矿用水文监测系统.doc

矿井水文动态实时监测报警系统 技术方案 山东科技大学机电技术研究所 山东鲁科自动化技术有限公司 前言 1、意义 水害作为煤矿井下主要灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产，其表现形式是矿井涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力，因此，井下出水点的涌水量、排水沟水流量监测是一项非常重要的工作。目前，矿井一般由人工定期对所选定的观测点逐点测量，难以获得各测点的同时涌水量，不利于分析涌水点的涌水情况，特别是有突水发生时，不能及时发现。另外,水仓水位、井下钻孔水压、地面野外钻孔水位等参数也十分重要，有必要连续自动监测，但也普遍采用人工测量。因此，建立矿井水文自动监测报警系统十分必要。 2、系统主要实现监测内容 系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数，并在地面监控计算机上显示和存储，一旦出现险情（根据综合信息预报），井下立即报警，以便及时采取措施，保证矿井及井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询，报警信息可以短信形式发送到有关人员的手机上。系统主要监测内容如下： （1）矿井各含水层和积水区水位水压变化情况监测； （2）矿井地面降水量、井下不同区域涌水量及其变化情况监测； （3）矿井受水害威胁地点水文变化情况综合监测； （4）矿井防水设施维护状况监测； （5）矿井排水系统实际工况监测； （6）地面地质钻孔水位、水温监测； 3、系统主要实现监测功能 （1）系统将各种防治水的因素和参数，完全集中到一个统一的数据库之中实现数据的统一管理。 （2）定时测量间隔时间1分~24小时可以任意设置。 （3）具有初步的分析功能，显示各个地点历史数据，历史曲线可以自动绘制。 （4）可以根据需要自动打印有关的报表和曲线。 （5）具有超限自动报警功能，出现异常立即报警。 （6）具有网络管理远程管理功能。 （7）地面水文地质钻孔实现无线遥测通信功能。 4、系统硬件组成及工作原理 （1）水位测量范围：0---1000米任选 准确度：1‰F.S； （2）水压测量范围：0Mpa-10 Mpa 准确度： 1‰F.S； （3）温度测量范围：0---100℃ 准确度： 0.2℃； （4）明渠流量测量范围：≤10000 m3 /h 测量误差：≤5‰F.S； （5）管道流量测量范围 图3.1 系统组成 如图3.1所示，水文观测系统主要由智能型水压传感器、智能型水位传感器、智能型位移传感器等)、监测分站、通信线路、通信接口及计算机组成，分布在各测点的智能型传感器完成被测量（钻孔水压）的测量，并通过一条公共传输线路（传感器级M-BUS总线：四芯电缆，其中两根供电，两根通信）将测量数据发送给监测分站，再由监测分站通过另一条公共传输线路（终端级M-BUS总线：四芯电缆，其中两根复位，两根通信）远传至地面监控计算机，实现集中处理、存储、报警，并送入矿和集团公司的计算机网络。有关领导和部门只要打开各自的计算机，就可通过网页浏览、查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响，为掌握影响程度，进行温度补偿，所有智能型传感器都装有温度传感器，温度传感器还可用于测水温。 系统分为三个网络层次，第一层由智能型传感器和监测分站组成，监测分站为主机，通过发送不同的地址（每个智能传感器都设有唯一的地址，地址范围1～100）依次控制各智能型传感器执行测量工作，并读取和存储其测量数据。智能型传感器采用总线集中供电方式，即由监测分站输出一对电源线，给智能型传感器供电，而监测分站由防爆电源直接供电；第二层由监测分站与监控计算机组成，监控计算机为主机，通过发送不同的地址（每个监测分站都设有唯一的地址，地址范围1～255）依次选通各监测分站，并读取其存储的测量数据；第三层为计算机局域网络，监控计算机作为网络结点，兼有文件服务器功能。第一、二层拓扑结构均为M-BUS总线型，特点是多个网络结点可共用一条通信信道，非常适合煤矿井下测点分布较广的情形。M-BUS总线是欧洲标准的2线串行总线，专门为耗能测量仪器传送信息而设计，具有通信设备容量大（255点），通信距离远、通信速率高、布线简便（无极性、可任意分支，普通双绞线）、抗干扰能力强等优点。 当终端级M-BUS总线距离长或挂接监测分站较多时，需在总线上加终端中继器，以提高通信距离，终端中继器由单独的本安电源供电。同样，当传感器级M-BUS总线距离长或挂接智能型传感器较多时，需在总线上加传感器中继器，以提高通信距离，传感器中继器也由单独的本安电源供电。 1 系统简介 矿用水文监测系统是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井水害防治问题，是多学科领域与水文科学相结合的产物。 该系统集矿井水文数据采集、数据处理、数据网络共享、矿井水害预警、辅助决策于一体，采用现代化的监测手段对地下水的各种参数进行监测，从而能