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山東光安智能科技有限公司
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KJ1268礦用光纖頂板動態監測系統
系統概述
“礦用光纖頂板動態監測系統"是由我公司針對礦井深部開采遇到的難題，結合礦井實際情況，分析研究礦井深部圍巖破碎機理，通過理論分析、實踐應用探討，研發的新一代光纖頂板動態監測系統。
礦用光纖頂板動態監測系統基于激光光學原理，采取無源本安設計，從“傳感單元、監測主機、服務器、云計算"整個鏈路層，采用C/S與B/S架構相結合的數字化架構。系統主流通訊協議采用當今工業控制領域的標準通訊協議Modbus及TCP協議，系統主機以TCP/IP通訊為主，以CAN、485總線通訊為輔，符合智慧礦山及智能化建設需求，實現數字化傳輸，系統配備RJ45與光纖通訊接口。系統構架簡單，實時在線監測，傳輸距離可達20km；傳感器無源本安設計，具有的抗干擾能力，適合煤礦井下高溫、高濕、高濃度粉塵環境，并能滿足監測現場就地顯示。
礦用光纖頂板動態監測系統軟件主要功能包括實時監測、數據查詢、設備管理、系統設置等功能；其強大的數據查詢、報表和數據庫等功能，為用戶能夠快速便捷的了解現場信息提供了有效的途徑；通過對頂板位移情況監測、頂板及兩幫錨固狀態、工作面超前支撐壓力等信息的實時采集與分析，實現巷道安全性的自動識別判定、超前支撐壓力分布及轉移特征的分析，實現對煤礦頂板動力災害動態監測，實時掌握了頂板的變化規律，準確預報早期隱患點的位置，對預防頂板事故，確保安全生產具有重要意義。同時通過頂板動態變化規律分析，可以判斷頂板離層位置，為合理支護參數提供數據依據，解決支護不足或過度支護的問題，具有較好的經濟效益和安全效益。
技術指標
1、系統主機技術指標：
| 序號 | 參數描述 | 技術指標 | 單位 |
| 1 | 工作方式 | 連續監測 | / |
| 2 | 顯示方式 | 液晶顯示 | / |
| 3 | 通訊端口 | RJ45/光口 | / |
| 4 | 傳感器接口 | 采用標準SC/APC接口 | / |
| 5 | 響應時間 | <> | s |
| 6 | 傳輸距離 | 20 | km |
| 7 | 單通道容量 | 4 | 個 |
| 8 | 支持通道數 | 8/16/32/36 | 個 |
| 9 | 傳感器工作環境 | 0～40 | ℃ |
| 10 | 供電電源 | AC 127/660/1140 | V |
2、光纖傳感器技術指標
|
| 光纖離層傳感器 | 光纖錨桿（索）應力傳感器 | 光纖鉆孔壓力傳感器 |
| 量程 | 0～500mm | 0～600kN | 0～40MPa |
| 分辨率 | 0.1mm | 0.1%F.S | 0.2%F.S |
| 測量精度 | ±2mm | ±3kN | ±0.4MPa |
| 使用環境溫度 | 0～40℃ | ||
| 相對濕度 | 45%～90% | ||
| 大氣壓力 | 80～106KPa | ||
系統功能
顯示功能：滿足多種類型圖表、系統圖、曲線圖、柱狀圖等顯示要求。
分析功能：滿足歷史趨勢顯示，對未來趨勢進行評估，提供檢修參考信息；
報警功能：可根據實際情況設定不同地點的頂板參數預警值、報警級別及地理位置名稱，具備聲光報警；
打印功能：具備各種報表的打印功能；
上傳功能：滿足實時數據網絡上傳，輕松實現無人值守。
自檢功能：系統中某一個傳感器出現故障，能夠通過軟件甄別出故障傳感器。
表格定制：滿足用戶可定制各種表格：實時數據表、歷史數據及統計報表、報警一覽表等。
查詢功能：滿足在系統圖上直接查詢設備信息、運行歷史數據等。
光纖頂板動態監測與傳統監測技術對比
|
| 現有傳統頂板動態監測手段 | 光纖頂板動態監測技術 |
| 機械式人工 監測技術 | 煤礦機械式頂板離層儀是一種比較常見的井下頂板離層量監測儀表，其結構簡單、價格低廉，在煤礦上得到廣泛應用。存在精度低，無法實時在線監測，需要專員定期巡檢記錄，無法及時發現隱患的缺點。 | 立足于煤礦井下環境，基于光學原理研發，適合煤礦安全生產需求的全光纖頂板動態數字化在線監測與破碎治理預警系統，其特點概括為系統無分站、傳感器不帶電。該系統涉及的礦用光纖傳感器提供一種現場安裝方便、現場可視化、無源監測、測量精度高、量程范圍大、本質安全，特別適合在易燃易爆、高溫、高壓、潮濕、強電磁場、腐蝕性等條件下的測量，并能實時本地顯示及遠程實時監控預警預報；礦用隔爆兼本安型光纖頂板動態監測主機供電電源127V/660V/1140V，無需考慮接電難問題，系統單臺主機容量大，物理通道不少于36個，單機可接入不少于180支傳感器，同時兼容頂板離層、錨桿（索）應力及鉆孔應力傳感器。 |
| 電子 監測技術 | 傳統的電子類頂板離層傳感器其原理簡單，多數是單片機加ADC采集單元。容易受井下淋水及粉塵腐蝕，造成傳感器使用壽命短，信號傳輸易受電磁干擾，導致數據突變、誤報等問題。 | |
| 有線總線式 監測技術 | 基于有線總線式網絡傳輸的離層監測傳感器也得到了廣泛應用。但由于有線網絡成本高、中繼分站多、供電繁瑣、施工安裝和維護不方便、靈活性差，拓展性不足，易造成系統穩定性差。 | |
| 無線傳輸 監測技術 | 無線類傳感器克服有線總線式傳感器大部分缺點。但由于考慮傳感器的功耗，數據多采用定時傳輸，且電池使用壽命短、維護工作量大。受井下復雜環境影響，其傳輸距離有限，系統需要大量中繼站，導致系統結構復雜、穩定性差。 |
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