煤矿监控常用 传感器
煤矿传感器安装标准
煤矿传感器安装标准简介传感器是煤矿安全监测系统中的关键组件，能够实时监测矿井环境参数，为矿工提供准确的信息，帮助保证矿井的安全运行。
煤矿传感器的安装标准是确保传感器能够正常工作并提供有效数据的重要保证。
安装位置选择煤矿传感器的安装位置选择应根据矿井的特点以及监测要求进行，一般应满足以下要求： 1. 与被监测对象的距离适宜：传感器应尽可能靠近被监测对象，以确保数据的准确性。
2. 避免物理干扰：传感器应避免被其他设备、设施或物体遮挡或干扰，以确保传感器能够正常工作。
3. 安全可靠：传感器应安装在安全可靠的位置，避免受到外界冲击或损坏。
安装高度煤矿传感器的安装高度应根据矿井的特点、监测要求以及传感器类型进行合理选择。
一般应满足以下要求： 1. 气体传感器：气体传感器应安装在离地面1.5-2米的位置，以便能够充分监测到矿井内的气体浓度，并避免受到地面气体的干扰。
2.温湿度传感器：温湿度传感器应安装在离地面1.2-1.5米的位置，避免受到地面影响，确保能够准确监测到矿井内的温湿度情况。
3. 应力传感器：应力传感器应安装在离地面1-1.2米的位置，以便能够准确监测到目标区域的应力情况。
安装方向煤矿传感器的安装方向应根据传感器的工作原理以及监测要求进行确定。
一般应满足以下要求： 1. 气体传感器：气体传感器的安装方向应使其敏感元件正对着矿井内可能产生气体的源头，以便能够准确监测到气体浓度的变化。
2. 温湿度传感器：温湿度传感器的安装方向应使其敏感元件正对着矿井内的待测对象，以便能够准确监测到矿井内的温湿度情况。
3. 应力传感器：应力传感器的安装方向应使其敏感元件与被监测物体的应力方向一致，以便能够准确监测到应力的变化。
安装固定煤矿传感器的安装固定应确保传感器能够稳固地安装在指定的位置上，并能够抵抗矿井环境的震动和振动。
一般应满足以下要求： 1. 固定方式：传感器应使用专用的安装固定装置进行固定，确保传感器稳定不动。
煤矿安全监测监控技术(02)-矿用传感器(02)
图2.4-1 顺磁测氧元件
１－环型室 ； ２－永久磁铁； ３－r1电阻线圈； ４－r2电阻线圈； r1 r2R1 R2测量电桥
1PPm CO) 输出信号：200～1000Hz、1.0～5.0mADC 防爆型式：ExibⅠ矿用本安型 外形尺寸：(190×114×57)mm
图2.3-5 KG9201CO传感器
四、GTH500(B)型CO传感器(原KG9201、GT500(A))
3、结构及原理：
LED显示
watchdog 电路 EEPROM
三、KGQ7型氧气传感器
主要技术指标
测量范围：0～25 % O2 测量误差：± 3 % O2（满量程） 响应时间：小于30 s 报警方式：红色灯光闪烁，蜂鸣器鸣叫 输出信号： KGQ7－1 型：200～1000 Hz KGQ7－2 型：1～5 mA 恒流，负载电阻0～500 Ω KGQ7－3 型：RS485 接口，通信波特率1200 bps 工作电压：DC 9～24 V 工作电流：DC 9 V 不大于100 mA 标定流量：200 毫升/分
产生： CO是碳系物质不完全燃烧的生成物，井下爆破作业、内燃机 车的排气、火灾、瓦斯煤尘爆炸均产生CO
危害： 可燃易爆，剧毒。允许浓度，中国是24PPM，日本是50PPM；
检测方法： 检知管法、定电位电化学法、红外吸收法、气相色谱法等。
二、检知管法测定CO
检知管检测CO原理： CO气体缓慢而稳定的流过检知管时，与管中试剂发生化学反 应，呈现一定的颜色(比色式)或变色长度(比长式)，来检测 CO的浓度。
煤矿安全监测监控系统传感器设置研究
煤矿安全监测监控系统传感器设置研究摘要：随着煤碳行业的不断发展，煤矿安全生产越来越被重视，然而结合煤矿安全监测实际情况、基本需求，完善传感器设置方法，确保依靠传感器系统比较全面、清晰地掌握煤矿各个空间的气体密度与变化趋势，针对可能出现的异常风险情况作出及时反馈，维护煤矿开采工作的稳定展开。
关键词：煤矿；安全监测监控系统；传感器设置；策略引言进入新时期以后，煤矿安全得到了更多的关注，为进一步提升其稳定、安全性，很多煤矿企业会基于自身需求建设安全监测监控系统，作为系统建设中的关键内容，传感器设置工作能否达到相应标准，直接影响到监控系统的具体职能作用，加强对其的研究工作，完善相关举措，提升监控效果对煤矿企业安全顺利生产意义重大。
1煤矿安全监测监控系统传感器分析煤矿安全监测监控系统主要用于监测煤矿工作面的瓦斯、烟雾、风压、温度、风速、一氧化碳、风扇开停、风门开关等参量。
煤矿安全监测监控系统由地面主站、断电器、传输线、传感器等组成，其中传感器作为主要组成部分，其设置数量、位置的合理性，直接决定着监控系统的有效性。
但是很多矿井即使在工作面复杂程度、工作面数、灾害程度、井型等接近的条件下，在传感器设置时仍会面临较大的差异，故而应针对矿井的实际情况来选定传感器，做好规划设计工作，并且控制传感器数量，若是数量太多，可能造成成本上升，若是数量太少，可能传感器难以覆盖到煤矿工作面各个位置，达不到预防事故效能，故而应加强煤矿安全监测监控系统传感器设置研究。
2煤矿安全监测监控系统传感器作用煤矿安全监测监控系统传感器在煤矿安全监测中起着至关重要的作用。
传感器是一种能够检测和测量物理量的设备，通过将检测到的信息转换为电信号传输给数据采集系统，为煤矿安全监测提供实时、准确的数据支持。
（1）气体传感器：气体传感器主要用于检测煤矿内的气体浓度，包括瓦斯、二氧化碳、氧气等。
通过实时监测气体浓度，及时发现煤矿内气体异常情况，预防瓦斯爆炸事故的发生。
KGA5型矿用一氧化碳传感器
KGA5型矿用一氧化碳传感器1 概述1.1 用途KGA5型一氧化碳传感器用于连续地检测煤矿井下空气中的一氧化碳含量，能单独使用或与各种煤矿安全监测监控系统配套使用。
该传感器是一种智能型检测仪表，所有调校功能可通过遥控器实现,具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。
1.2 防爆型式矿用本质安全型，防爆标志为“ExibⅠ”。
1.3 使用环境条件a.温度：0℃～+40℃；b.相对湿度：≤98％（+25℃）；c.大气压力：80～110 kPa；d.风速：≤8 m/s；e. 煤矿井下有爆炸性气体危险、无淋水和明显振动、冲击的环境。
1.4 型号说明2 工作原理本传感器由传感头、检测电路、直流放大器、A/D变换器、红外接收头、单片机以及显示电路和输出电路等部分组成。
其工作原理如图1所示。
3 产品结构传感器外形结构如图2所示。
外形尺寸(l×b×h)mm：280×150×68。
重量：1 kg。
图1 传感器原理框图图2 传感器外形结构图4 主要技术参数⑴ 测量范围：0～1000×10-6 CO （也可根据用户要求定做）。
单 片 机红外接电路 断电记忆电路 看门狗电路 显示电路 声光报警电路485输出电路 频率输出电路 电流输出电路D/A 变换器A/D 变换器基准电压电路5V 电源信号放大电路 CO 传感器温度 传感器继电器DC 9~24V遥控器⑵测量误差：如表1所示。
表1测量范围(1×10-6 CO) 基本误差(1×10-6 CO)0～100 ±4100～500 测量值的±5%500～1000 测量值的±6%⑶响应时间：小于30 s。
⑷遥控范围：距离不大于5 m，角度不大于120º。
⑸报警：报警点测量范围内可任意设置，报警方式为红色灯光闪烁、蜂鸣器鸣叫（报警响度1米内不小于80dB）。
⑹输出信号200～1000 Hz频率（负载电阻1.5 k时,输出高电平＞3 V,输出低电平＜0.5 V），输出电路如图3所示；RS485接口，通信波特率为1200 bps。
矿用传感器简介
矿用传感器发展
• 集成化 两个含义：第一是将传感器与放大器、检测电路等集 成在同一芯片上 既减小体积，又增加抗干扰能力。第二 是将同一类传感器集成在同一芯片上构成多功能传感器， 它可以同时测量煤壁、顶底板等表面状况。
矿用传感器发展
• 数字化 数字化对数字式传感器的研究是很重要的，它可以 使传感器直接与计算机联机。
矿用传感器发展
机器人开发பைடு நூலகம்
煤炭工业是多种技术综合应用的行业，工种多且作业复杂，可 供选择机器人作为开发的目标产品，其选择范围宽，自由度大，如 掘进、采煤、凿岩、支护喷浆、水采、消防、救灾等机器人。 机器人开发特点不表现在机械本身，而主要是完善的传感器及 完整的软硬件，实现井下无人采煤要研制在规律和不稳定煤层中制 导机器的传感器。 机器人内部传感器是用于检测对象和作业环境，需要使用各门 类各品种传感器、如加速度、速度、线位移、角位移等内部传感器， 视觉、听觉等非接触外部传感器，接触、压觉、滑觉、硬觉等接触 外部传感器。
矿用传感器现状
• 矿并运输自动化方面 我国井下主煤运输还是以轨道运输为主，矿用电机车行车安全检 测装置中使用了速度、里程累计、电池容量、电池电压、超速报警、 架线电压监测等传感器。 80年代以后，随着工作面产量日益增加，在一些大中型矿井中主 煤运输逐步被胶带输送机所代替，备有打滑、跑偏、断带、纵撕、 物料探测、堆煤、烟雾、温度(轴承、环境)、速度、防尘洒水、灭 火洒水等门类齐全的保护装置，真空开关过流过压保护、沿线紧急 闭锁保护、电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤 或核子胶带秤等设备，并有多种故障保护功能。每种传感器都有相 应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加完善。
检测瓦斯含量的方法——红外光 谱系数法
煤矿安全监测监控 第六章
矿用环境参数监测的传感器主要有：甲烷、氧气、粉尘、温度、风量、风压、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢浓度等。 矿用工况参数监测的传感器主要有：设备开停、风筒风量、煤仓煤位、通风机的开停等。
各传感器的介绍
矿井甲烷传感器 矿井环境状态参数监测 矿井风门开关状态监测 矿井机电设备状态监测 矿井生产状态在线监测
可连续检测空气中CO在0～600mg/m3范围内的浓度。当一氧化碳浓度达到设定的预报值和报警值时，可分别发出报警信号，同时启动联锁触点信号带动蜂呜器发出报警。其控制系统安装在控制室，传感器安装在测定现场，可远距离连续检测1～5点存在一氧化碳气体场所的浓度信号，传输距离可达1.5km。测量精度为5％FS，响应时间小于60S，传感器寿命为12个月。
传感器的基本特性
漂移：是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化的现象。 漂移的原因：传感器自身结构参数和工作环境的变化。 最常见的漂移是温度漂移：主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。 稳定性：通常用灵敏度对时间的变化率dS/dt表示检测仪表的稳定性。变化率愈小，稳定性愈高。安全仪表要保证检测数据的准确性，必须要有很高的稳定性。
氧气（O2）传感器
电化学化测氧 电化学燃料电池，也称伽伐尼电池，其原理如图。一个失去电子，另一个得到电子，如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决于透过薄膜的氧气量的多少，测量出电流的数值，即可获得氧气的浓度，从而达到测定氧气(O2)浓度的目的。
电磁法测氧(O2)
氧气与其它气体不同的物理特性，氧气具有顺磁性，指气体能被磁场吸引或排斥的性质。当待气体进入具有磁场和加热线圈的气室时，由于磁场和加热线圈的作用，使气流不断地流动形成所谓磁风，使气室中的热敏元件阻值发生变化破坏电桥平衡，不平衡电流大小与气样中氧气量有关。
煤矿井下保护装置 技术参数
煤矿井下保护装置技术参数随着煤矿的深入开采和高效利用，井下安全问题已成为煤矿工作面上的一大难题。
为了保障井下矿工的安全，煤矿井下保护装置成为一项不可或缺的装置。
煤矿井下保护装置的作用是监测及保护矿工在井下的安全，避免发生事故，保障煤矿生产的安全与稳定。
下面将详细介绍煤矿井下保护装置的技术参数。
一、传感器参数1. 温度传感器：测量井下温度，温度范围为-20℃~50℃，测量精度为±2℃。
2. 湿度传感器：测量井下相对湿度，湿度范围为10%~90%，测量精度为±5%RH。
3. 气体传感器：测量井下主要有害气体浓度，气体种类包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷等，测量范围为0~1000ppm，测量精度为±5ppm。
4. 震动传感器：监测井下地震震动情况，灵敏度为0.1g，频率范围为0~100Hz。
二、监控系统参数1. 监控摄像头：采用高清摄像头，像素达到1080P，支持远程全方位监控，并能对井下环境实时拍摄进行存储。
2. 多功能监测终端：配备现代化多功能监测终端，可实时显示井下环境状况，支持音视频通讯，能够实现远程指挥井下作业。
3. 数据传输模块：内置Wifi、4G等多种数据传输模块，支持多种网络环境下的数据传输，实现井下数据与地面监控中心的及时通讯。
三、报警系统参数1. 声光报警器：采用高亮度LED灯和110dB以上的声音报警装置，可对井下发生的异常情况进行及时报警。
2. 振动报警器：当井下发生地震震动或其他振动情况时，可通过振动报警器进行报警提醒。
3. 气体报警器：根据传感器监测到的有害气体浓度超标情况，能够及时发出警报信号。
四、电源参数1. 供电方式：可选用交流电源、直流电源或者可充电电池供电，确保设备在井下长时间工作。
2. 工作电压：电源工作电压范围为AC220V、DC24V，保证设备正常稳定工作。
五、其他参数1. 防爆等级：应符合国家相关防爆标准，确保设备在井下爆炸危险环境中能够正常工作。
煤矿常用传感器定义标准
煤矿常用传感器定义标准一、低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面甲烷传感器表示格式：**** （号）采煤面甲烷共三部分组成：**** 为工作面号，采煤面为传感器设置地点，甲烷为传感器类型。
报警浓度≥ 1.0% 、断电浓度≥ 1.5% 、复电浓度<1.0%二、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面回风巷甲烷传感器表示格式：**** （号）采煤回风甲烷共三部分组成：**** 为工作面号，采煤面为传感器设置地点，甲烷为传感器类型。
报警浓度≥ 1.0% 、断电浓度≥ 1.0%、复电浓度<1.0%三、低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面上隅角甲烷传感器表示格式：**** （号）采煤面上隅角甲烷共三部分组成：**** 为工作面号，采煤面为传感器设置地点，甲烷为传感器类型。
报警浓度≥ 1.0% 、断电浓度≥ 1.5% 、复电浓度<1.0%四、掘进工作面甲烷传感器表示格式：**** （号）掘进面甲烷共三部分组成：**** 为工作面号，采煤面为传感器设置地点，甲烷为传感器类型。
报警浓度≥ 1.0% 、断电浓度≥ 1.5% 、复电浓度<1.0%五、掘进工作面回风流甲烷传感器表示格式：**** （号）掘进面回风甲烷共三部分组成：**** 为工作面号，采煤面为传感器设置地点，甲烷为传感器类型。
报警浓度≥ 1.0% 、断电浓度≥ 1.0% 、复电浓度<1.0%六、分站分站名称定义表示格式：**** （号）分站**** 表示为地点或巷道名称。
七、矿井总回巷甲烷传感器表示格式：总回风甲烷报警浓度≥ 0.7% 。
八、CO 传感器布置表示方法（易自燃、自燃煤层的矿井和附近受火灾威胁的矿井）采煤工作面回风巷CO 传感器表示格式：**** （号）采面回风CO报警值0.0024% 表示值：24九、温度传感器布置方法（易自燃、自燃煤层的矿井和附近受火灾威胁的矿井）采煤工作面回风巷温度传感器表示格式：**** （号）采面回风温度报警值30 ℃十、主扇、局扇开停传感器布置表示方法•掘进工作面局扇开停传感器表示格式：**** （号）掘进局扇开停2 、1 号主扇开停传感器表示格式:1 号主扇开停3 、2 号主扇开停传感器表示格式：2 号主扇开停关于印发“煤矿安全监控系统、系统设置、分站定义、数据上传规范”的通。
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在电气零点调节完后，将通气罩罩在传感器通气嘴上，通入标准甲烷气，其浓度在2.00%CH4左右，气体流量控制在250ml/min左右，稳定一段时间后，仪器的数字显示应和标准甲烷气浓度值相同。若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的功能键，使最前面一位数码管显示为“2”，若需增加，按上升键，相反则按下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。
(4)热导精度调节
零点调节完后，将通气罩旋在传感器气室下面，通入浓度为20.0%CH4左右的标准甲烷气，流量控制在250ml/min左右。此时，仪器的数字显示应与标气的浓度值相同。若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，按功能键，使小数码管显示为“4”，若需增加，按遥控器上升键；减少按遥控器下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。
传感器电源信号电缆接线定义如下：
红色线──电源正极(电缆插头1脚)
蓝色线──电源负极(电缆插头2脚)
白色线──频率(电流)信号输出[485A] (电缆插头3脚)
绿色线──断电信号输出[485B] (电缆插头4脚)
2、传感器的基本操作使用
时间显示功能：按S2键，传感器显示当前时间，松开后自动回到甲烷浓度显示状态；连续按动S2键，仪器将轮换显示时分和月日（时间格式为24小时制），松开按键自动回到甲烷监测状态。
四、结构和安装
传感器主机的机壳采用不锈钢材料制造，整机防尘防水性能好。敏感元件采用微型限制扩散式气室，报警灯采用高亮度红色发光管。仪器正面为四位红色数码管显示测量值。整个设计新颖、体积小、调节方便。
图2. 传感器示意图
五、操作使用
1、传感器接线
传感器的接线使用产品配套的电缆，延长距离时须使用本安接线盒再配接适宜的矿用信号电缆。连接插头时先将插头缺口对插座上的凸棱，插紧后上好锁紧环即可。信号接通后，数码显示的左下角指示灯亮。
温度显示功能：按S1键，传感器显示仪器使用环境的温度值。
电压监测功能：同时按上升键和下降键，传感器显示当前供电电压值，松开按键自动回到甲烷监测状态。
历史数据查询：传感器中存储的当前时刻以前的5分钟内的最大甲烷监测数据统称历史数据。查询历史数据的方法：在甲烷监测状态下，同时按动S1键和S2键，传感器显示CS，即可进入历史数据查询状态，传感器将连续不停的滚动显示上一帧历史数据和该数据出现的时间段；需退出历史数据查询状态时，再按动功能键即可。
二、技术特征
1、适用条件
环境温度：0℃～40℃
相对湿度：≤98%
大气压力：80kPa～110kPa(相对海拔高度-1000m～1500m)
风速：0m/s～8m/s
矿井环境中H2S气体小于6×10-6
2、主要技术指标：
测量范围：0.00%CH4～40.0%CH4
基本测量误差: 0.00%CH4～1.00%CH4≤±0.10%CH4
1.00%CH4～2.00%CH4≤±0.20%CH4
2.00%CH4～4.00%CH4≤±0.30%CH4
4.00%CH4～10.0%CH4≤±1.00%CH4
10.00%CH4～40.00%CH4≤±10.0%(相对误差)
显示方式：四位红色数码管显示
第一位：功能显示;
1-热催化调零
2-调热催化灵敏度
3-热导调零
4-调热导灵敏度
5-调报警点
6-调断电点
7-调复电点
8-自检
后三位：测量数值显示;(％CH4)
信号输出：低浓度段200Hz～1000Hz线性对应0%CH4～4.00%CH4
高浓度段1200Hz～2000Hz线性对应4.00%CH4～40.0%CH4
信号有效带负载能力：0Ω～500Ω
报警方式：二级间歇式声光报警
(5)报警点调节
按动遥控器上的功能键，使小数码管显示为“5”，然后分别按动上升键或下降键，可调节报警点，其变化范围为0.49～2.50%CH4。
图1.传感器电路原理框图
传感器电路采用单片机设计，能就地检测显示甲烷浓度值，同时输出频率信号(电流信号、485通讯)，供远程采集；能遥控调校零点和灵敏度，并具备故障自检功能，给使用和维护带来很大的方便。传感器的电源电路采用开关电源，整机功耗低，有利于延长分站和传感器之间的传输距离。
传感器结构设计充分考虑了恶劣的环境条件,在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，同时还特别加大了接口连接器的尺寸，保证传感器能稳定可靠地工作。
(3)热导零点调节
按操作步骤使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，按遥控器上的功能键，使小数码管显示为“3”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作。（在地面时应调节电位器RP2使200mV点的电压为200mV）。
第五章甲烷传感器介绍
第一节GJ40A型甲烷传感器
一、产品用途
GJ40A型甲烷传感器能用于煤矿井下或其他有甲烷气体的场所，监测环境甲烷浓度，并连续自动地将甲烷浓度值转换成标准电信号传送给关联设备。该传感器可与国内各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置等配套，适宜在煤矿采掘工作面、机电硐室，回风巷道等地点固定使用。传感器结构设计充分考虑了恶劣的环境条件,在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，同时还特别加大了接口连接器的尺寸，保证传感器能稳定可靠地工作。
声强≥85d反应速度：≤30S
热催化元件寿命：一年以上
整机工作电压：8V.DC～24V.DC
整机工作电流：≤100mA（18V.DC）
防爆等级：ExibdⅠ矿用本质安全兼隔爆型
三、工作原理
该传感器以多功能超低功耗单片机MSP430为中央处理单元,由放大电路、数字显示、声光报警、信号输出等单元电路组成，框图如下：
3、仪器的调节（调节灵敏度必须在有标准甲烷气体的情况下方可进行）
(1)热催化零点调节
使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,请轻轻按动遥控器上的功能键，使最前面一位数码管显示为“1”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作,也可以按上键或下键调节。(在地面时应先调节电位器RP1使200mV点电压为200mV)。若最后面一位数码管小数点亮,说明仪器显示为负值。