好產(chǎn)品優(yōu)惠大促HEPCO RSJ54DE

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1 LED技術(shù)及在礦井應(yīng)用中的優(yōu)勢

LED(Light Emitting Diode)是種將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導體元件，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色發(fā)光的原理，采用電場發(fā)光，是種冷光源，無頻閃且色溫接近日光，能有效保護井下作業(yè)人員的視力;可以完避免因普通照明燈引發(fā)的瓦斯爆炸事故。LED采用低壓直流電源供電，工作電壓在6～24 V之間，比使用壓電源為安、經(jīng)濟，其功耗僅為傳統(tǒng)白熾燈的30%，能有效地節(jié)約能源。此外，還具有響應(yīng)時間快、穩(wěn)定性好，工作壽命長(>10萬h)、免維護的特點。在礦井中，可以安裝超亮白光LED燈帶提供坑道照明;還可以間插安裝紅、綠、黃、橙色LED用于標志間隔距離、監(jiān)測點、岔道、安撤離路線、預警、報警等信息;可以在坑道內(nèi)間隔適當距離配置蓄電池后備電源，即便出現(xiàn)塌方事故軋斷照明通信線路，也可以確保局部照明與LED指示信息，幫助井下人員逃生。

LED供電能夠采用24 V的低壓線路，這也為實現(xiàn)礦井安監(jiān)測設(shè)備(模塊)供電及數(shù)據(jù)通信提供了個安、穩(wěn)定的供電環(huán)境。完可以建立個基于單片機模塊的小型通信網(wǎng)絡(luò)，對煤礦安生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的瓦斯、氧化碳、風量、溫度以及視頻信息等監(jiān)測模塊提供可靠的信息采集、傳輸通道；還可采用LED技術(shù)中的紅外編碼身份識別技術(shù)，將紅外采集探頭以適當間隔距離安裝在LED照明燈帶中，對礦井內(nèi)的人員進行身份信息的采集與傳輸，及時將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給礦井地面的位機，并通過通信網(wǎng)絡(luò)匯總到生產(chǎn)調(diào)度、安監(jiān)控服務(wù)器，與管理信息數(shù)據(jù)庫、礦井坑道地圖等構(gòu)成個立體的、實時的人員分布地理信息系統(tǒng)，對生產(chǎn)調(diào)度、安監(jiān)控和救援、疏散等都能提供可靠的保障。

2系統(tǒng)設(shè)計

下圖是采用LED技術(shù)實現(xiàn)的坑道照明與安監(jiān)控系統(tǒng)在井下坑道中的分布示意圖。

(1)LED照明燈帶及后備供電。圖1中，連接所有節(jié)點和設(shè)備的帶狀線纜采用市面廣泛銷售的“可塑霓虹燈"的封裝形式，將白光LED串聯(lián)、并聯(lián)等距排列安裝，可以解決整個坑道的照明問題。LED取代白熾燈具有功耗小，使用壽命長等明顯優(yōu)勢。它是個點光源，比較容易對光的輻射方向和發(fā)光面積進行的控制，特別是在些照明面積要求不的應(yīng)用域(礦井)優(yōu)勢為明顯。采用傳統(tǒng)光源照明，往往因為照明面積超出了實際的需求而形成種能源的浪費，而LED光源，既能滿足照明要求，又不至于形成能源浪費。由于采用低壓直流供電方案，每隔50 m左右便可配置套后備蓄電池，既能實現(xiàn)停電或故障時的應(yīng)急照明，還能在塌方等事故發(fā)生造成斷電的情況下，提供疏散指示與局部照明。

(2)路標、疏散路線指示。白光LED照明條件下，運用彩色的LED點光源可以間隔分布于燈帶中，用于指示間距、安通道、岔道、撤離路線等路標標識。比如用紅色表示緊急撤離路線，用黃色表示注意路段，用綠色表示20 m、50 m、100 m的間距信息;用組合的符號表示方向、岔道等交通標識等;利用點陣型LED模塊還可以進步提供為詳細的方位等信息。

(3)身份識別與安監(jiān)控模塊。LED燈帶的低壓供電與通信線路為監(jiān)控系統(tǒng)提供了便利的條件。

選用紅外光編碼/解碼技術(shù)，利用安裝于礦工LED燈具的紅外編碼模塊和等間隔LED光帶的光解碼接收探頭，實現(xiàn)井下人員的身份識別、考勤、跟蹤、分布位置等管理功能。線路中還可以任意掛接瓦斯檢測模塊、火警探測、排風監(jiān)測、攝像監(jiān)測等，這些模塊都采用32位嵌入式微控制器設(shè)計，集成RS232和標準CAN接口，借助于工業(yè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)現(xiàn)場信息的實時采集并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，購建套在線監(jiān)測管理信息系統(tǒng)。

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(4)通信網(wǎng)絡(luò)。在LED燈帶布線系統(tǒng)中可以并行排列抗干擾能力強的工業(yè)總線通信網(wǎng)絡(luò)———CANbus系統(tǒng)，CAN是種多主方式的串行通信總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有的位速率，抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10 km時，CAN仍可提供達50 Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。使用這種工業(yè)的通信方式，可以保證通信數(shù)據(jù)的可靠性、實時性，又能結(jié)合LED供電線路的特點。CAN總線容錯性能好，可以降低后期的維護、維修和擴充成本，它是坑道通信的佳形式。CAN總線回到地面則與地面終連接，而各地面終與管理中心的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可借助于ADSL或者光纖等方式實現(xiàn)。

3安監(jiān)控系統(tǒng)的組成與在線管理信息系統(tǒng)

下圖是安監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。沿著LED燈帶掛接在CAN總線的各種傳感器、監(jiān)視、監(jiān)測模塊在坑道口通過通信集中器連接到地面的位機終，再通過ADSL、DDN專線或者光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)連接到監(jiān)控中心，基于地理位置分布等方面的因素可以采用Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息傳輸。

系統(tǒng)中，以圖形方式實時監(jiān)測單個煤礦的部傳感器的工作情況以及井下設(shè)備的工作狀態(tài)，在圖能夠看到每個傳感器顯示的如瓦斯?jié)舛刃『驮O(shè)備的開停狀態(tài)，通風系統(tǒng)實時風速、風量、風向、變化趨勢等信息。瓦斯?jié)舛戎苯由婕吧a(chǎn)的安性，可通過軟件設(shè)計提供實時的瓦斯?jié)舛取⒆兓厔莸认嚓P(guān)數(shù)據(jù)的處理和分析功能。系統(tǒng)可據(jù)所采集數(shù)據(jù)自動生成相應(yīng)專題圖并做出超限警報提示。此外，礦井信息與空間位置信息有著密切的關(guān)系，因此可以引入能夠把空間位置信息與屬性數(shù)據(jù)信息結(jié)合在起的軟件平臺。采用Map Info等，利用其完善的地圖操作功能，定位、地圖導航及各種統(tǒng)計分析功能實現(xiàn)了可視化的生產(chǎn)調(diào)度、安調(diào)度及安監(jiān)控等功能。同時能夠?qū)υ綄釉浇玳_采、貫通采空區(qū)、貫通含水層這些可能發(fā)生重事故及日常巷道掘進貫通中容易出現(xiàn)的安隱患都設(shè)計了相應(yīng)的應(yīng)急預案。配合人員身份識別，可實現(xiàn)井下人員考勤、定位等信息顯示。

利用*進的軟件研發(fā)手段，系統(tǒng)具有煤礦工作站采掘工程圖動態(tài)編輯、遠程數(shù)據(jù)通信、安分析預警、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督、整改方案制作、網(wǎng)絡(luò)督辦等系列功能，能夠任意選擇顯示目標煤礦和相應(yīng)煤礦的采掘工程圖，能夠隨意查詢游覽采掘工程圖和其他生產(chǎn)關(guān)系圖透明疊加進行空間分析;能夠直接在圖2測量距離，能夠直接在數(shù)字采掘工程圖越界位置處編制警告督辦令，并通過網(wǎng)絡(luò)及時下發(fā)。安監(jiān)控功能包括在線檢測、瓦斯超限、曲線分析和局監(jiān)測、數(shù)據(jù)查詢、歷史曲線分析和郵件處理等功能通過對安儀表系統(tǒng)的發(fā)展過程、安等的判定方法、安儀表系統(tǒng)的設(shè)計等內(nèi)容的闡述,明確安儀表系統(tǒng)的相關(guān)知識及工程設(shè)計原則。

近年來,生產(chǎn)事故的頻發(fā)使得安生產(chǎn)受到越來越多的關(guān)注,為確保工廠生產(chǎn)過程的安,安儀表系統(tǒng)已越來越多地得到重視并應(yīng)用。本文通過安儀表系統(tǒng)在石油化工域的應(yīng)用,詳細介紹安儀表的發(fā)展過程、安概念、安等及確定、安儀表系統(tǒng)的設(shè)計等內(nèi)容。

1.安儀表系統(tǒng)的概念和發(fā)展過程

安儀表系統(tǒng)執(zhí)行要的安功能,以使被控對象達到或保持在安狀態(tài),并使所要求的安功能達到需的安完整性。它可以防止危險事件的發(fā)生和減少危險事件的影響(有關(guān)安相關(guān)系統(tǒng)本身的故障或失效也導致危險事件)。當發(fā)生危險事件時,安儀表系統(tǒng)將采取適當?shù)膭幼骱痛胧?span>,防止被控對象進入危險狀態(tài),避免危及人身安和損傷設(shè)備。在結(jié)構(gòu),安儀表系統(tǒng)由傳感器測量元件、控制設(shè)備和終執(zhí)行元件等構(gòu)成。

20世紀70年代中期以前,相關(guān)安系統(tǒng)的控制設(shè)備均由電磁繼電器組成,部分也采用固態(tài)集成電路構(gòu)成。20世紀80年代開始采用可編程序控制器(PLC)。隨著對設(shè)備安、人身安和環(huán)境保護的要求越來越嚴格,各工業(yè)企業(yè)和儀表自動化行業(yè)對過程安功能,即有關(guān)安系統(tǒng)的功能安給予了的關(guān)注。20世紀80年代中期以后,伴隨著微電子技術(shù)和控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)的發(fā)展,專門用于有關(guān)安系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)、安型PLC和安解決方案得到迅速發(fā)展和推廣。

為了促進和規(guī)范安相關(guān)的控制和保護系統(tǒng)的設(shè)計、制造和應(yīng)用,國外直致力于制定相關(guān)的標準。歐洲國家處于先地位,早的安相關(guān)系統(tǒng)的標準于20世紀70年代誕生在德國,是有關(guān)鍋爐/燃燒器啟停控制的。此后,隨著儀表控制技術(shù)和控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)的發(fā)展,為適應(yīng)各種工業(yè)部門對安相關(guān)系統(tǒng)性能要求的不斷提,有關(guān)安相關(guān)系統(tǒng)的標準也不斷和完善,目前國際常見的標準有:

a)IEC61508 Functional safety of elect rical/elect ronic/programmable elect ronic safety-related systems;

b)IEC61511 Functional safety:Safety in-strumented systems for t he process indust ry sector;

c)ANSI/ISA-84.01 Application of safety instrumented systems for t he process indust ries;

d)DIN V 19250 Programmable safety system;

e)NFPA 285 Boiler and bustion systems hazards code(2001)。

其中,ANSI/已經(jīng)被美國OSHA(Occupational safety and health administration——職業(yè)安和健康管理局)接受,廣泛應(yīng)用于北美。IEC61508已于2002年8月份正式成為歐洲標準。中國是IEC的重要成員,國工業(yè)過程測量和控制標準委員會也在研究是否將IEC61508作為中國的國家標準。