车载瓦斯监测系统原理与应用
车载瓦斯监测系统原理与应用
一、 设计依据
1、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）； 2、《煤矿安全规程》（2007年版） 3、《矿井瓦斯监控管理实施细则》 4、《爆炸性气体环境用电气设备》 5、《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》 二、 应用需求
在瓦斯隧道的施工过程中，由于多种条件的限制，施工现场往往需要许多大型的施工设备，如钻机、挖掘机、装载机、运输机车等，如果这对这些设备进行严格的防爆处理，在技术上和成本上存在很大的难度，根据有关规程规定，并结合隧道实际施工情况，我们针对工程汽车选配了一套适合于车载的瓦斯监测系统。该系统安装于工程汽车上，实时监测汽车周围环境空气中的瓦斯浓度，当环境瓦斯浓度超过报警限值，系统发出声光报警，司机发现异常后立即将汽车熄火并关闭电瓶电源；如果司机未及时处理报警，当环境瓦斯浓度继续升高达到熄火控制浓度时，控制器自动发出控制信号，控制车辆电子熄火装置实现自动熄火，同时输出断电控制信号，控制车辆总电源继电器实现车辆断电。当报警解除后，汽车方可再次启动。 三、 系统选型
煤矿瓦斯监测设备目前市面上型号众多，但多数设备都比较笨重，价格质量也参差不齐，设备的安装维护也各有不同。考虑到监测系统在汽车上应用与矿井的条件差别，我们选用中煤科工集团重庆研
究院有限公司研制的KZJ001-F 煤矿监测分站和KG9701A 低浓度甲烷传感器，该系统具有体积小巧、安装方便、运行稳定、价格便宜的特点。
四、系统结构及工作原理 1、系统结构
系统主要由三部分组成：系统维护与配置管理中心、控制分站、检测控制器。系统结构如下图：
1） 系统维护与配置管理中心
系统维护与配置管理中心主要用于设置、调试系统配置参数和控制逻辑。主要由中心电脑、系统软件、数据传输接口组成。这部分配置主要由设备提供方使用，用户也可购置用于平时的维护。系统正常运行时不需该部分设备。 2） 控制分站
分站是系统的数据采集处理和逻辑控制中心，负责从传感器采集环境参数，并将结果按照管理中心软件所设计的控制逻辑进行判断处理，根据配置方案在检测到异常时输出报警和断电等控制信号；分站还具备与管理中心进行数据通信的功能，接收管理中心下达的配置逻辑指令并可将采集的数据发送至管理中心进行实时监测调试。 3） 检测控制器
检测控制器包括传感器和报报警器。传感器主要是采集隧道的环境参数，传感器的种类比较多，如：瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、风速等。
报警器接收分站发来的报警信号，发出声光报警提示，提前发出预警。
2、系统工作原理
系统主要采集施工机械工作区域的环境瓦斯气体体浓度参数，控制分站根据采集的浓度值和控制逻辑进行分析处理。系统工作时，当环境瓦斯浓度逐渐上升，达到比较危险的浓度（比如按照有关规定设定为0.3%），分站向报警器发出报警信号，报警器发出声光报警，驾乘人员听到或看到报警信号后，立即停止作业，通知相关人员核查现场实际情况，在查明起因并解除危险后再行作业，可以实现危险提前处理的作用。如果瓦斯浓度上升较快或者是施工机械现场无人值守时，环境瓦斯浓度达到较高危险限值，此时控制分站再次向机械的断油熄火控制器和电源控制器发出控制信号，使机械自动停止工作并关闭总电源，实现闭锁，防止机械工作中或不知情人员重新启动，因火
花造成爆炸事故。系统工作原理示意图如下：
五、 安装方法
监测分站安装位置可根据机械自身的结构特点进行选择，可安装于驾驶室、机械底部或侧面以及驾驶室与车箱连接处等。传感器安装于驾驶室顶部通风处。由于机械是一个振动剧烈的载体，因此相关设备需要作加固与防振设计。布置示意图如下所示。
六、 系统特点
a) 设备轻便价格实惠
b) 安装快捷，维护简便，只需要施工维修场地即可完成安装 c) 系统运行稳定可靠 d) 不会改变汽车的动力特性 七、 系统主要技术指标
1．传感器容量：2个模拟量输入口，3个控制量输出口。 2. 数据传输速率：2400bps ，误码率≤10-8 3. 传输距离：管理中心至分站≥5Km 分站至传感器≥1Km 4．传输电缆： 高温电缆 5．系统精度：≤±0.5% 6．扫描间隔: ≤0.4秒 7．控制执行时间：≤1秒 八、 系统配置表
表1. 单台车改装设备明细 九、 有关制度及操作规程
（1）进入隧道作业前，驾驶员必须检查监控系统是否工作正常；
（2）隧道内作业时，监控系统必须保持开启状态；
（3）监控系统发出声光报警后，应立即将车辆熄火，并撤离现场，通知相关人员；
（4）若通过其它手段检测出隧道内瓦斯含量异常，应立即停止作业，待确认安全后方可重新作业；
（5）监控系统异常时必须及时向相关负责人员汇报； （6）监控系统所带的瓦斯传感器必须每隔15天进行零点较准，同时做好除尘工作；
（7）车辆洞外长时间停放应关闭监控器电源。
（8）系统必须与监控系统、人工检测等预防措施搭配使用。 十、 隧道车载瓦斯监控系统改装部分应用实例