煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

馮應(yīng)

摘 要：隨著我國煤炭工業(yè)的整合與發(fā)展，2015年煤炭需求仍保持在57億噸左右，大中型礦井數(shù)量保持在5000座以上。為保證煤礦安全生產(chǎn)，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運用起到了非常重要作用，而電子信息技術(shù)正是煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的工具與抓手。本文對礦井安全基礎(chǔ)環(huán)境進行了分析，對電子信息技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用意義進行了闡述，對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析，對煤炭安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)注意的問題進行了探討。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測監(jiān)控；電子信息技術(shù)；設(shè)計應(yīng)用

我國目前正在進行煤炭系統(tǒng)的整合，大大小小的煤礦數(shù)以千座，生產(chǎn)規(guī)模在幾十億噸以上，煤礦安全生產(chǎn)要求很高。煤礦安全關(guān)系到國家利益、關(guān)系到每個家庭的安康。井下環(huán)境復(fù)雜多變，但如果采用先進的電子信息技術(shù)，就可以預(yù)防與保障井下工人與設(shè)備的安全。采用井下安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)將會對礦井安全生產(chǎn)管理起到非常重要的作用。

1 煤礦井下安全基礎(chǔ)環(huán)境分析

目前我國礦井有很多是高瓦斯礦、地質(zhì)環(huán)境也非常復(fù)雜，有些礦疏于管理，所以在礦井下，主要具有火災(zāi)、水災(zāi)、瓦斯、煤塵、冒頂、機電事故等災(zāi)害發(fā)生。在以上事故中由以火災(zāi)發(fā)生可能性較大，因為礦井除煤炭自燃外；井下還含有CH4等可燃氣體與煤塵，一旦濃度到達一定條件，將會引起爆炸。所以井下巷道與綜采面通風(fēng)非常重要。井下一般主巷道設(shè)置為進風(fēng)巷道，同時還有回風(fēng)巷道，將各種氣體、粉塵帶出井口。同時為保證井下正常生產(chǎn)，給排水處理、變電所、機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控也非常重要。

2 電子信息技術(shù)在煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控應(yīng)用的意義

隨著國家對煤炭安全生產(chǎn)規(guī)范的出臺，國家、省、市、縣政府逐級建立起了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控中心，這些中心通過調(diào)用轄區(qū)內(nèi)的礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)采集的井下安全數(shù)據(jù)，來管理各自轄區(qū)內(nèi)礦井的安全生產(chǎn)。所以，建設(shè)性能穩(wěn)定、可靠、冗余井下安全監(jiān)測監(jiān)控電子信息系統(tǒng)有著非常重要的意義。

3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，具有模擬量、開關(guān)量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機開停、主通風(fēng)機開停，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制，由主機、平臺軟件、傳輸平臺、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成的系統(tǒng)。此系統(tǒng)設(shè)計包含以下3部分內(nèi)容。

3.1 地面監(jiān)控中心站設(shè)計

地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等，是整個監(jiān)控系統(tǒng)核心，通過系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件實現(xiàn)管理整個系統(tǒng)設(shè)備及監(jiān)測數(shù)據(jù)、定義配置、實時數(shù)據(jù)采集、分析處理、統(tǒng)計存儲、屏幕顯示、查詢打印、實時控制、遠程傳輸、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。所以主要技術(shù)應(yīng)配置冗余監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)備份服務(wù)器、文件服務(wù)器、管理機、DLP拼接大屏幕顯示墻等。

地面網(wǎng)絡(luò)包括兩部分，主要部分為地面到井下的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸平臺；輔助部分為傳輸?shù)娇h、市、省政府監(jiān)測監(jiān)控中心的廣域網(wǎng)。監(jiān)控機房布置2臺核心工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機，井下布置若干臺本安型環(huán)網(wǎng)交換機。礦井工業(yè)以太網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸平臺通訊協(xié)議采用標準的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠、抗干擾和雷擊能力強；采用先進的多主并發(fā)通訊模式，系統(tǒng)檢測速度快，實時性強；系統(tǒng)支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)工作模式，節(jié)點故障不影響整個系統(tǒng)性能，故障自恢復(fù)時間短（0.3S），通信更加可靠；智能工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機由于具有SNMP協(xié)議，所以整體網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)管理能力。廣域網(wǎng)配置路由器。

3.2 井下分站的設(shè)計

井下分站，用于接收來自傳感器的信號，并按預(yù)先約定的復(fù)用方式遠距離傳送給傳輸接口，同時，接收來自傳輸接口多路復(fù)用信號的裝置。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數(shù)據(jù)處理、對傳感器輸入信號和傳輸接口傳輸來的信號進行處理的能力，控制執(zhí)行器工作。上接井下環(huán)網(wǎng)交換機，下接各巷道、采面?zhèn)鞲衅?，是起到呈上啟下作用的設(shè)備。

3.3 井下監(jiān)控傳感器的功能設(shè)計

（1）甲烷傳感器、管道瓦斯傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井環(huán)境氣體及抽放管道內(nèi)甲烷濃度的功能。當CH4超標，一般會具有顯示及聲光報警功能。

（2）一氧化碳傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井中煤層自然發(fā)火及膠帶輸送機膠帶等著火時產(chǎn)生的一氧化碳濃度的功能。

（3）粉塵傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井巷道、綜采面粉塵超標的功能。

（4）煙霧傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井中膠帶輸送機膠帶等著火時產(chǎn)生煙霧濃度的功能。

（5）溫度傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井環(huán)境溫度高低的功能。

（6）風(fēng)速傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井通風(fēng)巷道風(fēng)速大小的功能。

（7）風(fēng)筒傳感器具有連續(xù)監(jiān)測局部通風(fēng)機風(fēng)筒“有風(fēng)”或“無風(fēng)”狀態(tài)的功能。

（8）負壓傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井通風(fēng)機、風(fēng)門、密閉巷道、通風(fēng)巷道等地點通風(fēng)壓力的功能。

（9）設(shè)備開停傳感器具有連續(xù)監(jiān)測礦井中機電設(shè)備“開”或“?！惫ぷ鳡顟B(tài)的功能。

以上傳感器上接監(jiān)控分站，安裝位置可根據(jù)各自的功能，按照國家相關(guān)規(guī)范要求，安裝到井下所要監(jiān)控的位置。傳感器觸發(fā)報警與開關(guān)量也應(yīng)按照國家相關(guān)規(guī)范標準進行設(shè)置與計量。

4 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)注意的問題

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工作中，采購井下設(shè)備時，應(yīng)具備本安標識；應(yīng)具備國家煤礦電氣檢測部門出具的防爆合格證。井下線纜應(yīng)采購阻燃線纜；線纜與設(shè)備連接處喇叭口必須進行失爆檢查；同時應(yīng)做好安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的備份工作；做好上傳政府監(jiān)測監(jiān)控中心數(shù)據(jù)軟件接口標準工作。

5 結(jié)束語

礦井安全是煤礦生產(chǎn)的底線，建設(shè)一個高質(zhì)量、高性能的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控電子信息系統(tǒng)是我們每個建設(shè)者的使命，在建設(shè)中，我們應(yīng)該嚴格按照國家制定的安全標準，認真完成工程中每一個設(shè)計細節(jié)，保證礦井在交付后的生產(chǎn)安全。

參考文獻

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[2]錢德群.礦井通風(fēng)安全儀器及監(jiān)測系統(tǒng)[M].煤炭工業(yè)出社，1991：153-154.

（作者單位：西安炎黃信息系統(tǒng)咨詢有限公司）