第一篇：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)復(fù)習(xí)題

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)復(fù)習(xí)題

一、填空題

1電量信號與電量信號之間的接口。

2、常用便攜式瓦斯傳感器包括：光干涉瓦斯檢測儀、瓦斯智能檢測記錄儀、瓦斯氧氣雙參數(shù)檢測器、便攜式瓦斯熱催化報警器、瓦斯報警礦燈器。

345、從能量的角度出發(fā)，可將傳感器劃分為兩種類型，一類是傳感器），一類是非能量轉(zhuǎn)換性傳感器（也稱無源傳感器）。

6二、簡答題

1、我國煤礦安全檢測技術(shù)有較大進步，主要表現(xiàn)在哪些方面？

答：（1）具有先進的火災(zāi)報警系統(tǒng)；

（2）具有先進的瓦斯?jié)舛阮A(yù)測與超標(biāo)報警系統(tǒng)；

（3）通過監(jiān)視器、傳感器可以預(yù)防危險事故的發(fā)生；

（4）基本脫離了人工直接去地面檢測的傳統(tǒng)模式，完全進入了計算機信息時代。

2、傳感器的選用應(yīng)考慮哪些問題？

答：（1）靈敏度；

（2）響應(yīng)特性；

（3）線性范圍；

（4）穩(wěn)定性；

（5）精確度；

（6）測量方式。

3、監(jiān)控系統(tǒng)中井下分站的作用包括哪些？

答：（1）一方面是對傳感器傳送來的信號進行集中處理，使其轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘査腿氲孛嬷行恼荆?/p>

（2）另一方面將地面中心站發(fā)出的指令或從傳感器送來的由分站處理的信號送至指定的執(zhí)行部件，從而完成預(yù)定的處理任務(wù)；

（3）給傳感器供電。

4、測風(fēng)站的布置要求有哪些？

答：（1）首先在主要風(fēng)道都要建立測風(fēng)站；

（2）設(shè)置在平直巷道中前后各10米范圍內(nèi)不得有拐彎、障礙或阻力；

（3）巷道斷面不規(guī)則情況下，將其周圍用木板或其他材料固定規(guī)整形狀，而且固定物長度不得小于4米；

（4）懸掛冊封記錄板。

三、簡述題

1、簡述安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

答：（1）適用性。首先選用的檢測監(jiān)控系統(tǒng)必須適用于該礦井；

（2）可擴展性。因為礦井中的采區(qū)不斷變化，而且礦井也可能擴建，所以最好檢測監(jiān)控系統(tǒng)可擴展，這樣可以降低成本；

（3）兼容性；

（4）節(jié)約性。安設(shè)檢測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)本著節(jié)約的原則，在主要以及需要安設(shè)的地方安設(shè)；

（5）先進性。有利于測量及反映數(shù)據(jù)的精確，以便更好的了解情況；

（6）可管理與標(biāo)準化。易于管理，從而對安全狀況更好的檢測監(jiān)控系統(tǒng)出問題時，也可及時作出反映。標(biāo)準化有利于對數(shù)據(jù)的果斷處理。

2、以平行板電容為例，簡單分析電容式傳感器的工作原理，并求出極距變化型傳感器的靈敏度。

答：（1）工作原理：C?

?0?8.859?10

?1

2?0??r?A

?,如右圖所示,為真空介電常數(shù)

?r為介質(zhì)介電常數(shù)

A為平行板橫截面積 ?為平行板間的極距(2)靈敏度E?

dld?

即當(dāng)傳感器的極距變化時,其輸出量的變化量

E?

dld?

??

?0??r?A?

3、簡述瓦斯遙測警報儀的工作原理。答：工作原理如下圖所示:

當(dāng)瓦斯氣體進入元件時，在元件室內(nèi)發(fā)生無煙反應(yīng)，產(chǎn)生能量，溫度升高，電阻也升高，使得電橋失去平衡，引起電壓變化，其變化大小由瓦斯?jié)舛葲Q定。該電壓變化值被放大后可向三個方向發(fā)展，一是通過電子顯示瓦斯?jié)舛?；二是?dāng)瓦斯?jié)舛瘸^其允許值時，控制開關(guān)進

行報警；三是通過電壓頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為易于傳輸?shù)念l率信號，然后由載波發(fā)生器進行傳輸，載波接收器接收后，再將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，進而控制電子開關(guān)，對其報警。

4、甲烷傳感器的布置要求有哪些？隔測點瓦斯的報警濃度、斷電、復(fù)電濃度及范圍各是什么？ 答：（1）布置在采煤工作面、進回風(fēng)巷、機電設(shè)備等重要部位，容易發(fā)生瓦斯超限的地方；（2）人不易觸及的地方；

第二篇：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)

一、名詞解釋

1、電化學(xué)：研究化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)變及與此過程有關(guān)的現(xiàn)象的科學(xué)。

2、傳感器：傳感器是借助于檢測元件接受物理量形式信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成同種或別種物理量形式信息的儀器。

3、靈敏度：傳感器輸出量的變化值與相應(yīng)的被測實際量的變化值之比。

4、中心站：

5、總線：總線是一組能為多個部件分時共享的公共信息傳送線路。

6、單片機：單片機是將CPU、儲存器和I/O接口電路等最基本部件集成在一塊芯片上的微型計算機。

7、軟件故障檢測：是指在設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用程序時應(yīng)同時考慮對系統(tǒng)的故障進行自檢。

二、填空題

1、計算機控制系統(tǒng)由控制計算機本體和受控對象兩大部分組成。

2、微型機監(jiān)控系統(tǒng)主要由硬件設(shè)備、控制軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成。

3、主機主要由CPU、存儲器、總線等組成。

4、微型機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。

5、中心控制機的核心控制器一般選擇為可編程控制器、單片機、單板機、或微型機。

6、分時和共享是總線的兩個特點。

7、監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種，模擬

數(shù)據(jù)是在某個區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)，即是連續(xù)的信號。數(shù)字數(shù)據(jù)是在某個區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生離散的信號。

8、數(shù)字信號發(fā)送的最基本優(yōu)點是比一般模擬信號發(fā)送便宜，而且

很少受噪聲干擾的影響，最主要的缺點是數(shù)字信號比模擬信號容易衰減。

9、數(shù)據(jù)傳輸有并行傳輸和串行傳輸兩種方式。

10、數(shù)據(jù)傳輸中得同步可用兩種常用的技術(shù)實現(xiàn)，即異步傳輸和同

步傳輸技術(shù)。

11、查詢和選擇是應(yīng)用最普遍的線路控制方法。

12、區(qū)域機的主要功能是數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行。

13、區(qū)域機與接口間傳送數(shù)據(jù)類型有位傳送、字節(jié)傳送和數(shù)據(jù)塊傳

送。

14、一個簡單的電子測量儀器主要由三部分組成：傳感器、測量電

路、顯示電路。

15、根據(jù)前置放大器處理的信號的性質(zhì)不同，可分為直流前置放大

器和交流前置放大器兩種。

16、礦用風(fēng)速傳感器按工作原理分為葉輪式、熱線式、超聲波式等。

17、熱交換有三種不同實現(xiàn)方式：導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、對流、熱輻射。

18、觸點按功能可分常開和常閉，按觸點形式可分為點型、直線型

和平面型三種。

19、采掘工作面進風(fēng)流中氧氣含量不得低于20%，當(dāng)氧氣含量低于

12%就不會發(fā)生瓦斯爆炸事故。

三、簡答題

1、在采用區(qū)域機監(jiān)控系統(tǒng)中區(qū)域機起的作用？

（1）對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后再上傳中心控制機，分擔(dān)了中心控

制機的工作，使中心控制機可承擔(dān)其他任務(wù)。

（2）中心控制機或傳輸線路故障時，乃能獨立工作，不中斷數(shù)據(jù)采

集和必要的設(shè)定的執(zhí)行功能。

（3）采用區(qū)域機利于監(jiān)控系統(tǒng)傳輸電纜采用多路復(fù)用方式，特別是

采用時分多路復(fù)用技術(shù)，不但節(jié)省電纜，而且設(shè)備簡單。

（4）在監(jiān)控范圍、規(guī)模較大時，如果不采用區(qū)域機，直接將傳感器

接到中心控制機，是行不通的，因為傳感器的傳輸線度是有限制的，而且也是不經(jīng)濟的。

2、簡述煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的技術(shù)問題？

3、煤炭自燃的條件是？

(1)煤有自燃傾向性,且以破碎狀態(tài)存在;

(2)有連續(xù)供氧條件;

(3)有積聚氧化熱的環(huán)境;

(4)上述三個條件持續(xù)足夠的時間....4、簡述礦用饋電狀態(tài)傳感器的特點？

5、什么是直接接地保護？

為防止電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等帶電危及人身和設(shè)備安全而進行的接地。

6、簡述煤礦井下易自然的地點？

煤自燃是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其發(fā)生同時具有必然性和偶然性。認為采空區(qū)、停采線、開切眼、進風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、構(gòu)造帶和通風(fēng)設(shè)施等地點附近往往比較容易發(fā)生煤自然發(fā)火，四、論述題

1、根據(jù)煤礦井下特殊條件試述煤礦安全監(jiān)測傳感器的要求？

（1）輸入與輸出之間有一定得函數(shù)關(guān)系，經(jīng)常是單值線性關(guān)系；

（2）較高的靈敏度、精度，安裝方向?qū)z測精度影響小，且有較快的反應(yīng)速度；

（3）特性曲線的重復(fù)性和隨時間變化的穩(wěn)定性好；

（4）抗干擾能力強，機械、熱、電的過載穩(wěn)定性好；

（5）防潮、防爆、體輕、堅固、耐用。

2、論述應(yīng)用超聲波測量風(fēng)速的工作原理？

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風(fēng)速的測量。聲音在空氣中的傳播速度，會和風(fēng)向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，它的速度會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對應(yīng)。通過計算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影

響很大；風(fēng)速儀檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計。

第三篇：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)

一、名詞解釋

1、電化學(xué)：研究化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)變及與此過程有關(guān)的現(xiàn)象的科學(xué)。

2、傳感器：傳感器是借助于檢測元件接受物理量形式信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成同種或別種物理量形式信息的儀器。

3、靈敏度：傳感器輸出量的變化值與相應(yīng)的被測實際量的變化值之比。

4、中心站：

5、總線：總線是一組能為多個部件分時共享的公共信息傳送線路。

6、單片機：單片機是將CPU、儲存器和I/O接口電路等最基本部件集成在一塊芯片上的微型計算機。

7、軟件故障檢測：是指在設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用程序時應(yīng)同時考慮對系統(tǒng)的故障進行自檢。

二、填空題

1、計算機控制系統(tǒng)由控制計算機本體和受控對象兩大部分組成。

2、微型機監(jiān)控系統(tǒng)主要由硬件設(shè)備、控制軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成。

3、主機主要由CPU、存儲器、總線等組成。

4、微型機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。

5、中心控制機的核心控制器一般選擇為可編程控制器、單片機、單板機、或微型機。

6、分時和共享是總線的兩個特點。

7、監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種，模擬數(shù)據(jù)是在某個區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)，即是連續(xù)的信號。數(shù)字數(shù)據(jù)是在某個區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生離散的信號。

8、數(shù)字信號發(fā)送的最基本優(yōu)點是比一般模擬信號發(fā)送便宜，而且很少受噪聲干擾的影響，最主要的缺點是數(shù)字信號比模擬信號容易衰減。

9、數(shù)據(jù)傳輸有并行傳輸和串行傳輸兩種方式。

10、數(shù)據(jù)傳輸中得同步可用兩種常用的技術(shù)實現(xiàn)，即異步傳輸和同步傳輸技術(shù)。

11、查詢和選擇是應(yīng)用最普遍的線路控制方法。

12、區(qū)域機的主要功能是數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行。

13、區(qū)域機與接口間傳送數(shù)據(jù)類型有位傳送、字節(jié)傳送和數(shù)據(jù)塊傳送。

14、一個簡單的電子測量儀器主要由三部分組成：傳感器、測量電路、顯示電路。

15、根據(jù)前置放大器處理的信號的性質(zhì)不同，可分為直流前置放大器和交流前置放大器兩種。

16、礦用風(fēng)速傳感器按工作原理分為葉輪式、熱線式、超聲波式等。

17、熱交換有三種不同實現(xiàn)方式：導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、對流、熱輻射。

18、觸點按功能可分常開和常閉，按觸點形式可分為點型、直線型和平面型三種。

19、采掘工作面進風(fēng)流中氧氣含量不得低于20%，當(dāng)氧氣含量低于12%就不會發(fā)生瓦斯爆炸事故。

三、簡答題

1、在采用區(qū)域機監(jiān)控系統(tǒng)中區(qū)域機起的作用？

（1）對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后再上傳中心控制機，分擔(dān)了中心控制機的工作，使中心控制機可承擔(dān)其他任務(wù)。

（2）中心控制機或傳輸線路故障時，乃能獨立工作，不中斷數(shù)據(jù)采集和必要的設(shè)定的執(zhí)行功能。

（3）采用區(qū)域機利于監(jiān)控系統(tǒng)傳輸電纜采用多路復(fù)用方式，特別是采用時分多路復(fù)用技術(shù)，不但節(jié)省電纜，而且設(shè)備簡單。（4）在監(jiān)控范圍、規(guī)模較大時，如果不采用區(qū)域機，直接將傳感器接到中心控制機，是行不通的，因為傳感器的傳輸線度是有限制的，而且也是不經(jīng)濟的。

2、簡述煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的技術(shù)問題？

3、煤炭自燃的條件是？

(1)煤有自燃傾向性,且以破碎狀態(tài)存在;(2)有連續(xù)供氧條件;(3)有積聚氧化熱的環(huán)境;

(4)上述三個條件持續(xù)足夠的時間....4、簡述礦用饋電狀態(tài)傳感器的特點？

5、什么是直接接地保護？

為防止電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等帶電危及人身和設(shè)備安全而進行的接地。

6、簡述煤礦井下易自然的地點？

煤自燃是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其發(fā)生同時具有必然性和偶然性。認為采空區(qū)、停采線、開切眼、進風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、構(gòu)造帶和通風(fēng)設(shè)施等地點附近往往比較容易發(fā)生煤自然發(fā)火，四、論述題

1、根據(jù)煤礦井下特殊條件試述煤礦安全監(jiān)測傳感器的要求？（1）輸入與輸出之間有一定得函數(shù)關(guān)系，經(jīng)常是單值線性關(guān)系；（2）較高的靈敏度、精度，安裝方向?qū)z測精度影響小，且有較快的反應(yīng)速度；

（3）特性曲線的重復(fù)性和隨時間變化的穩(wěn)定性好；（4）抗干擾能力強，機械、熱、電的過載穩(wěn)定性好；（5）防潮、防爆、體輕、堅固、耐用。

2、論述應(yīng)用超聲波測量風(fēng)速的工作原理？

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風(fēng)速的測量。聲音在空氣中的傳播速度，會和風(fēng)向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，它的速度會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對應(yīng)。通過計算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；風(fēng)速儀檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計。

第四篇：煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)試題

1、安全監(jiān)控設(shè)備必須定期進行調(diào)試、校正，每 10 至少1次。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測報警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測設(shè)備，每 10 天必須使用標(biāo)準氣樣和空氣樣調(diào)校 1 次，每 10天必須對甲烷超限斷電功能進行測試。

2、裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機、局部通風(fēng)機應(yīng)設(shè)置 開停 傳感器，主要風(fēng)門應(yīng)設(shè)置 風(fēng)門 傳感器，被控設(shè)備開關(guān)的負荷側(cè)應(yīng)設(shè)置 饋電 傳感器。

3、我礦監(jiān)測監(jiān)控傳感器主要包括那些

(1)；(2)；(3)；(4)；(5)；(6)；(7)；(8)；(9)；(10)(11)；(12)；(13)；(14)；(15)等。

4、中心站應(yīng)雙回路供電并配備不小于 2 h在線式不間斷電源。

5、煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)建立賬卡及報表：(1)；(2)；(3)；(4)；(5)；(6)；(7)；(8)；(9)；(10)等。

6、裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采容易自燃、自燃煤層的礦井，應(yīng)設(shè)置 一氧化碳 和 溫度。

7、礦井必須有足夠數(shù)量的通風(fēng)安全檢測儀表。儀表必須由國家授權(quán)的安全儀表計量檢驗單位進行檢驗。

6、串聯(lián)通風(fēng)必須在進入被串聯(lián)工作面的風(fēng)流中裝設(shè)甲烷傳感器，8、使用局部通風(fēng)機供風(fēng)的地點必須實行風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖，保證停風(fēng)或瓦斯超限后切斷停風(fēng)區(qū)內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。

9、安全監(jiān)測工必須攜帶便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學(xué)甲烷檢測儀。

10、煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連接，嚴禁與調(diào)度電話電纜或動力電纜等共用。

11、防爆型煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間的輸入、輸出信號必須為本質(zhì)安全型信號。

12、安全監(jiān)控設(shè)備必須具有故障閉鎖功能：當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運行或故障時，必須切斷該監(jiān)控設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運行后，自動解鎖。

13、當(dāng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主機或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能。

14、中心站主機應(yīng)不少于2臺，1臺備用。

15、安全監(jiān)控設(shè)備的供電電源必須取自被控制開關(guān)的電源側(cè)，嚴禁接在被控開關(guān)的負荷側(cè)。

16、安全監(jiān)控設(shè)備甲烷傳感器調(diào)校時，輸入標(biāo)準氣體的流量應(yīng)控制在0.200升/分。

17.為保證對甲烷濃度的連續(xù)監(jiān)控，礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)、甲烷風(fēng)電閉鎖裝置、甲烷斷電儀必須裝備備用電池。當(dāng)電網(wǎng)停電后，必須保證正常工作時間不小于2h。

18.低濃度甲烷傳感器經(jīng)大于4%的甲烷沖擊以后，應(yīng)及時跟換或調(diào)校

19.傳感器的基本誤差0-1%時誤差為正負0.10%，1.0-3.0%時誤差為真實值的正負10%，3-4%時誤差為正負0.30% 20.傳感器一般在9V-24V內(nèi)正常工作。

21.對應(yīng)傳感器的響應(yīng)時間應(yīng)不大于20S 22.向傳感器及執(zhí)行器遠程供電的本安供電距離應(yīng)不小于2KM 23.分站至傳輸接口、分站至分站之間的最大傳輸距離不小于10KM 24.安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須有備份功能。25.安全監(jiān)控系統(tǒng)最大巡檢周期應(yīng)不大于30S。26系統(tǒng)控制時間應(yīng)不大于系統(tǒng)最大巡檢周期。27.異地控制時間應(yīng)不大于2倍的系統(tǒng)最大巡檢周期。28.甲烷超限及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時間應(yīng)不大于2S 29.開采容易自燃煤層、自燃煤層的礦井，采區(qū)回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷，總回風(fēng)巷應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器，報警濃度為24PPM 30.主要通風(fēng)機的風(fēng)硐內(nèi)應(yīng)設(shè)置風(fēng)壓傳感器

傳感器故障排除方法

1.傳感器不工作 1.無輸入電源或電源線接線錯誤 2.傳感器顯示的值一直偏負 1.白元件斷線2.低濃度橋路故障

3.傳感器顯示正常，但無信號 1.信號線開路或者與電源線短路2.電路故障 4.分站接收不到信號 1.傳輸距離太遠2.傳輸抗阻太大3.傳輸斷路 5.沒有光報警 1.光報警連接線斷線2.光報警器故障 6.傳感器一直顯示高濃度 1.黑元件斷線2.高濃度橋故障

7.開停傳感器被測設(shè)備開啟式綠燈不亮 1.感應(yīng)信號太弱2.傳感器卡箍位置不對3.靈敏度電位調(diào)太小4電路故障 8.開停傳感器被測設(shè)備關(guān)閉式綠燈常亮 1.鄰近通電電纜干擾太強2.靈敏度電位調(diào)太大3.電路故障

第五篇：關(guān)于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的研究

關(guān)于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的研究

Zhi Chang, Zhangeng Sun & Junbao Gu School of Mechanical and Electronic Engineering, Tianjin Polytechnic University

Tianjin 300160, China

前言：無線射頻的新的發(fā)展和運用使得RFID（射頻識別）技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。同時結(jié)合礦山與RFID技術(shù)的特點，我們建立了一個地下的安全完整的、實時靈活的監(jiān)測系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能在發(fā)生危險時自動報警并且提高搜索和救援的效率。該系統(tǒng)可以管理危害氣體的濃度、規(guī)劃工人的安排、進出巷道通過工作的訪問控制、巷道人員的分布和工人的資料，實現(xiàn)地下管理的信息化和可視化，提高礦業(yè)生產(chǎn)管理水平和礦井安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：射頻識別，安全監(jiān)控系統(tǒng)，電子標(biāo)簽，讀寫器

煤礦事故往往發(fā)生在中國近幾年，除了礦業(yè)主的安全和法律意識薄弱，滯后的安全機構(gòu)和采礦的人員和設(shè)備的不完善管理人員是重要原因。通過分析近期內(nèi)一些十分嚴重的事故，一般存在以下常見問題：（1）地面人員和地下人員之間的信息溝通不及時；（2）地面人員不能動態(tài)地掌握井下人員的分布和操作情況，并且不能掌握地下人員的確切位置；（3）一旦煤礦事故發(fā)生，救援效率低，效果較差。因此，準確、迅速實施煤礦安全監(jiān)控職能非常重要和緊迫，有效管理礦工，并確保救援高效率的運作。

文章中提出的煤炭采礦人員和車輛安全監(jiān)測系統(tǒng)可以跟蹤、監(jiān)視和定位在礦井實時的有害氣體，人員和車輛以及提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的礦井巷道，個人的定位，車輛的位置，危險區(qū)域的動態(tài)信息和地面人員相應(yīng)線索。如果發(fā)生意外，該系統(tǒng)還可以查詢有關(guān)人員的分配，人員數(shù)量，人員撤離路線，以提供從事故救援監(jiān)視計算機科學(xué)依據(jù)。同時，管理人員可以利用系統(tǒng)的日常考勤功能實施礦工考勤管理。

一、RFID技術(shù)簡介

射頻識別是一種非接觸式自動識別技術(shù)進行排序，可以自動識別的無線電頻率信號的目標(biāo)，迅速跟蹤貨物和交換數(shù)據(jù)。身份查驗工作無須人工操作，并能在各種嚴峻的環(huán)境下工作。RFID技術(shù)可識別高速對象和多個標(biāo)簽同時識別，操作簡單快捷。RFID技術(shù)是產(chǎn)生于第二次世界大戰(zhàn)，它是在繼承傳統(tǒng)的編碼技術(shù)，其主要的核心部分是電子標(biāo)簽，識別系統(tǒng)可以讀取電子標(biāo)簽存儲通過無線電波的資料排放的讀者從幾厘米到數(shù)米的作家，并確定貨物的身份，人民和電子標(biāo)簽代表的對象。

1.1 RFID的系統(tǒng)組成

射頻識別系統(tǒng)（見圖1）通常由電子標(biāo)簽，讀寫器和計算機通訊網(wǎng)絡(luò)組成。1.1.1電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽存儲相關(guān)信息確定的對象，它通常是在確定的目標(biāo)付諸表決，并通過它儲存的信息可以讀取和射頻讀寫器寫入通過非接觸模式。1.1.2讀寫器

讀者，作者是一個可以用來讀取和寫入射頻技術(shù)的電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。標(biāo)簽上的信息的讀寫器讀取都可以處理，由計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸。1.1.3計算機通信網(wǎng)絡(luò)

在RFID系統(tǒng)，計算機通信網(wǎng)絡(luò)一般是用來管理數(shù)據(jù)和完整的通信傳輸功能。該讀寫器可以通過連接標(biāo)準接口的計算機通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)通訊和數(shù)據(jù)傳輸。1.2 RFID的工作原理系統(tǒng)

RFID技術(shù)是一種非接觸式信息傳遞的通過空間耦合交變磁場或電磁場（射頻信號實現(xiàn)方式排序），并通過傳輸?shù)男畔⒋_定的目標(biāo)。它的工作原理可描述如下：在一個區(qū)域讀寫器發(fā)出的能量，形成電磁場，以及區(qū)域的大小取決于工作頻率和天線尺寸，當(dāng)電子標(biāo)簽通過此區(qū)域，系統(tǒng)檢查了讀寫器和存儲電磁波由讀寫器發(fā)出的信號能量是由標(biāo)記電能需要，和標(biāo)記的內(nèi)部信息傳遞給讀者，作家的對無線電波的形式，讀者，作家接受了電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，編碼并實施故障檢查判斷數(shù)據(jù)的有效性，并傳送數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)處理計算機通信網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

一套完整的RFID系統(tǒng), 是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成, 其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅(qū)動 Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù), 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

以RFID卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成, 感應(yīng)偶合(Inductive Coupling)及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RFID大都采用第一種式, 而較高頻大多采用第二種方式。

閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序。在實際應(yīng)用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。1.3 RFID的技術(shù)特點 1.3.1數(shù)據(jù)讀取和寫入

RFID讀取器可以讀取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中沒有接觸，一旦和處理多個標(biāo)簽，并寫入了下一階段物流處理標(biāo)簽的物流處理的狀態(tài)。1.3.2小型化和多樣化的形式

RFID將不會受到大小或形式時，它讀取數(shù)據(jù)有限，因此無須使用固定大小的文件或打印質(zhì)量以適應(yīng)精度。此外，電子標(biāo)簽的RFID可以應(yīng)用在不同產(chǎn)品體積小，所以我們可以更靈活地控制生產(chǎn)線產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是應(yīng)用程序。1.3.3反污染

RFID技術(shù)具有強大的抗水，污染性質(zhì)，石油或毒品。而在黑暗或污染環(huán)境，RFID還可以讀取數(shù)據(jù)。1.3.4重復(fù)使用

由于RFID是電子數(shù)據(jù)，可重復(fù)寫入，所以標(biāo)簽可以重復(fù)使用。1.3.5滲透性

如果RFID是由紙張，木材，塑料或非金屬或非透明材料覆蓋，它可以進行交流，除了為這些鐵桿或其他金屬材料。1.3.6數(shù)據(jù)存儲容量大

數(shù)據(jù)容量將擴大與記憶力的開發(fā)，以及由所運貨物的材料質(zhì)量越大，該卷的容量的要求，標(biāo)簽也增加，RDID不會受到限制。1.3.7系統(tǒng)安全

該系統(tǒng)由中央計算機存儲的數(shù)據(jù)，工件將在很大程度上提高系統(tǒng)的安全。1.3.8數(shù)據(jù)安全

結(jié)帳方式或循環(huán)冗余校驗方法將被用于確保數(shù)據(jù)的準確性在無線電頻率標(biāo)簽儲存。

二、總的設(shè)計和工作原理監(jiān)測系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)設(shè)計

除履行的功能需求，設(shè)計項目應(yīng)充分考慮穩(wěn)定性，可靠性，抗干擾能力，容錯能力和異常保護，因此該系統(tǒng)的總設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）設(shè)計可以有效地識別和監(jiān)測地下人員，實現(xiàn)人性化，信息化和自動化。（2）設(shè)計可以有效地提供人員的傳遞和輸出，出勤和監(jiān)測及相關(guān)管理信息，一旦事故發(fā)生，設(shè)計可確保救援的正常實施。（3）該系統(tǒng)的設(shè)計可具有本質(zhì)安全，維護和擴展。

（4）設(shè)計可以有效地測試了有害氣體的濃度，并迅速作出反應(yīng)。2.2系統(tǒng)工作原理

地鐵站設(shè)備發(fā)射的加密信息到外部的天線，形成一定的信號發(fā)射區(qū)。這種RFID卡由工人將被激活時，將進入發(fā)射區(qū)，并與目標(biāo)識別加密攜帶的信息是由發(fā)射模塊發(fā)射和變電站設(shè)備將接收這些信號，抽象的目標(biāo)識別代碼，發(fā)送代碼到地面計算機系統(tǒng)完成系統(tǒng)的功能。當(dāng)有害氣體的濃度達到一定值時，對變電站設(shè)備的氣體傳感器的信息傳輸?shù)紸 / D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信息，他們傳送到監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了測試和監(jiān)測。

三、該系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

安全監(jiān)測系統(tǒng)包括地面部分和地下部分（見圖2）。

該系統(tǒng)采用了SAP的產(chǎn)品掛設(shè)計，以確保為1?3小時后正常，在不斷的惡劣環(huán)境并提供電源系統(tǒng)運行斷電。地下部分和地上部分采用了RS232標(biāo)準的串行交互連接與傳輸網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，主要是由組成的電源板，信號轉(zhuǎn)換板和安全螺栓，它是在礦井口的人選，而主要是用來確保監(jiān)測點之間的地下和地面監(jiān)測信息交流中心，因此系統(tǒng)并不需要RFID技術(shù)和A / D轉(zhuǎn)換器。圖3是與地面和地下的通信信號交流。3.1地下部分

地下部分是監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，它包括現(xiàn)場總線和一組用于監(jiān)測和控制人員變電站系列?，F(xiàn)場總線是變電站網(wǎng)絡(luò)的連接和傳遞信息。一些變電站是用于定位的地下工作者和設(shè)備的實時性。人事定位模式和設(shè)備是信號強度監(jiān)測方法，當(dāng)電子標(biāo)簽由一個工人站附近進行一定的定位是，通過該站獲得的信號是強烈的，所以我們可以判斷標(biāo)簽的位置，而當(dāng)電子標(biāo)簽中的兩站疊加區(qū)域，兩站的信號強度會有所不同，我們可以通過比較判斷信號的強度，標(biāo)記的位置。其他變電站主要組成由傳感器，A / D轉(zhuǎn)換器，微控制器和RFID模塊，它們可以監(jiān)視有害氣體的實時性和獲取信息的傳輸，當(dāng)有害氣體濃度超過安全值，在當(dāng)?shù)氐墓ぷ髌脚_和地下固定監(jiān)測點同時發(fā)出警報。在地下部分變電站采用有線通信，串行接口與RS-232串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準，傳輸總線和串行接口是為將來擴展系統(tǒng)的功能使用。3.2地面部分

地面部分主要包括管理運作體系，它是整個安全監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要職能是完成信息獲取，實時處理和檢查點存儲。從地下不僅包括對有害氣體的濃度，但對地下的人員和設(shè)備的信息，而這些大尺寸的數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中通過諸如監(jiān)測和控制基地的壓縮信息。

四、結(jié)論

在這篇文章中，我們應(yīng)用在煤炭開采管理的RFID技術(shù)，并設(shè)立了一個地下的安全與完整性監(jiān)測系統(tǒng)，實時性和靈活性，這可能發(fā)生危險時自動報警，提高了搜索和救援效率。該系統(tǒng)可以管理的危害氣體濃度，規(guī)劃安排的工人，為進出巷道工程通過訪問控制，巷道支護人員和工人的數(shù)據(jù)分布，實現(xiàn)信息化和可視化管理的地下，并在很大程度上提高采礦生產(chǎn)管理水平和礦井安全生產(chǎn)水平。安全監(jiān)測系統(tǒng)是基于對煤礦安全生產(chǎn)，以及RFID模塊是主要的設(shè)備，以及有線通信網(wǎng)絡(luò)是韌帶，以及監(jiān)測中心PC計算機為中心的計算機管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以改善礦工的安全機制，降低管理成本，該技術(shù)將是采礦安全生產(chǎn)監(jiān)管的新趨勢。

參考資料

Guo, Yanli.(2005).Mine Application Example of South Africa Mining Industry.Automatic Identification Technology & Application.No.5.Klaus Finkenzeller.(2003).RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification(second Edition).John wiley & Sons, 2003.Liu, Lili & Yao, Meng.(2004).Coal Mine Security Intelligent Control System Based on RFID.Global Electronics China.No.9.P.22-25.Nadeem Raza, Viv Bradshaw, Matthew Hague, et al.(1999).Application of Technology.The Institution of Electrical Engineer, 1999.Qiu, Like.(2007).The Principle of Staff Positioning System for Those Working in Underground Coalmine and Its Application in Xinglongzhuang Coalmine.Coal Mine Modernization.No.1.P.28-29.Simson Garfinekel, Beth Rosenberg.(2005).RFID, Applications, Security and Privacy.Addison-wesley, 2005.Tan, Min & Liu, Yu.(2007).RFID Technical System Engineering and Application Directory.Beijing: China Machine Press.April of 2007.Zhou, Xiaoguang & Wang, Xiaohua.(2006).Technical Principle and Application Example of RFID.Beijing: Posts & Telecom Press.Dec.of 2006.