矿井水文自动监测系统研究

摘要：水害作为煤矿井下主要灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产，其表现形式是矿井
涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力，因此，建立矿井水文自动监测报警系统十
分必要。

 

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　　关键词：矿井

 水文 监测 

　　中图分类号：

TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0099-01 

　　

1 系统主要功能 

　　系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数，并在地面监控计算机上显示和存储，一
旦出现险情（根据综合信息预报），井上、井下立即报警，以便及时采取措施，保证矿井及
井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询。

 

　　

2 系统组成及工作原理 

　　系统主要由各种智能传感器（如智能堰式流量传感器、智能管路流量传感器、智能水压
传感器等）、通信分站、通信线路、通信接口及监控计算机组成，分布在各测点的智能传感器
完成被测量（如涌水量、水仓水位、钻孔水压、防水设施变形等）的测量，并通过一条公共传
输线路（传感器级

M-BUS 总线：四芯电缆，其中两根供电，两根通信）将测量数据发送

给通信分站，再由通信分站通过另一条公共传输线路（分站级

RS485 总线：两芯电缆）远

传至地面监控计算机，实现集中处理、存储、报警。报警信息既被送给井下声光报警器，提醒
井下人员采取相应的行动。监控计算机具有网络服务器功能，有关领导和部门只要打开各自
的计算机，就可通过浏览网页来查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响，为
掌握影响程度，进行温度补偿，所有智能传感器都装有温度传感器，温度传感器还可用于
测水温。

 

　　井下系统分为三个网络层次，底层网络由智能传感器、声光报警器及通信分站组成，通
信分站为主机，通过发送不同的地址（每个智能传感器、声光报警器都设有唯一的地址，地
址范围

1～80）依次控制各智能传感器执行测量工作，并读取和存储其测量数据。智能传感

器采用总线集中供电方式，即由通信分站输出一对电源线，给智能传感器供电，而通信分
站由本安电源直接供电。因声光报警器耗电较大，故直接由

127V 交流电供电。地面监控计

算机根据监测数据产生报警信息，并由通信分站转给声光报警器；中间层网络由通信分站
与监控计算机组成，监控计算机为主机，通过发送不同的地址（每个通信分站都设有唯一
的地址，地址范围

1～32）依次选通各通信分站，并读取其存储的测量数据；上层网络为

计算机局域网络，监控计算机作为网络结点，具有网络服务器功能。底层、中层网络的拓扑
结构分别为

M-BUS 总线型、RS485 总线型，特点是多个网络结点可共用一条通信信道，非

常适合煤矿井下测点分布较广的情形。

M-BUS 总线是欧洲标准的 2 线串行总线，专门为耗

能测量仪器传送信息而设计，具有布线简便（无极性、可任意分支，普通双绞线）、抗干扰
能力强等优点。

 

　　当分站级

RS-485 总线过长或挂接通信分站过多时，需在总线上加 RS485 中继器，以

提高通信距离和可靠性，

RS485 中继器由单独的本安电源供电。 

　　

3 通信接口 

　　

3.1 通信线路 

　　通信接口是地面计算机与井下通信分站通信的转换接口。将通信接口后面板的

RS232

通信线插到计算机后面的

RS232 串行口上；用两芯通信电缆将通信接口后面板的“总线”口

接到井下，并接入通信分站内的接线端子上，注意

+、-不能接反，可先将通信接口上电，用

万用表在井下量电压（

5V 左右）来判断+、-。通信电缆做接头时，必须保证同颜色的线相连，