GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器应用探讨
针对煤矿瓦斯抽采钻场、支管等抽采流量小和波动大的区域，介绍了一种GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器检测系统。简述了其工作原理和结构特点，另外探讨了GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器检测系统对煤矿厂经济生产的意义，并分析了其在现场的应用。实践证明该抽放多参数传感器能够提高煤矿瓦斯抽采监测的效率，协助煤矿工作人员的工作。
标签：GD3型；瓦斯抽放；多参数；应用
doi：10.19311/https://www.doczj.com/doc/be9857017.html,ki.16723198.2017.10.099
0引言
随着国家科技的快速发展和煤矿厂需要评估煤矿瓦斯抽采是否达到排放标准，带动瓦斯抽放技术快速发展的势头，与此同时也带动了瓦斯抽放监测监控系统飞速发展。最开始瓦斯抽采一般只需要抽采总管的大范围计量，后来煤矿开采采用区域计量，并通过评估单元来进行瓦斯抽采。但由于煤矿开采钻井现场和源头支管内的瓦斯气体流量较小，最小值低于0.8米/秒，另外，抽采系统工作条件变化使得流量的变化范围比高达1∶20，因此，针对这些工况条件，要严格按要求选择计量设备。因此需要能够及时有效的监测瓦斯抽放的实际情况的监测系统来防止测量精度的误差大其他能量消耗方面的损失。GD3型瓦斯抽放多参数传感器监控系统在国有煤矿企业被广泛安装，它能对瓦斯抽放泵房的各种参数进行集中监测，从而控制矿安全生产。但国内对GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器检测系统的研究比较少，本文将探讨GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器检测系统的特点、工作原理以及应用。
1特点
GD3型矿用瓦斯抽放多参数传感器监控系统在监控过程中体现出智能化、数字化和自动化的优势。监控主机不仅可以通过网络远程控制间接在其他机器上显示系统运行状态和测试数据，而且可以通过监控网络上的机器查看与主机相同的内容。实时显示，统计和数据处理功能强大，且可长期存储数据。测量精度高、稳定性强、连续集中性。由于其多参数设计，一个传感器可以同时研究多个检测项，同时测量、显示和传输管道介质的工况流量、标况流量、管通瓦斯纯流量、管道绝对压力、管道相对压力、环境大气压等参数。支持200Hz-1000Hz标准频率信号输出和RS485倍号输出。截面线式测量方式，精度高，插拔重复性好，可靠性高特点。采用活动丝口卡套式接口，使用维护方便。压损微小，对抽放效果无影响。本质防堵设计，工作稳定性好，维护量小。调试方法，校准简单，可直接在风洞上进行标校。具有故障自诊断功能。
2工作原理
井下各类模拟量传感器的安装及设置要求 一、采煤工作面甲烷传感器的设置： 采煤工作面甲烷传感器应尽量靠近工作面设置，离工作面的距离不能大于10m；其报警浓度为0.8CH4，断电浓度为1.5CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备。 二、采煤工作面回风巷甲烷传感器的设置： 回风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀且风流稳定的地方，在回风巷出口10m至15m范围内；其报警浓度为0.8CH4，断电浓度为0.8CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备。 三、掘进工作面甲烷传感器的设置： 掘进工作面甲烷传感器设置在巷道迎头5m范围内；其报警浓度为1.0CH4，断电浓度为1.5CH4，复电浓度为1.0 CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。 四、掘进工作面回风流甲烷传感器的设置: 回风流甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀且风流稳定的地方，在回风巷出口10m至15m范围内；其报警浓度为1.0CH4，断电浓度为1.0CH4，复电浓度为 1.0 CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。
五、掘进工作面进风流甲烷传感器的设置： 采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置甲烷传感器；其报警浓度为0.5CH4，断电浓度为0.5CH4，复电浓度为0.5CH4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电器设备。 六、中央变电所甲烷传感器的设置： 设置在机电硐室进风流巷道进风处3-5m之内；其报警浓度为0.5CH4，断电浓度为0.5CH4，复电浓度为0.5CH4，断电范围为中央变电所内全部非本质安全型电器设备。 七、一氧化碳传感器和温度传感器的设置： 一氧化碳传感器应设在距回风流出口10m-15m范围内风流稳定、一氧化碳等有害气体与新鲜风流混合均匀的位置。 温度传感器应设置在距回风流出口10m-15m范围内，并不影响行人和行车，安装维护方便、风流稳定的位置。八、所有模拟量传感器都要设置在巷道上方，距巷壁不得小于200mm，距顶板不得大于300mm。
三一重型装备有限公司 附件： KG9701A型 低浓度甲烷传感器调校说明 版 本 号： V1.0 编写日期：2011.10.10
附件：KG9701A 型低浓度甲烷传感器调校说明 我司掘进机使用的瓦斯传感器为低浓度甲烷传感器KG9701A(0.00-4.00)%CH4，该传感器的零点、测试精度调校周期为15天一次。调校之前必须认真、仔细阅读本《KG9701A 型低浓度甲烷传感器调试说明》，然后再进行具体的操作。 一、结构特征： 图 1 瓦斯传感器的安装位置 图 2 瓦斯传感器的侧面接线口 图3 瓦斯传感器正面图 图4 瓦斯传感器调校遥控器 接线口 报警灯 显示窗 蜂鸣器 选择键 上升键 下降键
二、技术指标 1、整机工作电压：24VDC（本安电源） 2、测量范围：0.00% CH4~4.00%CH4 3、显示方式：四位红色数码管。 4、显示定义：（见图3） 1位 2位 3位 4位 左起第一位功能显示：“1”——调零 “2”——灵敏度调节“3”——调报警点 “4”——调断电点“5”——自检 后三位：测量值显示（单位：% CH4） 三、调校 1 零点调校 首先确保甲烷传感器线路连接正确，接通电源，是传感器进入正常的工作状态。预热20分钟后，在新鲜空气中观察传感器显示值是否为零，若有偏差，请将配套遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“1”，然后再任意按动遥控器的上升键和下降键，使传感器显示窗的显示为零，即可完成传感器的校零工作。 2 精度调校 在完成传感器的零点调节后，第二步是传感器的进度调校。具体方法是：将通气罩旋在传感头气室的上面，不能太松动，保证通气效果。然后通入浓度约2.0%CH4的标准甲烷气体，通气流量控制在200ml/分钟。若传感器显示值与通入的甲烷气体浓度值不同，则请
传感器的主要参数特性 传感器的种类繁多，测量参数、用途各异．共性能参数也各不相同。一般产品给出的性能参数主要是静态特性利动态特性。所谓静态特性，是指被测量不随时间变化或变化缓慢情况下，传感器输出值与输入值之间的犬系．一般用数学表达式、特性曲线或表格来表示。动态特性足反映传感器随时间变化的响应特性。红外碳硫仪动恋特性好的传感器，其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线相近。一般产品只给出响应时间。 传感器的主要特性参数有： (1)测量范围(量程) 量程是指在正常工种：条件下传感器能够测星的被测量的总范同，通常为上限值与F 限位之差。如某温度传感器的测员范围为零下５０度到+３００度之间。则该传感器的量程为350摄氏度。 (2)灵敏度 传感器的灵敏度是指佑感器在稳态时输出量的变化量与输入量的变化量的比值。通常／d久表示。对于线性传感器，传感器的校准且线的斜率就是只敏度，是一个常量。而非线性传感器的灵敏度则随输入星的不同而变化，在实际应用巾．非线性传感器的灵敏度都是指输入量在一定范围内的近似值。传感器的足敏度越高．俏号处理就越简单。 (3)线性度(非线性误差) 在稳态条件下，传感器的实际输入、输出持件曲线勺理想直线之日的不吻合程度，称为线性度或非线性误差，通常用实际特性曲线与邵想直线之司的最大偏关凸h m2与满量程输出仪2M之比的百分数来表示。该系统的线性度X为 (４)不重复性 z；重复性是指在相同条件下。传感器的输人员技同——方向作全量程多次重复测量，输出曲线的不一致程度。通常用红外碳硫仪3次测量输11j的线之间的最大偏差丛m x与满量程输出值ym之比的百分数表示，1、2、3分别表示3次所得到的输出曲线．它是传感器总误差中的——项。 (5)滞后(迟滞误差) 迟滞现象是传感器正向特性曲线(输入量增大)和反向特性曲线(输入量减小)的不重合程度，通常用yH表示。
GD4型瓦斯抽放多参数传感器 产品介绍： GD4型瓦斯抽放多参数传感器(以下简称传感器)是智能式本质安全型传感器。主要用于矿井瓦斯抽放浓度(C)、负压(P)、温度(T)、压差(H)、标准状态(温度20℃，大气压力100kPa)下的纯瓦斯流量(A)和混合量(L)等参数的检测和计算。本产品经煤炭工业重庆电气防爆检验站检验符合GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分要求，属矿用本质安全型。 主要特点 GD4型瓦斯抽放多参数传感器采用四位数码管显示监测参数和流量计算值；发光管指示传感器工作状态，可以设定流量系数、参数量程等。同时还具有瓦斯纯流量、瓦斯浓度、管道负压信号输出功能，输出信号可接入矿用环境监测系统。传感器红外遥控调校灵活、可靠。 监测参数： 浓度(CH4)、负压(P)、差压(H)、温度(T) 测量范围： a)甲烷浓度（4～100）% 显示分辨率为0.1%CH4 b)负压（0～100）KPa 显示分辨率为0.1 kPa c)压差（0 ～5.0）KPa 显示分辨率为0.01 kPa（1毫米水柱） d)温度（0～50.0）℃显示分辨率为0.1℃ 测量精度： CH4 4.0～40.0% 真值的±10% 40.0～100.0% 测量上限的±10% P ±2%(F.S) H ±2%(F.S) T ±2%(F.S) 信号显示： 四位数码管按键选择显示某一个参数值。 红绿发光管显示工作状态。绿色发光管为运行状态指示灯，红色发光管为“调校”状态指示灯 信号输出： 信号输出参数：浓度(CH4)、负压(P)、瓦斯纯流量(A)
模拟量信号输出： CH4 200～1000Hz P 200～1000Hz A 200～1000Hz 信号输出负载能力：0～400Ω 取样方式： 负压和差压适用于孔扳取样；浓度和温度适用于扩散取样。反应时间：不大于30秒 供电电压：9V～24V DC 本安电源 工作电流：不大于180mA 最大输入电压：18.5V 最大输入电流：360mA
井下瓦斯传感器现场调校操作规范 在用的载体催化式甲烷传感器每7天必须按以下方法进行井下现场调校。 （1）入井前要检查标气气瓶和空气瓶完好，气瓶及流量计闸阀关闭严密不漏气，气瓶保护外套完好，施工工器具齐全，确认一切正常后在记录本上签字领用。 （2）监测维护工要携带标气气瓶在乘坐罐笼、人车、巷道内行走时，必须保护好气瓶，严防气瓶受碰撞、挤压造成事故、损坏、漏气，在现场未调校前严禁将气瓶从保护外套取出。 （1）向矿调度电话，严格按照给集团公司上传的时间范围内进行操作。 （2）调校前电话通知监控中心站值班人员，提前观察相关测点数据在调校前后的变化情况及系统反馈有无异常。 （3）将气瓶垂直于巷道底板放置好(流量调节阀朝上，瓶体朝下)。 (4)将待调校传感器取下，检查甲烷传感器外观是否完好，并清理表面及气室周围积尘。 （1）将空气瓶导气管与传感器进气孔连接，注意连接要保证紧密不漏气。 （2）缓慢打开空气瓶开关，缓慢调整流量调节阀，使气瓶压力表显示压力数值在0～3兆帕之间。再调节流量计，使流量稳定在传感器说明书规定的流量。
（3）持续通入空气样时间大于90秒后，待传感器显示值稳定后 记录显示值。 （4）若显示值在误差范围之内，需用遥控器将其调到与气样值相同即可，如显示值超过误差允许范围，需更换传感器进行重新调校。 （5）调零结束后，然后关闭空气瓶开关，保证闸阀关闭严密，然后准备进入下道工序，在此过程中，通向传感器气室的导气管不要拔出。 （1）测试报警值和断电值 首先缓慢打开甲烷气瓶开关，使气瓶压力表显示压力数值在0～3兆帕之间。缓慢调整流量调节阀，先用小流量向传感器气室缓慢通入校准气样，使传感器显示值缓慢上升，在此过程中，观察报警值和断电值是否符合要求，并注意在传感器显示值上升到报警值和断电值时，是否发出声光报警和现场是否断电。 （2）校准精度 报警值和断电值测试完成后把流量调节到传感器说明书规定的流量，持续时间大于90秒，待传感器显示稳定后，记录显示值。若显 示值在误差范围之内，需用遥控器将其调到与气样值相同，稳定显示60秒后无变化即可，并做好相关的记录，如显示值超过误差允许范围，需更换传感器进行重新调校。 调校工作全部完成后按照”校准精度”步骤要求重新充入校准气 样对精度值进行校验，若传感器显示值超过误差范围，则必须更换传感器，预热后重新调校，直至传感器误差满足要求。
甲烷传感器安设相关规定 低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。 高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器，在工作上隅角设置便携式甲烷检测报警仪。 岩（煤）与瓦斯突出矿井采煤工作面的甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备，则必须在进风巷设置甲烷传感器。 采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷必须设置甲烷传感器。 采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行。 （甲烷传感器垂直悬挂在巷道上风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。）1．低瓦斯矿井采煤工作面甲烷传感器的设置（图2-3-1） 。 瓦斯警报浓度：≥1%CH 4 瓦斯断电浓度：≥%CH 。 4 断电范围：工作及回风巷内全部非本质安全型电气设备。 。 复电浓度：＜1%CH 4 2．高瓦斯矿井采煤工作面甲烷传感器的设置（图2-3-2） 瓦斯警报浓度：T1=≥1%CH4，T2=≥1%CH4。 瓦斯断电浓度：T1=≥%CH4，T2=≥1%CH4。 断电范围：T1、T2——工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。 复电浓度：T1、T2＜1%CH4。 另：在工作面上隅角设置便携式瓦斯检测报警仪。
3．煤（岩）与瓦斯突出矿井采煤工作面甲烷传感器的设置（2-2-3） 瓦斯警报浓度：T 1=≥1%CH 4 ，T 2 =≥1%CH 4 。 瓦斯断电浓度：T 1=≥%CH 4 ，T 2 =≥1%CH 4 。 断电范围：T 1 ——工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。 T 2 ——工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。 复电浓度：T 1、T 2 ＜1%CH 4 。 若T1不能控制其入风巷内全部非本质安全型电气设备，则必须增设T3。 T3瓦斯警报浓度：≥% CH 4 。 T3瓦斯断电浓度：≥% CH 4 。 T3断电范围：工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备。 T3复电浓度：＜% CH 4 。 另：在工作面上隅角设置便携式瓦斯检测报警仪（现场通常都是要求矿井在上隅角设置甲烷传感器）。 4．采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷必须设置甲烷传感器（图2-3-4） T瓦斯警报浓度：≥% CH 4 。 T瓦斯断电浓度：≥% CH 4 。 T断电范围：被串采煤工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备。 T复电浓度：＜% CH 4 。
1国家安全标志证号：MFB040052 GJC4煤矿用低浓度甲烷传感器（以下简称传感器）是为满足我国煤矿监测井下甲烷的需要而研制的。它可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给关联设备，并具有就地显示甲烷浓度值、超限声光报警、断电功能及超高浓度断电保护载体催化元件等功能。适宜在有瓦斯煤尘爆炸危险的煤矿井下采掘工作面、机电峒室、回风巷道等地点固定使用。 2 型号及含义 G J C 4 ┬┬┬┬ ││││ │││└────测量范围，0～4% CH4 ││└──────催化式 │└────────测量甲烷用 └──────────传感器 传感器执行AQ 6203-2006行业标准和Q/AHSZ 12-2008企业标准。 传感器防爆型式为矿用本质安全兼隔爆型，防爆标志为“ExibdⅠ”。 3 主要特点 ?传感器采用新型单片机元件，电路结构简单，性能可靠，便于维护与调试。 ?传感器采用新标准的载体催化元件，使仪器性能更加稳定。 ?采用遥控发送器调校零点、灵敏度、报警点等功能，使调校方便简单。 ?传感器具有断电控制功能，并可任意设置断电点。 ?传感器采用新型开关电源，降低整机功耗，增加了传输距离。 ?传感器具有故障自检功能，便于使用和维护。 ?传感器在甲烷浓度超过4%CH4时，电路能切断催化元件电源以保护载体催化元件，并锁定所显示数值在超限状态。 ?传感器采用不锈钢做外壳，大大增加了仪器的抗冲击能力。 4 主要技术参数 ?使用环境条件 ①环境温度：0℃～+40℃； ②平均相对湿度：≤98%； ③大气压力：（80～116）kPa； ④风速：≤8m/s。 ⑤H2S气体浓度小于6×10-6。 ⑥使用场所：在具有甲烷、煤尘爆炸性气体混合物的煤矿井下且无显著震动和冲击的场合使 用。 ?主要技术指标 ①测量范围：0～4%CH4，三位有效值显示。 ②测量基本误差： 测量范围 % CH4基本误差 0.00～1.00 ±0.10% CH4 1.00～3.00 真值的±10% 3.00～ 4.00 ±0.30% CH4 ③显示值稳定性：≤0.04% CH4。 ④工作电压：9～24V DC。
2、TH-800温湿度传感器 特点： 属精密温湿度传感器，数码显示测量值，按钮设置温湿度告警门限值； 经可溯源标准检验，精度高并具备程序校准精度功能，低功耗、高稳定性；提供开关量输出端口或高低电平输出，供告警主机采集； 内置单片机，具备自动侦测防误报功能、掉电后设置数据不丢失功能； 输出接线无极性防呆设计，施工便捷； 阻燃绝缘纤维外壳，采用快速端子，输出光电隔离，安全可靠； 用途广泛，配备相应封装的温湿度探头可测量各种管道及特殊场合的温湿度。 技术参数、输入输出接口形式： 供电电源：24VDC；用户可订制12 VDC，48VDC 电流：< 30mA； 显示：数码显示测量值，自检显示如右图； 测湿范围：0 ~ 100 %RH； 精度：±3%RH（30 ~ 90%RH）； ±5%RH（其它湿度范围）； 测温范围：-10~50℃； 精度：±0.5℃（0~30℃）； ±1.0℃（其它温度范围）； 报警设置：高温报警设置,设置步长1℃； 低温报警设置,设置步长1℃； 报警设置：高湿报警设置,设置步长1%RH； 低湿报警设置,设置步长1%RH； 工作环境：- 20~45℃，0~100% RH； 输出形式：警戒时开路,告警时短路； 输出允许电流：48V、0.1A； 220V、0.15A； 最大尺寸：96×56×46mm； 重量：205g。 3、霍尔电流传感器.WCS1600 特性: 直径8.7mm 的电流电线通道
输出电压与交/直流电流呈线性比 在工作电压5伏特下﹐可侦测电流0 ~ 100 安培 高灵敏度 20, 30, 55 mV/A 超大工作电压范围3.0~12 伏特. 低工作电流 3mA 几乎零迟滞现象 零电流“输出电压＂为1/2 工作电压 反应频宽23KHz 绝缘电压 4000V 4、 液位传感器型号:CSHQ77-ZQ-YW库号：M320385 CSHQ77-ZQ-YW 液位型压力变送器 产品简介： 采用不锈钢全封焊结构，具有良好的防潮性能和优异的介质兼容性，可用于许多 工业过程场合较弱的腐蚀性介质中；电路部分的关键元器件、压力敏感芯子，选 用国际著名品牌的元器件，使产品的技术指标和质量有了有力的保证。 技术参数： ·量程：0～200mmH2O柱...800mH2O柱 ·精度：0.1级、0.25级、0.5级 ·输出信号：4～20mA（二线制）、0～5VDC、0.5～4.5VDC、0～10VDC（三线制） ·供电电压：9～36VDC（二线制）、9～40VDC（三线制） ·介质温度：-30℃～+85℃ ·环境温度：-20℃～+85℃ ·允许过荷：200%FS ·温度漂移：≤±0.05%FS/10℃ ·稳定性：±0.1%FS/年～±0.2%FS/年 ·外壳材质：316L不锈钢 ·探头材质：316L不锈钢 ·密封级别：IP68 ·引出线：7.3外径防水通气电缆 ·标识：采用激光打标，确保产品可永久追朔性 应用范围： ·工业现场液位测量与控制 ·楼宇自控、恒压供水 ·城市供水及污水处理
基于系统集成技术的节点类型和特点 在节点的功能设计和实现方面，目前常用的节点均为采用分立元器件的系统集成技术。已出现的多种节点的设计和平台套件，在体系结构上有相似性，主要区别在于采用了不同的微处理器，如AVR系列和MSP430系列等；或者采用了不同的射频芯片或通信协议，比如采用自定义协议、802.11协议、ZigBee[1]协议、蓝牙协议以及UWB通信方式等。典型的节点包括Berkeley Motes [2，3], Sensoria WINS[4], MIT μAMPs [5], Intel iMote [6], Intel XScale nodes [7], CSRIO研究室的CSRIO节点[8]、Tmote [9]、ShockFish公司的TinyNode[10]、耶鲁大学的XYZ节点[11] 、smart-its BTNodes[12]等。国内也出现诸多研究开发平台套件，包括中科院计算所的EASI系列[13-14]，中科院软件所、清华大学、中科大、哈工大、大连海事大学等单位也都已经开发出了节点平台支持网络研究和应用开发。 这些由不同公司以及研究机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同，包括处理器单元、存储器单元、射频单元，扩展接口单元、传感器以及电源模块。其中，核心部分为处理器模块以及射频通信模块。处理器决定了节点的数据处理能力和运行速度等，射频通信模块决定了节点的工作频率和无线传输距离，它们的选型能在很大程度上影响节点的功能、整体能耗和工作寿命。 目前问世的传感节点（负责通过传感器采集数据的节点）大多使用如下几种处理器：ATMEL公司AVR系列的ATMega128L处理器，TI公司生产的MSP430系列处理器，而汇聚节点（负责会聚数据的节点）则采用了功能强大的ARM处理器、8051内核处理器、ML67Q500x系列或PXA270处理器。这些处理器的性能综合比较见表1。 表1、无线传感器网络节点中采用的处理器性能比较
4 一般要求 4．1瓦斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。 4．2煤矿安全监控系统必须24h连续运行。 4．3接入煤矿安全监控系统的各类传感器稳定性应不小于15d。 4．4煤矿安全监控系统传感器的数据或状态应传输到地面主机。 4．5煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。 4．6原国有重点煤矿必须实现矿务局（公司）所属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的安全监控系统联网；国有地方和乡镇煤矿必须实现县（市）范围内高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全监控系统联网。 4．7矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工、安全监测工下井时，必须携带便携式甲烷检测报警仪或甲烷检测报警矿灯。瓦斯检查工下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪和光学甲烷检测仪。 4．8煤矿采掘工、打眼工、在回风流工作的工人下井时宜携带甲烷检测报警矿灯或甲烷报警矿灯。 5．设计和安装 5．1煤矿编制采区设计、采掘作业规程和安全技术措施时，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。 5．2安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电线和动力电缆等共用。 5．3 井下分站应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于300mm。 5．4隔爆兼本质安全型防爆电源宜设置在采区变电所，严禁设置在下列区域：（1）断电范围内；（2）低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；（3）煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；（4）掘进工作面内；（5）采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；（6）采用串联通风的被串掘进巷道内。 5．5安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。宜为井下安全监控设备提供专用供电电源。 5．6 安装断电控制时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。断电控制器与被控开关之间必须正确接线，具体方法由煤矿主要技术负责人审定(接线方法参见附录A)。 5．7与安全监控设备关联的电气设备、电源线和控制线在改线或拆除时，必须与安全监控管理部门共同处理。检修与安全监控设备关联的电气设备，需要监控设备停止运行时，必须
关于传感器的技术参数 1.额定载荷：传感器的额定载荷是指在设计此传感器时，在规定技术指标范围内能够测量的最大负荷。但实际使用时，一般只用额定量程的2/3～1/3。 2.灵敏度/额定输出：加额定载荷时和无载荷时，传感器输出信号的差值。由于传感器的输出信号与所加的激励电压有关，所以灵敏度的以单位mV/V来表示。 3.灵敏度允差：传感器实际稳定输出对应的标称灵敏度之差对该标称灵敏度的百分比。例如，某称重传感器的实际灵敏度为2.002mV/V，与之相适应的标准灵敏度则为2 mV/V，则其灵敏度允差为：（（2.002-2.000）/2.000）*100%=0.1%。 4.综合误差/精度等级：根据OIML R60，±%F.S额定输出，国内一般为C3级，分度数3000。 （5）蠕变：在负荷不变（一般为额定载荷），其它测试条件也保持不变的情况下，称重传感器输出随时间的变化量对额定输出的百分比。 （6）非线性：由空载荷的输出值和额定载荷时的输出值所决定的直线和增加负荷时实测曲线之间的最大偏差对额定输出的百比分。 线性度δ=ΔYmax/Yfs*100﹪其中，ΔYmax表示输出值的最大量，Yfs表示满量程输出，注意，线性度有正负之分，因此，前面带正负号。 7）重复性误差：在相同的环境条件下，对传感器反复加载荷到额定载荷并卸载，加载荷过程中同一负荷点上输出值的最大差值对额定输出的百分比。这项特性很重要，更能反映传感器的品质。 （8）滞后允差：从无载荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载。在同一载荷点上加载和卸载输出量的最大差值对额定输出值的百分比。 （9）零点输出/零点平衡：在推荐激励电压下，未加载荷时传感器的输出值对额定输出的百分比。 （10）零点温漂：环境温度的变化引起的零点平衡变化。一般以温度每变化10℃时，引起的零点平衡变化量对额定输出的百分比来表示。 （11）灵敏度温漂：环境温度的变化引起的灵敏度变化。一般以温度每变化10℃时，引起的灵敏度变化量对额定输出的百分比来表示。 （12）允许使用温度：规定了此传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为：-20℃～+70℃。高温传感器标注为：-40℃～250℃。 （13）温度补偿范围：在此温度范围内，传感器的额定输出和零点平衡均经过严密补偿，不会超出规定的范围。例：常温传感器一般标注为-10℃～+55℃。 （14）安全过载：传感器允许施加的最大负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%～150%。
1 系统结构概述 本文设计的WSN硬件平台，由若干传感器节点，具有无线接收功能的汇聚节点，以及一台PC机组成。 根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，节点的设计主要包括如下几个基本部分：传感器单元、处理器单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元。节点的硬件体系结构框架如图1-1 所示。 图1-1 传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据，提供给处理器单元进行处理；处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作；射频天线单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和相关数据；供电单元负责为节点提供运行所需的能量；扩展接口可以实现节点平台的功能拓展，以适应不同的应用需求。 2 节点核心模块设计： 2-1电源模块设计： 电源是设计中的关键部分，电源稳定工作是整个节点正常工作的保证，设计合理的电源电路至关重要。节点包含模拟器件和数字器件，模拟器件的抗干扰能力较差，且数字器件常常为模拟器件的噪声源，故为了 图2-1-1 提高电路的抗干扰能力，模拟器件接模拟地并采用数字地与模拟地单点共地。电源可选用电池或干电池，电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片，分别提供3.3V和1.8V的数字与模拟电压，电路如图2-1-1所示。 2-2传感器 模块设计： 温度传感器设 计：本设计采用 LM75DM-33R2串行 可编程温度传感 器，这种传感器在 环境温度超出用户 变成设置时通知主 控制器。滞后也是 可以编程解决。它 采用2线总线方式，允许读入当前温度，并可配置器件。它是数字型温度传感器，直接从
寄存器读出温度参数，并可实现编程设置INT/CMPTR输出极性。 图2-2-1是其功能图，因为设计中只是简单的监测环境的温度，故只需一片 LM75，所以地址线A0、A1、A2置地，INT/CMPTR悬空，设计的接口电路如图2-2-2所示。 图2-2-1 图2-2-2 因为cc2431本身带有A/D模块，也可采用温度传感器AD590测量温度，其接口电路如图2-2-3。
煤矿甲烷传感器的安 装示意图
煤矿甲烷传感器的安装示意图 一、采煤工作面甲烷传感器的设置 1、长壁采煤工作面甲烷传感器的设置； 2、采用两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器的设置； 3、有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器的设置。 4、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面的回风巷长度大于1000m时，必须在回风巷中部增设甲烷传感器。 5、采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 6、非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行 二、掘进工作面甲烷传感器的设置 1、瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷的掘进工 作面甲烷传感器设置； 2、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双巷掘进甲烷传感器设置； 3、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面长度大于800m 时，必须在掘进巷道中部增设甲烷传感器。 4、掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报 警仪。 三、采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷测风站应设置甲烷传感器。 四、设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器。 五、使用架线电机车的主要运输巷道内，装煤点处必须设置甲烷传感器。 六、瓦斯矿井进风的主要运输巷道使用架线电机车时，在瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器。 七、矿用防爆特殊型蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪；矿用防爆型柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。 八、兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置甲烷传感器 九、回风巷道中的电气设备上风侧10-15m处应设置甲烷传感器。 十、井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器。
十一、封闭的地面选煤厂机房内上方应设置甲烷传感器。 十二、封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器。 十三、瓦斯抽放泵站甲烷传感器的设置： 6．3采煤工作面甲烷传感器的设置 6．3．1 长壁采煤工作面甲烷传感器必须按图1设置。U型通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0，工作面设置甲烷传感器T1，工作面回风巷设置甲烷传感器T2；若煤与瓦斯突出矿井的甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器T3；低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷设置甲烷传感器T4，如图1a所示。Z 型、Y型、H型和W型通风方式的采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行，如图1b-e所示。 图1a U型通风方式采煤工作面甲烷传感器的设置 图1b Z型通风方式采煤工作面甲烷传感器的设置
产品说明书GJG4型光谱吸收式甲烷传感器 编写人员董雷，薛野，韦云波 部门研发中试部 日期2010-11-8 版本号 1
目录 1GJG4型光谱吸收式甲烷传感器功能说明 (2) 2GJG4型光谱吸收式甲烷传感器工作原理 (3) 3BGD-16M各功能单元分析 (4) 3.1光学/光电子部分 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1解调器光路.............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.2梳状滤波器.............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.3光纤光栅.................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.4O波段扫频激光器 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.2电路部分 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2.1光源板...................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2光电路板.................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3信号处理模块 .................................................................................................... 错误！未定义书签。4附录 (21) A.参考文献 (21) B.主要光学/光电子器件性能指标 (21)
技术参数说明 发动机转速： 发动机转速 （RPM） 发动机速度从CKP技术参数说明 车速： 车速 （km/h）（MPH）单位换算类型：车速 ECU将来自车速传感器的脉冲信号转换为显示的车速（km/h）。当驱动轮速度达到2km/h或更高，ECU通过车轮速度信息控制各种功能。举例） VTEC系统的打开/关闭控制在高速行驶时的燃油切断控制在行驶期间的空燃比修正控制。 - 车速传感器也用于速度表。脉冲信号由基于车速的传感器输出，并根据特定时间内的脉冲数计算出车速（km/h）。 - 车速传感器系统通过集成在转子中的磁铁和安装在磁铁外的霍尔元件检测差速齿轮的旋转。当电压施加到霍尔元件时，磁通量发生变化，霍尔电压根据磁通量的变化而输出。由于霍尔电压在转子的一个旋转期间有四个周期的变化，因此波形产生电路输出四脉冲信号。 - 当车速提高时，在特定时间内的车速信号脉冲数也随之增加，电压的输出大致是在10km/h时7个脉冲/秒、在100km/h时为707个脉冲/秒。 - 来自车速传感器的信号电压输出是一个脉冲信号，电压的输出在0V与5V之间交替变化。当车速传感器信号为关闭，ECU计算机的参考电路输出的电压（5V）流向车速传感器并变成0V，当车速传感器信号为打开，参考电压在相同的电位下变成5V。 - 计算机是基于参考电压的打开/关闭切换来检测车速信号，而参考电压的切换又是通过车速传感器的打开/关闭切换得到的。- 车辆传感器根据变速箱处的主减速器旋转速度检测车速变化。 - 车速传感器有一个磁性感应元件，并靠它检测磁通量变化。此变化被放大并被转换成高或低电压信号。磁通量的变化取决于安装在主减速器旋转区域的磁性转子的旋转速度。
瓦斯抽放多参数测量装置技术要求 一、设备名称:瓦斯抽放多参数测量装置 二、规格型号：CXZ-300(A) 三、数量：1套 四、说明: 根据国家对于管路抽采监测电源防爆为ia等级要求，该测量装置需要随机配带相关联设备KJ1066-F矿用本安型分站和KDY660/18B(A)矿用隔爆兼本安型直流电源各一台。 目前我矿井下在用的KGW 矿用管道瓦斯多参数测量装置、CXZ 瓦斯抽放多参数测量装置为宁波创盛仪表有限公司产品，根据国家对于管路抽采监测电源防爆为ia等级要求，需要配套宁波创盛KJ1066-F矿用本安型分站、KDY660/18B(A)矿用隔爆兼本安型直流电源。 技术参数: 1、概述： CXZ-300(A)矿用气体多参数测量装置用于瓦斯抽采中的抽采监测自动计量，实现管路甲烷浓度（激光）、一氧、温度、压力、瞬时混合流量监测和瞬时瓦斯纯量、累计抽采混合量、累计抽采纯量显示并输出信号。 2、技术参数： 2.1具有同时检测抽放管道里瓦斯的瞬时工况流量、瞬时标况混合流量、累计标况混合流量、累计甲烷纯量、压力、温度、瓦斯浓度、一氧化碳等功能。采用一体化整体结构，将流量、压力、温度、激光甲烷传感器、一氧化碳传感器集成安装在一个仪表壳体里，可以直接整体安装在抽放管道上，有就地显示功能，确保仪表的整体计量精度。浓度传感器采用激光甲烷传感器。 2.2基本参数： 2.2.1测量范围 ①流量：
②温度：-10℃～+60℃ ③压力：（0～200）kPa ④甲烷：(0～100)%CH4 ⑤一氧化碳：(0～1000)×10-6CO 2.2.2基本误差 ①流量：±1.5%RS（相对误差），保证在全量程内计量误差不超出± 1.5% ②温度:±1℃ ③压力:0.3% ④甲烷: ⑤一氧化碳: 2.2.3分辨率 ①流量：0.1m3/min ②温度：0.1℃ ③压力：0.1kPa ④甲烷：0.1%CH 4 ⑤一氧化碳：1×10-6CO 2.2.4响应时间
无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传
感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。 应用相关的网络
其他传感器的设置 时间： 2018年6月15日 地点：会议室 讲课人：梁全军 在煤矿这个待定的环境下，瓦斯传感器是主要的传感器，除了瓦斯传感器。还有好多种传感器。我们可以从传感器模拟量和开关里来，一一说其他传感器的设置。 模拟量的传感器有：Co、风速、温度等。开关量的传感器有：开停、风筒、风门等。 模拟量的传感器 一、CO传感器的设置： 1一氧化碳传感器应垂直悬挂，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。 2、开采容易自燃、自燃煤层的采煤工作面必须至少设置一个一氧化碳传感器，地点可设置在上隅角、工作面或工作面回风巷，报警浓度为≥0.0024%CO，如图 采煤工作面一氧化碳传感器的设置 3、带式输送机滚筒下风侧10-15m处宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。 4、自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。 5、开采容易自燃、自燃煤层的矿井，采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。 二、风速传感器的设置： 1、采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，应发出
声、光报警信号。 2、采掘巷道进回的风速传感器，应设置在测风站，无测风站的应设置在有测风牌的地点，采用硬连接。 三、温度传感器的设置： 1、温度传感器应垂直悬，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。 2、开采容易自燃，自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面应设置温度传感器。温度传感器的报警值为30℃ 3、机电硐室内应设置温度传感器，报警值为34℃。 4、进风井为立井的，温度传感器设置在码头门外，报警值小于等于2℃. 开关量传感器的设置 1、主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。 2、矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。 3、掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。煤巷距离工作面不大于20米，岩巷距离工作面不大于50米。 4、为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。我们矿被控开关为变电所的生产高开，馈电点取至高开的辅助接点。
感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳效能，在安装、使用产品前，请务必详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今 后参考。 GJG100J矿用激光甲烷传感器 使用说明书 执行标准：GB 3836-2010 AQ 6211-2008 Q/NCS015-2016 宁波创盛仪表有限公司 NINGBO TRUNSUN INSTRUMENT CO﹒，LTD. 安标编号：MFB170040 防爆合格证号：320161115 版本号：VER1.1 颁布日期: 2016.08.15
警告： 本传感器检修时不得改变本安电路和本安电路有关的元器件的电气参数、规格和型号，本安产品不得随意与其他未经联检的设备连接。 在井下或危险场所采样过程中，严禁打开机盖，出现故障应返回地面请专职人员维修。
GJG100J矿用激光甲烷传感器 一概述 1.1 产品特点、主要用途及使用范围 GJG00J矿用激光甲烷传感器（以下简称传感器）采用光谱吸收原理测量甲烷气体浓度，测量精确，工作稳定，无需用户校准，可长期在线工作。传感器输出标准的频率信号或RS485数字信号，可以与监控分站等其它控制器联机使用，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。 1.2 使用环境条件 a) 环境温度：0℃～＋40℃； b) 平均相对湿度：不大于95%（＋25℃）； c) 大气压力：80kPa～116kPa； d) 无显著振动和冲击的场合； e)煤矿井下有甲烷、煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的混合气体。 1.3 关联设备见附录A.1。 1.4 防爆型式： 矿用本质安全型，防爆标志：ExiaⅠMa。 1.5 型号及命名 G J G 100 J 激光原理 测量范围：（0%～100%）CH4 光学原理 甲烷 传感器 二结构特征、工作原理、接线示意图 2.1结构特征 传感器采用密封结构的不锈钢壳体，在壳体侧面和底面分别设有电缆接口和测