煤矿顶板动态监测系统可实现以下功能：

● 井上计算机动态显示监测参数、报警；

● 井下现场显示数据和报警；

● 监测数据自动记录存储；

● 连续监测曲线显示、分析；

● 历史数据查询及报表输出；

● 综合分析及顶板安全评估分析。

● 局、矿顶板动态监测网络功能

● 网络用户Web访问模式在线动态监测；

● 数据库数据信息共享；

● 综合分析及顶板安全评估分析；

● 监测日报网上报表；

系统结构与组成

 “煤矿顶板动态监测系统”的主要特点是采用环行总线结构，可涵盖全矿井多类型矿压参数监测。系统以计算机网络为主体，兼容井下通讯电缆、光缆专线、以太网络多种数据传输模式。监测参数包括：工作面支架作阻力检测、围岩离层运动检测、锚杆载荷应力检测、岩层（煤层）内部应力检测四个方面。

 

 系统的监测功能组成

监测系统由井下和井上两大部分组成，如图1所示。监测测系统有4个不同监测功能的子系统组成。4 个监测子系统从功能上加以区分，硬件结构使用统一的总线地址编码，系统的实际布置上分站可以混合排列，监测服务器通过通讯协议区分数据类型。井上检测服务器（计算机）可接入矿区局域网络，支持网络在线监测和信息共享。

  井上监测信息与报警网络

如图 2，井上监测信息与报警网络包括：1）数据接收单元、监测服务器；2）矿井办公局域网和客户端。井下监测网络通过井下的监测主站接入矿井工业以太环网交换机或光纤或通讯线缆将数据传送到井上。当使用工业以太环网时传输数据，选用主站的RJ45 接口并将主站设置成NPORT（以太网联网服务器）模式。当选用电话通讯线路时将主站配置成RDS（基带差分传输） 通讯模式。

 

 

监测服务器采用工业级PC，扩展了RDS 数据接发通讯单元。工业PC 配置Earthnet 以太网网接口（RJ45）与局域网交换机连接。监测服务器获取井下以太环网NPORT 接口监测数据时需保证与环网相通的物理链路。本系统监测分析软件CMPSES 运行Windows 2003 server 平台，数据库采用SQL server，采用C/S 和B/S结构，支持矿井局域网客户端模式和Web访问模式。CMPSES 监测分析软件支持GPRS/CDMA 公用数据传输网络的图文短信群发信息和报警功能。监测服务器连接GPRS/CDMA数据接发单元，根据软件的配置信息，授权的手机用户可接收不同的数据信息和报警服务。报警信息分2级：预警信息和紧急报警信息。

井下部分硬件组成

顶板动态监测系统井下部分包括：通讯主站、测区通讯分站、测区压力监测分机、顶板离层监测传感器、锚杆/锚索应力监测传感器、钻孔应力传感器以及防爆型供电电源和通讯电缆组成。井下部分采用两级隔离485总线，通讯主站下位总线连接测区通讯分站，最大可连接16 个测区分站。测区通讯分站承担不同的监测功能，一般一台通讯分站负责监测一个开采工作面及回采巷道，测区内总线连接压力分机、离层总线式传感器、锚杆总线式传感器、钻孔应力总线式传感器。每个通讯分站最大可连接64个监测站点（分机或传感器），可满足国内大型矿井多采区布置的矿压监测需要。不同类型的监测站点采用统一编码。通过通讯协议中的标志符区分参数类型。通讯主站内置RDS-100、PTS485、DE311 通讯接口，分别支持电话线、单膜光纤、以太网（TCP/IP协议）数据传输。井下通讯主站可通过电话线路、单模光纤或以太环网与井上的监测服务器连接连接。

系统的主要技术指标

使用环境

1） 环境温度：0℃～+40℃；

2） 相对湿度：＜90%（+25℃）；

3） 大气压力：80kPa～106Pa；

4） 海拔：＜3000 米；

5） 无显著振动和冲击的场合；

6） 允许在煤矿井下含瓦斯等爆炸性气体但无腐蚀性气体的环境中使用；

系统综合技术指标

监测服务器操作系统: Windows 2000 service sp4

数据库平台： SQL server 2005 标准版

网络平台：局域网

1）系统分站容量 1——16 （通讯分站）

2）系统监测点数< 1000

3）系统通讯距离:通讯线缆：<10km   光纤及以太网<25km

4）巡测周期 5秒/分站

5）传输接口CAN总线信号 串行异步

6）通讯速率2400—19200BPS

传输接口的技术指标

1) 输入通道 1——4路

2）输入接口CAN总线信号

3）输出接口RS-232

4）安全隔离方式光电耦合（2500V）

5）电源 AC 220V 0.1A

6）具有通讯指示灯以及电源上电指示灯

通讯分站的技术指标

1） 站点容量 1——16

2） 显示方式LCD 128*64 LED背光

3） 通讯方式RS-485 2400bps

4） 通讯距离1200m (工作面)

5） 电源DC18V （本安电源）150 mA

6）防爆形式本质安全型Exibl

7）缓存容量：32KB

压力传感器的技术指标

1）压力通道数2

2）量程 0——60Mpa

3）精度1.5%

4) 显示方式3位数显高强光LED

5) 通讯方式：无线电磁波通信

6）通信距离：100米（工作面）

7) 电源DC3.6V （锂电池） 50mA

8）防爆形式本质安全型Exibl

 围岩移动传感器的技术指标

1）安装深度 1——20米

2）量程 0——500mm

3) 测量精度1%

4）电源 7——18V 20mA

5）输出RS-485 串行异步

6）通信距离：1200米

7）通信速率：2400bps

6）防爆形式本质安全型Exibl

锚杆应力监测传感器的技术指标

1）量程 0——250KN

2）测量精度1%

3）输出信号 0——125mV

4）电源 7——18V

5）防爆形式本质安全型Exibl

 钻孔应力传感器的技术指标

1）安装范围 1——12m

2) 量程 0——12.5 MPa

3）测量精度2.5%

4）输出信号 0——125mV

5）电源 7——18V

6）防爆形式本质安全型Exib1

 

 

监测系统配置表

1、系统配置如下：

	编号	名称	单位	数量
井上部分	1	地面系统主机	台	1
	2	激光打印机	台	1
	3	UPS电源	台	1
	4	矿用一般兼本安型传输接口	台	2
	5	数据处理软件	套	1
	6	防雷栅	个	1
井下部分	7	矿用本安型监测通讯分站	台	7
	8	矿用本安型压力传感器	台	10
	9	矿用本安型位移传感器	台	50
	10	矿用隔爆兼本安不间断电源	台	8
	11	矿用本安型锚杆（索）受力传感器	台	50
	12	矿用本安型钻孔应力传感器	台	50
	13	通讯线缆	米	5000
	14	接线盒	个	160

 

附录A  系统在工业现场井下井上安装连接示意图

                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录B  煤矿顶板动态监测系统的配置表

 

 

图10  顶板动态监测系统采场测点布置示意图