矿井水文动态监测智能预警系统.doc
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1、矿井水文动态监测智能预警系统矿井水文动态监测智能预警系统 系系系系 统统统统 介介介介 绍绍绍绍 西安科技大学应用技术研究所 陕西富源自控设备有限公司 目录目录 目录目录2 前前言言 4 第第一一章章 产产品品介介绍绍 5 第第二二章章 系系统统组组成成原原理理.6 2.1 系统拓扑结构图6 2.2 系统组成7 2.2.1 数据处理主站.7 2.2.2 数据通讯 系统7 2.2.3 各种数据采集分站.7 2.3 系统功能8 2.3.1 主站功能.8 2.3.2 数据通讯系统功能.8 2.3.3 分站功能.9 2.3.4 电子便携式水位计介绍.9 2.3.5 防爆明渠流量仪介绍.10 2.4 主
2、要技术指标10 2.5 系统特点11 第三章第三章 数据处理软件系统介绍数据处理软件系统介绍13 3.1 系统的配置要求13 3.2 系统的安装13 3.3 系统的使用13 3.3.1 系统启动.13 3.3.2 系统设置.14 3.3.3 系统的数据处理.15 3.3.4 系统的图形处理.16 3.3.5 系统的报表处理.17 第四章第四章 网络发布软件介绍网络发布软件介绍19 4.1 用户登陆界面19 4.2 用户浏览主界面20 4.3 实时数据浏览界面20 4.4 历史数据查询界面21 4.5 图形分析处理界面21 4.6 数据下载界面22 第五章第五章 系统安装介绍系统安装介绍23 5
3、.1 安装前的准备23 5.1.1 地面观测点的安装.23 5.1.2 井下观测点安装.24 5.2 主站安装24 5.3 分站安装24 5.3.1 地面水位水温遥测.自动记录混合系统分站24 5.3.2 井下明渠流量有线遥测.自动记录混合分站25 5.3.3 井下管道压力、温度有线遥测.自动记录混合分站26 5.4.4 井下管道流量、压力温度有线遥测.自动记录混合分站26 第六章第六章 系统仪器使用方法系统仪器使用方法27 6.1 数据通讯设备使用方法27 6.2 分站使用方法28 6.2.1 地面水位水温遥测.自动记录混合系统分站28 6.2.2 井下明渠流量有线遥测.自动记录混合分站31
4、 6.2.3 井下管道压力、温度有线遥测.自动记录混合分站35 6.2.4 井下管道流量、压力温度有线遥测.自动记录混合分站37 前前言言 随着我国国民经济的快速发展,煤炭的开采量在不断地增加,开采层位也 愈来愈深,时常发生矿井突水事件,给人民生命财产带来严重损失,地下水已 成为威胁煤矿安全生产的重要因素。因此,对煤矿地下水位的实时监测和有效 管理显得尤为重要。 随着传感器技术和数据通讯技术的发展,一个精度更高、实时性更强、运 行更可靠、自动化程度更高,能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策 的,适用各种不同环境的水位(水压) 、水温,管道流量,明渠流量等数据进行 时实测量和采集,对矿井水
5、害进行及时预报的矿井水文动态智能预警系统,对 于及时掌握地下水动态、保证矿井的安全具有重要的现实意义。 由于矿井现场属于特殊作业区,因此矿区主管部门和有关上级部门的领导 和技术人员不能及时的了解井下水文状态。鉴于煤矿各单位和矿务局对水文监 测信息的网络共享和远程监测的需要,以西安科技大学计算机系为依托,综合 应用计算机科学、水文科学、通讯技术和信息处理技术,研发、设计了用于动 态水文多参数水文数据的采集和监测的硬件和软件系统。矿区主管部门和有关 上级部门只需通过企业局域网或 Internet,就可以及时掌握矿井水文的参数信息, 对于煤矿的事前预测、事中生产、事后救援工作都起到了参考作用,对煤矿
6、地 下水水位的变化情况也能做到全面的认识和理解,对后继工作的展开和领导层 的决策起到指导性作用。 陕西富源自控设备有限公司以西安科技大学计算机系为依托,是以机电一 体化仪器仪表研制生产为主业,计算机软硬件开发为方向、网络工程为先导的 科技型企业。本公司具有雄厚的科研技术实力,完善的售后服务体制,本着用 户至上、精益求精的原则竭诚为煤炭、地矿、环保、石油、水利、核工业、城 市供水等行业提供优质的产品和服务。 第第一一章章 产产品品介介绍绍 陕西富源自控设备有限公司是专门从事水文仪器开发研制的专业公司,开 发研制的新一代 XY-II 多功能监测系统,与不同类型的传感器配套,便可构成 不同的监测系统
7、,目前我公司以 XY-II 多功能监测仪为主机形成批量生产的水 文系列产品有: (1)XY-II 地面水位水温遥测.自动记录混合系统; (2)XY-II 矿井水文动态监测智能预警系统 (3)XY-II 井下明渠流量有线遥测.自动记录混合分站; (4)XY-II 井下管道压力、温度有线遥测.自动记录混合分站; (5)XY-II 井下管道流量、压力温度有线遥测.自动记录混合分站; (6)XY-II 便携式明渠流量仪; (7)XY-II 便携式电子水位计。 以上产品已在数十家单位获得应用,取得了良好的效果。已成功地应用于: 煤矿系统:煤矿系统:沈阳矿务局、龙口矿务局北皂矿、山东巨野县水源地抽水试验
8、项目、兖矿集团东滩煤矿、兖矿集团北宿煤矿、兖矿集团南屯煤矿、兖矿集团 鲍店煤矿、兖矿集团杨村煤矿、新汶矿业集团良庄煤矿、淮北矿业集团公司临 涣煤矿、潞安集团常村煤矿、潞安集团五阳煤矿、潞安集团王庄煤矿、晋煤集 团寺河煤矿、晋煤集团古书院矿、河北开滦集团东欢坨煤矿、河北峰峰集团各 个矿、河南平煤集团平禹煤电公司新峰一矿、江苏大屯煤电公司徐庄煤矿、大 屯煤电公司孔庄煤矿、陕西铜川矿务局水厂、陕西韩城矿务局象山矿等; 地矿水利系统:地矿水利系统:中国地质环境监测院、天津地质调查局、青海省地质调查 院、河南地质环境监测院、内蒙古地质环境监测院、桂林岩溶所、南京地质矿 产研究所、西安地质矿产研究所、沈阳
9、地质矿产研究所、青海省黑泉水库等。 在各矿井及各省地质调查局、各省地质环境监测院的使用中,均取得了良 好的效果。于于 2005 年年 4 月在中招国际招标公司举办的国家项目招标中凭借产品月在中招国际招标公司举办的国家项目招标中凭借产品 的良好性能一举中标,从而使用户遍布全国二十多个省份。在的良好性能一举中标,从而使用户遍布全国二十多个省份。在 2006 年年 10 月为月为 河南平煤集团平禹煤电公司开发的基于网络的矿井水文动态监测智能预警系统河南平煤集团平禹煤电公司开发的基于网络的矿井水文动态监测智能预警系统 获得河南省科学技术厅的科技成果鉴定证书获得河南省科学技术厅的科技成果鉴定证书。 第第
10、二二章章 系系统统组组成成原原理理 2.1 系统拓扑结构图系统拓扑结构图 如图一所示,本系统分为矿井井上和井下两部分,采用树状星型网络拓扑 结构。 图一 井上部分通过地面水位水温遥测.自动记录混合分站采集水位和水温数据, 采用 GSM 无线网络通讯的方式将数据传送到主站微机,进行数据处理。 井下部分利用 XY-II 多功能监测仪进行数据采集,实现数据传输有两种途 径: (1)通过煤矿安全监测系统实现数据传输通过煤矿安全监测系统实现数据传输 通过煤矿安全监测系统的通讯线路将数据传输到地面安全监测系统中心站, 再通过局域网将数据发送到水文监测系统主站。该方案减少了施工工作量,节 省了通讯电缆,降低
11、了系统造价。 (2)单独构建通讯线路单独构建通讯线路 单独构建通讯线路,需要增加一台地面通讯中控站,和多台矿用井下智能 分站,另外需从地面架设通讯电缆到井下。 2.2 系统组成系统组成 井上下动态水文监测系统从功能上划分为数据处理主站、数据通讯系统和 数据采集分站三部分。 2.2.1 数据处理主站数据处理主站 (1)微机系统 一套 (2)打印机 一台 (3)数据处理软件系统 一套 2.2.2 数据通讯系统数据通讯系统 (1)GSM 网络数据通讯设备 一套 (2)地面通讯中控站 一套 (3)矿用井下智能分站(含电源箱) X 套 2.2.3 各种数据采集分站各种数据采集分站 1) 地面水位(水压)
12、水温遥测地面水位(水压)水温遥测.自动记录混合分站自动记录混合分站 (1)XY-II(Y)多功能监测仪 一台 (2)液位、温度传感器 一套 (3)锂离子电池组 二组 (4)GSM 网络数据通讯设备(内置) 一台 (5)传感器专用电缆 x 米 (6)野外防盗防潮保护装置 一套 2) 矿井下水压、水温有线遥测自动记录混合分站矿井下水压、水温有线遥测自动记录混合分站 (1)XY-II(Y)多功能监测仪 一台 (2)压力、温度一体化传感器 一套 (3)数据通讯设备(内置) 一台 (4)防盗防潮保护装置 一套 3) 井下明渠流量有线遥测自动记录混合分站井下明渠流量有线遥测自动记录混合分站 (1)XY-I
13、I(L)多功能监测仪 一台 (2)流量传感器 一套 (3)液位传感器 一套 (4)特制堰板 一套 (5)数据通讯设备(内置) 一台 (6)防盗防潮保护装置 一套 4) 井下管道流量、压力、水温有线遥测自动记录混合分站井下管道流量、压力、水温有线遥测自动记录混合分站 (1)XY-II(L)多功能监测仪 一台 (2)管道流量传感器 一台 (3)水位、水温一体化传感器 一套 (4)数据通讯设备(内置) 一套 (5)工艺管道 一套 (6)防盗防潮保护装置 一套 2.3 系统功能系统功能 2.3.1 主站功能主站功能 (1)通过通讯设备向分站发送命令或接收数据。 (2)将数据整理保存到磁盘。 (3)完成
14、数据的显示、查询、修改、删除等编辑功能。 (4)对数据进行处理,生成各种报表并打印输出。 (5)绘制水压(水位) 、温度、流量的变化趋势曲线、直方图等图形。 (6)进行水文数据的网络发布,各有关部门通过网络进行数据浏览。 2.3.2 数据通讯系统功能数据通讯系统功能 (1)井下智能分站接收数据采集分站传送的数据。 (2)井下智能分站经过编码后通过通讯线路传送到地面通讯中控站。 (3)地面通讯中控站接收到矿用井下智能分站传送的数据后,通过串 行接口发送到主站微机。 (4)主站微机接收到数据后,进行运算处理,将数据保存到水文数据 库。 2.3.3 分站功能分站功能 (1)数据采集; (2)数据暂存
15、; (3)数据显示; (4)数据通讯: 井上子站通过 GSM 无线网将数据传输到主站微机; 井下子站将数据通过信号线传输到数据通讯分站 2.3.4 电子便携式水位计介绍电子便携式水位计介绍 电子便携式水位计:是根据水利、矿山系统的实际需要研制开发的一种自 动排线水位测量仪器。适用于煤矿、地矿、水利等部门的水文观测孔、地质钻 孔、水井、水库大坝及江河等地下水的直接测量,也可作为大量程电子尺,用 于土地的测量等场合使用。 仪器组成:仪器组成:自动排缆仪器主机;高强度无拉深电缆 500 米;传感器。 仪器的工作原理:仪器的工作原理:通过自动排线绞车的驱动手柄将测线放入观测孔内,放 线的同时,光电传感
16、器自动进行距离测量,由嵌入式微处理器对测量信号进行 处理,并在显示屏上显示实际深度。当传感器遇到水面时,声光报警器发出报 警信号,此时显示在屏幕上的数据为井口到水面的距离。 技术指标:技术指标:最大测量深度:500 米(可根据用户要求进行定制);最大测量误 差:0.05%F.S;测线技术指标:外径,7/0.25 镀锌钢芯,高强度聚乙烯绝缘外 套,破断拉力不小于 25 公斤力。探头直径:12 毫米;灵敏度:外接地电阻不 小于 500 千欧。 该仪器优点:该仪器优点:1、该仪器采用了新的机、光、电技术;2、摈弃了以往测线 上进行刻度标记的方法,深度自动显示,提高了测量精度,具有更高的灵活性 和方便
17、性。 2.3.5 防爆明渠流量仪介绍防爆明渠流量仪介绍 防爆型便携式明渠流量仪防爆型便携式明渠流量仪:该仪器用于各种河渠、水沟、管道的流速、流 量的测量。适用于水利调查和径流试验。也可使用于煤矿矿井下易燃、易爆区 域出水量的测量。 仪器组成仪器组成:XY-II(L)多功能监测仪,充电器,传感器及电缆。 仪器的工作原理仪器的工作原理:仪器通过传感器测量水的流速,然后利用流速和截面积 法计算得到所测点的流量.整个过程一次完成,测量数据自动存储,可与微机进 行数据通讯、显示并打印测量结果。 技术指标技术指标:最大流量:55000 立方米/小时;最大流速:6 米/秒;最小流速: 0.05 米/秒;测量
18、误差:5%;外形尺寸:长 170 毫米,宽 100 毫米,高 40 毫 米; 明渠截面:宽深1.61.6;数据存储:2999 组数据;重量:0.7;供 电电源:7.2v 可充电电池;防爆形式:本质安全型。 该仪器优点该仪器优点: 1.质量保证。仪器所采取的 XY-II 多功能监测仪是经过煤炭工业上海电器 防暴检测中心检验为本质安全型,具有国家安全监察局煤矿安全标志办公室颁 发的 MA 认证标志,我们的产品严格按照 MA 认证的要求进行生产。 2.其体积小、重量轻、精度高、测量范围大、操作简便。 3 由于采用红色光源传感器,所以测量基本不受水质、浑浊度的影响。 4.此仪器还可以与微机通讯,通过我
19、公司提供的数据处理软件可制表、作 图、打印。 5.该仪器是全中文操作菜单的智能手持式测量仪器。 2.4 主要技术指标主要技术指标 (1)水位测量范围:0-600 m 分辨率:0.5cm 精度:0.1%F.S; (2)水压测量范围:0Mpa-10 Mpa 分辨率:0.01Mpa 精度:0.1%F.S; (3)温度测量范围:0-70 分辨率:0.12 精度:0.5; (4)明渠流量测量范围:3.51000 m3 /h 分辨率:0.001 m3 /h 精度:5%; (5)管道流量测量范围:3.5500 m3 /h 分辨率:0.001 m3 /h 精度:2%; (6)测量时间间隔:1 分钟-24 小时
20、任意设置; (7)数据存储容量:60000 Byte (7272 组数据); (8)仪器工作温度:20-60; (9)最大采集分站数: 32768; (10)分站操作方式:中文菜单式; (11)井下分站防爆形式:本质安全型; (12)井下电源防爆形式:隔爆兼本安型; (13)主站平台:WINDOWS98、XP; (14)通讯接口:RS-232,通讯速率:300b/s9600b/s ; (15)数据通讯距离:地面采用 GSM 无线方式,通讯距离不受限制,井下通 讯采用有线方式,通讯距离15km ; (16)数据处理软件操作模式:汉字菜单式。 2.5 系统特点系统特点 (1)适用面广)适用面广 本
21、系统不仅适用于地面长观孔水位水温的监测,而且适用于井下压力、流 量、温度的监测;不仅适用于日常观测,而且适用于抽放水实验。 (2)集成化数据处理)集成化数据处理 主站数据处理系统实现了集成化,既可处理遥测数据,也可处理自动记录 数据、明渠流量测量数据、压力、流量动态监测数据。 (3)配置灵活)配置灵活 分站供电方式可选:可以用220V 或 7.2V/6AH 锂离子电池供电。分站采 用锂电池时,仪器可以连续工作半年。锂电池无记忆效应,不怕过充过放电, 其性能优于其它蓄电池。 (4)可靠性高)可靠性高 本系统采用大规模集成电路,高可靠性稳压电源,军品级显示器,软件自 复位和硬件看门狗技术,保证了系
22、统在恶劣环境无人值守下的可靠运行。 (5)质量保证)质量保证 分站所采用的多功能监测仪经煤炭工业上海电器防爆检测中心 检验为本质安全型仪器,具有国家安全监察局煤矿安全标志办公室颁发的 认证标志,严格按照认证要求进行生产。 (6)数据通讯稳定可靠)数据通讯稳定可靠 采用网络进行数据传输,不受距离的限制,凡有手机信号的地方, 都能够进行数据传输。 (7)主站软件功能强)主站软件功能强 主站系统提供了数据的查、改、删等编辑功能以及图形处理、报表处理等 分析手段,并且具有水位超限报警、传感器出水面报警等系统安全运行报警功 能。 (8)无需通讯天线、安装方便)无需通讯天线、安装方便 GSM 数据通讯设备
23、采用内置天线,体积小,天线只有 5CM,集成在仪器 箱内,不需外架,受干扰小,运行可靠。 (9)兼容性)兼容性 分站将水位水温遥测仪和水位水温自动记录仪融于一身。在遥测失效时, 仍可以将数据自动记录并完整保存,通过取数装置将数据传输到微机进行处理。 (10)独立性)独立性 分站具有显示及参数设置功能。可以根据现场的不同情况对分站的参数进 行设置,并且显示实测数据,而无须其他辅助设备。 (11)抗干扰性)抗干扰性 仪器使用的传感器为频率式输出传感器,其抗干扰性强,传输距离远,运 行稳定性高。 第三章第三章 数据处理软件系统介绍数据处理软件系统介绍 3.1 系统的配置要求系统的配置要求 1. 使用
24、 Pentium 4 或更高级处理器(推荐使用 Intel Pentium 处理器)。 2. 操作系统: Win 98、Win 2000、Win XP 或更高版本的操作系统。 3. 内存: 256MB 以上内存。 4. 40GB 以上硬盘空间。 5. Microsoft mouse 或兼容设备。 3.2 系统的安装系统的安装 将本公司的“多参数水文监测系统”光盘放入计算机的光驱中,鼠标左键双 击“我的电脑” “光驱盘符” “遥测数据处理系统安装” “DISK144” 文件夹“DISK1”文件夹“SETUP”即可,在安装过程中每一步有相应的提 示,按提示进行即可进行安装,主要有以下几步: 1.
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