論煤礦安全監(jiān)控通用技術(shù)

黃道祿

【摘要】 本文主要介紹了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)概念和組成，詳細(xì)闡述了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)以及煤礦井下分站技術(shù)。分析了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的可行性和必要性。

【關(guān)鍵詞】 安全 監(jiān)控 傳感器

《煤礦安全規(guī)程》第一百五十八條明確規(guī)定：所有礦井必須裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、使用和維護(hù)必須符合本規(guī)程和相關(guān)規(guī)定的要求。實(shí)施統(tǒng)一的“煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)” 對煤礦安全生產(chǎn)的長治久安具有極其重要的意義。

一、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)概念

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是具有模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等功能。用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)開停、主通風(fēng)機(jī)開停等，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。

二、 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

早期的礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要由傳感器、斷電儀、載波機(jī)、傳輸線、解調(diào)器、計(jì)算機(jī)、調(diào)度顯示盤等組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)測監(jiān)控終端、地面中心站、通信接口裝置、井下分站、各種傳感器等組成。其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器

煤礦井下各種有用、有害氣體及溫度和濕度等參數(shù)，都屬于環(huán)境參數(shù)。礦井環(huán)境參數(shù)主要有甲烷濃度、氧氣濃度、粉塵濃度、井巷硐室和工作面溫度、風(fēng)量與負(fù)壓、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、二氧化硫濃度和硫化氫濃度等。

采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、及通風(fēng)等各系統(tǒng)的運(yùn)行及相關(guān)設(shè)備的工作狀況稱為礦井工況參數(shù)。主要監(jiān)測的工況參數(shù)有風(fēng)筒風(fēng)量、風(fēng)門開關(guān)、輸送帶開停、煤倉煤位、采煤機(jī)組位置、排水系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、主要通風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)等工況參數(shù)。

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號處理電路3部分組成，有時(shí)需要加輔助電源。

四、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的選擇

現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，不僅引起測控及過程自動化領(lǐng)域的變革，同時(shí)也給煤礦監(jiān)控技術(shù)的跨越式發(fā)展帶來了新機(jī)遇。

由于煤礦井下的特殊環(huán)境（易燃易爆、潮濕、電網(wǎng)電壓波動大、監(jiān)控距離遠(yuǎn)等），礦用現(xiàn)場總線不能照搬一般工業(yè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)礦井監(jiān)控的特點(diǎn)，經(jīng)過技術(shù)移植和改造，開發(fā)出適合礦井生產(chǎn)環(huán)境的礦用現(xiàn)場總線。

目前，國內(nèi)應(yīng)用于控制及儀表領(lǐng)域的現(xiàn)場總線主要有FF、Profits、CAN、LonWorks等。FF總線H1是用于過程控制的總線，其響應(yīng)速度較低。Profits的開發(fā)比FF相對容易。它的物理層允許3種物理接口。CAN總線具有成本低、開發(fā)容易、實(shí)時(shí)性好、抗噪功能性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

LonWorks是一種性能優(yōu)良的現(xiàn)場總線，有完善的開發(fā)工具，且容易開發(fā)。用雙絞線時(shí)，有多種速率可選，易于實(shí)現(xiàn)總線本安供電。因此，煤礦井下采用LonWorks技術(shù)也是一種較好的方案。

五、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)井下分站

分站接收來自傳感器的信號，并按預(yù)先約定的復(fù)用方式遠(yuǎn)距離傳送給主站 （ 或傳輸接口） ，同時(shí)，接收來自主站 （或傳輸接口） 多路復(fù)用信號。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運(yùn)算等簡單的數(shù)據(jù)處理能力、對傳感器輸入的信號和主站（ 或傳輸接口） 傳輸來的信號進(jìn)行處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李長青、孫君頂. 礦井監(jiān)控系統(tǒng).中國水利水電出版社2012.

[2] AQ6201-2006《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》.