯0-10%CH4;0-10-100%CH4,一氧化碳0-100ppm;0-400ppm,负压0-500Pa;0-2Kpa,风速0.2-15m/s,温度0-50℃以及各种矿用传感器参数及开关量参数。
  (7)传输速率:1200Bit;2400Bit;
  (8)最大巡检周期:28s-4s。
  (9)网络通信制式:同步SDLC方式。 
  (10)传输方式:标准FSK;基带不归零差动码;光纤基带。
  (11)网络传输线参数要求:环阻<300Ω ;分布电容<2μF;漏电阻>10KΩ 。


  52、KJ101N系统适配哪些传感器? 
  本系统用于安全监控的传感器,品种齐全无需外配,用于生产工况检测的传感器,只要符合国家标准,并且总功耗<200mA的传感器均能直接进入本系统,要求频率输出脉冲电流幅度≥5mA,方波脉宽>150μs。以电流模拟量方式输出的传感器要用适配器方能接入KJ101N系统,特别提醒:凡是与本系统配接的传感器必须具有防爆联检合格证。
 

  53、KJ101N系统中使用哪些型号电缆?对电缆参数有何要求?
KJ101N系统使用四种电缆:
  (1)井筒电缆:建议使用MHVY32四芯钢丝铠装电缆;
  (2)平巷信号电缆:建议使用带屏蔽MHYVR 1×4×0.25/7电缆;
  (3)传感器电缆:使用YZW4×1.0或YZF4×1.0橡套电缆;

经济条件好的矿井使用MHYVR 1×4×0.52/7电缆连接传感器效果更好,因它接头少、重量轻、强度高,不易丢失。传输线电缆要求绝缘性能好、电阻小、强度高、分布电容小,如果不按要求型号配备电缆会影响系统的性能。 
(4)电源电缆:用660V供电时使用4平方U-1电缆,380V或36V供电时可使用任意型号的橡套电缆。


  54、线路避雷器上设有二根地线,为什么不可以将其连在一起公用一根地线?
  接有双地线的避雷器,采用的是对称接地回路,使用时一定要准备二个不同位置的接地线,且二个接地点要保留至少10m以上距离,千万不要将二个地线混接在一起!如果将二根地线连接在一起,雷击浪涌会通过地线回路串入到内线路,假如现场不具备安装二根独立地线时,宁肯内侧地线悬浮不接,也不可以将二个地线接线柱连在一起!

  55、监控系统为什么偶尔会检测到异常的数值?怎样解决?
  第一个原因是目前我国普遍采用模拟频率方式标准来传送传感器到分站的信息,分站电脑芯片则采用脉冲计数方式工作。当传感器的插头氧化、电缆接线盒螺栓没压紧、信号线接触不良等原因,(比如一个人用手拉动接触不良的传感器电缆时),会造成信号通路时断时续,结果会将一个宽方波信号分割成许多细碎的窄脉冲信号,电脑芯片会将这些窄脉冲信号当作检测信息,就造成了随机出现的异常大数现象。

第二个原因是井下机电设备启停
时发出的电磁干扰造成的。井下机电设备在开启和关闭瞬间能产生极强列的电磁干扰脉冲,从分站到传感器线路都比较长,许多矿井传感器线路与动力电缆平行地挂在一起,等效于一个紧耦合回路。强大的电磁脉冲比常规信号电平还要高,能轻而易举的窜进分站中。很难分辨是正常信号还是干扰脉冲。频繁的电磁启动脉冲与信号叠加后就会造成严重的“大数”干扰。

通常系统采用软件来虑除以上二种瞬间的干扰,有较好的效果,但不能彻底消除,而且还会造成信息采集延迟,使系统反映速度变得迟钝。

第三个原因是井下监控设备所接的电网中有IGBT或可控硅变频调速设备,譬如:变频风机、变频绞车、变频皮带等等,这些设备没有采取任何抑制辐射措施,工作时会发出强烈电磁干扰,严重污染矿井电源环境。干扰信号沿着动力电源传播,一方面释放电磁波干扰沿途传感器,另一方面由电源线直接进入分站,严重时会阻塞监控系统通信,甚至造成分站死机和重启。

针对以上三种原因采用如下几种方法能根除干扰“大数”的发生:
  (1)经常检修传感器电缆的连接;定期更换传感器接插件;消灭接头氧化故障;杜绝使用伪劣的信号电缆。
  (2)调整传感器电缆走向,严格规定传感器电缆不与动力电缆挂在同一侧邦上。
  (3)分站电源不要与变频设备使用同一变压器次级,如果没办法另架设电源,建议采取1:1变压器隔离措施。
  (4)通信线路一律使用屏蔽电缆,屏蔽层连接大地和分站机壳,有条件的用户,传感器电缆也使用带屏蔽层的,并且传感器电缆屏蔽层要连接传感器外壳和本安电源公共端。

  (5)在可控硅变频调速器前面加装“动力电源滤波器”本公司有产品提供。
  (6)传感器改用串行数字通信,可以有效根除脉冲干扰。
特别提醒:单单在分站到地面的信号传输线上使用屏蔽电缆,对解决瞬间异常大数干扰问题没有任何帮助。

  56、KJ101-45B型甲烷传感器采用红外遥调有什么优点? 
  红外遥调的传感器外壳不再设调整孔,可以改善仪器的密封性能和可靠性;红外遥调操作精度高,可以精确到百分之一的精确度,是电位器调整做不到的;仪器无机械调整,杜绝了人为调整带来的损伤,不相关人员无法介入,提高了仪器的可信度。 

  57、KJ101-45B型甲烷传感器为什么只有一组调零键? 
  本仪器为方便用户使用,整机只有遥控器上一组调零键,调零操作比普通低浓传感器还简单,一切复杂的操作全部由单片机软件自动完成。
 
  58、KJ101N-F1监控分站接甲烷传感器是否可以达到2000米以上?
  监控分站的接线距离取决于传感器功耗电流,KJ101N-45型传感器采用新型开关电源技术,在18伏时消耗电流小于50mA,普通1平方电缆(每千米环形电阻大约17.6*2=36欧姆),连接单只传感器接线距离可达2000米以上;若使用1.5平方PUYVR电缆接线距离可达3000米;如果将四芯电缆剩余的一根并联在公共负端,则传输距离还会延伸1.5倍(1.0平方电缆3000米、1.5平方电缆4500米)。

如果需要更远的接线距离,建议使用我公司的GJH100型红外甲烷传感器,它比普通催化传感器功耗更小。
59、一台KJ101N-F1监控分站最多可实现几路断电控制?断电等级如何?

KJ101N-F1型监控分站上有二组本地断电接点输出,接点电流10A,最高限压220V,可以直接分断防爆磁力开关;KJ101N-F2型监控分站上有二组4路断电输出,断电等级同F1分站,可以控制4台设备断电和闭锁;远程断电有与监控分站配套的编码继电器箱,

箱上有两组控制输出,可控硅组可断36V-660V,电流10A;继电器接点组220V,电流2A。每台F1监控分站最多可接4只继电器箱(F2监控分站可带8台断电箱),控制距离大于2公里。

  60、编码继电器箱是怎样实现远程多路断电的?
  本继电器箱采用编码遥控技术,使用一对芯线实现多路遥控,并且供电与控制共用一对芯线,断电现场不必另接辅助动力电源,电源取自KJ101N-F1型监控分站的控制输出,本质安全型。继电器箱上设有选择受控传感器的拨码开关,通过每只继电器箱不同的拨码设置实现多路远程断电控制。

  61、编码继电器箱是怎样实现执行状态回传的? 
  KJ101N-GD编码继电箱中设计有一组电磁/电场感应传感器,能够检测出被控设备的带电状态,能分别检测流过低压接点的激磁电流和高压接点上的交流电压,此信号代表了被控设备的“带电状态”经过光电安全隔离后,沿驱动线路电缆传给分站,最终上传地面主机算计,它是继电箱附带的一项功能,非接触测量方式工作,使用时不用增加设备和线路,不必另行加装馈电传感器,能有效地监控被控设备的断电执行状态,防止人为破坏断电执行和断电执行功能异常。

  62、KJ101N-F1监控分站的风电瓦斯闭锁是怎样实现的?它有何功能?
  监控分站有专用的风电瓦斯闭锁子程序,用遥控器或地面软件下发参数设置,配用三台甲烷传感器和相应的远程继电器箱可组成功能齐全的风电瓦斯闭锁系统,具有工作可靠、断电闭锁距离远、解锁方便、组成设备简单等优点,完全符合最新的AQ6201版要求,具体功能如下:

  (1)上电闭锁:在仪器刚接通电源一分钟内,甲烷传感器尚处于预热阶段,不能有效监控现场瓦斯真实参数,此时仪器要保持断电闭锁状态,使工作面一分钟内不能送电。
  (2)失电闭锁:当监控分站器因电源故障而停止工作时,要保证仪器控制输出停留在闭锁状态,不允许工作面送电。
  (3)超限闭锁:工作面瓦斯浓度超过1.5;回风超过1.0;串联风入口超过0.5要切断对应地区的机电设备电源,并使其保持闭锁状态。

  (4)故障闭锁:甲烷传感器、分站、断电器等设备发生故障或连接线断开时,应将对应区域内的机电设备断电并保持闭锁。
(5)停风闭锁:当局部通风机因故停转,应立即切断该区域内所有机电设备电源,并保持闭锁状态,直到风机恢复常态。

  (6)风机闭锁:当工作面通风机停转,并且瓦斯浓度值大于3.0分时,仪器应输出“风机闭锁”控制信号,该控制信号串入风机启动按钮回路(不是停止控制),不允许再次启动风机,防止高浓瓦斯一风吹事故。 
  (7)解锁功能:用红外遥控器中的专用解锁按钮,在现场进行解锁后方能启动风机排放瓦斯。

  63、为什么KJ101N-F1监控分站在井下可以带电开盖维修和接线? 
  KJ101N-F1型监控分站主机箱采用本质安全结构,内置隔爆式电源,开盖后暴露的全部是本安电路,只要不打开隔爆腔,可带电拔插主板或接传感器电缆均不会产生危险。 建议:在井下不是非常必要,还是不要带电维修,可先用遥控器关闭电源再进行维修操作。

  64、KJ101N-F1监控分站为什么既能配接电流型传感器也能配接电压型传感器? 
  KJ101N-F1监控分站供传感器的四组本安电源是独立的,具有恒流/恒压双重性能,其开路电压19V,短路电流260mA,不是普通的关断式保护电路,因此电压型传感器和电流型传感器均可直接连接不必转换。由于四路传感器电源是独立的,其中一台发生电源短路时,不会影响其它路工作。
 
  65、KJ101N-F1监控分站的不间断电源如何安装与接线?后备时间多少? 
  该仪器的后备电源安装在衬板的下方,24V/4Ah的电池组胶封在ABS工程塑料壳内,橡套电缆引出线由本安腔引出,再进入隔爆接线腔,上+,下-,千万不可以接反!拆下仪器衬板可以很方便地取下或更换,严禁在井下危险场所装拆电池。仪器在常规配置下(3只甲烷传感器)电池可连续供电4小时以上。

特别提醒:打开分站隔爆腔接线时,一定要小心避免细碎线头落入电池接线腔内,以免造成短路打火。连接外置式电池箱时,要首先打开电池箱盖板,让箱内安全联动开关切断电池方可接线! 拆卸时也要先开电池盖,断电后再拆线,否则有引爆瓦斯的危险!

  66、监控系统的传输速率与性能关系如何? 
  监控系统的传输速度直接影响系统的反应速度,应该越高越好,而目前矿井内使用的传输线是一种无序和阻抗不匹配的树状网络,不适宜高频信号传输。提高传输速率后会增加误码率,传输速率和误码率两者是相互矛盾的,应折中取值。

考虑到系统中常用传感器甲烷的反应时间为30秒,系统的反应速度再快也没有实际意义。原煤炭部的技术规范要求系统巡检周期小于30秒即符合要求。单纯的追求高速率而牺牲可靠性指标是不可取,经验证明,基带码传输速率在600bps之内最佳,FSK速率在1200bps为宜。

有些产品单纯地提高传输速率,结果必然降低系统的可靠性,缩短传输距离,系统容量随之下降。 如若获得更高的通信速率,可使用光纤干线,大型矿井建议使用多线程配置(多条线路并行呼叫)。

67、KJ101N系统传输线短路时能够自动切除短路部分是怎样实现的? 
  本系统设计有一种智能接线盒(KFF1型遥控分路器),当传输线局部发生短路时,它会有选择地将短路支线切除,并且地面及时报警记录,待线路恢复正常后能自动或手动接通故障支线,保证系统正常运行。此功能仅限于A-1、KJ10、KJ101、KJ101N系统具备。
 
  68、KJ101N-F1型监控分站后备电源为什么容量大、不易产生记忆效应?
  KJ101N-F1型监控分站的后备电源采用优质、高容量免维护电池组、专业级智能化充放电管理电路、脉冲活化方式充电等多项技术措施,充电电路以每秒200个高占空比窄脉冲给电池充电,使电池时刻保持深度充电状态同时不发生记忆效应,所以它具有非常优秀的后备放电特性。

  69、八模监控分站怎样与现在的系统软件兼容? 
  KJ101N-F2型监控分站的等效功能相当于二台独立的四模四开监控分站,主板上设有二组地址拨码开关,分别占用二组“站号”,二组传感器接线柱分列两边,虚构了独立的两套分站设备,传感器配接;本地断电;远程断电;就地显示;闭锁逻辑等完全与四模监控分站相同,地面系统软件不用任何更动,就可以直接代换二台四四开模监控分站使用。

  70、KJ101N系统的通信接口的结构有几种?
  2007年贯标后的系统淘汰了卡式接口,目前有二种型号供用户选择:KJ101N-J型是通用的外置式接口,用232串口驱动型,用于地面使用,接口与主控计算机通信速度为19.2KBPS,232串口线长度不能大于5米;另一种为光纤驱动型,型号为:KJ101N-G,与主控计算机通信采用光纤传输,

接口和主控计算机通信速度为19.2KBPS。光纤长度最大为10千米,隔爆兼本安结构,可以直接使用于井下环境。地面接口需要另接220V电源,使用时切忌要与监控主机使用一个电源插座,以保障接口外壳与电脑外壳保持同电位,这样能防止浪涌信号引入以及雷电感应的损坏。

  71、内置式接口、外置式接口和光纤式接口使用差异在哪? 
  主要差异在外部结构部分,通用外置式接口和光纤接口的主控计算机通信均采用标准的232串口,通信采用标准232协议方式,在软件上两种接口完全相同的操作方式,外置接口仅限于地面机房中使用;光纤接口设计为隔爆式结构,

通信信号由光纤驱动,可以工作于井下环境,兼有光端机的功能。老用户的内置式接口虽然硬件一级完全兼容,但系统软件目前不能兼容,老软件不能满足新标准要求,升级用户更换外置式接口必须更换与之相对应的软件。

  72、光纤通信的接口有哪些特点? 
  采用光纤通信的外置式接口置于井下,和主控计算机通信采用光纤传输,不但速度快,而且更有效地、彻底的解决了“避雷”问题;光纤通信式接口井下设备通信仍然保留了信号电缆联接方式,并且设计了双驱动电路,驱动能力更强,一台光纤接口等效于双路接口;接口中自带不间断电源,当外界交流电源中断后,能连续工作八小时;对于长距离通信的矿井可省去“干线驱动器”,使用维护更方便。

  73、光纤驱动接口怎样用于目前系统?系统软件要否更换?
  光纤接口属于外置驱动方式,设备分为地面部分和井下部分二种,地面部分结构类似于外置接口,接线方法亦相同,具有双机热备功能,使用外置驱动接口的系统软件程序不用更换,可以直接代换使用;使用卡式接口的老系统软件必须更换主监控程序。

  74、KJ101N-50型断水保护器在瓦斯抽放监控中有何功能? 
  瓦斯抽放使用的水环真空泵,在工作中是绝对不允许断水的,断水后叶轮与固体物质摩擦碰撞就有可能产生火花,有引爆瓦斯的危险。本保护器能自动检测循环水的水位,当水位下降到危险界线后能发出警报,并能输出控制信号自动切断风机电源。
76、KJ101N监控系统有哪些专用维修工具?功能如何? 
该系统配有三种专用测试台。

  (1)用于检修监控分站等设备的KJ101N-13B型综合测试台。它上面设有多路串码信号发生器,电流源信号发生器,传感器电源以及相关的电流表、指示灯,可对监控分站主板、模拟传感器、编码继电器箱、开停传感器等设备进行测试和维修。
  (2)用于KJ101-45B型甲烷传感器主板检修的KJ101N-11型传感器测试台。它上面设有仿真黑白元件信号源、本安恒流电源、输出脉冲指示、长线模拟等电路,是维修传感器的必备设备。

  (3)用于检修老化KJ101N-F1主板机的KJ101N-13B型综合测试台。它是专为小批量监控分站主板集群性能模拟所设计,仪器上装有六个插槽,可同时插接六块主板进入系统,能对分站主板机进行全面检修测试。
 
  77、最简配置的监控系统需什么设备? 
  构成监测系统最简配置可由地面设备和井下设备两部分组成。 
地面设备:奔腾以上的计算机二台; 
KJ101N-J接口一台;
针式打印机一台;
KJ101N系统监测软件一套; 
线路避雷器二台;

如果用户已有PC计算机,只需购买接口和一套软件即可组装成地面主站,这样的配置已具备了监测系统基本功能。 
井下设备:传感器种类和数量按需要配置,监控分站是为传感器供电的,每台监控分站可以驱动四台模拟量传感器和四台开关量传感器,根据传感器装备情况配置的监控分站数量,远程断电还要配置继电器箱等设备。
 
监测用的信号电缆是必不可少的,主干线要用铠装电缆,分支要用屏蔽电缆,线路避雷器一定要配备二台,资金再少也不可以省略,线路没有避雷器保护,一次轻微的雷击都有可能击毁全套设备!

  78、KJ101N系统怎样实现监测数实时联网的?
  KJ101N系统为了满足远程监测终端的需要,在系统软件中嵌入了矿井监测数据联网模块,能很方便的实现矿内终端,矿局数据联网,以及所有远程监控数据联网的功能。嵌入模块分为主动上传的模式和被动文件模式二种,根据上级联网协议选择。

  79、KJ101N系统监测联网终端如何查看主机监测数据?
  KJ101N系统提供两种形式的终端软件。一种是ASP动态网页形式,在监控主机上安装网站服务器和KJ101N_ASP软件,终端机通过浏览器浏览监测主机的实时数据,查询各测点的历史记录和曲线图;另一种是C/S结构网络终端形式,在终端机上安装监控终端软件,监测数据通过网络广播方式发送到每台终端,终端软件界面和主机界面相似,数据实时无延迟。

  80、KJ101N系统监测联网有哪些线路连接方式?
  1)    网线直接连接。用网线连接各个计算机和交换机,组成一个小型局域网这种方式适合矿内终端联网。
  2)    光纤网络连接。这种方式适合距离比较远的局矿联网,光纤的通信距离能达到100KM,且没有干扰,速率快,稳定性好。

  3)    宽带线路连接。租用电信、网通等ISP网络运营商提供的宽带线路作为监测联网数据的载体,数据速率高,无线路投资,维护方便,适合远程的市、局、矿联网。
  4)    GPRS网络连接。GRPS上中国移动推出的一种无线数据通信网络平台,不需架设固定线路,用户连接使用方便、费用低,小流量数据传输非常实用,比较适合偏远乡镇小矿的监测数据联网。

  81、短信预警怎样在KJ101N系统中实现?
  KJ101N系统支持矿井监测数据短信预警功能,只要在原有的监测系统上连接一台KJ101N-81A短信预警控制器并配套使用短信预警软件,就能对井下各测点数据进行实时监视。当某个测点的数据超过了设定阀值一定时间,预警系统就会根据级别给预设号码的手机发出短信报警告知信息,这样煤矿管理人员能在最短的时间内获知井下超限的情况,为及时排险赢得时间,有效防止安全事故的发生。

  同时该系统具备短信查询功能,用户可以编辑短信发送到短信控制器,系统会根据用户要求回复查询结果。

  82、KJ101N系统的报警方式和报警值是怎样设定的? 
  地面报警:主要由监测主机完成,报警方式以声、光方式进行(上限报警或下限报警和差限报警),利用计算机内喇叭和屏幕闪烁完成,也可以外配专用语音声光报警箱。测点的报警值单独设定,均能随意设定和修改。
 
井下报警:由瓦斯、温度、压力等传感器的声光报警为主,可用红外遥控器设定和修改;F2型监控分站有声报警器;F1型监控分站仅能在显示窗上用数码管闪烁示意报警;开关量报警则需要有地面软件完成;用户如需要增强报警功能和效果,可加配声光报警箱,由远程断电输出口驱动,也可以用继电器箱拖带。

  83、A-1、KJ10、KJ101、KJ101N四个监测系统是什么关系?有何不同? 
  A-1是我国自主开发的第一套时分制矿井监测系统,1986年通过部级鉴定,首创二线制基带传输,同步SDLC通讯制式,无分站结构,PC计算机做主机,内置式通信接口,在国内有大量用户装备。

KJ10是A-1的第二代产品,1990年通过部级鉴定,它保留了A-1的SDLC通讯制式和无分站结构,新开发了智能接线盒,开关量扩展器,HG-89接口,线路避雷器等辅助产品,软件更新了版本,可在386以下的微机上运行。该系统在当时国内有大量装备。

KJ101是继KJ10以后的第三代产品,95年通过通过技术鉴定,99年被国家经贸委认定为国家级新产品,它保留了A-1,KJ10的主要优点,还开发了一体化的分站(KJF19监控分站)、耐冲击红外调校的KJ101-45B型甲烷传感器、干线驱动器、数字编码继电器箱等;使用Vb语言开发了第三代Windows软件,应用Access数据库;增加三种联网方式:广播式终端网、局域网和互联网。

KJ101N是贯标AQ6201后的第四代产品,2007年完成,开发有八模八开监控分站、外置式接口、光纤驱动接口、光纤以太网交换机、无线预警基站以及全系列矿用传感器等产品;全系统及部件均具有优异的抗干扰性能和抗浪涌性能;系统传输速率由原来的488提高到1200/2400bps;第四代软件应用了C语言编程和Mysql数据库技术,以及矢量化图形处理技术;性能全面达到或超过了AQ6201标准要求。
 
  84、KJU3扩展器有何功能? 
  井下开关量集中的测点,往往要求监控分站或控制器有尽可能多的开关量端口,因结构限制使得仪器只有14个接线端子,扩展器上设有八路开关量输入端口,经过并/串转换后输入到监控分站信号端口中,使用一台KJU3开关量扩展器,可将一个模拟量端口扩展成八开关量。监控分站的模拟端口可任意组合,能适应不同数量的开关量与模拟量传感器搭配。
 
  85、井下一氧化碳传感器为什么偶尔会检测到很高的值?是不是电磁干扰所致? 
  一氧化碳检测值异常波动不一定是干扰大数,井下放炮时,炮烟中含有很高的一氧化碳成分,且浓度很高,它会随风流向下游排放,安装在回风道中的一氧化碳传感器就会检测到,并且迅速上传地面发生超限报警现象,地面检测记录中就能检索到短暂的超限峰值。

  86、KJ101N系统能否配接高低浓甲烷传感器? 
  本系统只占用一个传感器端口就能实现高低浓甲烷传感器的配接,软件的存储、检索、曲线保持连续性, 与普通传感器使用一样方便。

  87、新四模四开监控分站都有哪些改进,性能如何?
在硬件方面,2005年推出的新四模四开监控分站在原来的基础上新增加了四组独立的开关量输入端口,在接入四个模拟量的同时尚能接入四组开关量;本机断电增加到二组继电器,可以独立设置受控逻辑。

在功能方面,新版四模监控分站保留了开关量扩展和编码控制输出等功能,增加了红外遥控参数设定,开关量三态输入,模拟量串行码输入,地面初始化参数写入等多项新功能。

  88、老四模监控分站能否改造成新标准监控分站?都要更换那些部件?
  只要更换一块新主板即可,变成四模四开分站,开关量接入在主板上方,无需改动仪器结构,电源、衬板等其它设备全部兼容。如果更换衬板,可获得抗电磁干扰性能,如果不更换电源,改造后的新四模本地断电还是单组继电器输出。

  89、KJ101N-F2与KJ101N-F1二种监控分站有哪些相同和不同的地方?
  (1)外壳改用玻璃钢热压成型,坚固美观,整机重量只有17公斤
  (2)远程断电增加到了二路,最多可以控制8台继电器箱
  (3)后备电池内置在隔爆电源腔中,方便更换

  (4)电源接线腔改在后面,打开后盖能全部暴露出电路,更方便维修
  (5)电源电压转换直接在接线柱上可以选择,不必再开盖改线
  (6) 本地断电二路,断电接点的常开/常闭直接在印版端子上引出,每只继电器2组转换接点输出,总计四组转换节点输出,可同时控制4台设备断电及闭锁

  (7)前面板增加了声光报警,用于风电闭锁时不必再增加声光箱
  (8)传感器引出线改用优质航空插头连接方式,方便现场快速拆卸
  (9)保留了原来八模的虚拟双四模方式,可以代替二台四模四开分站使用

  (10)主板装在前面,采用排线插头方式连接,与四模金手指接插方式不同
  (11)兼容现有新/老系统软件,可与F1分站并网使用。

  90、KJ101N-F型监控分站许多参数都是从地面设置的,脱机后情况怎样? 
  仪器与KJ101N系统联网时,参数设置大部分都是由地面下发的,脱机时不受影响;当仪器电源中断重新上电后,仪器监控参数由内部非易失存储器记忆,基本参数依照前次设定为准。接通网络后,地面主机有权修改各项参数设置。八模监控分站和2005年后生产的四模监控分站都具有长期记忆参数功能,不怕掉电。

  91、监测机房离井口很远时KJ101N监测系统怎样适应? 
  本系统的FSK传输方式传输距离长,可达30公里,且传输质量和可靠性不受影响。考虑到长距离架空线路容易遭到雷击,机房与井口距离远时,建议使用光纤驱动接口,抗干扰性能还会得到进一步提高,如果没有条件架设光缆,一定要用屏蔽电缆连接通信线路,且两端屏蔽层一定要良好接地。 

  92、机房UPS电源有何种要求? 
  为保证监测系统不间断工作,地面机房中必须安装不间断UPS电源。该电源有在线式和后备式两种,区别在于交流电停电瞬间的切换方式不同。在线式优于后备式,两者售价有很大差别,用户可根据自身条件选择。功率一般选用1000W以上的产品。UPS电源中的蓄电池全负荷供电时间只有15分钟,如需较长时间的备用电源,必须外置大容量蓄电池,建议购买100安时免维护电池组。
 
  93、生产监测与安全监测合用一套系统时怎样配置? 
  将生产监测与安全监测合用一套系统是非常经济的做法,因为监测系统本身有很大潜力没有利用。井下分别根据生产和安全需要将各种传感器挂接在传输总线上,监测信息集中传输到地面中心站,再根据要求分设若干台生产终端和安全终端,两种终端的硬件相同,区别在于终端显示软件。本系统具有生产与安全监测的全部功能,还可通过局域网和互联网共享监测资源。
 
  94、系统防雷的若干问题
  除了大气放电造成的强电磁干扰外,还有一种来自矿井内部动力电源故障浪涌电流造成的破坏, 后者的破坏力往往远高于雷电的损坏力,特别在动力电源设备发生击穿短路、电缆短路放炮、电缆弧光短路等情况时,动力电源的相间会发生严重的不平衡。

击穿点对地短路,造成很高的跨步电压(不同位置的两点大地电位差),能造成井下现场接地点与地面机房接地点很高的电位差。
信号传输线跨接在这个高电位差的两地之间,与仪器之间形成放电回路,能在很短的时间内烧焦电路板,并使其碳化击穿,会破坏整个网络。
用户往往在没有发生雷雨的季节也发生了击穿损坏,这就是动力电源浪涌造成的破坏。

就现场实际情况建议用户采取如下十二种措施, 可以有效的防治闪电雷击和动力电缆浪涌感应造成的损坏。
  (1)传输干线全部更换屏蔽线,井筒电缆钢用丝凯装线,并且从井底到机房不要设接头,直达机房,电缆的屏蔽网(包括铠装钢丝)上下两头分别可靠接地,特别是地面干线尽可能避免架空走线,必须走明线时要用钢绞线吊挂,钢绞线两端可靠接地。

  (2)有条件的话地面线路可以考虑采取埋地走线方案,穿入钢管作防护外皮埋入地下能取得良好防雷性能。
  (3)如果实在没有条件使用屏蔽电缆,把四芯电缆中的二根剩余芯线,在井上井下分别良好接地,也可有效吸收感应能量获得明显的保护作用。
  (4)传输线终端的井上下分别加装避雷器,不可以只安装地面,忽略井下!安装线路避雷器,可以得到很好的保护效果,千万不要拆掉避雷器运行系统!

  (5)避雷器的保险管被击断后,要换上相同容量的备用保险管,当地购买不到相同规格保险管尽快与厂家联系,切不可以用大容量的代换,一般不要用大于500毫安的保险管,绝对不要用导线替代融丝!现场对损坏的保险管可以自己焊接,可以找来0.08到0.1漆包线替代熔丝焊接在玻璃管中。

  (6)信号传输线不要同动力电缆挂在同一侧邦上,更不要挂在同一个电缆钩子上,否则动力电缆发生瞬间短路的浪涌电流会在传输线上感应出数千伏电压,能量非常强大。
  (7)避雷器的接地线要良好接地,特别是安装在井下的避雷器尤其重要。
  (8)雷电大作时,特别在机房附近落雷时,建议关闭地面主计算机,然后拔下主机和接口的电源插头,接有局域网的也要拔下网线插头,这样可以有效的保护计算机不被雷电击毁,但不能保护井下设备,只停电不拔下插头,主机照样容易被雷击毁。

(9)计算机外壳接地不能改善防雷性能,恰恰相反,机器外壳悬空能有效阻断放电通路,更有利于防雷。建议电脑插座中的保护接地不要连接大地(品字形插座中间的插孔),但要保证外置接口的外壳和电脑的外壳地连接在一起就可以(插在同一电源插座上,或用导线将二个插座的“保护地”连在一起),千万不可以只有一台接地而另一台外壳悬空(指通信接口和电脑的外壳)。

  (10)改用光纤信号传输,可以彻底杜绝线路雷击损坏(镇江中煤电子已有光纤传输接口,可以直接代换使用)。

  95、KJ101N系统地面可接多少终端?功能如何? 
  本系统地面可以任意增加显示终端数量。终端功能与监测主站类似,但不具有下发控制命令的功能以及对系统参数设置的功能。屏幕尺寸有17"、19"、26"、47"液晶屏、100"背投屏、200"前投屏等多种规格,也可以将地面系统联成以太网或通过互联网开设远程终端。
 
  96、KJ101N系统的传输干线可否用光纤?成本如何? 
  本系统已开发了专用光纤传输设备:KJ101N-G型矿用数据光端机,可替换从机房到井底第一分支点的传输干线。使用光纤可提高系统的抗干扰能力和防止雷击损坏设备。采用光纤传输要比常规电缆传输增加4万元左右成本,井底光端机必须有可靠电源共给。
 
另外本系统也可以采用光纤以太环网方式,需要增加配套的产品有:KJJ159型本安型以太环网交换机、KDW660/18B型矿用隔爆兼本安电源、地面光电接口。使用环网方式要增加少许成本,但可以提高系统传输速度,适合大型矿井应用。

  97、人为破坏断电控制,本系统怎样检测和处理?
  本系统设计有一种KGT19型馈电传感器,将其安装在被控开关负荷测电缆上,检测线路上有无电压(不是电流),如果发生人为阻止断电控制的执行,或线路故障造成断电失效,系统会立即报警并记录。

该传感器还可当做配电状况的检测,用于生产调度指挥。KJ101N-GD型矿用继电器箱内带有馈电回传功能,可以将断电执行状态回传监控分站和地面,不必另设馈电传感器和线路。
 
  98、厂家怎样培训与保修? 
  厂家每年定期集中举办用户培训班,系统地对执机人员和维修人员进行理论培训。用户要支付相应的培训费。没有条件参加培训班的用户,也可以在现场安装调试过程中进行理论与实践培训,选用何种培训方式签约时协调,同时产品在定货时商定好免费维修年限,超期维修要适当收取费用。KJ101N系统在主要分布地区都设有维修服务站,用户可就近得到服务。 

 
KJ101N系统用户分布图

  99、《煤矿安全规程》通风安全监控部分与老版本有那些重大改动,情况如何? 
  (1)煤矿安全监控设备的装备标准依据矿井瓦斯等级、自然发火状况等确定,不考虑矿井的生产能力;
  (2)高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井、有高瓦斯区的低瓦斯矿井必须装备矿井安全监控系统;

  (3)没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的掘进工作面,必须装备甲烷风电闭锁装置或风电闭锁装置和甲烷断电仪;
  (4)没有装备矿井安全监控系统的低瓦斯矿井的回采工作面,必须装备甲烷断电仪,也可装备甲烷风电闭锁装置;

  (5)监控系统井下分站必须具有甲烷风电闭锁功能;
  (6)监控系统井下分站必须配备不间断电源,满负荷供电时间不小于2小时;
  (7)监控系统必须具有断电失效监测功能(馈电状态回传);
  (8)断电执行装置在交流电中断后必须有后备电源维持其闭锁状态功能。
相比之下,新《煤矿安全规程》比老版本要求更加明晰严格。
 
  100、监控分站有大、中、小之分,它们的各自优势与缺点如何? 
  具备大、中、小分站的系统优势在于可根据具体工作面和传感器的分布情况选择不同的分站,可最大限度地减少分站数量。缺点是分站的品种多,不同分站的部件不能互换;配备的电源也要分大中小型,使维护难度增加,分站的数量虽然相对少些,但电源数量无法减少;另外大分站所需传感器的电缆多,总体造价不经济。

使用单一品种分站的系统优势在于互换性好,便于维护,可以充分的利用分站的资源,减少库存备件和备用设备,传感器电缆布设更为合理,节省总体成本。实践证明中小型分站是将来监控系统的发展方向,不要听信有些厂家的恶意炒作,系统的优劣不能用分站大小来衡量,也不是分站型号越多就越先进,有关更详细文章请参阅本《技术问答》34节:人们普遍认为监控系统都是大同小异,KJ101N实际情况也是如此吗?

  101、KJ101N系统的抽放监测功能如何?
  (1)    实现了抽放系统与安全监测有机结合 ,节省用户资源
  (2)实现了多层次网络信息共享 
  (3)系统配有抗湿型管道瓦斯传感器,检测元件寿命长,工作稳定

  (4)系统配有智能化集中监控大柜,监控功能强大
KJ101N瓦斯抽放利用系统主要的检测参数有甲烷、管道负压、管道温度和管道流量。监测系统能对检测参数进行就地显示,获取准确的工况流量;通过温压补偿和浓度运算,计算出混合流量和纯瓦斯流量;同时统计各量的日累计等;另外还有断水保护、泵房环境瓦斯监测、电机和泵的轴温监测,对于瓦斯利用系统可进行罐高、水封水温、灌内浓度、出入口瓦斯浓度监测以及入口浓度控制等。

  102、馈电状态传感器有何用途? 
  馈电状态传感器主要用来检测机电设备带电状况,检查被控设备状态是否符合控制逻辑,比如井下监控分站发出断电指令后,检测被控开关负荷侧是否真正切断了电源,避免断电失效而不能及时发现。本传感器不同于开停传感器,仪器是通过检测电缆外层的电场来判断线路是否有电,因此也可用于矿井内供电状态监测。

  103、KJ101N型监控系统是怎样解决风筒风量传感器工作不可靠问题的? 
  我公司新近研制出一种GFT5型风筒风量传感器,工作原理与常规产品不同,它没有运动的机械臂,依靠检测风筒外面静止压力来判断风量状态,用尼龙编制扁带捆扎在风筒上方。该传感器能适应不同风筒直径均,只需束紧编制带即可工作,无需调整规格尺寸,经现场使用证明工作稳定可靠,不用经常维护。

  104、怎样在双风机双电源上实现闭锁控制?
  (1)KJ101N-F1型分站(四模四开)上的实现方法 


  (2)KJ101N-F2型分站(八模八开)上的实现方法
 

  在对双电机的对旋风机监控时,可视为一台风机处理,每组风机安装2个开停传感器(图中未画出),开停信号并联输入分站。


  105、为什么电脑和外设的串行接口容易损坏?怎样能有效预防?
  有电脑使用经验的人都会发现,232串行口极易损坏,有时竟然是莫名其妙地发生的,包括与电脑连接的打印机、扫描仪接口……

连笔记本的串行口也不能幸免,有时仅仅是带电拔插一下串口,结果就在悄无声息的情况下损坏了,到底是哪里来的能量损坏了它们?为什么与它连接最紧密的显示器通信口很少损坏?笔者对此做了大量研究,现将它的庐山真面目揭示给大家,欢迎参与讨论拍砖!

首先我们共同回顾一个人们不太熟悉的半导体器件的基础知识—“MOS器件的锁定状态”,目前市场上流行的MOS器件绝大多数都是互补CMOS器件,它是在一块N型衬底上,利用PN结当作绝缘体,光刻制造出来的电路图形,它不是真正意义上的绝缘体,当外界信号电压低于衬底2个PN结电压时,整个器件就会变成一只5层PN结可控硅器件,晶片上集成的全部晶体管都会导通,呈现低电阻大电流状态,且不能自行关闭,如果没有电源限制措施,很快就会发热烧毁器件!

这种可控硅触发效应称之为MOS电路的“锁定状态”,所以CMOS器件有个明确的使用禁忌,器件输入信号电压不得高于供电电压Vcc、不得输入反向电压(-1.2V以下)。近年的半导体器件已经加装了输入保护器件,负向输入的锁定状态已经大为改善,但还是不能抑制高强度触发能量。

在正常的电路中没有高于电源电压的信号,也不存在低于地电位的负向电压,所以大家遇不到这样的情况发生,接口芯片的信号线直接与外界连接,情况就大不一样了,线路上的电磁感应、来自电源的浪涌、大气中雷电冲击都会引入异常电压,轻轻地骚动就可能触发CMOS工艺制作的接口芯片进入锁定状态而损坏,包括局域网的网卡电路。

为什么带电插拔串行口容易损坏器件呢?连接电脑和外设的串行接口中主要有三根线,信号发、信号收、地线,在插拔串行接口时,如果在瞬间地线首先脱离,那么就会有非常危险情况发生,外设的外壳与电脑外壳之间由于脱离了连接,各自受到不同相序工频感应,就会有不同的交流电位,外设的外壳与内部变压器的屏蔽层相通,与220V市电有很大分布电容,它又与5V公共地相通,

电脑的这一边也是如此,二个设备之间的交流电位有上百伏的感应电压,如果你不相信,可以做个实验,用手指间去触摸不接地的电脑外壳,你会感到麻电,再用数字万用表交流电压档测量外壳对地电压,可达白伏之多,它若叠加在接口信号中,瞬间的高电压窜入接口芯片,立刻触发所谓的“锁定状态”烧毁娇嫩的串行口芯片,造成器件永久损坏,有些芯片进入锁定后不一定烧毁,但反复触发之后也会对器件性能造成很大伤害。

电脑显示器也和外设一样连接,为什么显示器的信号接口损坏很少呢?这和使用环境有关系,显示器往往与电脑使用一根电源线,电源线中的“保护地线”牢牢地将它们拴在了一起,它们之间的外壳很少有脱离连接的时候,两个机壳间就不会有异常电位发生,再者,电脑很少有开机带着电拔插信号线的时候,谁会看不到屏幕界面就去拔插电脑显示器呢?

综合以上分析我们明白了真相,监控系统接口与主机连接的串口是一个道理,千万不要带电拔插串行口,通信接口要模仿显示器的环境,牢牢把通信接口的保护地与电脑连在一起(电源插座地线连在一起)!不要在通电的情况下拔插通信接口插头!在发生雷击的时候,如果通信接口外壳与计算机外壳没有可靠的连接,雷电流通过信号连线首先击穿接232芯片!

接有互联网,局域网的电脑也是同样道理,一阵雷雨过后,银行、邮局的电脑成片瘫痪不在少数!人们还没有在雷击中学会保护自己的设备,要记住:只关闭电源,没有拔下电源插头、没有拔下网线的电脑很难跳脱雷击的厄运!
下面给出基带接口和FSK接口强化接地的照片,请现场人员参照处理



 
  106、KJ101N-08.1版系统新软件有何特点?
  KJ101N-08.1系统软件与它的硬件风格一样充满了创新意识,08版系统软件可运行在Windows全系列平台上,使用C++语言编写,运行速度快、稳定可靠,带有多种用户习惯的显示界面,使用方便快捷。新软件图形具有无级缩放功能,尤其是曲线显示方式更是独树一帜,操作灵活简便,数据库使用新一代的MYSQL,为用户二次开发和组网奠定了良好的基础。

  08软件具有五种显示模式,用以适用不同矿井规模和不同习惯的用户,它新增了传统的以分站为显示单元的模式,能够详细全面显示检测参数,可以避免隐含显示方式给人们带来不明确的错觉,譬如用颜色表示断电、报警等状态。08软件已经保留了经典的全息显示模式,并在原基础上做了大量改进,其性能得到了质的飞跃。

  08软件最为突出的特点是它的曲线显示方式与众不同,在一条无限延长的曲线上,可以随意改变时间坐标点,换日、换时、换分.....可以随意改变坐标的量程尺度,不需要反复根据提示进行选择。

  新软件结构采用组态模式,根据用户需要可以很方便的修改和扩展。系统设计有局域网终端和互联网远程终端,可将终端延伸到地球上任意角落,用户只需很小的投资即可迅速组网。本软件集各类监控系统的优点于一身,功能齐全,可靠实用,符合AQ6201全部规范要求。 

  107、分站设置数量少于4台时,为什么会影响数据采集刷新?
   地面软件监控分站设置过少时,会使系统软件巡检周期变短,当巡检周期小于2秒后(分站少于4台),井下分站将来不及采集传感器数据,不停地与地面进行应答通信,分站和地面主机收到第一组数据后就不再刷新,但传感器工作正常。分站总数少的矿井,不要把分站测点开辟过少,一般不小于五台。

  108、同一批的产品中,为什么有些分站后备电源就达不到要求的供电时间?

  1)使用中的后备电源,每次完全放电后,要经过48小时充电方能全部充满,每天都发生交流电停电的场合,当恢复供电后,短时间内不能将电池充饱,电池将长期处于过放电状态,致使电池容量很快衰竭。

  2)电池全放电后要立刻充电,否则很快极板就会发生硫化而损坏,井下工作面设备搬迁时,往往生产部门首先切断工作面电源,然后才逐步拆卸设备,带有后备电源的分站,在交流电停止那一刻开始,已经开始消耗后备电池中的电能,直到电池放光为止。如果这台设备不能迅速搬移到新工作地点,并且连接好电源将电池及时充电,那么这台分站中的电池组注定就报废了!用户要防止这种在不知不觉中损坏设备的习惯行为,一定要在拆装设备之前,用遥控器关闭分站电源。

  3)在进行后备电源容量的测试之前,一定要保证48小时的全充电(二天二夜),如果仅仅充电八小时就开始放电,电池组只能充到1/3不到的容量,将远远达不到全容量的指标!

  4)仓储中的后备电源要定期半年充电一次,升井检修的仪器,一定要充足电后再储藏,避免损坏电池。

  109、地面采用多电源插座供电会有什么隐忧?
  在使用多个电源插座时,尤其是采用双回路电源供电的机房,千万要将几个电源插座中的保安接地相互牢靠连在一起!!以保证电脑及接口的外壳“同电位”,否则电源浪涌和雷电极易损坏你的串行接口!!千万不可以轻视此问题,即使不采用双回路供电,也是一样的危险,现场已经发现多起类似严重的事故。

下面简单描述一下雷击的过程:感应雷首先由信号线进入接口,上万伏的电压能轻易击穿空气到外壳,外壳再对电路板击穿进入5V芯片电路,经过串行接口芯片连到计算机,由主计算机外壳入地,雷电流所经过的路径将全部被损坏!

  110、连接非串码制式传感器的分站有什么问题?
  凡是连接有非串码制式传感器的分站,不再具有抗干扰性能,并且由于采集周期变长,不能保障2秒快速断电的指标,使用时注意传感器的搭配,或者尽可能选配我公司的原装产品。设有非串码制式的分站,采集传感器信息的速度会变长,这样的配置达不到2秒快速断电要求。

  111、匹配器三通有什么用途?信号干线分叉点为什么要加装匹配器三通?
  匹配器是我公司生产的专用三通,里面接有6只网络匹配电阻,接在线路分叉点上,能有效抑制信号反射对通信的打扰。FSK方式的通信主干线大分支,(小于1公里的可以忽略不计)特别越是靠近接口端的分叉尤为重要,树状连接极易造成信号反射,使通信不稳定,根据布线情况在分支处安装匹配器,可以有效抑制反射信号。匹配器安装时注意,每个支点最多装二级,级数多了会衰减信号。地面分支可以从接口中的另一组信号分出来,不要接匹配器。

  112、地面FSK通信接口为什么设计二套独立的驱动电路
  信号线路传输时不可以随意分叉,否怎会发生信号反射叠加,严重时会使误码率下降造成通信阻断,二套相互独立的驱动电路可以隔离线路会接,可以同时驱动二路通信电缆,由于没有电气连接关系,不会发生信号反射和匹配问题,这样的设计能够连接二个不同区域的网络,甚至二个井口的监控系统。

大部分矿井地面都设有监控分站,譬如:主扇机房、独立风井、抽放子系统、洗选监控等,双驱动口可以隔离井上井下线路,保障通信可靠稳定。

  113、为什么馈电传感器在现场会发生测不准的问题?怎样解决?
  1)馈电传感器是电场感应原理,使用时必须设定参考点,一般都是以大地为参考点,分站本安电源是悬浮的,容易受660V电源分布电容影响,对地有很高的感应电压,安装时要单独接一根地线,如果不接地则无法检测电缆中芯线是否有电,传感器会常亮不灭,本传感器的接地端与线路是绝缘的,由传感器航空插头第4脚引出,接地不方便的地方,可以连接机电设备外壳保护地,也可以单独接个简易地线,譬如金属支架,水管,水沟……。

  2)井下的动力电源中心点是悬浮的,理论上合成矢量电场为零,普通馈电传感器很难检测到微弱的感应信号,使用我公司2010年后生产的KGT8型高灵敏馈电传感,具有抗拒电场干扰的特殊功能,且工作时无需调整维护,工作稳定可靠。


 
  114、变频设备对监控系统的干扰问题如何应对?
  目前矿井中使用的变频设备越来越多,且行业内没有对这类产品造成的电源污染进行规范约束,给矿井中使用的电子仪器带来灾难性后果,KJ101N监控系统虽然具有很强的抗干扰能力,但在超强的电磁干扰环境下,依旧会发生分站通信被干扰阻塞,严重时会反复启动,传感器遇压制性干扰时分站会时断时续显示断线……

遇到此类问题首选是让分站远离变频设备、避免与变频设备使用同一台变压器电源供电、调整信号线走向和传感器电缆走向、传感器使用屏蔽电缆,且将屏蔽层与本安公共端相接!;信号线使用屏蔽电缆,屏蔽层与分站本安地线相连(18V公共端)!要注意这二种屏蔽电缆屏蔽层接法是不同的!

  115、闲置设备为什么要定期驱潮气?
  现场发现,长期存放的分站,隔爆腔里会积存潮气,严重的甚至发生结露现象,受潮的分站通电后结露水气会腐蚀电路板和元器件,造成电路开关不灵、充电电路击穿等严重后果....

  (1)建议:凡是停用时间超过一个月的分站,在下井前要先在地面打开隔爆电源盖板,通电加热48小时
  (2)擦去涂在非金属隔爆面上的凡士林,101分站外壳全是非金属材料,不需要涂布防腐膏,这样有利于机内潮气散发,凡是发生充电电路损坏的分站,一定要联系厂家维修,或自己打开电池接线腔,不接电池空载下测量电压,此电压是脉动的,如果有超过30V连续电压,则是充电电路损坏,千万不可以再换上电池继续使用!

  116、传感器的调试不正确会带来那些问题?
  (1)传感器的硬件调零一定要先通电预热,最好预热24小时,紧急情况也要4小时后再调整,待传感器完全达到热平衡后进行调整能,以保证它最佳的工作点,有条价的用户最好带上气样在井下硬件调零,这样能克服大气压力、湿度、温度的影响,这样才能最大发挥中煤45型传感器的优异性能。

  (2)在井下通气调零时不必全程通气,只要你观察传感器数字显示稳定后就可以按键调整,当你按下第一次按键,就可以关闭气源,反复调整期间不需要维持气样供给,一直到数码管闪烁停止,才能恢复到检测状态,这样可以节省调试气样。如果调整期间有较长的停顿间隔,譬如超过了5秒,致使仪器回复到检测状态,继续调整必须重新充气!

  (3)在对传感器调整期间(调零、调精度)传感器对分站的输出信号一直维持原始测值,与当前显示的值没有关系,一直到数码管闪烁停止后才开始更新远传信号值

  (4)实验键按下后,传感器会输出一个模拟值可变的信号,该信号就是传感器内部设定的“断电值”,通过改变这个断电值设置,可以实现任意值实验模拟,传感器内部断电信号与分站的断电值没有关系,也不受分站控制,它是独立于系统以外的控制功能,可以单独驱动一路微型断电器,完成特殊的就地控制。

  117、甲烷传感器连续受高浓冲击后为什么会发生零点下移现象?
  (1)中煤45型甲烷传感器工作在连续的高浓甲烷气体下,当退出高浓环境后会发生短暂的零点下移现象,过一段时间后就能自动恢复,不会对传感元件造成损坏,此时千万不要随意调试它的“零点”和“精度”!让其自动恢复,否则就打乱了所有参数。

  (2)排瓦斯巷中的甲烷浓度如果在4.00%以上,不宜使用催化元件的传感器,我公司有专用的高浓传感器

  118、FSK线路检修时采用什么办法能更有效判断线路好坏?
监控系统信号极易发生断线、短路、对地漏电等故障,用欧姆表往往不能准确判断故障性质和位置,建议使用电话机的听筒监听调制载波声音,目前使用的FSK信号都在2KHZ左右音频范围之内,人的耳朵可以有效鉴别信号质量,

找一只报废的电话机拆下听筒,焊上二根导线和鱼嘴夹就是一个很好的“信号寻迹器”用它来追踪故障点十分有效,良好的信号声音清脆纯正,犹如池塘里的群哇齐鸣声,线路绝缘不良会引入混杂的工频谐波嘤嘤声,通过声音能方便地辨别出信号短路和有无。

  119、镇江中煤电子的红外甲烷传感器型号是什么?性能如何?
  我公司新研发的红外甲烷传感器信号为GJH100,其性能参数稳定、功耗低、超强的抗硫化氢中毒特性、红外线遥控调校、多种制式输出、结构坚固美观、具有良好的密封性能,该传感器有二种规格,一种为环境型,另一种为管道型,可与各型号监控系统配套使用。

 
管道型红外甲烷传感器

 
环境型红外甲烷传感器


  120、涡街流量传感器量程不匹配为什么不能正常工作? 
  流量传感器的量程匹配非常重要,如果选择不当不仅影响检测精度,严重时会测不到流速数据,这就好比不要能用汽车衡去称量金戒指是一个道理,因为涡街传感器工作时必须具有每秒4米/秒以上的流速它才能准确计量管道中的气体,太低的流速会使读数不稳,甚至没有读数,它的工作原理很像吹小号,力气小吹不出声音来。

在煤矿瓦斯抽放监控子系统的流量传感器设计时,要根据真空泵的额定流量、瓦斯管道的直径,正确选择规格,千万不可以采取大马拉小车的方式配置,也不可以超越量程使用,否则也会引入非线性误差,具体参数见下面附表。如果用户没有把握正确估算流量,请务必与厂家取得联系,避免走弯路。

现场的管路与抽放泵大都不能满足最佳检测参数,可以增加“变径节”实现匹配,厂家配有各种规格变径节,在订货时就设计妥当。管道加入变径节只在局部很短的地方,基本不会给抽放管路带来多大阻力。另外涡街流量传感器安装位置也很重要,详见下一个题目。

根据经验,在正压测安装的流量传感器选型:真空泵额定流量与涡街流量传感器满度流量的比值要大于30%,在负压测安装的流量传感器选型:真空泵额定流量与涡街流量传感器满度流量的比值要大于40%。

真空泵的额定流量在每台泵的铭牌上都有明确标识,流量传感器的基本参数见下表:

满管式涡街流量传感器流量范围参考表



插入式涡街流量传感器流量范围参考表



涡街流量传感器选择规格计算比值时要注意单位换算!!!

如果真空泵额定流量不能满足上述最低流速要求,建议用户在上游侧管道中安装流体变径整流器。其结构如下图所示。


  1、涡街流量传感器
  2、整流喷嘴上游侧部件
  3、前直管段
  4、后直管段
  5、整流喷嘴下游侧部件

  121、抽放传感器安装的注意事项有哪些?
  安装位置对于涡街流量传感器的稳定可靠运行非常重要,必须要做到以下几点:

  (1)涡街流量传感器要安装在水平放置的抽放管路上;
  (2)涡街流量传感器的安装位置尽量远离真空泵,不要安装在有强烈振动的管道上,以免影响精度,如传感器在有振动的管道上安装使用时,可采用下列措施减小振动带来的干扰;
  A)如果实在找不到避免震动的适当位置,必须在涡街流量传感器与真空泵之间距涡街流量传感器2D处加装管道固定支撑点;
  B)在满足直管段要求前提下,加装软管过渡;
  (3)传感器上游和下游配置一定长度的直管段,其长度应满足下表要求。



  (4)    在传感器的上游侧不应设置流量调节阀。

  122、抽放子系统的其他几个传感器安装应注意什么?
  (1)    温度和压力传感器必须安装在涡街流量传感器的下游,管道甲烷传感器的进出气咀分布在涡街流量传感器的两侧,相互之间距离可尽量靠近,只要不影响装卸即可。管道甲烷压力、温度传感器均配有安装转接附件,将转接附件要焊接在抽放管道壁的正上方。

  (2)    抽放子系统的四个传感器应单独安装在一小段与抽放管路同径的金属管上,两端与原抽放管路通过法兰连接,以便加工安装及日后拆卸维护。

  123、管道甲烷传感器安装应注意什么?
  (1)    由于管道甲烷传感器采用分流取样检测方式进行,要保证其进出气咀之间有微差压,以保证抽放气体经传感器气室流动,否则会造成检测数据不准确;

  (2)    管道甲烷传感器应悬挂在安装位置的正上方,分流管尽量短,而且不能存在存水弯,以保证气体顺畅流动,否则因水堵造成无法正常检测;
  (3)    如果管路中水气过大,要在进出气端加装单独的简易气水分离器,防止水灌入传感器检测气室;否则将造成传感元件不可修复的损坏;

  (4)    如果管道甲烷传感器进出气咀之间的气差压过大,要在进气咀前加装限流阀,流量控制在200ml/min即可,否则将严重影响测量精度。
  (5)    插入式甲烷浓度传感器最好安装在抽放泵的“正压端”负压端的气压不稳定、气体稀薄容易引入较大误差。

124、KJ101系统定时器一般应该设置多长?
  对于FSK的传输接口,一般设置320~350毫秒;对于基带的传输接口,一般设置400~450毫秒,现场一定不要随意更改参数,设置不当会引起通信不稳,巡检周期变长,严重时会发生数据冲突造成频繁丢失数据。

  125、怎样才能知道KJ101系统的双机同步是否正常?
  可以使用“MySql Control Center”工具或在“命令提示符”下使用mysql.exe程序来查询备机所指的数据库中的analog_monitor_data表中的数据,看看它与主机中的数据相差是不是一分钟的时间。一般情况下,主机采集的数据要一分钟以后才能同步到备机,但如果网络比较忙的话,同步的时间可能要超过一分钟,这应该是正常的情况。

  126、怎样对数据库文件进行备份?
  首先要停止正在运行的MySQL服务,方法是:将鼠标移到“我的电脑”上,单击鼠标右键,系统弹出快捷菜单,选择“管理”,系统弹出“计算机管理”窗口,在左窗格中展开“服务和应用程序”后,选择“服务”选项。在右面的窗格中找到“MySQL”服务后,按下“停止”按钮,等到“MySQL”服务后,拷贝D:\KJ101N煤矿安全监控软件\mysql\data\kj101目录到你要备份的目录中即可。目录拷贝完成后,可以再启动“MySQL”服务。

  127、KJ101系统的终端程序为什么连接不到服务器?
  首先要确定终端程序的电脑与MySQL服务器是否已经连通,可以使用ping命令来测试。如果已经连通,则确定终端程序的电脑与MySQL服务器的IP地址后,将终端程序的电脑中的终端程序所在目录的KJ101.ini中DB_HOST参数指向的IP地址应该是MySQL服务器的IP地址,DB_USER参数应该是MySQL服务器中的用户,DB_PSWD参数是这个用户的密码。

  128、为什么KJ101双机热备系统有时会有两个监控主机?
  首先要确定双机热备的两台电脑是否联网且在一个网段,如果不是一个网段要调整为一个网段;如果在一个网段,但仍显示两个监控主机,则要检查两台机器的防火墙是否关闭或者在防火墙的配置中将监控程序加入例外中。

  129、为什么有时模拟量的数据没有达到断电值,但却出现断电的情况?
  出现这种情况有两种可能,一是传感器井上井下的参数设置不一致,需要对传感器重新下发参数;二是井下传感器的类型选择错误,请选择正确的传感器类型。

  130、KJ101系统偶尔会出现“KJ101系统XXX入库失败”,请问如何处理?
这种问题可能是MySQL数据库中某个表XXX出错,应该对其进行修复。修复MySQL数据库的方法如下:
  1.    选择“开始”菜单->“所有程序”->“附件”->“命令提示符”。
  2.    d “Enter”键
  3.    cd D:\KJ101N煤矿安全监控软件\mysql\bin

  4.    myisamchk –f –r D:\KJ101N煤矿安全监控软件\mysql\data\kj101\XXX.MYI


131、KJ101系统可将监控主程序和MySQL服务器程序分别安装到不同机器上吗?
可以,KJ101监控系统的架构是非常灵活的,根据矿上的不同的情况,可以组成如下几种形式:

  单击形式的监控主机与MySQL服务器安装在同一台机器上。
 

  单击形式的监控主机与MySQL服务器安装在不同机器上。

 
  双机热备形式的监控主/备机与MySQL服务器在同一台机器上。
 

  监控主机/备机与MySQL不在同一台机器上。
 
 
  监控主机/备机共用一台MySQL服务器。
 
点击打开连接

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