煤场安全监测系统综合解决方案

1.封闭煤场环境监测的必要性

在煤矿、火力发电厂、热电厂等需要对煤炭进行存储、周转的场所，煤与空气长期接触会发生氧化反应，释放热量。煤堆外层的热量虽然能够得到散发，但由于煤堆内部空气流动缓慢、通风差、造成内部热量的积累，煤堆内部的温度越来越高，当温度超过煤的自燃点时，就会产生自燃，对人员、设备造成极大的损害。同时，伴随煤的自燃也会产生一氧化碳、甲烷等有毒有害气体，在目前国家大力实施环境治理的形式下，对煤堆温度进行实时有效的监测具有巨大的社会效益与经济效益，是实施“电子煤场”的重要组成部分，具有非常大的必要性。

2.现有煤堆温度的监测方式

1）人工巡检：采用人工手持温度计巡逻的方式。缺点：无法实施24小时实时监测，达不到有效的测量密度，由于现场的环境恶劣，大型设备多，给巡检人员的安全性也带来影响。

2）使用红外热成像仪，360°云台旋转，采集煤堆表面温度变化，监测范围广。

3）插入式测温仪，插入式测温仪探杆长度2米，内置3个测温点，通过无线方式将监测到的温度数据传输到主机和上位机，实现24小时实时监测。如现场作业设备多或者环境恶劣可选择485有线传输方式，检测煤炭与墙面的之间的温度，及设备依附在挡煤墙即可。

3.封闭煤场内可燃气体的监测方式

引起煤尘和气体爆炸的物质往往混在空气中呈悬浮状态,爆炸瞬时发生,因此,对于这种灾害事先作好预防非常重要。另外,对于工作中的料场,要采用水除尘装置降低落料点粉尘浓度,并设置粉尘浓度检测仪来监测煤场内粉尘的浓度。在自燃起火的初期,由于低温氧化会产生一氧化碳,同时氧气的浓度也发生变化,因此,需要设置一氧化碳和氧气的检测装置,进行实时监测,以便早期发现,及时采取措施。由于煤发生氧化或通风系统故障会引起氧气浓度降低,为了确保工作环境的安全,应保证氧气的浓度在 18%VOL以上；空气中可燃气体甲烷(CH4) 的含量应在1.5%以下,利用甲烷比空气易扩散的特性,在排气流集中部位的煤场上部安装甲烷浓度检测仪,进行实时监测。

4.封闭煤场环境在线监控系统工作原理及产品简介

4.1 封闭煤场环境在线监测系统示意图

图 1 封闭煤场环境在线监测系统

4.2 封闭煤场内环境在线监测系统设备安装示意图

图2封闭煤场内环境在线监测系统设备安装

4.3设备简介

4.3.1 XKCON-MT-W-156防爆型主控柜

图3主控柜

产品描述

此款主控柜是本公司为具有防爆要求的应用现场开发的一款多功能智能监控主机。支持以太网、RS485、RS232、4-20mA、0-5V等多种通信方式，具有开关量输入、继电器输出、声光报警、历史记录追忆查询、报警记录查询、数据打包传输等功能。

主机控制板采用本公司自主研发的主控板，拥有自主知识产权的专利和软件著作权证书。

• 主控板符合工业级设计标准，满足各种工业现场使用条件

• 采用嵌入式实时操作系统，具有高可靠性和系统稳定性

• 集成PID、模糊控制、人工神经网络、卡尔曼滤波、多料位传感器组合定位算法等各种工业先进算法库

• 具有 2路485接口，均可配置成Modbus RTU主站或从站，可接入本公司所有类型的 485 变送器

• 具有1路 RJ45 网口，可将主机监测数据上传至远端监控软件平台

• 具有1路232接口，可以根据客户需求解析报文

• 可自动识别RS485接口从设备是否工作正常

• 8路可扩展开关量隔离输入接口

• 6路继电器触点输出，支持常开、常闭输出

• 6路模拟量信号输入，支持4-20mA、0-5V信号

• 1路声光报警器输出接口

• 支持TCP/IP、UDP、Modbus RTU等工业通信协议

• 报文解析、控制功能开发可根据客户需求量身定制

• 主机交互采用大尺寸彩色工业触摸屏，分辨率高，刷新速度快，操作和浏览非常方便舒适。触摸屏可设置报警阈值，如果数据超出阈值会发出声光报警。支持历史数据和报警记录追忆查询。操作界面和功能支持定制开发。

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• 图4 主机显示界面

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• 功能特点

• 1）220V AC供电，具有断路器和保险丝保护

• 2）内置工业级电源模块，可提供24V/10A稳定直流电源输出

• 3）主机唯一ID号，易于管理识别，可搭配本公司提供的多种变送器及软件平台

• 4）具有 2路485接口，均可配置成Modbus RTU主站或从站，可接入本公司所有类型的 485 变送器

• 5）具有1路 RJ45 网口，可将主机监测数据上传至远端监控软件平台

• 6）具有1路232接口，可以根据客户需求解析报文

• 7）可自动识别RS485接口从设备是否工作正常

• 8）8路开关量隔离干接点输入

• 9）6路继电器触点输出，支持常开、常闭输出

• 10）6路模拟量信号输入，支持4-20mA、0-5V信号

• 11）1路声光报警器输出接口

• 12）12寸彩色触摸屏显示，界面简洁友好

• 13）内置数据存储，4G存储容量

• 14）支持历史数据追忆查询、报警记录查询

• 15）支持报警阈值设置、报警现场和远程确认

• 主要应用

• 应用于煤矿、电厂、石化等具有防爆要求的工业现场，用于采集、处理、显示和传输现场环境变送器数据，并根据设置的阈值实时报警。

• 4.3.2XKCON-TIS防爆监控测温型红外热成像仪

  

• 图5 红外热成像仪

• 产品描述

• XKCON-TIS系列防爆监控测温型红外热成像仪是集红外热成像、可见光和嵌入式处理系统于一体的实时监测、监控设备，此设备可对运行中的设备进行自动巡检，实时监测，自动预警和实时获取设备故障状态热信息，并自动生成相应的温度变化报表，内置分析功能，自动发送分析结果，也可根据分析结果共享至现场主控柜，用于报警和控制外部设备，具有不停电、远距离、安全可靠、检测精度高等特点，是实现在线监测和设备状态检修的非常有效的手段之一。

• 红外热成像仪具有以太网和485接口，可以通过网口或485口输出现场最高温度，方便连接安装于现场的控制柜实时显示温度信息。

• 红外热成像仪采用非制冷型红外探测器，主要用于夜间、雨雾天气情形下及恶劣环境的监控，可以全天候工作，在白天和黑夜及烟、雾、雨雪、灰尘等条件下也有较佳表现。

• XKCON-TIS系列防爆监控测温型红外热成像仪适用于具有ⅡA、ⅡB、ⅡC类可燃性气体，引燃温度组别为T1-T6组的1区、2区，可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所，也适用于引燃温度组别为T1-T6组的20区、21区、22区，含有可燃性粉尘混合物的场所。如：石油、化工、矿井、军工、医药、油库、轮船、钻井平台、加油站、花炮生产、粮食加工储存等。

• 功能特点

• 24V DC供电

• 高等级防爆认证，适用于多种恶劣高危场所

• 耗电低，功耗小，机身内部对流型散热设计，可长时间不间断工作

• 304不锈钢材料制造，适合强腐蚀性环境使用

• 防爆、防水、防尘设计，适合室内室外安装，全天候使用

• 可通过以太网和485接口输出最高温度

• 主要应用

• 应用于石油、化工、矿井、军工、医药、油库、轮船、钻井平台、加油站、花炮生产、粮食加工储存等具有防爆要求的视频和温度监控现场。

• 4.3.3 XKCON-MT-W-001探杆式测温仪

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• 图 6 探杆式测温仪

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• 具体参数：

• 1）工作电压：24VDC

• 2）传输方式：RS485、无线传输

• 3）测温范围：-55℃~125℃

• 4）测温精度：±1℃

• 5）测温分辨率：0.1℃

• 6）温度探杆长度：2米

• 7）单个探杆内测温点：3个

• 8）表头为铝制防爆外壳设计,探杆材质为304不锈钢

• 9）防爆等级：Ex ib IIC T4 Gb

• 4.3.5XKCON-G600-CH4-001甲烷浓度检测仪

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• 图 7甲烷浓度检测仪

• 具体参数：

• 1）检测方式：扩散式

• 2）量程：0-100%LEL

• 3）分辨率：0.1%LEL

• 4）输出形式：RS485通讯

• 5）线性误差：≤±2%

• 6）防护等级：IP65

• 7）防爆等级：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.6XKCON-G600-CO-001一氧化碳浓度检测仪

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• 图8一氧化碳检测仪

• 具体参数：

• 1）检测方式：扩散式

• 2）量程：0-2000PPM

• 3）分辨率：1PPM

• 4）输出形式：RS485通讯

• 5）线性误差：≤±2%

• 6）防护等级：IP65

• 7）防爆等级：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.7XKCON-G600-O2-001氧气浓度检测仪

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• 图 9氧气浓度检测仪

• 具体参数：

• 1）检测方式：扩散式

• 2）量程：0-30%VOL

• 3）分辨率：0.1%VOL

• 4）输出形式：RS485通讯

• 5）线性误差：≤±2%

• 6）防护等级：IP65

• 7）防爆等级：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.8 GCG1000粉尘浓度检测仪具体参数

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• 图10 粉尘浓度检测仪

• 1）测量范围：（0-1000）mg/m3

• 2）输出信号：RS485

• 3）测量误差：±10%

• 4）分辨率：0.1 mg/m3

• 5）采样流量误差：≤2.5%

• 6）采样流量稳定性：≤±5%

• 7）采样流量：2L/min

• 8）工作电压：24V DC

• 9）工作电流：≤200mA

• 10）防爆型式：矿用本质安全型