KJ90-F16监控分站或KJ90-F8中分站配合KDG3K远程馈电断电器实现甲烷风电闭锁功能的方法
KJ90型煤矿矿业安全生产综合监控系统
ＫＧ９７０１型智能慨浓度沼气传感器，采用新型单片机及高集成数字化电路，能连续自 动地将井‘卜．沼气浓度转换成标准信号输送给关联设备。具有沼气浓度值就地显示、超限 声光报警和断电功能，可在井下正常使用中无需新鲜空气进行校零。
主要技术指标： 检测范围ｏ％一４０／０ ＣＨｔ 检测误差ｓ０．１，／Ｏ（０％一ｌｏ／ｒｏＣｌＩ） ≤±０．１５％（１％一２％ＣＨ４） ≤±Ｏ．２％（２％一４９６ｃＨ）
系统；
（３）地面中心站的监控信息和ｊ：业监控图像可通过射频、视频驱动系统进入闭路电视
系统：
（４）具有可通过ＡＶ端子输出到电视机上的多媒体远程终端，在配有工业电视系统时， 可就地对远程摄像头的各种动作进行控制。在插放ＶＣＯ的同时，用户可随时查看ＫＪ９０系 统的运行状态及监视信息； （５）系统拥有可独立１：作的人、中、小型系列化分站： （６）系统具有独特的二级断电功能，可进行传感器就地断电、分站程控断电、中心站
参考文献：
［１］Ｐ．Ｅ．Ｍｒｘ，ｒｅ．ＡｕＬｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
ＳｈｅｎｙＴｎｌｃｅｍａｌ ｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ
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１４—１６．１９８７．Ｐ．Ｒ．Ｃ．
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该系统１９９４年获得四ＪｌＩ省科技进步三等奖，是煤炭部首批定点生产的监控系统之一，已
在阳泉、邢台、淮北、西山、盘江、七台河等局矿推广３０多套，它以其技术的先进性和 实用性深受煤矿Ｈｊ户的欢迎。
KJ90型煤矿安全监控系统使用及维修指南
第二部分 井下分 站...............................................................................................................................6
一、型号.................................................................................................................................................... 6 二、分站显示窗口识别......................................................................................................................... 6 三、分站指示灯窗口的识别................................................................................................................ 7 四、中分站电源箱部分......................................................................................................................... 7
第三部分 远 程 断 电 器................................................................................................................. 9
监测监控系统分站断电器及控制器说明书
矿用隔爆兼本安直流稳压电源系列2012-02-15 信息来源：矿用隔爆兼本安直流稳压电源适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，向矿用本质安全型设备供电，具有电池后备功能的电源可为额定负载提供不小于2小时的备用时间。
(1) KDW0.3/660（A/B）隔爆兼本安型直流稳压电源KDW0.3/660（A/B）隔爆兼本安型直流稳压电源主要为矿井监控分站、传感器等提供不间断的本质安全直流稳压电源。
A型电源分别可提供11路本安电源输出及供电状态输出信号，B 型电源分别可提供7路本安电源输出及供电状态输出信号。
主要技术指标：（1）输入指标输入电源电压等级: 660V/380V/220V/127V，50 Hz （出厂配置）或220V/127V/36V，50 Hz (定货时由用户选择)。
输入电源波动范围： 75 %～110 %（2）输出本安参数指标名称本安输出额定电压Ue 12 V.DC 24 V.DC 5 V.DC额定电流Ie 280 mA 140 mA 1000 mA最高输出电压Ue ≤12.5 V DC ≤24.5 V DC ≤5.25 V DC最大输出电流(过流保护整定值)IO ≤500 mA ≤450 mA ≤2500 mA最大过压保护值Ug ≤13.5 V DC ≤26.5 V DC ≤7.0 V DC最大外部电感LO 0.6mH 0.6mH 0.1mH最大外部电容CO 20uF 4.7uF 47uF输出电压偏离值不应超过标称值的5 %负载效应≤5 %源效应≤5 %周期与随机偏移≤250 mV（峰峰值）备注 KDW0.3/660(A)出厂默认为：1路本安12V输出，9路本安24V输出（1路本安5V可选）KDW0.3/660(B)出厂默认为：1路本安12V输出，5路本安24V输出（1路本安5V可选）（3）备用电源参数转换时间：≤1s额定容量：24 V/7 AH（两节12 V/7 AH 铅酸电池串联）工作时间：不低于2 小时（额定负载时）最高充电电压：29 V放电截止电压：21.5 V（4）传输介质稳压电源至分站、传感器传输采用0.52的矿用阻燃屏蔽信号电缆，每公里的信号电缆分布参数应符合：R≤12.8Ω/km；L≤0.8mH/km；C≤0.06μF/km。
煤矿一通三防技术要求
工作压力
30kpa～130kpa〔绝压〕
工作电压
(9～24.5) VDC
工作电流
≤50 mA·24VDC
输出信号
200 Hz～1000Hz〔线性对应0.00～10. 0%CH4〕
传输距离
＞3 km
报警方式
间歇式声光报警
采样方式
自由扩散式
使用寿命
≥5年
防爆型式
ExibⅠ矿用本质安全型
产品性能要求：
必须能适应煤矿井下风速的测量要求，能适应测风站、进回风巷和采区工作面等安装环境，具有遥控调校功能，检出量不受环境温度气压、粉尘和电磁干扰阻碍。风速低于下限或高于上限时发出声光报警。
采购技术指标：
测量范畴
0.3—15m/s
差不多误差
≤±0.3%
工作电压
12～18V DC
工作电流
≤70mADC
采购技术指标：
测量范畴
0～10.0%CH4
辨论率
0.01％CH4
测量精度
0.00～1.00%CH4 ≤ ±0.06% CH4
1.00～10.0 CH4≤ 真值的asdfasdf234!@#!@#@#$%@#$%%^#$^@$^!@#$@#$±6%
响应时刻
≤25s
调校周期
6个月
工作温度
0～40℃
工作湿度
要紧技术指标：
馈电监测电压等级
1140 V AC、660 V AC
工作电压
〔12～24.5〕VDC
工作电流
≤100mA
本安输入
24.５VDC/500mA
本安馈电信号输出
1mA/5mA
断电容量
36V/5A或660V/0.5A断电操纵距离≥2 km
KDG3K井下远程馈电断电器说明书
KDG3K型井下远程馈电断电器产品使用说明书KDG3K型井下远程馈电断电器1 概述KDG3K型井下远程馈电断电器适用对矿井磁力开关或馈电开关的监控，具有远程断电功能，控制开关的控制回路，实现主回路的自动断电；同时对被控开关断电状况进行监测，将负荷侧有电/无电信号传送至监控分站，防止“假断电”现象。
1.1 产品特点1.1.1一路馈电功能，接线方便，信号准确。
1.1.2 一路断电功能，高低压均可控制。
性能可靠、稳定宜于维护。
1.1.3 继电器为军工级产品，性能可靠，使用寿命长。
1.1.4 性价比高。
1.2 主要用途及使用范围KDG3K型井下远程馈电断电器主要用于煤矿磁力开关或馈电开关的安全监控，也可用于其他需要监控的设备。
1.3 使用环境条件1.3.1 装置在下列条件下应能正常工作a) 温度： 0℃～40 ℃；b) 相对湿度 95 %；c) 大气压力 80 kPa～106 kPa；d) 机械环境 无显著震动和冲击的场合；e) 有煤尘和瓦斯存在的场所。
1.3.2 KDG3K型井下远程馈电断电器应能承受下列规定的安装贮运条件a) 高温 60 ℃；b) 低温 -40 ℃；c) 平均相对湿度 95 %；d) 振动 50 m/s2。
1.4 型号组成及代表的意义K D G 3 K馈电产品系列编号断电设备矿用电控设备1.5 外观与结构1.5.1馈电断电器表面应平整,涂层均匀,外壳无变形、开裂、腐蚀及机械损伤,标志清晰。
1.5.2外观结构如图一图一：结构图1：馈电源接线入口；2：断电输出口；3：分站接线入口；4：馈电灌封模块；5：继电器6：接地线；7：主板；8：交流接线板；9：显示板1.6 安全a) 防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型；b) 防爆标志:Exd[ib]I。
c) 配接关联设备：KJ90系统KDF系列分站。
2 工作原理2.1 工作原理如图一所示，该装置主要由主板和显示板两部分组成。
2.1.1 原理框图：2.2关负荷侧，采用光敏原理来监测开关是否带电，馈电信号真实可靠，防止井下假断电。
井下监控分站
井下监控分站型号：KJ90-F8KJ90-F16型主要功能：KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站（以下简称分站）是一种以嵌入式芯片为核心的微机计算机系统，可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道，多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网或总线方式能及时将监测道德各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。
功能特点：1、为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源；2、采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态；3、通过工业以太网快速向地面的系统中心站传送巡检参数；4、通过RS485方式向地面中心站传递参数；5、执行地面中心站发往井下的各种控制命令；6、对异常状况超限状况进行断电控制；7、分站具有与传输接口双向通信及工作状态指示功能；8、分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示功能，模拟量输入信号采用频率型模拟信号；9、分站具有馈电状态，风筒开关，风门开关、烟雾等开关量采集及显示功能；10、分站具有累计量采集及显示功能；11、分站具有控制风电、瓦斯闭锁功能；12、分站具有初始化参数设置和掉电保护功能。
初始化参数可通过中心站软件输入和修改；13、分站具有自诊断和故障指示功能；14、分站具有备用电源，当电网停电后，能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。
主要技术指标：1、分站工作电压：12 VDC，最大工作电流：300 mA；2、模拟量信号：200 H Z ~1000 H Z的频率量信号；3、开关量信号：1 mA/5 mA 的电流信号；4、累计量输入处理误差：累计量输入处理误差不大于0.5％；5、数字量信号:与外接数字量信号的传感器采用RS-485方式进行数据交换，最大工作电压幅值≤5 V，最大工作电流幅值≤150 mA;6、控制量信号：采用本安高低电平或无源继电器触点输出；7、系统信号传输：采用RS-485通讯方式：数据传输速率为2400bps数据传输速率为10/100采用以太网通讯方式；8、信号端口；。
项目3 煤炭监控分站
煤矿安全监测监控 技术与操作
初始化设置单元 初始化设置电路主要完成分站初始化时的控制管理。分站初 始化设置可通过地面中心站的监控系统软件操作完成，也 可使用配备的红外遥控器就地手动操作完成。
看门狗电路 主要由大规模集成电路X25045组成，用于监视分站电源及单 片机程序的运行。当分站电源异常或程序跑飞时，看门狗 电路会及时向单片机输出复位信号，使单片机自动复位， 从而回复正常工作。
煤矿安全监测监控 技术与操作
KJ90-F16分站功能
分站为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源； 分站采集模拟量、开关量、累计量传感器的实测参数或状态并显示； 分站具有与传输接口双向通信及工作状态指示功能，可通过工业以太 网或RS485方式向地面系统中心站传送巡检参数，也可接收并执行地 面中心站发往井下的各种控制命令； 分站对异常或超限状况能进行断电控制； 分站具有风、电、瓦斯闭锁功能； 分站具有初始化参数设置和掉电保护功能，且初始化参数可通过中心 站软件输入和修改； 分站具有自诊断和故障指示功能； 分站具有备用电源，当电网停电后，还能对甲烷、风速、风压、局部 风机开停等监控量继续监控。
煤矿安全监测监控 技术与操作
数据采集电路
非频率信号需要经LM331进行V/F变换后，再经74HC14施密特整形电 路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机定时器输 入端。 单片机从定时器输入端得到检测信号并分析处理。 但由智能口接入的智能传感器是通过RS485方式与分站通讯的，分站 CPU接收智能传感器的测值信号可进一步处理，并上传地面中心站。
煤矿安全监测监控 技术与操作
主要技术指标
工作电压：12VDC，最大工作电流300mA； 模拟量信号：200Hz～1000Hz的频率量信号； 开关量信号：1mA/5mA 的电流信号； 累计量：累计量输入处理误差不大于0.5％； 数字信号: 与外接数字信号的传感器采用RS-485方式进行数 据交换，最大工作电压幅值≤5V，最大工作电流 幅值≤150mA； 控制量信号： 采用本安高低电平或无源继电器触点输出； 系统信号传输： RS-485通讯方式：数据传输速率为2400bps； 以太网通讯方式：数据传输率10/100Mbps自适应
矿用分站
图2监控分站硬件框图
图3 :安全监控分站软件流程图
二、安全监控分站硬件结构
井下安全监控分站是安全监控监测系统的核心, 负责采集和处理现场生产环境和设备状态等方面 的安全监控数据,并能实时地控制设备。同时它也 是传输系统的关键设施,各种数据都要通过它与地 面中心站进行通讯。图2是监控分站的原理图。
（四）CAN总线通讯技术 CAN 总线通信是整个软件设计的重要部分。通 信过程主要包括发送和接收部分,本设计中两部 分都设置成了中断方式而不是查询方式,可以把 它们做成模块,采用调用子程序的方式来访问。 发送子程序负责节点报文的发送,发送时用户只 需将待发送的数据按特定格式组合成一帧报文 送入SJA1000发送缓存区中,然后启动SJA1000 发送即可。
井下监控分站
井下监控分站是一种以嵌入式芯片为核 心的微机计算机系统，可挂接多种传感器， 能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、 一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连 续监测，具有多通道，多制式的信号采集 功能和通讯功能，通过工业以太网或总线 方式能及时将监测到的各种环境参数、设 备状态传送到地面中心站，并执行中心站 发出的及时发出报警和断电控制信号。
在本设计中,已知来自传感器的信号的频率范 围为200Hz~1000Hz,信号的周期为1ms~5ms, 而机器周期为0.0005ms,故主站与分站在测频中 断响应期间进行通信的概率为0.12~0.60%,即主 站与分站进行通信的实效率为99.40~99.88%,完 全能够满足安全生产的要求。 （二）关键技术及其实现
（一）安全监控分站软件设计 系统总体软件结构如图3所示。在整个软件流程 中,测频中断的优先级最高,以保证测频的精度。 CAN通信的中断优先级次之,RS-232中断的优先 级最低。为保证主站与分站通信的实效性,本设 计完成测频中断服务仅需13个机器周期,而信号 的周期比机器周期大数千倍,从而大大减小了主 站在测频中断服务期间与分站进行通信的概率。
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KJ90煤矿安全监控系统
实现甲烷风电闭锁功能的方法
一．中心站主控程序版本
KJ2008.exe(Version 5.8.2009.903）。
二．实现甲烷风电闭锁功能的分站程序版本见表1
表1 分站型号 主/从程序名称 注 释 KJ90-F8 KJ90F8-WS-89C55WD-V81.HEX/KJ90FZ-WS-89C52-V80.HEX
KJ90-F16/KJ90-F16（A） KJ90F16-WS-89C55WD-V81.HEX/KJ90FZ-WS-89C52-V80.HEX
KJ90-F8（A） KJ90F8A-WS-89C55WD-V81.HEX/KJ90FZ-WS-89C52-V80.HEX
KJ90-F16（B） ispgasv117[0-12].i32
三．实现甲烷风电闭锁功能设置
1.中心站设置是否启用风电瓦斯闭锁功能，当风电瓦斯闭锁功能未启用时，分站控制输出7和8（中分站5）具
有掉电闭锁功能，当分站或传感器出现异常时，控制输出为0V，分站正常时，输出5V电压；在分站启动1分钟内闭锁控制口，所有控制输出0V电压。
启用风电瓦斯闭锁功能后，分站控制输出7和8（中分站5）不具备掉电闭锁功能，当分站异常，异常—正常、正常—异常过程中控制输出为0V电压，只有当接掘进工作面或掘进工作面回风流中的甲烷传感器超出3%，局部通风机停止运行时，对局部通风机进行闭锁使之不能启动，当接掘进工作面与掘进工作面回风流中的甲烷传感器降到1.5%以下时，自动解锁。
2.启动软件控制—控制逻辑—风电瓦斯闭锁，输入密码，看到如图1所示：
图1
请按照以下步骤进行设置：
1）每台分站可以设置一套风电瓦斯闭锁逻辑，4套风电闭锁逻辑，在测点定义中，定义参与风电瓦斯闭锁的开关量及模拟量。
2）选择需要设置风电瓦斯闭锁的分站号；
3）按获取分站版本信息按钮，获取在用分站版本及协议信息；
4）再次选择需要设置风电瓦斯闭锁的分站号；
5）在风机类型选项中选择掘进工作面使用风机个数，既关联开关量的个数，选择开关量对应通道号；
6）选择参与风电瓦斯闭锁中判断风机开停状态的开停传感器所接通道号，并选择对应的控制输出通道；
7）选择是否关联模拟量：
如果不关联，只是开停组成控制逻辑，例如选择双风机，没关联模拟量，当双风机都处于停止状态时，会闭锁风机使之不能启动；
关联模拟量后，开关量作为一个控制条件，模拟量作为另一个控制条件。
8）选择参与风电闭锁的模拟通道，按添加关联按钮，注意当选择的关联模拟量有一个不正常时，如果风电闭锁处于控制输出状态，即使其它传感器处于正常状态，控制输出也不会恢复，只有当所有参与的模拟量都处于正常状态，且满足解锁条件时，自动解锁。
如果发现选择错误，误将不需要参与风电闭锁的传感器选入参与中，可以在模拟量关联信息中选择不需要的传感器通道，安删除关联按钮，可以将不需要的传感器删除。
9）在设置完成后一定记住按下保存并下发按钮，分站收到中心站下发的信息后会将设置信息存储在分站中，如果需要删除设置的风电瓦斯闭锁信息，按删除并停用按钮。
10）对多路风机设置，第二、第三设置同第一路设置，但只有第一路可以设置成风电瓦斯闭锁，另外几路只能设置为风电闭锁。
3．传感器通道配置
参与实现甲烷风电闭锁功能配置的模拟量及开关量传感器通道号均可以任意选择。
模拟量信号输入口------接掘进工作面中的甲烷传感器:多个通道任选,如A01/A02；
模拟量信号输入口------接掘进工作面回风流中的甲烷传感器:多个通道任选,如A03/A04；
模拟量信号输入口------接被串掘进工作面入风流中的甲烷传感器：任选1通道,如A05；
开关量信号输入口------接风筒风量开关传感器:任选1通道,如D06；
开关量信号输入口------接局部通风机设备开停传感器：任选1通道,如D07。
4．控制口选择
目前分站可以设置一套甲烷风电闭锁逻辑。
对局部通风机进行闭锁使之不能起动的输出控制口为分站内程序设定，不能变动，其中KJ90-F8/F8（A）分站1个（控制口C5），KJ90-F16/F16（A）/F16（B）分站2个（控制口C7和C8），其他控制口可任意选择。
控制输出口------控制声光报警器：任选1控制口,如C1；
控制输出口------控制掘进巷道内的全部非本质安全型动力电源：任选1控制口,如C2；
控制输出口------控制被串掘进巷道内的全部非本质安全型动力电源：任选1控制口,如C3；
控制输出口------控制供风区域内的全部非本质安全型动力电源：任选1控制口,如C4；
控制输出口------闭锁局部通风机的电源，分站内程序设定，不可变更：控制口固定，中分站为C5，大分站为 C7/C8。
5．闭锁局部通风机电源专用远程断电控制
选用KDG3K型井下远程馈电断电器作为闭锁局部通风机电源专用远程断电控制，使用说明如下：
① KDG3K-1电路板跳线说明：高电平闭锁--S2跳接，S1跳接A-B(无故障闭锁功能)；
② 为使断电指示灯与风机闭锁状态一致,须对KDG3K-1电路板进行改进,方法如下:将电阻R11焊脚(与T1连接端) 一端挑起后与D2负极连接。
四． KJ90-F16、KJ90-F16（A）、KJ90-F16（B）型分站甲烷风电闭锁功能实现逻辑一览表
控制满足条件 控制输出状态
A01/ A02 A03/
A04
A05 D06 D07 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7/C8
① 分站断电或上电1分钟内 / / / / / 1 1 1 1 1 1 0
② 分站上电1分钟后 ＜1.0% ＜1.0% ＜0.5% / / 0 0 0 0 / / 0
≥1.0% / / / / 1 / / / / / 0
＜1.0% / / / / 0 / / / / / 0
≥1.5% / / / / 1 1 / / / / 0 ③ 分站上电1分钟后
＜1.0% / / / / 0 0 / / / / 0
/≥1.0% / / / 1 1 / / / / 0 ④ 分站上电1分钟后
/＜1.0% / / / 0 0 / / / / 0
// ≥0.5% / / 1 / 1 / / / 0 ⑤ 分站上电1分钟后
// ＜0.5% / / 0 / 0 / / / 0
/ / / 风量不足或风机停 1 / / 1 / / 0 ⑥ 分站上电1分钟后
/ / / 风量足 风机开 0 / / 0 / / 0
A01（或A02）
≥3.0%
/ / 风机停 1 1 / 1 / / 1
使用专用遥控器或中心站手控功能实现局部通风机
人工解锁 1 1 / 1 / / 0
⑦ 分站上电1分钟后
＜1.5% ＜1.5% / / 风机停 1 1 / 1 / / 0
备注说明：
①控制输出状态：1---控制状态；0---不控制状态。
其中针对C1～C6控制口，控制状态输出低电平，不控制状态输出高电平；针对C7/C8控制口，控制状态输出高电平，不控制状态输出低电平。
②控制口C7/C8专门实现局部通风机闭锁，人工解锁方法：a.使用专用遥控器可对局部通风机人工解锁，方法如下：同时按下遥控器选择、▲ 键解锁，同时按下遥控器选择、▼ 键恢复闭锁。
b.通过中心站手控功能可对局部通风机人工解锁，方法如下：在中心站对分站控制口C7/C8执行复电操作。
五． KJ90-F8、KJ90-F8（A）型分站甲烷风电闭锁功能实现逻辑一览表
控制满足条件 控制输出状态
A01/ A02 A03/
A04
A05 D06 D07 C1 C2 C3 C4 C5
① 分站断电或上电1分钟内 / / / / / 1 1 1 1 0
② 分站上电1分钟后 ＜1.0% ＜1.0% ＜0.5% / / 0 0 0 0 0
≥1.0% / / / / 1 / / / 0
＜1.0% / / / / 0 / / / 0
≥1.5% / / / / 1 1 / / 0 ③ 分站上电1分钟后
＜1.0% / / / / 0 0 / / 0
/≥1.0% / / / 1 1 / / 0 ④ 分站上电1分钟后
/＜1.0% / / / 0 0 / / 0
// ≥0.5% / / 1 / 1 / 0 ⑤ 分站上电1分钟后
// ＜0.5% / / 0 / 0 / 0
/ / / 风量不足或风机停 1 / / 1 0 ⑥ 分站上电1分钟后
/ / / 风量足 风机开 0 / / 0 0
A01（或A02）
≥3.0%
/ / 风机停 1 1 / 1 1
使用专用遥控器或中心站手控功能实现局部通风机
人工解锁 1 1 / 1 0
⑦ 分站上电1分钟后
＜1.5% ＜1.5% / / 风机停 1 1 / 1 0
备注说明：
①控制输出状态：1---控制状态；0---不控制状态。
其中针对C1～C4控制口，控制状态输出低电平，不控制状态输出高电平；针对5控制口，控制状态输出高电平，不控制状态输出低电平。
②控制口C5专门实现局部通风机闭锁，人工解锁方法：a.使用专用遥控器可对局部通风机人工解锁，方法如下：同时按下遥控器选择、▲ 键解锁，同时按下遥控器
选择、▼ 键恢复闭锁。
b.通过中心站手控功能可对局部通风机人工解锁，方法如下：在中心站对分站控制口C5执行复电操作。