摘要：目前国家对煤矿的安全日益重视，我们怎样才能提高矿工兄弟的生命安全，很多矿用设备被研发使用，其中瓦斯（CH4）的监测监控尤其重要。

　　中国论文网 http://www.xzbu.com/9/view-3222184.htm关键词：瓦斯CH4 KG9001 监测监控KJ90一、KG9001型高低浓度甲烷传感器综述KG9001C型高低浓度甲烷传感器（以下简称传感器）是一种专为满足我国煤矿井下甲烷监测需要而研制的矿用本质安全兼隔爆型检测仪表，它可以连续自动地将煤矿井下的甲烷浓度转换成标准的电信号输送给井下监控系统，井下监控系统根据本传感器输出的断电信号实现必要的近、远程设备断电二、传感器的特点及构造它的特点是传感器在设计上采用新型微单片机和高集成数字化电路，结构简单、性能可靠、调试维护方便。传感器测量范围宽，整机性能稳定，调校间隔周期长，传感器的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节，传感器除可连续监测甲烷外，还能输出断电信号，控制信号的断电点可任意设置，传感器的电源部分采用了新型的开关电源，整机功耗低，传感器的传输距离也相应增加。传感器具有故障自检功能，使用、维护方便，传感器的外壳采用了高强度的结构设计，抗冲击能力强。该传感器主要用于煤矿井下甲烷浓度的连续监测，井下的采掘工作面、机电硐室、回风巷道等具有瓦斯爆炸的地点和场所，它使用工作环境要海拔高度不超过2000m，大气压力在80kpa至116kpa工作温度在0℃至40℃，相对湿度≤95%，风速≤8m/s。该甲烷传感器的工作原理主要采用载体催化及热导原理测量甲烷浓度。由载体催化及热导原件与金属电阻、调节电位器等组成传感器探头。工作时，被测环境中的甲烷以扩散方式进入传感器探头其实与敏感原件发生反应并产生与甲烷浓度相应的电信号。该信号经放大后进入A/D转换器进行模数转换，然后送往微单片机进行数据处理，之后发往与之相连的井下监控分站以及地面中心站，实现井下联网监测、监控及就地数字显示和声光报警。

　　它的内部芯片封装，由多路复用器、多倍斩波稳定测量放大器，可编程增益放大器、带有数字滤波器的A/D转换器及片上校验电路和寄存器构成。双色红外探测器是电流源，两路信号电流分别经串接电阻形成电压差，它们作为两通道的差分输入信号。两个电容与电阻并联以抑制高频干扰。

　　传感器的外型为长方体结构，主机的即可有不锈钢冲压而成，前后盖的合缝处用防尘、防水的橡胶密封封围，下部为装有敏感原件的微型限制扩散式气室和高亮度红色发光管组成的报警灯组，中部的声报警为压电陶瓷。显示窗由四位八段红色数码管组成。整机设计新颖美观、体小量轻、调节方便。此传感器采用了新型的微单片机和高集成的数字化电路，整机结构简单，性能可靠，便于维护、调试，它具有就地显示甲烷浓度值，超限声光报警，整机功耗低，增加了信号的传输距离。传感器的使用还要配合地面的中心站的设置使用，报警点设置范围有两种软件版本备选，。

　　三、传感器的使用使用传感器前要正确完成本传感器与所挂井下分站的连接，将来自分站的专用的电缆接到传感器上，就是将电缆航空插头的缺口对准传感器左侧上方的航空插座的相应位置，插入并旋紧，确保连接可靠。传感器的使用要第七对传感器进行调校，调校方法有零点调校、精度调校、自检，零点调校可使用载体催化零点调校和热导零点调校；精度调校可分为热催化精度调校和热导精度调校、报警点调校。虽然煤矿使用的传感器的类型还有许多种类，但就KG9001来说相对造价较高，不如该传感器经济实用。

　　当然KG9001传感器有着自身的缺陷，它的使用周期相对较短，使用寿命相对不高，但日常我们使用加以维护，就可以延长它的使用寿命，提高其性能。使用时尽量固定专人维护；严格按照使用说明书进行操作使用；不要随便拆卸仪器、禁止猛烈摔打碰撞仪器；在井下时不要打开传感器的机壳后盖；定期调校、清洁传感器。

　　四、配套使用的监测监控系统与之相配套使用的监控系统kj90是应对此传感器相继开发的监测监控软件，它采用工业以态网+现场CAN总线多主传输网作为系统的主要数据通信平台，使这种系统在反应速度、可靠性、传输距离、系统节点容量、集成能力、兼容性及开发性方面与现有系统相比有质的飞跃。主要由煤矿地面检监控中心站、防爆工业以态网交换机、井下宽带传输分站、嵌入式视频服务、网络信号放大器、传输光缆及双绞线等组成。该系统除了具有现有系统的主要功能外还有以下特点：

　　1） 系统传输平台采用采用工业以态网+现场CAN总线多主传输；2）通讯速率高，传输距离远，抗干扰和雷击能力强；3）采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强；4）彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，系统节点容量大大增加；5）能进行语音、数据、图象的综合传输，快速进行压缩及解压缩处理；6）系统支持冗余环网工作模式，故障自愈时间短，通信可靠。

　　KJ90型煤矿综合监控系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行， 使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。

　　监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。

　　KJ90型煤矿综合监控系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印，并形成相应的历史统计数据（每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值；每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间；每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值；每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间）， 系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。地面和井下的完美配合下，使得对井下甲烷及对人体有害气体的监测实时准确。

　　参考文献：

　　[1]徐惠民、安德宁。单片微型计算机原理接口与应用。第一版【M】。北京邮电大学出版社，1996[2]彭立、张建州，王少华。自适应温度控制系统【J】东北师大学报（自然科学）1994,（01）[3]赵继文。传感器与应用电路设计[M].北京：科学出版社，2002[4]沈聿农。传感器及应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001[5]范晶彦。传感器与检测技术应用[M].北京：机械工业出版社，2005[6]郁有文。传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001[7]梁 森，王侃夫，黄杭美。自动检测与转换技术（第二版）[M].北京：机械工业出版社2007. 　　摘要：目前国家对煤矿的安全日益重视，我们怎样才能提高矿工兄弟的生命安全，很多矿用设备被研发使用，其中瓦斯（CH4）的监测监控尤其重要。

　　关键词：瓦斯CH4 KG9001 监测监控KJ90一、KG9001型高低浓度甲烷传感器综述KG9001C型高低浓度甲烷传感器（以下简称传感器）是一种专为满足我国煤矿井下甲烷监测需要而研制的矿用本质安全兼隔爆型检测仪表，它可以连续自动地将煤矿井下的甲烷浓度转换成标准的电信号输送给井下监控系统，井下监控系统根据本传感器输出的断电信号实现必要的近、远程设备断电二、传感器的特点及构造它的特点是传感器在设计上采用新型微单片机和高集成数字化电路，结构简单、性能可靠、调试维护方便。传感器测量范围宽，整机性能稳定，调校间隔周期长，传感器的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节，传感器除可连续监测甲烷外，还能输出断电信号，控制信号的断电点可任意设置，传感器的电源部分采用了新型的开关电源，整机功耗低，传感器的传输距离也相应增加。传感器具有故障自检功能，使用、维护方便，传感器的外壳采用了高强度的结构设计，抗冲击能力强。该传感器主要用于煤矿井下甲烷浓度的连续监测，井下的采掘工作面、机电硐室、回风巷道等具有瓦斯爆炸的地点和场所，它使用工作环境要海拔高度不超过2000m，大气压力在80kpa至116kpa工作温度在0℃至40℃，相对湿度≤95%，风速≤8m/s。该甲烷传感器的工作原理主要采用载体催化及热导原理测量甲烷浓度。由载体催化及热导原件与金属电阻、调节电位器等组成传感器探头。工作时，被测环境中的甲烷以扩散方式进入传感器探头其实与敏感原件发生反应并产生与甲烷浓度相应的电信号。该信号经放大后进入A/D转换器进行模数转换，然后送往微单片机进行数据处理，之后发往与之相连的井下监控分站以及地面中心站，实现井下联网监测、监控及就地数字显示和声光报警。

　　它的内部芯片封装，由多路复用器、多倍斩波稳定测量放大器，可编程增益放大器、带有数字滤波器的A/D转换器及片上校验电路和寄存器构成。双色红外探测器是电流源，两路信号电流分别经串接电阻形成电压差，它们作为两通道的差分输入信号。两个电容与电阻并联以抑制高频干扰。

　　传感器的外型为长方体结构，主机的即可有不锈钢冲压而成，前后盖的合缝处用防尘、防水的橡胶密封封围，下部为装有敏感原件的微型限制扩散式气室和高亮度红色发光管组成的报警灯组，中部的声报警为压电陶瓷。显示窗由四位八段红色数码管组成。整机设计新颖美观、体小量轻、调节方便。此传感器采用了新型的微单片机和高集成的数字化电路，整机结构简单，性能可靠，便于维护、调试，它具有就地显示甲烷浓度值，超限声光报警，整机功耗低，增加了信号的传输距离。传感器的使用还要配合地面的中心站的设置使用，报警点设置范围有两种软件版本备选，。

　　三、传感器的使用使用传感器前要正确完成本传感器与所挂井下分站的连接，将来自分站的专用的电缆接到传感器上，就是将电缆航空插头的缺口对准传感器左侧上方的航空插座的相应位置，插入并旋紧，确保连接可靠。传感器的使用要第七对传感器进行调校，调校方法有零点调校、精度调校、自检，零点调校可使用载体催化零点调校和热导零点调校；精度调校可分为热催化精度调校和热导精度调校、报警点调校。虽然煤矿使用的传感器的类型还有许多种类，但就KG9001来说相对造价较高，不如该传感器经济实用。

　　当然KG9001传感器有着自身的缺陷，它的使用周期相对较短，使用寿命相对不高，但日常我们使用加以维护，就可以延长它的使用寿命，提高其性能。使用时尽量固定专人维护；严格按照使用说明书进行操作使用；不要随便拆卸仪器、禁止猛烈摔打碰撞仪器；在井下时不要打开传感器的机壳后盖；定期调校、清洁传感器。

　　四、配套使用的监测监控系统与之相配套使用的监控系统kj90是应对此传感器相继开发的监测监控软件，它采用工业以态网+现场CAN总线多主传输网作为系统的主要数据通信平台，使这种系统在反应速度、可靠性、传输距离、系统节点容量、集成能力、兼容性及开发性方面与现有系统相比有质的飞跃。主要由煤矿地面检监控中心站、防爆工业以态网交换机、井下宽带传输分站、嵌入式视频服务、网络信号放大器、传输光缆及双绞线等组成。该系统除了具有现有系统的主要功能外还有以下特点：

　　1） 系统传输平台采用采用工业以态网+现场CAN总线多主传输；2）通讯速率高，传输距离远，抗干扰和雷击能力强；3）采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强；4）彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，系统节点容量大大增加；5）能进行语音、数据、图象的综合传输，快速进行压缩及解压缩处理；6）系统支持冗余环网工作模式，故障自愈时间短，通信可靠。

　　KJ90型煤矿综合监控系统中心站及网络终端以局域网（NT）方式联网运行， 使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBUI等。可以在地面中心站连续集中监测处理多种环境和工况参数，模拟量和开关量可实现任意互换。

　　监控软件提供有控制软件包，控制逻辑可由用户设置编排。具有井下任一分站的测点超限而由另一台分站控制断电的异地交叉断电功能。同时还具有传感器就地、分站程控、中心站手控三级断电能力，并具有风、电、瓦斯闭锁功能。在紧急情况下，系统操作人员可在地面中心站向井下分站直接发送控制命令，从而控制井下电器设备的断电或声光报警。

　　KJ90型煤矿综合监控系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值、曲线、柱图等多种形式进行屏幕查询显示和打印，并形成相应的历史统计数据（每个模拟量测点的最大值、最小值、平均值；每个模拟量测点24小时内的最大值、最小值、平均值及确切时间；每个模拟量测点超限或故障的时间及次数累计值；每个开关量测点24小时内的开停及故障累计次数和累计时间）， 系统采用变值变态存储技术，可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。地面和井下的完美配合下，使得对井下甲烷及对人体有害气体的监测实时准确。

　　参考文献：

　　[1]徐惠民、安德宁。单片微型计算机原理接口与应用。第一版【M】。北京邮电大学出版社，1996[2]彭立、张建州，王少华。自适应温度控制系统【J】东北师大学报（自然科学）1994,（01）[3]赵继文。传感器与应用电路设计[M].北京：科学出版社，2002[4]沈聿农。传感器及应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001[5]范晶彦。传感器与检测技术应用[M].北京：机械工业出版社，2005[6]郁有文。传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001[7]梁 森，王侃夫，黄杭美。自动检测与转换技术（第二版）[M].北京：机械工业出版社2007.