煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與升級(jí)改造

劉志旺

（汾西礦業(yè)高陽煤礦， 山西 孝義 032300）

1 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)介紹

礦井生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是通過專用網(wǎng)絡(luò)的傳輸設(shè)備進(jìn)行信號(hào)傳輸，包含通訊電纜和調(diào)制解調(diào)器，運(yùn)用傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換處理的方法，對(duì)所監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的工作過程加以監(jiān)測(cè)，將井下分站的信號(hào)予以采集和轉(zhuǎn)換、再進(jìn)行處理，調(diào)用和顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)收到的礦壓監(jiān)測(cè)值等參數(shù)，傳到地面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，然后為管理者提供資料、參數(shù)。緊急處理狀態(tài)下還能把多臺(tái)礦壓傳感器集中和連接起來，將設(shè)置在采區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器的信息加以轉(zhuǎn)換，形成井下分站的信號(hào)傳輸架構(gòu)，方便管理者掌握生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況。參數(shù)值超過限定值的時(shí)候，就預(yù)示著煤礦現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生了安全隱患，監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，充分顯示出了系統(tǒng)的安全預(yù)警能力[1]。

例如對(duì)瓦斯爆炸進(jìn)行的監(jiān)控和監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)模擬通風(fēng)系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)動(dòng)態(tài)地將礦井的通風(fēng)系統(tǒng)加以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行模擬、仿真。通過煤礦的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)安全性評(píng)估，不僅可以提高通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)瓦斯的檢測(cè)力度，兩個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以加以整合，再形成新的監(jiān)控系統(tǒng)，在災(zāi)害發(fā)生的過程中快速形成救災(zāi)策略。

2 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括了無線網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心、傳感器的節(jié)點(diǎn)，對(duì)礦井的設(shè)備的運(yùn)行狀況和氣體環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無線傳感器特點(diǎn)為無線、自組織、多跳等，監(jiān)測(cè)的指標(biāo)包括有礦井的瓦斯?jié)舛?、溫度?shù)據(jù)等等，安裝在巷道、工作面，對(duì)采區(qū)的氣體以及設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊、供電模塊、控制模塊等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的無線數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到對(duì)分站的監(jiān)測(cè)監(jiān)控[2]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信平臺(tái)，應(yīng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，進(jìn)行信息融合和技術(shù)整合處理，對(duì)礦井的生產(chǎn)中發(fā)揮著安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控功能。無線傳感器采用多節(jié)點(diǎn)協(xié)作通信技術(shù)，將各個(gè)領(lǐng)域的檢測(cè)技術(shù)信息和糾錯(cuò)技術(shù)予以接收和傳輸，使井下監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、檢測(cè)信息技術(shù)更加完善。

3 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在問題

1）當(dāng)前常用的井下安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，包括一氧化碳傳感器、甲烷傳感器等，構(gòu)成了井下瓦斯綜合管理系統(tǒng)，對(duì)開采過程中火災(zāi)等進(jìn)行預(yù)警。經(jīng)過升級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)了主機(jī)和分站等，運(yùn)用到的載體包括催化元件等，存在著工作穩(wěn)定性差、調(diào)校器頻繁、靈敏度飄移等問題，容易造成電源供電不足、電壓衰減、斷電器無法操控等問題，對(duì)于礦井中的危險(xiǎn)因素?zé)o法進(jìn)行正常檢測(cè)[3]。

2）個(gè)別系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源的整體共享和整合，系統(tǒng)功能沒有得到充分的利用，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障報(bào)警、記錄功能不強(qiáng)，對(duì)于設(shè)備的遠(yuǎn)程操控較為困難。例如，礦井的電氣防爆設(shè)備，現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家在監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議上，各有各的標(biāo)準(zhǔn)，不能相互兼容，產(chǎn)品之間缺乏互換性、集成性以及操作性，系統(tǒng)功能不能拓展，可維護(hù)性不高。管理維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的輔助手段，不能智能判斷故障的類別、性質(zhì)，與實(shí)際工作中要求迅速判斷分站、傳感器、電纜故障的要求不符，無法為維護(hù)人員迅速判定故障、解決故障提供幫助。

4 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)配置和安裝要求

為了更好地進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作，根據(jù)行業(yè)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)工作的相關(guān)指導(dǎo)意見，要求運(yùn)用穩(wěn)定性較強(qiáng)的設(shè)備。在相關(guān)設(shè)備取得新的煤礦安全標(biāo)志證書之后，要采用統(tǒng)一顯示格式的系統(tǒng)軟件，按照安全標(biāo)志證書的規(guī)定，進(jìn)行系統(tǒng)的配置和安裝。如甲烷、饋電、一氧化碳、溫度、風(fēng)門等傳感器的安裝，在位置、地點(diǎn)、數(shù)量等問題上都要符合規(guī)定要求。中心站的裝備，要配備后備電源，確保系統(tǒng)保持24 h穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

5 系統(tǒng)改造案例分析

某煤礦為了強(qiáng)化井下安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造時(shí)將系統(tǒng)傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、防爆控制技術(shù)等進(jìn)行統(tǒng)一布設(shè)，形成了新的完整的礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

為了保障煤礦安全生產(chǎn)，將該安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)改造分三個(gè)階段實(shí)施，首先建立了中心站，由計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備等組成，運(yùn)用應(yīng)用軟件運(yùn)行；其次設(shè)置了信息傳輸裝置，包括傳輸接口、分站，內(nèi)涵接線盒、傳輸線路等；最后設(shè)置了執(zhí)行裝置和傳感器，對(duì)煤礦的一氧化碳、煙霧、溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，并要求對(duì)井下運(yùn)輸、排水等環(huán)節(jié)能進(jìn)行控制。系統(tǒng)改造過程包括以下幾個(gè)方面：

第一，進(jìn)行煤礦安全監(jiān)控和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝和改造，依據(jù)國家安全監(jiān)管總局發(fā)布的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和檢測(cè)儀器的使用管理規(guī)范，在無線傳感器設(shè)備的數(shù)量和規(guī)模上進(jìn)行了重新布置。首先取得了煤礦安全標(biāo)志證書，改造的重點(diǎn)是采用了新的煤礦安全標(biāo)志證書確認(rèn)傳感器等關(guān)聯(lián)設(shè)備，采用統(tǒng)一格式的系統(tǒng)軟件，將沒有經(jīng)過國家授權(quán)的相關(guān)設(shè)備，以及沒有經(jīng)過檢測(cè)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的設(shè)備予以去除[5]。中心站要求擁有了兩套主機(jī)、一套使用，一套備用。包括風(fēng)壓設(shè)備、一氧化碳、煙霧、溫度檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備在數(shù)量、位置等安裝到位之后，要確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)24 h安全運(yùn)行，其中瓦斯報(bào)警應(yīng)采用聲光報(bào)警技術(shù)。

第二，為了確保數(shù)據(jù)的精確，根據(jù)使用說明書的要求，對(duì)新裝的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備要定時(shí)進(jìn)行調(diào)校和維護(hù)，以提高新系統(tǒng)傳感器的穩(wěn)定性。利用甲烷傳感器可以對(duì)數(shù)據(jù)跟蹤誤差和斷電閉鎖同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可保證設(shè)備斷電后安全可靠。當(dāng)瓦斯出現(xiàn)了超限現(xiàn)象時(shí)，為了確保斷電，先切斷該區(qū)域內(nèi)的供電電源，要求工作人員迅速撤離工作現(xiàn)場(chǎng)，然后進(jìn)行自動(dòng)閉鎖，停止局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行，待瓦斯?jié)舛冉档偷桨踩珨?shù)值之后，方自動(dòng)回復(fù)正常工作。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)參數(shù)的比較和分析工作，并可對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，防止事故的發(fā)生[6]。

第三，為了實(shí)現(xiàn)井下安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作的運(yùn)行，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)監(jiān)控的技術(shù)人員，必須經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)和考試，在獲得證書之后方能上崗。同時(shí)，要制定嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理規(guī)定、應(yīng)急預(yù)案、危險(xiǎn)處置預(yù)案等，嚴(yán)格落實(shí)24 h監(jiān)控監(jiān)測(cè)值班制度，防止由于責(zé)任心不強(qiáng)等造成的工作疏忽。

6 結(jié)語

建立完善可靠的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)管理工作的重要組成部分，因此，必須將這項(xiàng)工作視為煤礦安全生產(chǎn)的重要保障來認(rèn)真落實(shí)，使監(jiān)測(cè)監(jiān)控實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，為煤礦安全決策提供科學(xué)、及時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

[1]劉寶靜.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2012，31（1）：126-127

[2]張衛(wèi)豐.探討網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（19）：172.

[3]周彬.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控[J].煤炭技術(shù)，2014，33（1）：136-137.

[4]徐曉麗.試分析基于Web的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控及管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)[J].中國電子商務(wù)，2014（2）：39.

[5]梁博森.煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017（12）：71-72

[6]何云文.煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)故障快速處理技巧[J].能源技術(shù)與管理，2016，41（5）：130-132.