煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

【摘 要】煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控是預(yù)防礦井發(fā)生安全生產(chǎn)事故的主要措施之一，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)工作的日益重視，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也越來越體現(xiàn)出其重要性。本文從煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)測監(jiān)控方面對系統(tǒng)的組成和功能進行了介紹，并簡述了監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的選型原則。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)測監(jiān)控;煤礦安全;系統(tǒng);選型

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是以通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，并與煤礦安全生產(chǎn)的實際情況相結(jié)合建立的一套集信息采集、傳輸、管理、控制于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可接入各種類型的開關(guān)狀態(tài)傳感器和模擬量傳感器，能夠?qū)Ω鞣N機電設(shè)備、局部的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控以及接收工業(yè)攝像機的圖像并對攝像頭進行遙控。監(jiān)測系統(tǒng)具有很強的數(shù)據(jù)處理和分析能力，可對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總并生成統(tǒng)計報表以及進行趨勢分析，最后以動態(tài)圖形、曲線或表格的方式輸出顯示。

1、系統(tǒng)功能

1.1在線監(jiān)控

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)以圖像方式對傳感器的工作狀態(tài)以及井下生產(chǎn)設(shè)備的工作情況進行實時監(jiān)控。圖像中可以觀測到每個傳感器實時的瓦斯?jié)舛纫约霸O(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，并可在瓦斯?jié)舛瘸迺r發(fā)出報警，通訊中斷時則會有相應(yīng)的提示。

1.2瓦斯超限報警及斷電

瓦斯?jié)舛戎苯雨P(guān)系到煤礦生產(chǎn)的安全性，系統(tǒng)具有對實時的瓦斯?jié)舛纫约白兓厔莸认嚓P(guān)數(shù)據(jù)的分析處理能力，并可根據(jù)數(shù)據(jù)自動生成相應(yīng)圖形并發(fā)出超限警報并切斷所監(jiān)測工作面的電源。

1.3曲線分析

可對煤礦的瓦斯狀態(tài)進行數(shù)據(jù)查詢，并能生成針對單個瓦斯傳感器數(shù)據(jù)的圖形曲線。

煤礦監(jiān)測中心站可對系統(tǒng)終端進行控制，并在監(jiān)測內(nèi)容發(fā)生變化時對終端做相應(yīng)修改。數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)：監(jiān)測中心站可集中處理和分析采集來的數(shù)據(jù)，并將處理過的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)請求者。

2、系統(tǒng)的組成

2.1礦井調(diào)度通訊系統(tǒng)

考慮到監(jiān)測系統(tǒng)的的擴展性以及礦井生產(chǎn)調(diào)度的實際需要，一般應(yīng)在調(diào)度臺配置大約500部的數(shù)字程控調(diào)度交換機，調(diào)度室應(yīng)設(shè)置一臺裝有15英寸大小調(diào)度操作用液晶觸摸屏的調(diào)度臺。

2.2礦井生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

礦井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾個子系統(tǒng)構(gòu)成：礦井提升監(jiān)控子系統(tǒng)、礦井生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)測子系統(tǒng)、井下機車調(diào)運監(jiān)控子系統(tǒng)、變電所監(jiān)控子系統(tǒng)、選煤廠及儲裝運輸監(jiān)測子系統(tǒng)、地面煤倉煤位及地面煤流量監(jiān)控子系統(tǒng)、礦井人員定位系統(tǒng)、煤泥矸石電廠監(jiān)控子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都可作為以太網(wǎng)的節(jié)點與以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交換機連接，并向調(diào)度系統(tǒng)傳輸各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時數(shù)據(jù)。

2.3礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)

礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)不僅能對甲烷、風速、溫度、負壓、一氧化碳等參數(shù)進行監(jiān)測，還能對通風設(shè)備、壓風、采掘工作面等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作情況進行監(jiān)控，采集的數(shù)據(jù)可在井上或井下使用計算機進行處理和分析，實現(xiàn)對設(shè)備、環(huán)境、局部各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全方位監(jiān)測，該系統(tǒng)也和其他子系統(tǒng)一樣與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機相連接。

2.4火警自動報警系統(tǒng)

系統(tǒng)采用區(qū)域式報警系統(tǒng)，在煤礦的各個工作場所安裝火災(zāi)顯示盤或者區(qū)域火災(zāi)報警控制器。消防控制中心與火災(zāi)顯示盤或區(qū)域火災(zāi)報警器采用通信線連接，一般應(yīng)設(shè)在辦公樓的一樓，使用以太網(wǎng)與調(diào)度指揮中心的主交換機通訊。

2.5調(diào)度中心站

調(diào)度中心站是整個綜合調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng)的核心，主要配備工業(yè)電視系統(tǒng)的電視墻以及大屏幕顯示系統(tǒng)；調(diào)度通訊系統(tǒng)的調(diào)度操作觸摸屏以及數(shù)字程控交換機；網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；調(diào)度系統(tǒng)的顯示終端和顯示觸摸屏以及LED電子顯示屏、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的子系統(tǒng)終端設(shè)備。安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)經(jīng)由交換機與服務(wù)器相連接，交換實時數(shù)據(jù)，并將圖表和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在電視系統(tǒng)的大屏幕上，并可用操作觸摸屏進行調(diào)度。

2.6人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)在井下所有人員可能通過的通道中配置若干個信號收發(fā)器，并且將它們通過通信線與調(diào)度中心站的服務(wù)器相連接，具體位置和數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實際情況和要實現(xiàn)的功能而定。同時，在下井人員攜帶的礦燈上安裝一個信號感應(yīng)器，只要井下人員接近安放在坑道內(nèi)的信號收發(fā)器時，信號收發(fā)器就會馬上感應(yīng)到信號并上傳至調(diào)度中心，這樣服務(wù)器就可判斷出具體信息，并將其顯示在調(diào)度中心的大屏幕上并做好備份。系統(tǒng)不僅可以整理出下井人員的出勤報表，一旦出現(xiàn)還可根據(jù)電腦中人員的分布信息，快速識別出遇險人員的位置和人數(shù)，提高搶險效率。

3、系統(tǒng)選型原則

3.1地面中心站和井下分站的選擇

地面中心站一般應(yīng)選用最新型的工控機。

系統(tǒng)在瓦斯?jié)舛瘸迶嚯姇r，井下分站應(yīng)能在現(xiàn)場正常進行作業(yè)，這時隔爆型電氣設(shè)備必須斷電。本安型分站相對隔爆型分站更安全，適用范圍更廣，能夠真正滿足在斷電情況下系統(tǒng)正常工作的要求。因此，高瓦斯礦井一般應(yīng)選用本安型分站，而隔爆型分站可用于低瓦斯礦井以節(jié)約投資。

3.2通信方式選擇

煤礦通信方式應(yīng)首選現(xiàn)場總線，以實現(xiàn)最大限度的自動化。現(xiàn)場總線采用雙向多點的通信方式，還可根據(jù)使用地點的不同選用不同的傳輸介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)。此外，現(xiàn)場總線為開放式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，采用統(tǒng)一的協(xié)議標準，方便不同的廠家設(shè)備接入同一網(wǎng)絡(luò)。

3.3瓦斯傳感器的選擇

（1）類型選擇

國內(nèi)煤礦一般使用紅外線和催化燃燒型（黑白元件）兩類傳感器。

紅外傳感器安全可靠、全量程、耐沖擊、使用壽命長，可在規(guī)程允許的時限內(nèi)進行校正，所以紅外傳感器適宜使用于高瓦斯礦井。紅外傳感器探頭應(yīng)安置在灰塵較少處，并要對探頭過濾器進行定期更換。

催化燃燒型傳感器價格便宜，但量程有限，每1～2周需校正一次，且使用壽命短。在遭受高濃度瓦斯沖擊時，硫化氫還可使傳感器中毒，使傳感器損壞。因其可靠性不高，所以其使用范圍受到了限制。

（2）校正方法選擇

在線氣樣校正法無需專職人員負責，采用自動校正設(shè)備，可以定期進行通氣校驗。但要求設(shè)備成本較高，適于在高瓦斯礦井中使用。而人工氣樣校正法需專職人員攜帶工具和氣樣進行定期校正，設(shè)備成本較低。但人工成本高，適于在低瓦斯礦井中使用。

3.4斷電方式選擇

采用中心分站控制斷電和智能型傳感器就地斷電相結(jié)合的方式，智能傳感器可在瓦斯超限時，向斷電設(shè)備發(fā)送斷電信號，大大提高了斷電系統(tǒng)的可靠性及其反應(yīng)速度。對于高瓦斯礦井或者有瓦斯泄露危險的掘進面，應(yīng)配置與斷電的控制單元相結(jié)合的智能型瓦斯傳感器，實行就地斷電。

4、結(jié)語

綜上分析，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠收集各種與生產(chǎn)經(jīng)營有關(guān)的數(shù)據(jù)，并建立了有助于調(diào)度、管理、安全和生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對煤礦的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，為調(diào)度中心和煤礦領(lǐng)導(dǎo)提供準確及時的信息來指揮生產(chǎn)和進行決策，并能有效預(yù)防瓦斯爆炸等礦井災(zāi)害事故的發(fā)生，為煤礦的安全生產(chǎn)起到了保駕護航的作用。

參考文獻

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