1.封閉煤場環境監測的必要性

在煤礦、火力發電廠、熱電廠等需要對煤炭進行存儲、周轉的場所，煤與空氣長期接觸會發生氧化反應，釋放熱量。煤堆外層的熱量雖然能夠得到散發，但由于煤堆內部空氣流動緩慢、通風差、造成內部熱量的積累，煤堆內部的溫度越來越高，當溫度超過煤的自燃點時，就會產生自燃，對人員、設備造成極大的損害。同時，伴隨煤的自燃也會產生一氧化碳、甲烷等有毒有害氣體，在目前國家大力實施環境治理的形式下，對煤堆溫度進行實時有效的監測具有巨大的社會效益與經濟效益，是實施“電子煤場”的重要組成部分，具有非常大的必要性。

2.現有煤堆溫度的監測方式

1）人工巡檢：采用人工手持溫度計巡邏的方式。缺點：無法實施24小時實時監測，達不到有效的測量密度，由于現場的環境惡劣，大型設備多，給巡檢人員的安全性也帶來影響。

2）使用紅外熱成像儀，360°云臺旋轉，采集煤堆表面溫度變化，監測范圍廣。

3）插入式測溫儀，插入式測溫儀探桿長度2米，內置3個測溫點，通過無線方式將監測到的溫度數據傳輸到主機和上位機，實現24小時實時監測。如現場作業設備多或者環境惡劣可選擇485有線傳輸方式，檢測煤炭與墻面的之間的溫度，及設備依附在擋煤墻即可。

3.封閉煤場內可燃氣體的監測方式

引起煤塵和氣體爆炸的物質往往混在空氣中呈懸浮狀態,爆炸瞬時發生,因此,對于這種災害事先作好預防非常重要。另外,對于工作中的料場,要采用水除塵裝置降低落料點粉塵濃度,并設置粉塵濃度檢測儀來監測煤場內粉塵的濃度。在自燃起火的初期,由于低溫氧化會產生一氧化碳,同時氧氣的濃度也發生變化,因此,需要設置一氧化碳和氧氣的檢測裝置,進行實時監測,以便早期發現,及時采取措施。由于煤發生氧化或通風系統故障會引起氧氣濃度降低,為了確保工作環境的安全,應保證氧氣的濃度在 18%VOL以上；空氣中可燃氣體甲烷(CH4) 的含量應在1.5%以下,利用甲烷比空氣易擴散的特性,在排氣流集中部位的煤場上部安裝甲烷濃度檢測儀,進行實時監測。

4.封閉煤場環境在線監控系統工作原理及產品簡介

4.1 封閉煤場環境在線監測系統示意圖

圖 1 封閉煤場環境在線監測系統

4.2 封閉煤場內環境在線監測系統設備安裝示意圖

圖2封閉煤場內環境在線監測系統設備安裝

4.3設備簡介

4.3.1 XKCON-MT-W-156防爆型主控柜

圖3主控柜

產品描述

此款主控柜是本公司為具有防爆要求的應用現場開發的一款多功能智能監控主機。支持以太網、RS485、RS232、4-20mA、0-5V等多種通信方式，具有開關量輸入、繼電器輸出、聲光報警、歷史記錄追憶查詢、報警記錄查詢、數據打包傳輸等功能。

主機控制板采用本公司自主研發的主控板，擁有自主知識產權的專利和軟件著作權證書。

• 主控板符合工業級設計標準，滿足各種工業現場使用條件

• 采用嵌入式實時操作系統，具有高可靠性和系統穩定性

• 集成PID、模糊控制、人工神經網絡、卡爾曼濾波、多料位傳感器組合定位算法等各種工業先進算法庫

• 具有 2路485接口，均可配置成Modbus RTU主站或從站，可接入本公司所有類型的 485 變送器

• 具有1路 RJ45 網口，可將主機監測數據上傳至遠端監控軟件平臺

• 具有1路232接口，可以根據客戶需求解析報文

• 可自動識別RS485接口從設備是否工作正常

• 8路可擴展開關量隔離輸入接口

• 6路繼電器觸點輸出，支持常開、常閉輸出

• 6路模擬量信號輸入，支持4-20mA、0-5V信號

• 1路聲光報警器輸出接口

• 支持TCP/IP、UDP、Modbus RTU等工業通信協議

• 報文解析、控制功能開發可根據客戶需求量身定制

• 主機交互采用大尺寸彩色工業觸摸屏，分辨率高，刷新速度快，操作和瀏覽非常方便舒適。觸摸屏可設置報警閾值，如果數據超出閾值會發出聲光報警。支持歷史數據和報警記錄追憶查詢。操作界面和功能支持定制開發。

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• 圖4 主機顯示界面

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• 功能特點

• 1）220V AC供電，具有斷路器和保險絲保護

• 2）內置工業級電源模塊，可提供24V/10A穩定直流電源輸出

• 3）主機唯一ID號，易于管理識別，可搭配本公司提供的多種變送器及軟件平臺

• 4）具有 2路485接口，均可配置成Modbus RTU主站或從站，可接入本公司所有類型的 485 變送器

• 5）具有1路 RJ45 網口，可將主機監測數據上傳至遠端監控軟件平臺

• 6）具有1路232接口，可以根據客戶需求解析報文

• 7）可自動識別RS485接口從設備是否工作正常

• 8）8路開關量隔離干接點輸入

• 9）6路繼電器觸點輸出，支持常開、常閉輸出

• 10）6路模擬量信號輸入，支持4-20mA、0-5V信號

• 11）1路聲光報警器輸出接口

• 12）12寸彩色觸摸屏顯示，界面簡潔友好

• 13）內置數據存儲，4G存儲容量

• 14）支持歷史數據追憶查詢、報警記錄查詢

• 15）支持報警閾值設置、報警現場和遠程確認

• 主要應用

• 應用于煤礦、電廠、石化等具有防爆要求的工業現場，用于采集、處理、顯示和傳輸現場環境變送器數據，并根據設置的閾值實時報警。

• 4.3.2XKCON-TIS防爆監控測溫型紅外熱成像儀

  

• 圖5 紅外熱成像儀

• 產品描述

• XKCON-TIS系列防爆監控測溫型紅外熱成像儀是集紅外熱成像、可見光和嵌入式處理系統于一體的實時監測、監控設備，此設備可對運行中的設備進行自動巡檢，實時監測，自動預警和實時獲取設備故障狀態熱信息，并自動生成相應的溫度變化報表，內置分析功能，自動發送分析結果，也可根據分析結果共享至現場主控柜，用于報警和控制外部設備，具有不停電、遠距離、安全可靠、檢測精度高等特點，是實現在線監測和設備狀態檢修的非常有效的手段之一。

• 紅外熱成像儀具有以太網和485接口，可以通過網口或485口輸出現場最高溫度，方便連接安裝于現場的控制柜實時顯示溫度信息。

• 紅外熱成像儀采用非制冷型紅外探測器，主要用于夜間、雨霧天氣情形下及惡劣環境的監控，可以全天候工作，在白天和黑夜及煙、霧、雨雪、灰塵等條件下也有較佳表現。

• XKCON-TIS系列防爆監控測溫型紅外熱成像儀適用于具有ⅡA、ⅡB、ⅡC類可燃性氣體，引燃溫度組別為T1-T6組的1區、2區，可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的場所，也適用于引燃溫度組別為T1-T6組的20區、21區、22區，含有可燃性粉塵混合物的場所。如：石油、化工、礦井、軍工、醫藥、油庫、輪船、鉆井平臺、加油站、花炮生產、糧食加工儲存等。

• 功能特點

• 24V DC供電

• 高等級防爆認證，適用于多種惡劣高危場所

• 耗電低，功耗小，機身內部對流型散熱設計，可長時間不間斷工作

• 304不銹鋼材料制造，適合強腐蝕性環境使用

• 防爆、防水、防塵設計，適合室內室外安裝，全天候使用

• 可通過以太網和485接口輸出最高溫度

• 主要應用

• 應用于石油、化工、礦井、軍工、醫藥、油庫、輪船、鉆井平臺、加油站、花炮生產、糧食加工儲存等具有防爆要求的視頻和溫度監控現場。

• 4.3.3 XKCON-MT-W-001探桿式測溫儀

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• 圖 6 探桿式測溫儀

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• 具體參數：

• 1）工作電壓：24VDC

• 2）傳輸方式：RS485、無線傳輸

• 3）測溫范圍：-55℃~125℃

• 4）測溫精度：±1℃

• 5）測溫分辨率：0.1℃

• 6）溫度探桿長度：2米

• 7）單個探桿內測溫點：3個

• 8）表頭為鋁制防爆外殼設計,探桿材質為304不銹鋼

• 9）防爆等級：Ex ib IIC T4 Gb

• 4.3.5XKCON-G600-CH4-001甲烷濃度檢測儀

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• 圖 7甲烷濃度檢測儀

• 具體參數：

• 1）檢測方式：擴散式

• 2）量程：0-100%LEL

• 3）分辨率：0.1%LEL

• 4）輸出形式：RS485通訊

• 5）線性誤差：≤±2%

• 6）防護等級：IP65

• 7）防爆等級：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.6XKCON-G600-CO-001一氧化碳濃度檢測儀

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• 圖8一氧化碳檢測儀

• 具體參數：

• 1）檢測方式：擴散式

• 2）量程：0-2000PPM

• 3）分辨率：1PPM

• 4）輸出形式：RS485通訊

• 5）線性誤差：≤±2%

• 6）防護等級：IP65

• 7）防爆等級：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.7XKCON-G600-O2-001氧氣濃度檢測儀

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• 圖 9氧氣濃度檢測儀

• 具體參數：

• 1）檢測方式：擴散式

• 2）量程：0-30%VOL

• 3）分辨率：0.1%VOL

• 4）輸出形式：RS485通訊

• 5）線性誤差：≤±2%

• 6）防護等級：IP65

• 7）防爆等級：Exd IIC T6 Gb

• 4.3.8 GCG1000粉塵濃度檢測儀具體參數

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• 圖10 粉塵濃度檢測儀

• 1）測量范圍：（0-1000）mg/m3

• 2）輸出信號：RS485

• 3）測量誤差：±10%

• 4）分辨率：0.1 mg/m3

• 5）采樣流量誤差：≤2.5%

• 6）采樣流量穩定性：≤±5%

• 7）采樣流量：2L/min

• 8）工作電壓：24V DC

• 9）工作電流：≤200mA

• 10）防爆型式：礦用本質安全型