煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究綜述

馮靖

【摘 要】瓦斯治理歷來(lái)是煤礦安全生產(chǎn)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。由于涉及技術(shù)裝備、管理水平、人員素質(zhì)、責(zé)任制度等多方面的問(wèn)題，因此可以說(shuō)防治瓦斯是一項(xiàng)極其繁雜的系統(tǒng)工程。運(yùn)用信息技術(shù)改善瓦斯防治管理手段、提升瓦斯管理水平，已經(jīng)成為我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。下面筆者就煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)等內(nèi)容進(jìn)行具體的闡述，以供同行探討。

【關(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯；監(jiān)控系統(tǒng)

0.引言

瓦斯災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一，瓦斯防治對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有十分重要的意義，近年來(lái)，為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)煤炭能源的強(qiáng)勁需求，國(guó)內(nèi)煤礦開(kāi)采強(qiáng)度普遍增大；隨著開(kāi)采深度向深部延深，多數(shù)礦井由原來(lái)的低瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄咚够蛲咚雇怀龅V井，這是近年來(lái)我國(guó)煤礦瓦斯事故多發(fā)的客觀原因之一；另一方面，國(guó)內(nèi)幾起重大瓦斯事故的原因分析表明，瓦斯防治管理方面存在的缺陷也是導(dǎo)致瓦斯事故頻繁發(fā)生的重要原因。

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)：是指利用信息管理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對(duì)礦井甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、饋電狀態(tài)、風(fēng)門(mén)狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、主要通風(fēng)機(jī)開(kāi)停等實(shí)施遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等功能的系統(tǒng)。該文就煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行闡述，同時(shí)介紹了其存在的問(wèn)題及其解決措施，具有一定借鑒意義。

1.煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

1.1中心站

1.1.1中心站系統(tǒng)組成

中心站由監(jiān)控主機(jī)工控服務(wù)器、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)附件系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、中心監(jiān)控大屏系統(tǒng)、大屏幕控制軟件、大屏幕控制開(kāi)關(guān)電源等組成。

1.1.2中心站軟件功能

監(jiān)控主機(jī)服務(wù)器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警、顯示、打印，同時(shí)可以在監(jiān)控中心設(shè)置“各礦瓦斯數(shù)據(jù)監(jiān)視大屏”，對(duì)井下各分站進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控。主要功能有：（1）簡(jiǎn)單配置功能。地面可對(duì)井下分站、傳感器的數(shù)量、類型、參數(shù)、安裝地點(diǎn)等進(jìn)行設(shè)置。（2）豐富的圖形功能。各種瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)圖形、柱狀圖、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線顯示。（3）用戶根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)實(shí)用的報(bào)表功能。軟件可自動(dòng)生成報(bào)表，報(bào)表內(nèi)容、起止時(shí)間可由用戶設(shè)定。（4）可靠的存儲(chǔ)功能。軟件可根據(jù)具體要求定時(shí)存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)。（5）進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)斷電數(shù)據(jù)查看，歷史數(shù)據(jù)顯示，歷史曲線、歷史報(bào)警數(shù)據(jù)、歷史斷電查看，其它歷史故障、傳感器標(biāo)定、傳感器設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置。

1.2井下分站

盡管各廠的監(jiān)控系統(tǒng)井下分站形式多樣，但基本上具備以下功能：（1）開(kāi)機(jī)自檢和本機(jī)初始化；（2）通信測(cè)試；（3）分站設(shè)程控（實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖、瓦斯管道監(jiān)測(cè)和一般的環(huán)境監(jiān)測(cè)）；（4）死機(jī)自復(fù)位且通知中心站；（5）接收地面中心站初始化本分站參數(shù)設(shè)置（如傳感器配接通道號(hào)、量程、斷電點(diǎn)、報(bào)警上限和報(bào)警下限等）；（6）分站自動(dòng)識(shí)別配接傳感器類型（電壓型、電流型或頻率型等）；（7）分站本身具備超限報(bào)警；（8）分站接收中心站對(duì)本分站指定通道輸出控制繼電器實(shí)施手控操作和異地?cái)嚯姟?/p>

監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要解決煤礦井下采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的注冊(cè)，具有數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、管理、發(fā)布和遠(yuǎn)程控制等功能。監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和功能分以下幾個(gè)模塊：注冊(cè)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)布模塊、遠(yuǎn)程控制模塊。

1.3通信接口

井下瓦斯等信息采用分時(shí)多路復(fù)用技術(shù)傳輸，信息的傳輸是井下監(jiān)控分站的信息交換過(guò)程。信息傳輸?shù)闹饕憩F(xiàn)為：信息下發(fā)是由地面主機(jī)產(chǎn)生的，傳輸?shù)骄碌谋O(jiān)控儀處理后，執(zhí)行各種反饋任務(wù)。井上、井下信息傳輸設(shè)備接口通常采用RS485通信協(xié)議和CAN總線通信。RS485采用差分平衡式無(wú)地線傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高，抗干擾能力強(qiáng)，符合歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著CAN總線技術(shù)的發(fā)展，分站通過(guò)CAN總線中心站計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，能夠滿足礦井監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控分站的要求。

1.4瓦斯傳感器

傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，是煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)能否正確反映被測(cè)環(huán)境和設(shè)備參數(shù)的關(guān)鍵。催化的燃燒型瓦斯傳感器是當(dāng)前煤礦使用最廣泛、最普通的瓦斯傳感器，是煤礦用來(lái)監(jiān)控礦井瓦斯動(dòng)態(tài)的有效工具。隨著其技術(shù)的發(fā)展與完善，該類型儀器近年來(lái)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品種類繁多，從報(bào)警礦燈、便攜式瓦斯報(bào)警儀到安全監(jiān)控系統(tǒng)中的低瓦斯傳感器，現(xiàn)已占據(jù)了煤礦瓦斯檢測(cè)的主導(dǎo)地位。

2.煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其解決措施

在安全監(jiān)控系統(tǒng)方面，計(jì)算機(jī)硬件采購(gòu)?fù)度氪?，軟件投入少；信息平臺(tái)已建立，但沒(méi)有有效利用各類信息。目前，在我國(guó)煤礦安全監(jiān)測(cè)行業(yè)，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)并沒(méi)有統(tǒng)一的通信協(xié)議，系統(tǒng)各自處于封閉狀態(tài)，系統(tǒng)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息資源共享，很難實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別聯(lián)網(wǎng)及實(shí)行監(jiān)控和管理。

因此，煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)不應(yīng)僅僅限于能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，還應(yīng)研發(fā)出能根據(jù)被監(jiān)測(cè)環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效危險(xiǎn)性判別、分析并提出專家決策方案的新軟件。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，按統(tǒng)一格式提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)通信協(xié)議不規(guī)范和傳輸設(shè)備物理協(xié)議不規(guī)范的情況，應(yīng)盡快尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑，或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)促進(jìn)礦井監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)推廣應(yīng)用均具有重要意義，同時(shí)研制高可靠性瓦斯傳感器、強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)等等、提高現(xiàn)場(chǎng)管理和對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)水平等等，都能很好的確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭工業(yè)出現(xiàn)了歷史以來(lái)最好的情況，煤炭持續(xù)出現(xiàn)買方市場(chǎng)，煤礦效益大大提高，用在生產(chǎn)和安全方面的投入明顯增加了，特別是最近幾年通過(guò)國(guó)家安全治理整頓，加大安全監(jiān)察和資金投入力度，落實(shí)國(guó)家提出的“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控”瓦斯治理十二字方針后，全國(guó)各國(guó)有煤礦礦井基本上都購(gòu)置安裝了安全（通風(fēng)）監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、風(fēng)機(jī)開(kāi)停、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)、連續(xù)、集中監(jiān)測(cè)和瓦斯超限、報(bào)警斷電，曾多次避免了瓦斯和火災(zāi)事故。大部分礦區(qū)還實(shí)現(xiàn)了全局、全省監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起到了重要的促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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