煤礦監(jiān)測監(jiān)控

填空題：瓦斯遙測系統(tǒng)一般由甲烷傳感器、斷電儀、遙測儀和記錄儀組成。甲烷傳感器至斷電儀最大傳輸距離為1km；斷電儀至遙測儀之間距離較遠可達10km；斷電儀還兼做電源。3傳感器及執(zhí)行機構(gòu)與分站的最大傳輸距離一般不大于2km；一般采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單向模擬傳輸；分站至主站之間最大傳輸距離達10km。電源箱可維持電網(wǎng)停電后正常供電不小于2h的蓄電池。傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路和輔助電源組成。將敏感元件和轉(zhuǎn)換元件統(tǒng)稱為傳感元件。轉(zhuǎn)換元件的輸出可以是電信號，也可以是電阻、電容和電感等參數(shù)的變化。傳感器的分類方法主要有：按輸入量和按變換原理兩種分類方法。低濃度甲烷傳感器的量程為0?4.0%CH4。礦用傳感器的供電方式有內(nèi)部供電和外部供電兩種方式。傳感器的外部供電方式包括就近供電和集中供電兩種；就近供電是主要供電方式。一定容量的蓄電池可以保證傳感器仍能正常工作不小于2h。在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中，被測物理量可分為開關(guān)量和模擬量兩大類。模擬信號主要有電壓型、電流型和頻率型。電壓型模擬信號的電壓隨被測物理量變化而變化；電壓型模擬信號一般為0?5v；因此，電壓型模擬信號不宜采用。電流型模擬信號的電流隨被測物理量變化而變化；電流型模擬信號一般為1?5mA和4?20mA。頻率型模擬信號的頻率隨被測物理量變化而變化；頻率型模擬信號一般為200?1000Hz；因此，模擬信號宜優(yōu)選頻率型。甲烷傳感器按其工作原理可分為催化燃燒式、熱導(dǎo)式等。在礦井安全監(jiān)測中，用于低濃度甲烷監(jiān)測的主要是催化燃燒式，用于高濃度甲烷監(jiān)測的主要是熱導(dǎo)式。催化燃燒式甲烷傳感元件有鉑絲催化元件和載體催化元件兩種。測量低濃度的甲烷傳感器主要采用載體催化傳感元件。載體催化元件一般由一個帶催化劑的傳感元件（俗稱黑元件）和一個不帶催化劑的補償元件（俗稱白元件）組成。在低濃度情況下，電橋輸出電壓與空氣中甲烷濃度成正比。催化劑中毒分為暫時性中毒和永久性中毒。載體催化元件必須每隔7d定期用校準(zhǔn)氣樣和空氣氣樣校準(zhǔn)。當(dāng)元件靈敏度降到初始值50%時，則認為元件報廢。由于空氣中甲烷濃度的微量變化很難通過甲烷空氣混合物熱導(dǎo)率的變化測得。因此，熱導(dǎo)式甲烷傳感器目前主要用于高濃度甲烷檢測。一氧化碳傳感器按其工作原理可分為電化學(xué)式、紅外吸收式等。用于礦井的風(fēng)速傳感器主要有超聲波旋渦式和超聲波時差式兩種。機電設(shè)備開/停傳感器主要有輔助觸點型和電磁感應(yīng)型兩種。風(fēng)筒風(fēng)量傳感器主要用來監(jiān)測風(fēng)筒中的風(fēng)量。風(fēng)筒風(fēng)量傳感器是開關(guān)量傳感器，輸出風(fēng)量足和風(fēng)量不足兩種狀態(tài)。饋電狀態(tài)傳感器用于監(jiān)測被控開關(guān)負荷側(cè)的饋電狀態(tài)。用于煤礦井下爆炸性環(huán)境的電氣設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備；礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源必須為本質(zhì)安全型輸出。其中最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的必備安全系數(shù)。礦用電源可分為線性直流電源和開關(guān)直流電源兩種。線性直流電源又可分為穩(wěn)壓源、恒流源和非穩(wěn)定電源三種。礦用線性直流電源一般由變壓器、整流電路、濾波電路、雙重限流限壓電路組成。備用電源要與主電路共用輸出限壓和限流電路。國家規(guī)定，防爆電氣設(shè)備使用環(huán)境不同分為兩大類：1類：用于煤礦井下電氣設(shè)備；II類：用于工廠的防爆電氣設(shè)備。在I類設(shè)計中根據(jù)爆炸性氣體、蒸氣與空氣混合物放出的幾率、存在的多少及時間長短等又分為三級：0級、1級、2級。常用的復(fù)用方式有頻分制、時分制、碼分制和它們的混合方式。礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用時分制復(fù)用方式。表示模擬量的信號可以是模擬信號和數(shù)字信號兩種。礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用串行異步傳輸方式，也可采用串行同步傳輸方式。礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用基帶、調(diào)頻和調(diào)相傳輸。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸處理誤差應(yīng)不大于0.5%；最大巡檢周期應(yīng)不大于30s；因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不宜采用中繼器來延長傳輸距離；分站至主站之間、分站至分站之間的最大傳輸距離應(yīng)不小于10km；傳感器及執(zhí)行機構(gòu)至分站之間的最大傳輸距離應(yīng)不小于2km。數(shù)字調(diào)制信號有數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻和數(shù)字調(diào)相三種信號。傳輸線的實在資源包括時間和頻帶兩個方面。復(fù)用方式有頻分制、時分制和碼分制。隔爆型磁力起動器主要用于煤礦井下交流電動機直接起動、停止和反轉(zhuǎn)，并對電動機及有關(guān)電路進行保護。監(jiān)控軟件在完成數(shù)據(jù)運算、處理時，所帶來的各種運算、處理誤差應(yīng)小于0.5%。在連續(xù)運行過程中，軟件引起的死機率應(yīng)小于1次/720ho表格顯示包括模擬量數(shù)據(jù)表格顯示和開關(guān)量狀態(tài)表格顯示兩大類。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，丟失上述信息的時間長度不應(yīng)大于5min。電源波動適應(yīng)范圍：①地面為90%?110%額定值；②井下為75%?110%額定值。煤礦企業(yè)應(yīng)建立安全儀表計量檢驗制度。因此，煤礦安全監(jiān)控設(shè)備的裝備標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)礦井瓦斯等級、自燃發(fā)火等狀況，并不考慮礦井的生產(chǎn)能力。因此，高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井，必須裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，低瓦斯礦井也應(yīng)裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須裝備甲烷風(fēng)電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風(fēng)電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的無瓦斯涌出的巖巷巨額就工作面，必須裝備風(fēng)電閉鎖裝備。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的采煤工作面，必須裝備甲烷斷電儀。設(shè)備的供電電源必須取自被控開關(guān)的電源側(cè)。為保證安全監(jiān)控系統(tǒng)工作可靠，安全設(shè)備必須定期調(diào)試、校正，每月至少一次。由于甲烷載體催化元件的穩(wěn)定性沱7d，每7d必須使用校準(zhǔn)氣樣和空氣樣調(diào)校一次。安全監(jiān)控儀器及設(shè)備校正包括零點、靈敏度、報警點、斷電點、復(fù)電點、指示值、控制邏輯等。井下安全監(jiān)測員必須24h值班。礦長、礦技術(shù)負責(zé)人、爆破工、采掘區(qū)隊長、工程技術(shù)人員、班長、流動電鉗工等下井時，必須攜帶便攜式甲烷檢測報警儀。甲烷傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板不得大于300mm，距巷道側(cè)壁不得小于200mm。專用排瓦斯巷甲烷傳感器的設(shè)置，其報警濃度為2.5%CH4、斷電濃度為2.5%CH4、復(fù)電濃度為2.5%CH4。采煤機甲烷傳感器的設(shè)置，其報警濃度為1.0%CH4、斷電濃度為1.5%CH4、復(fù)電濃度為1.0%CH4，斷電范圍為采煤機電源。64.掘進機必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。掘進機甲烷傳感器的設(shè)置，其報警濃度為1.0%CH4、斷電濃度為1.5%CH4、復(fù)電濃度為1.0%CH4，斷電范圍為掘進機電源。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置壓力傳感器。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采易燃煤層的礦井，應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采容易自燃煤層的礦井，應(yīng)設(shè)置溫度傳感器。溫度傳感器的報警值為30°C。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須設(shè)置的礦井，主要通風(fēng)機、局部通風(fēng)機必須設(shè)置備開停傳感器，主要風(fēng)門應(yīng)設(shè)置風(fēng)門開關(guān)傳感器，設(shè)備控制開關(guān)的負荷側(cè)必須設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器。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。當(dāng)電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作時間不小于2瓦中心站主機應(yīng)不少于2臺，1臺備用。必須每天檢查安全監(jiān)控設(shè)備及電纜是否正常。必須設(shè)專職人員負責(zé)便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發(fā)及維護。每班要清理隔爆罩上的煤塵。配置甲烷校準(zhǔn)氣樣的裝置和方法必須符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相對誤差必須小于5%。制備所用的原料氣應(yīng)選用濃度不低于99.9%的高純度甲烷氣體。低瓦斯礦井的采煤工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的工作面，必須在工作面及其回風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器，在工作面上隅角設(shè)置便攜式甲烷檢測報警儀。采煤工作面采用串聯(lián)通風(fēng)時，被串工作面的進風(fēng)巷必須設(shè)置甲烷傳感器。采煤機必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀和便攜式甲烷檢測報警儀。低瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器。掘進工作面采用串聯(lián)通風(fēng)時，必須在被串掘進工作面的局部通風(fēng)機前設(shè)甲烷傳感器。78?瓦斯抽放泵站必須設(shè)置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設(shè)置甲烷傳感器。利用瓦斯時，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置甲烷傳感器。79.裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，每一個采區(qū)、一翼回風(fēng)巷及總回風(fēng)行的測風(fēng)站應(yīng)設(shè)置風(fēng)速傳感器，主要通風(fēng)機的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置壓力傳感器。名詞解釋：分站：接收來自傳感器的信號，并按預(yù)先約定的復(fù)用方式遠距離傳送給主站，同時接收來自主站的多路復(fù)用信號。主站：接受分站遠距離發(fā)送的信號，并送主機處理；接受主機信號，并送相應(yīng)分站。敏感元件：就是將被測的非電量轉(zhuǎn)換成另一種便于轉(zhuǎn)換為電量的非電量的器件。量程：指傳感器所能測量被測物理量的量值范圍。精度：表示傳感器的測量結(jié)果與被測實際值的接近程度。遲滯：是指傳感器在輸入量增大或減小時，輸出/輸入曲線不重合的程度。線性度：指一條直線去逼近傳感器的實際工作曲線。開關(guān)信號：開關(guān)量可以用電壓的有無、電流的有無和極性等來表示，這種反映開關(guān)量狀態(tài)的非編碼信號稱為開關(guān)信號。用一組碼字中的一位的取值（0或1）來表示。模擬信號：模擬量可以用電壓的大小、電流的大小和頻率的高低來表示，這種反映模擬量大小的非編碼信號稱為模擬信號。雙值性：當(dāng)空氣中甲烷濃度高于9.5%時，甲烷就不能充分燃燒，甲烷濃度越高，載體催化元件的電阻變化就越小，這就是載體催化元件的雙值性。因此，載體催化元件只能用于甲烷低濃度的監(jiān)測。催化劑中毒：降低催化劑活性，嚴重時會使催化劑完全失去活性，這種現(xiàn)象被稱為催化劑中毒。響應(yīng)時間：甲烷濃度發(fā)生階躍變化時，電橋輸出信號值達到穩(wěn)定值90%時所需要的時間。電磁感應(yīng)型開關(guān)量傳感器：是通過測量向機電設(shè)備饋電的電纜周圍有無磁場存在，來間接地監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)。風(fēng)門開關(guān)量傳感器：是一種檢測煤礦井下風(fēng)門開閉狀態(tài)的開關(guān)量傳感器。它由干簧開關(guān)組件與磁性組件兩部分組成。最大輸出電壓：是指礦用電源在開路等情況下所能輸出的最大電壓。這是本質(zhì)安全型防爆電源的一個重要指標(biāo)。最大輸出電流：是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。這是本質(zhì)安全型防爆電源的一個重要指標(biāo)。紋波電壓：是指在額定輸出電壓、額定輸出電流、額定輸入電壓情況下，輸出交流分量電壓的絕對值大小，通常用峰值或有效值表示。整流變壓器：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓，還具有電磁隔離功能，以保證本質(zhì)安全防爆的安全。整流電路：將交流電壓變換為單向脈動電壓。濾波電路：漸少整流電壓的脈動程度，以適合負載的需要。雙重限流限壓電路：在交流電源電壓波動或負載變動時，使直流輸出電壓穩(wěn)定，保證本質(zhì)安全型防爆電源的輸出，同時可作為穩(wěn)壓或恒流電源。電氣間隙：是指兩個裸露導(dǎo)體之間的最短空氣距離。爬電距離：指兩個導(dǎo)體之間沿固體絕緣材料表面的最短距離。防護等級：是指防外物和防水能力。如IP43中的IP是外殼防護等級標(biāo)志。第一位數(shù)字4表示防外物為4級，第二位數(shù)字表示防水為3級。半雙工方式：指兩臺相互通信的通信設(shè)備均具有收發(fā)數(shù)據(jù)的能力，但在某一時間內(nèi)他們只能執(zhí)行一種操作，不能同時執(zhí)行收發(fā)兩種操作。通信協(xié)議：如何通信、何時通信，都必須在通信的實體之間達成大家都能接受的協(xié)定，這些協(xié)定就被稱為通信協(xié)議。多路復(fù)用：是指在一個公共的傳輸通道上，傳送多路信源提供的信息，而又互不串?dāng)_。時分制：是將一條傳輸線的時間資源，分配給若干個對象，每個對象按一定的規(guī)則，輪流使用該傳輸線，并且在同一時間內(nèi)，只允許一個對象使用。簡答題：礦井監(jiān)測系統(tǒng)與一般工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)的區(qū)別答：煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有瓦斯等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕，空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴重，電網(wǎng)電壓波動大，工作場所分散且距離遠。什么是全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)（功能）答：是一種既可用途環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機電設(shè)備健康狀況等全面綜合監(jiān)控，又可實現(xiàn)某些或某個方面監(jiān)控的多參數(shù)、多功能、監(jiān)測與監(jiān)控并重、就地自動控制與地面人為遠程控制結(jié)合的系統(tǒng)。礦井監(jiān)測系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，具有如下特點：答：⑴電氣防爆；⑵傳輸距離遠；⑶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)；⑷監(jiān)控對象變化緩慢；⑸電網(wǎng)電壓波動大，電磁干擾嚴重；⑹工作環(huán)境惡劣；⑺傳感器宜采用遠程供電；⑻不宜采用中繼器。按變換原理分類方法說明了什么答：按變換原理分類方法說明了傳感器的變換原理，便于專業(yè)人員設(shè)計和研究，便于使用者了解傳感器的變換原理，但不便于使用者選擇。催化燃燒式甲烷傳感器的工作原理答：在傳感元件表面的甲烷，在催化劑的催化作用下，發(fā)生無焰燃燒，放出熱量，使傳感元件升溫，進而使傳感元件電阻變大，通過測量傳感元件電阻變化就可測出甲烷氣體的濃度。載體催化元件的工作原理答：鉑絲線圈用來給元件加溫，提供甲烷催化燃燒所需要的溫度，同時甲烷燃燒放出的熱量使其升溫，通過測量其電阻變化，就可測得空氣中甲烷濃度。al2o3載體用來固定鉑絲線圈，增強元件的機械強度。涂在元件表面的鉑和鈀等重金屬催化劑，使吸附在元件表面的甲烷無焰燃燒。白元件具有環(huán)境溫度補償作用。熱導(dǎo)式傳感器的工作原理答：利用甲烷的熱導(dǎo)率高于新鮮空氣的熱導(dǎo)率的物理性能，通過熱敏測量甲烷空氣混合物熱導(dǎo)率的變化，進而測得甲烷空氣混合物濃度的變化。紅外線吸收式的工作原理答：不同原子結(jié)合成的氣體分子對特定波長的紅外線具有吸收能力，其吸收波長取決于原子種類、原子核質(zhì)量、結(jié)合強弱、光譜位置等，當(dāng)氣體壓力、氣室長度、入射光強一定時，氣體對特定光的吸收強度取決于氣體分子濃度，一氧化碳氣體在常壓下對紅外光譜的吸收。不難看出，通過檢測入射強度的變化，就可測定一氧化碳氣體的濃度。超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器的工作原理答：超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器先將風(fēng)速轉(zhuǎn)換成與風(fēng)速成正比的漩渦頻率，然后通過超聲波將漩渦頻率轉(zhuǎn)換成超聲波脈沖，再將超聲波脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖，從而測的風(fēng)速。熱電耦式、熱電阻式與熱敏電阻溫度傳感器答：⑴熱電耦溫度傳感器是將兩種不同的金屬材料連接在一起，形成一個閉合回路。⑵熱電阻式溫度傳感器是利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性來測量溫度的。⑶熱敏電阻溫度傳感器就是半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性來測量溫度的，熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)兩種。礦用電源同一般備用電源相比具有的特點答：應(yīng)采用蓄電池；蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制；蓄電池要全密封免維護；蓄電池?zé)o記憶效應(yīng)隔爆型電氣設(shè)備“d”概念（防爆原理）答：隔爆型電氣設(shè)備是把可能引起可燃性混合物燃燒與爆炸的電氣設(shè)備植入特質(zhì)的外殼中，這種外殼具有特殊的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、具有耐爆性和不傳爆性，我們稱此種外殼為隔爆外殼。本質(zhì)安全型電氣設(shè)備“i”概念（防爆原理）答:通過限制電氣設(shè)備電路的各種參數(shù)，或采取保護措施來限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實現(xiàn)了電氣防爆。氣密型電氣設(shè)備“h”概念（防爆原理）答：這是一種將電器零部件裝入一個經(jīng)氣密的外殼中的防爆設(shè)備。利用外殼的氣密作用，組織可燃性氣體進入殼內(nèi)。使電火花接觸不到可燃性氣體。氣密電氣設(shè)備的氣密性能必須保證，而且要進行氣密試驗。電纜引入裝置對氣密型能有直接影響，必須按照規(guī)程要求妥善處理。數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比答：數(shù)字傳輸系統(tǒng)與模擬傳輸系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點：抗干擾能力強；傳輸中的差錯可設(shè)法控制，改善傳輸質(zhì)量；可以傳遞各種消息，使傳輸系統(tǒng)變得通用、靈活；便于用計算機對系統(tǒng)進行管理。井下電磁干擾嚴重，傳感器種類繁多，數(shù)字傳輸在監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸電纜的的設(shè)置答：礦井監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用雙絞線。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸電纜必須嚴巷道敷設(shè)，掛在巷道壁上。由于巷道為分支結(jié)構(gòu)，并且分支長度可達數(shù)千米。因此，為便于系統(tǒng)安裝維護，節(jié)約傳輸電纜，降低系統(tǒng)成本，宜采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)字信號同模擬信號相比答：數(shù)字信號同模擬信號相比具有：①抗干擾能力強；②傳輸中的差錯可以控制、傳輸質(zhì)量高；③可以傳遞各種消息，靈活通用；④便于計算機存儲、處理、傳輸；⑤便于本質(zhì)安全防爆隔離等特點。星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點答：這種結(jié)構(gòu)所需傳輸電纜用量大，系統(tǒng)的造價高，且不便于安裝和維護，該