安全监测系统升级改造
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摘要：安全监测系统中监测分站供应传感器距离短，不能为传感器提供足够的电量，监测数据误差较大，无法满足实际生产需要。为了实现长距离供电，解决监测信号不稳定，保证足够能量，根据生产现场实际，对监测系统进行升级改造。本文介绍KJ70N型监控分站工作原理和功能、KDW17型电源原理及监测系统改造方法。
关键词：安全监测;数据采集;升级改造
中图分类号：TN99 文献标识码：A
安全监测系统是运用通信技术、传感器技术和计算机技术，通过传感器采集数据，对环境安全、生产过程和生产工艺控制进行集中、自动和连续的监测。目前，国内煤矿监测系统应用较多的是KJ70N-J型监控分站，KJ70N-J型监控分站（以下简称分站）是安全监控系统的主要组成部分之一，它以微处理器为核心进行数据信息采集和控制装置，但该型安全监测系统中的分站供应传感器距离有限，无法为传感器提供足够的电量，且监测数据误差较大，无法满足现场需要。为了实现长距离供电，解决监测信号不稳定的问题，对监测系统进行了升级改造。
1 KJ70N-J型监控分站
1.1 工作原理
分站上电的瞬间，读取用户设置的地址、工作方式或开出电平设置。分站正常工作时，按照上位计算机的配置检测输入口的数据大小或设备状态并上传，并根据1输入口数据的大小或设备状态及时切断/打开电源开关。可挂接多台传感器，模拟量和开关量设备可任意接入[1-3]。
1.2 基本功能
KJ70N-F型监控分站具有与传输接口双向通信及工作状态指标功能，可对模拟量、开关量、累计量进行采集，具有指示、控制、显示、声光报警、自诊断和故障指示功能，能实现断电/复位电控制、甲烷风电闭锁和掉电保护，可外接电源。
1.3 使用方法
分站地址设置：根据线路板上编号SW1拨动开关设置，如图1中的第1～6位拨动开关用于设置分站地址号（第7位、第8位用于设置分站工作方式和输出口电平常态），设定地址采用6位二进制编码，每一位拨向“ON”表示“0”，反之为“1”。拨动开关的第1～6位分别代表“1，2，4，8，16，32”。主机实时读取SW1的地址，地址设置完后不需重新上电。如需拨地址为6#分站时，只需把第2位和第3位开关拨至“ON”相反（即向下）的位置。
主机电源可由3组电源供电，在使用过程中若电源容量允许时，可将主机板上相应接线端子的正负极进行短接，具体接线如图2所示。
主通信线接入：将连接KJ70N-J传输接口的两根通信线分别接入主机线路板的“TX+”和“TX-”，具体接线如图2所示。
工作方式设置：第7位开关向下，此时的第8位开关用于选择输出口的电平常态，当第8位开关向上时，输出口正常的电平为低电平（常开），当分站发出断电控制时的电平为高电平;当第8位开关向下时，输出口正常的电平为高电平（常闭），当分站发出断电控制时的电平为低电平。
开关量传感器接线：电流输出的传感器接入（以接线端“X7”为例）如图3所示。
两线制无电位触点接入（以接线端“X8”为例）如图4所示。
模拟量传感器接入（以接线端“X1”为例）：传感器输出信号200～1000 Hz正、负端分别接入“IN1+”和“IN1-”如图5所示;输出口接线（以接线端“X31”为例）如图6所示。
主机的6个输出口，与KDG2.5/127型断电器、KXH18型声光报警器及KDW0.7/18-J电源继电器箱相接，可实现断电闭锁/复电解锁或报警功能。
2 KDW17电源
KDW17型电源是一种允许在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用的通用型隔爆兼本质安全型不间断电源，用于为设备提供电源，具有2组继电器控制隔离输出回路，可用于断电控制[4]。
2.1 工作原理
电压经由变压器降压经隔离式AD/DC转换输出稳定的直流电压，此电压经充电电路对备用蓄电池充电，储存电能。同时，经稳压环节得到稳定的电压输出。为满足本安性能要求，采用双重过流过压保护。
2.2 内部布置
电源内部示意，如图7所示。
2.3 接线
在前级电源断开后，参考图8接线。本电源设有供电信号输出，可供系统识别是交流供电或是电池供电，接线端子JX103输出相应信号，用户可通过拨动充电控制板上SW103开关选择输出信号。当开关拨向左时，交流供电为低电平;当开关拨向右时，交流供电为高电平。
3 监测系统的升级改造
3.1 电缆选用
监控分站到传感器延长线采用MHYVR通信电缆，截面积不小于1.5 mm2。监控分站到断电器采用MHYVR通信电缆，截面积不小于1.5 mm2;监控分站到声光报警器采用MHYVR通信电缆，截面积不小于1.5 mm2;数据传输接口到监控分站采用MHY32通信电缆，截面积不小于1.5 mm2。采用采集模块降低成本，采用纯粹屏蔽电缆传输，并设计接线盒进行线缆的连接，减少外界对信号的干扰。
3.2 扩大监控容量
分站能接入传感器数量增大为16路，并且不区分模拟量和开关量;扩大分站接入执行器路数。通过扩大监控容量减少分站使用数量，确保数据信息采集和通信同步，对环境安全、生产过程和生产工艺控制进行集中、自动和连续的监测，减少监测数据偏差;增强自动识别断电/复位性能，动作及时准确，减少延误，提高监测准确性。
3.3 电源选用
采用KDW17型电源为设备提供电源，同时具有2组继电器控制隔离输出回路，可用于断电控制，从KDW17电源中另接一路插板，使之能提供18 V直流电源，再引入分站中长距离传感器插槽的电源接入口，专门用于加强长距离传感器的电量供应，为传感器提供足够的电量，保证传感器能够正常工作，电网停电后可对主要监控量继续监控[5]。
3.4 施工要求
在接线焊接时，应使用≤35 W的内热式电烙铁，且只能用松香焊锡丝及松香助焊剂，严禁使用焊锡膏助焊剂。在焊接传感器信号线和信号电缆时，应将与主机相连接的插头拔下，且电烙铁外壳必须接地。所有传感器信号线的屏蔽层及主机外壳不能直接接地，只能通过主机的接地点接地，减少外界干扰。
4 总结
通过对监测系统升级改造后，具有运行准确、抗干扰能力强、无温飘和时飘，消除安全隐患，确保了安全，经过现场使用后证明，升级后的监控系统是一种简单、实用、性能可靠的产品。此种改进的成功，使分站能为长距离传感器提供足够的电量，保证了监测信号稳定，满足生产需要，提高设备的可靠性和运行质量，减少事故，确保安全，最终提高了经济效益，节省了材料成本。
參考文献
[1] 张玉凤.基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计[J].办公自动化，2017，25（12）：27-29.
[2] 魏海涛.某水库大坝安全监测系统设计[J].小水电，2020（3）：32-35.
[3] 杰德尔别克·马迪尼叶提，牛志伟，李培聪，等.基于BIM技术与B/S架构的大坝安全可视化监测系统[J].排灌机械工程学报，2013，38（6）：583-588.
[4] 王聪辉.基于无线传感网络的煤矿安全监测系统设计[J].当代化工研究，2020（10）：33-34.
[5] 吕品.石油化工企业环境安全应急监控和预警管理系统的设计[J].石油化工自动化，2019，56（3）：56-59.
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