KJ616（A）型煤矿顶板动态监测系统
导语
矿压监测与支护质量监控是保障矿井安全生产的重要技术手段，对优化采煤工作面支护设计，搞好顶板控制，减少顶板事故具有重要意义。本期转化果推荐的《KJ616（A）型煤矿顶板动态监测系统》是在传统无线顶板动态参数的工作方式的基础上研发的监测系统，具有电池消耗低、传输距离远、稳定性好、维护工作量小等特点，并能实时传输至井上，通过计算机处理后，可直观的在大屏幕投影、大屏幕监视器、远程终端等外部设备上显示，亦可根据用户的需要组成计算机网络，实现数据共享。
一、系统概述
1.系统用途及特点
KJ616（A）煤矿顶板动态监测系统是用于煤矿综采支架工作阻力的计算机在线测量系统。系统将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体，实时监测综采支架工作阻力等矿压参数，便于评价支架工作状态及支架与地质条件的适应性，研究采掘工作面矿压显现特征，为工作面顶板管理等工作提供依据。
2.防爆型式
矿用本质安全型、矿用隔爆兼本质安全型的煤矿顶板动态监测系统。
3.使用环境
⑴系统中用于机房调度室的设备在下列条件下正常工作：
a)环境温度：15℃～30℃；
b)相对湿度：40%～70%；
c)温度变化率：小于10℃/h，且不得结露；
d)大气压力：80kPa～106kPa；
e)GB/T 2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。
系统中用于煤矿井下的设备在下列条件下正常工作：
a)环境温度：0℃～40℃；
b)不大于95%（+25℃）；
c)大气压力：80kPa～106kPa；
d)有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无平衡绝缘的腐蚀性气体。
4.供电电源
⑴地面设备交流电源：
a) 额定电压：AC127V/220V/660V，允许偏差-10%～+10%；
b) 谐波：不大于5%；
c) 频率：50Hz，允许偏差±5%。
⑵井下交流电源：
a) 额定电压：AC127V/660V，允许偏差-25%～+10%；
b) 谐波：不大于10%；
c) 频率：50Hz，允许偏差±5%。
5.系统设计要求
（1）系统组成
系统由监测主备机、打印机、不间断电源、电源防雷器、RS485/USB转换器、KJ616（A）-J矿用本安型数据传输接口（以下简称接口）、KJ616（A）-F1矿用本安型传输主站（以下简称主站）、KJ616（A）-F2矿用本安型监测分站（以下简称分站）、GPD60(A)矿用压力传感器、GUW150(A)矿用围岩移动传感器、GPD450（A）矿用本安型锚杆（索）应力传感器、GZY60(A)矿用本安型钻孔应力传感器 、KDW28-18矿用隔爆兼本安不间断电源及线缆等设备组成。
（2）软件配置
a) 操作系统：Windowsxp、Windows7。
b) 数据库：SQL Server 2000。
c) 监测软件：KJ616（A）煤矿顶板动态监测软件。
1.数据采集功能
系统应具有矿山压力、应力和顶板位移模拟量采集、显示及报警功能。
2.存储和查询功能
3.系统具有存储和查询功能，内容包括：
a) 重要测点模拟量的实时监测值；
b) 模拟量统计值；
c) 报警及解除报警时刻及状态；
d)设备故障/恢复正常工作时刻及状态等。
4.显示功能
（1）系统具有列表显示功能。其中模拟量及相关显示内容包括：地点、名称、单位、报警门限、监测值、传感器工作状态、报警及解除报警状态和时刻等。
（2）系统具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值等曲线。在一屏上，能同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。
（3）系统具有模拟动画显示功能。显示内容包括：工艺流程模拟图、相应模拟量数值等。具有总图加局部放大等方式。
（4）系统具有系统设备布置图显示功能。显示内容包括：传感器、主站、分站的设备名称、相对位置和运行状态等。若系统庞大一屏无法容纳，可总图加局部放大。
（5）打印功能
系统具有报表、曲线、模拟图、初始化参数等召唤打印功能。
（6）人机对话功能
系统具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输入等。
（7）自诊断功能
系统具有自诊断功能。当系统中传感器、主站、分站发生故障时，报警并记录故障时刻和故障设备，以供查询及打印。
（8）双机切换功能
系统具有双机切换功能。系统主机应双机备份，并具有手动切换功能。当工作主机发生故障时，备份主机投入工作。
（9）数据备份功能
系统具有数据备份功能。
（10）备用电源
系统具有备用电源。当电网停电后，系统应能对矿山压力、应力和顶板位移主要监控量继续监控。
（11）防雷保护功能
在中心站机房交流供电进线处接有DXH06-F电源防雷器进行防雷保护。
（12）其他功能
a)系统具有网络通信功能；
b)系统具有软件自监视功能；
c)系统具有软件容错功能；
d)系统具有实时多任务功能，能实时传输、处理、存储和显示信息，并根据要求实时控制，能周期地循环运行而不中断。
1.模拟量输入传输处理误差
模拟量输入传输处理误差应不大于1.0%。
2.最大巡检周期
系统最大巡检周期应不大于30s。
3.画面响应时间
调出整幅画面85%的响应时间应不大于2s，其余画面应不大于5s。
4.误码率
误码率应不大于10-8。
5.最大传输距离
a) 计算机至RS485/USB转换器、转换器至接口的最大传输距离为2m。
b）接口至主站的最大传输距离为10km（使用MGTSV(2～96)B通信光缆）；
c) 主站至分站的最大传输距离为2km（使用MHYV 1×4（7/0.37㎜）通信电缆，单芯芯线截面积为0.75㎜²）；
d）分站至传感器的最大无线传输距离为30m（无遮挡）。
6.最大监控容量
系统最多可接入4台分站，每台分站最多可接入30台配套传感器。
7.双机切换时间
从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于5min。
8.备用电源工作时间
在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监控时间不小于2h。
9.存储时间
重要监测点模拟量的实时监测值存盘记录保存7d以上。模拟量统计值、报警/解除报警时刻及状态、设备故障/恢复正常工作时刻及状态等记录保存1年以上。当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度不大于5min。
10.统计时间
模拟量统计值应是5min的统计值。
12.最大组合负载及本安供电距离
KDW28-18矿用隔爆兼本安不间断电源,1路18V（ib等级，开路）：可给1台KJ616（A）-J矿用本安型数据传输接口或KJ616（A）-F1矿用本安型传输主站或KJ616（A）-F2矿用本安型监测分站供电，最大供电距离为5m（使用MHYV 1×4（7/0.37㎜）通信电缆，单芯芯线截面积为0.75㎜²）。
1.计算机与RS485/USB转换器的传输
1)传输方式：USB；
2)接口数量：计算机2个，RS485/USB转换器1个。
2.RS485/USB转换器与接口之间的传输
1)传输方式：主从式、半双工、RS485；
2)传输速率：115200bps；
3)接口数量：转换器1个，接口2个。
3.接口与主站之间的传输
1)传输方式：以太网光信号（波长1310nm）；
2)传输速率：100Mbps；
3)光发射功率：（-20～0）dBm；
4)接口数量：接口1个、主站1个；
4.主站与分站之间的传输
1)传输方式：主从式、半双工、RS485；
2)传输速率：4800bps；
3)接口数量：主站1个，分站1个。
5.分站与配套传感器之间的传输
1)传输方式：GFSK无线传输；
2)中心工作频率：450MHz±2MHz；
3)发射功率：-20dBm～20dBm。
五、故障分析与排除
1.在进行数据通讯时，周围不得有强磁场干扰或摇动正压传感器和通讯子站。
2.防爆电源输入电压指示灯不亮，保险丝烧断，更换保险丝。
3.电缆与电缆连接时，不得用简单的胶布包接。