KJ418矿井水文监测系统简介

一、KJ418矿井水文监测系统

1、系统简介

矿井水文监测系统是指对各类矿山的地下水、地表水、生产生活给排水进行实时监测、管理、决策的专门监测系统。

KJ418矿井水文监测系统是福州华虹智能科技股份有限公司、安徽世虹科技有限公司、安徽理工大学共同开发的基于物联网与云计算技术的新一代监测平台。该系统实现了对地下水和地表水的水位、压力、温度、流量等参数的转换、采集、传输、计算、存储、共享、预警等功能；从而能够及时掌握矿井水文条件的动态变化，为矿井水害的防治提供决策依据。本系统对提高矿井水文日常工作的规范化、高效化、信息化以及保障矿井安全生产具有重要意义。

2、系统监测内容

①井下供排水管道的水压、温度和流量的实时监测；

②井下排水明渠的流量实时监测；

③井下水仓的水位、温度实时监测；

④井下疏放水钻孔的压力、温度、流量实时监测；

⑤井下隔水墙（闸）的水压、温度实时监测；

⑥地面水文长观孔的温度、水位的无线监测；

⑦地面水体（河流、塌陷区积水）的水位、温度和流速的无线监测；

⑧地面大气降水的实时监测。

3、系统监测作用

①管理作用：自动、实时监测矿井生产有关的水文数据，生成各类报表，

提高水文工作的效率和针对性。

②安全作用：实时水文监测数据可为矿井水的防治以及水灾害的事前预测、

事中救援、事后治理工作的决策提供依据。

4、系统监测特点

①集成了矿井水文信息管理系统，提供了各类水文数据的计算、统计、分

析、分类台帐报表等功能。

②具备基于多数据源（水文监测数据、水化学分析、微量元素等数据源）

矿井水源自动判别预警功能；

③同时具备以太和工业总线通讯方式，井下设备配置参数方便，组网灵活；

④灵活的事务发布系统，可对异常数据、异常设备、水情预警通过短信和

网络及时发布。

5、系统组成

矿井水文监测系统一般由地面无线遥测系统、井下实时监测系统组成。其中设备包括：各类传感器、井下监测分站、数据传输分站、无线遥测分站本安电源、

通讯电缆、交换机、光端机、服务器、等构成。软件系统包括：主控软件、客户端、WEB软件。其系统构成图如下所示：

二、KJ418-水文无线遥测子系统

1、系统简介

水文无线遥测子系统基于GSM/GPRS无线网络实现对地面水文长观孔、水源井、地面水体的水位及温度，以及供排水管道的水压和流量、大气降雨等实现自动采集与远程无线传输。系统由多台KJ418-DF水文遥测分站、投入式液位温度传感器、流量（速）传感器、压力传感器、温度传感器、GSM收发器、雨量计等构成。遥测分站采集各类传感器输出的信号并计算后通过GSM短信将数据无线发送至系统服务器，由服务器完成数据的存储、分析和发布。其示意图如下所示：

2、KJ418-DF水文遥测分站

采集传感器数据，并以无线（GSM\GPRS）方式发送数据至系统服务器。如下图所示。

技术指标：

l输入：4~20mA电流，通道2个

l输出：GSM无线，RS485

l供电方式：DC9~15V，锂电池组或太阳能板可选

lAD：16位

l功耗：工作模式下﹤150mA，休眠模式下：＜700μA

l存储：4Gflash，存储数据量百万组

l采样间隔：1分钟~24小时可设

l供电时间：采用锂电（10AH）时大于1年，太阳能板供电

l参数设置方式：键盘、短信、联机

l自动关屏、快捷键唤醒

l尺寸：184.5×118.4×55mm

l重量：1kg

3、水文长观孔遥测装置

用来长期观测某一含水层水文参数（水位、温度、水质）的钻孔。在长观孔安装遥测装置可自动采集水文参数并无线传输。如下图所示。

1-保护罩

2-KJ418-DF水文遥测分站

3-电源连接线

4-数据采集线

5-常观孔壁

6-投入式液位温度一体传感器

7-天线

8-供电电源

h-传感器至水面的距离

H-传感器至孔口的距离

4、系统特点

本系统具有兼容性高、操作简便、低功耗、无人值守等特点，可广泛用于矿山、石油、城市供水、水库、河流、环保的水文参数的自动观测。

三、KJ418-井下水文监测子系统

1、系统简介

井下水文监测子系统是一套本质安全型设备系统，实现对煤矿井下的供排水管道、排水明渠、水仓、井下水文钻孔、隔水墙（闸）等设施的水文参数（水压、水温、流量、水位等）的实时监测。系统主要由KJ418-F1矿用本质安全型监测分站、KJ418-F2矿用本质安全型数据传输分站、各类传感器、本质安全型供电电源、供电和信号电缆等组成。KJ418系统基于RS485总线通讯方式，F1监测分站不间断采集传感器输出的频率信号并转换为相应的参数值，在接收到相应命令后即执行并将命令响应数据发送至总线。F2数据传输分站是各路总线与服务器间的转换接口，将服务器的指令数据包转发至相应总线并将响应包回传至服务器。分站采用高性能的STM32核心芯片，功能扩展方便，具有组网灵活、执行效率高的特点。

2、系统组网方式

1）总线式

总线式组网是基于一条RS485总通讯线而建立的通讯网络，RS485总线介于KJ418-F2传输分站与KJ418-F1监测分站之间，负责两者之间的通讯。此组网方式结构简单、组网方便，但是受限于通讯距离，通讯距离为10km。如下图所示。

2）总线+光中继式

此组网方式是在总线式组网的基础上，在RS485总线上增加了一对本安型光端机，这样可以有效的增加信号的传输距离，传输距离可达到25km。如下图所示。

3）以太环网式

此组网方式是根据具有以太环网通讯的井下实际环境组建的。当井下具有以太环网时，可根据实际情况将KJ418-F2传输分站接入井下以太环网，将信息通过环网传送到地面服务器。如下图所示。

4）混合组网式

混合组网式是各种组网方式的融合，根据井下实际情况可以将各种组网方式混合使用。如下图所示。

3、KJ418-F1矿用本安型监测分站工作原理

KJ418-F1矿用本安型监测分站以单片机STM32为核心，485、以太网为通讯渠道，通过传感器监测井下管道、井下明渠和井下水仓水文参数采集与远程通讯。包括管道水压、水温、流量，水仓水位等参数，并将其传送至通信分站。如下图所示。

4、KJ418-F2矿用本安型数据传输分站工作原理

KJ418-F2矿用本安型数据传输分站内部由STM32单片机为核心，通过485、232、以太网等通讯手段，接收地面遥测分站及井下监测分站的数据，并向其发送指令；同时与服务器间进行命令和水文参数、数据的传送。如下图所示。

软件及数据