煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)

李陽

摘 ?要：更新現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控設(shè)備，采用現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控手段，對(duì)礦井的生產(chǎn)設(shè)備和工作環(huán)境進(jìn)行全方位、全天候的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控是非常迫切的，也是非常重要的。文章主要介紹了煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控西塔的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測(cè);監(jiān)控系統(tǒng);發(fā)展歷程

隨著煤礦工業(yè)的發(fā)展，綜合機(jī)械化采煤工藝不斷完善，工作面單產(chǎn)不斷提高，對(duì)環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)和對(duì)開采、運(yùn)輸各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)要求越來越高。對(duì)環(huán)境和生產(chǎn)參數(shù)要求長(zhǎng)期連續(xù)地進(jìn)行可靠的檢測(cè)，按一定程序進(jìn)行控制。礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其主要功能是能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映各類所需要的監(jiān)測(cè)信息，從而滿足諸如環(huán)境安全、膠帶運(yùn)輸、軌道運(yùn)輸、供電系統(tǒng)以及對(duì)瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負(fù)壓等環(huán)境參數(shù)及設(shè)備開停、風(fēng)門開閉、風(fēng)筒風(fēng)量不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的要求，以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)中對(duì)全礦井的綜合監(jiān)測(cè)。

1煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1國(guó)外煤礦監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展

國(guó)外煤礦監(jiān)控技術(shù)是20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的，至今已有四代產(chǎn)品，基本上5～10年更新一代產(chǎn)品。從技術(shù)特性來看，主要是從信息傳輸發(fā)生的進(jìn)步來劃分監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展階段的。

第一代煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用空分制來傳輸信息。60年代中期英國(guó)煤礦的運(yùn)輸機(jī)控制、日本煤礦中的固定設(shè)備控制大都采用這種技術(shù)。波蘭在70年代從法國(guó)引進(jìn)技術(shù)推出了可測(cè)瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度等參數(shù)共128個(gè)測(cè)點(diǎn)的CMC-1系統(tǒng)。

煤礦監(jiān)控技術(shù)的第二代產(chǎn)品的主要技術(shù)特征是信道的頻分制技術(shù)的應(yīng)用。由于采用了頻分制，傳輸信道的電纜芯數(shù)大大減少，很快取代了空分制系統(tǒng)。其中最具代表性且至今仍有影響的西德Siemens公司的TST系統(tǒng)和F+H公司的TF200系統(tǒng)。

頻分制的應(yīng)用，體現(xiàn)了以晶體管電路為主的信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，而集成電路的出現(xiàn)推動(dòng)了時(shí)分制系統(tǒng)的發(fā)展，從而產(chǎn)生以時(shí)分制為基礎(chǔ)的第三代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其中發(fā)展較快的是英國(guó)。英國(guó)煤炭研究院于1976年推出轟動(dòng)一時(shí)的以時(shí)分制為基礎(chǔ)的MINOS煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，并在膠帶傳輸、井下環(huán)境監(jiān)測(cè)、供電供水監(jiān)測(cè)和洗煤廠監(jiān)控等方面取得成功，形成了全礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的成功應(yīng)用，開創(chuàng)了煤礦自動(dòng)化技術(shù)和煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的新局面。

到了80年代，美國(guó)以其擁有的雄厚高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，率先把計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等現(xiàn)代高新科技用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，使煤礦監(jiān)控技術(shù)躋身于高科技之列。這就形成了以分布式微處理機(jī)為基礎(chǔ)的第四代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。其中有代表性的是美國(guó)MSA公司的DAN6400系統(tǒng)，其信息傳輸方式仍屬于時(shí)分制范疇，但用原來的一般時(shí)分制的概念已不足以反映這一高新技術(shù)的特點(diǎn)。

1.2煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用

我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，20世紀(jì)80年代初，原煤炭部組織了對(duì)國(guó)外煤礦監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的考察和引進(jìn)工作，大大促進(jìn)了國(guó)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。先后從波蘭、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)等（如DAN6400V、TF200、MINOS和Senturion-200）引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦;在引進(jìn)的同時(shí)，通過消化、吸收并結(jié)合我國(guó)煤礦的實(shí)際情況，研制出KJ2、KJ4等系統(tǒng)并通過了鑒定，90年代以來，緊跟世界監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，研制開發(fā)出了一批具有世界先進(jìn)水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)總院常州自動(dòng)化研究所的KJ95系統(tǒng)等，其主要特點(diǎn)是：監(jiān)控分站的智能化水平進(jìn)一步提高;具有網(wǎng)絡(luò)連接功能;系統(tǒng)軟件采用了Windows操作系統(tǒng)。同時(shí)，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下規(guī)定了我國(guó)各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。因此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，為用戶提供了更多的選擇機(jī)會(huì)，并促進(jìn)了各廠家在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識(shí)。實(shí)踐證明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。

綜合評(píng)價(jià)我國(guó)現(xiàn)有煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90、煤炭科學(xué)總院撫順分院的KJF2000、天地科技股份公司常州自動(dòng)化分公司的KJ95和北京瑞賽公司的KJ4、KJ2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。

2煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1發(fā)展全面的監(jiān)測(cè)監(jiān)控專家系統(tǒng)

目前，我國(guó)有20余家生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與煤炭生產(chǎn)全過程實(shí)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控差距還較大。在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測(cè)環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效的危險(xiǎn)性判別、分析和提出專家解決方案，在事故情況下，指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線，為搶救和疏散人員、器材提供決策。同時(shí)系統(tǒng)軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

發(fā)展覆蓋面更廣，監(jiān)測(cè)監(jiān)控參數(shù)更多的軟件系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)綜合自動(dòng)化奠定良好基礎(chǔ)，是我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展任務(wù)之一。

2.2研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器

目前，國(guó)產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的配套傳感器，主要存在兩大問題：一是品種不齊全，用于監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)的傳感器較多，而用于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備工作運(yùn)行狀況參數(shù)的傳感器少;二是現(xiàn)有的傳感器不同程度存在精度差、可靠性不高的缺陷。特別是用于瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)測(cè)的甲烷傳感器，一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校期頻繁的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著礦井瓦斯的支持檢測(cè)。

在研制新型傳感器是應(yīng)高起點(diǎn)、高智能化，應(yīng)充足利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)，做到自診斷、自校正、自調(diào)零、配置標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳接口，統(tǒng)一傳感器的傳出信號(hào)制，以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)出來的簡(jiǎn)單性和傳感器的互換性。

發(fā)展配套齊全、高可靠性的礦用傳感器是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.3實(shí)現(xiàn)全面化的網(wǎng)絡(luò)管理

雖然現(xiàn)在許多礦建立了局部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本礦井的資源共享，但大多還處于一礦一系統(tǒng)，與外界幾乎沒有聯(lián)系，其功能和任務(wù)也極其簡(jiǎn)單。今后的發(fā)展趨勢(shì)是各生產(chǎn)礦井與礦物局、各礦物局與本省乃至全國(guó)煤礦系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一完整、功能先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)更大范圍的煤礦資源共享。

2.4標(biāo)準(zhǔn)化、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)應(yīng)用

隨著專業(yè)分工協(xié)作越來越細(xì)，接口的標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)議的統(tǒng)一成為監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，也為設(shè)備的兼容提供了便利，使專業(yè)化開發(fā)、服務(wù)成為可能。安全監(jiān)控系統(tǒng)不再由某個(gè)單位整體開發(fā)，而是由專業(yè)人員開發(fā)，軟件、平臺(tái)、終端設(shè)備相互獨(dú)立卻互相兼容。

同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)向著云計(jì)算的方向轉(zhuǎn)變，該架構(gòu)借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互鏈接，構(gòu)建計(jì)算資源池，并實(shí)行統(tǒng)一化管理，可根據(jù)用戶實(shí)際需求提供遠(yuǎn)程服務(wù)。在云計(jì)算環(huán)境下，打破了一臺(tái)服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用程序的模式，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了集中式管理，方便監(jiān)管，確保了數(shù)據(jù)的有效性，以實(shí)現(xiàn)較高的可用性。與此同時(shí)，云計(jì)算確保用戶需求得以切實(shí)實(shí)現(xiàn)，并提供按需服務(wù)，借助虛擬化技術(shù)，硬件使用效率得以提升，軟件重置過程得以簡(jiǎn)化，最終達(dá)到提升工作效率的目的。而且云計(jì)算為大數(shù)據(jù)利用提供了基礎(chǔ)，綜合分析環(huán)境數(shù)據(jù)與地質(zhì)變化，人員工效與安全保障之間的關(guān)系，為提升礦井綜合管理能力，實(shí)現(xiàn)智能化礦山提供技術(shù)保障。

3 結(jié)束語

雖然目前對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了突破，但在現(xiàn)代化的建設(shè)和技術(shù)上仍然有很大的問題，所以我們要保證煤礦生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)控，就要加強(qiáng)對(duì)其系統(tǒng)的理念，技術(shù)上的更新。

參考文獻(xiàn)

[1]張新宇.煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].能源與節(jié)能，2016（04）：33-34.