煤矿安全监控系统研究综述

冯靖

【摘 要】瓦斯治理历来是煤矿安全生产的重点与难点。由于涉及技术装备、管理水平、人员素质、责任制度等多方面的问题，因此可以说防治瓦斯是一项极其繁杂的系统工程。运用信息技术改善瓦斯防治管理手段、提升瓦斯管理水平，已经成为我国煤矿安全生产的迫切需求。下面笔者就煤矿瓦斯监控系统等内容进行具体的阐述，以供同行探讨。

【关键词】煤矿；瓦斯；监控系统

0.引言

瓦斯灾害是煤矿生产中的主要灾害之一，瓦斯防治对煤矿安全生产具有十分重要的意义，近年来，为了满足国民经济快速发展对煤炭能源的强劲需求，国内煤矿开采强度普遍增大；随着开采深度向深部延深，多数矿井由原来的低瓦斯矿井转变为高瓦斯或瓦斯突出矿井，这是近年来我国煤矿瓦斯事故多发的客观原因之一；另一方面，国内几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导致瓦斯事故频繁发生的重要原因。

煤矿安全监控系统：是指利用信息管理、计算机网络等技术对矿井甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、风速、风压、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停等实施远程动态监控管理，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统。该文就煤矿瓦斯监控系统进行阐述，同时介绍了其存在的问题及其解决措施，具有一定借鉴意义。

1.煤矿瓦斯监控系统的结构组成

1.1中心站

1.1.1中心站系统组成

中心站由监控主机工控服务器、系统监控软件、网络附件系统、电源系统、网络打印机、中心监控大屏系统、大屏幕控制软件、大屏幕控制开关电源等组成。

1.1.2中心站软件功能

监控主机服务器可以进行数据存储、报警、显示、打印，同时可以在监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，对井下各分站进行监测监控。主要功能有：（1）简单配置功能。地面可对井下分站、传感器的数量、类型、参数、安装地点等进行设置。（2）丰富的图形功能。各种瓦斯监测数据动态图形、柱状图、实时曲线、历史曲线显示。（3）用户根据实际情况自行设计实用的报表功能。软件可自动生成报表，报表内容、起止时间可由用户设定。（4）可靠的存储功能。软件可根据具体要求定时存储一组数据。（5）进行实时数据、实时曲线、实时报警数据、实时断电数据查看，历史数据显示，历史曲线、历史报警数据、历史断电查看，其它历史故障、传感器标定、传感器设置、数据传输设置。

1.2井下分站

尽管各厂的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备以下功能：（1）开机自检和本机初始化；（2）通信测试；（3）分站设程控（实现断点仪、风电瓦斯闭锁、瓦斯管道监测和一般的环境监测）；（4）死机自复位且通知中心站；（5）接收地面中心站初始化本分站参数设置（如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等）；（6）分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）；（7）分站本身具备超限报警；（8）分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作和异地断电。

监控系统的软件设计主要解决煤矿井下采区现场监控设备的注册，具有数据的接收、转发、管理、发布和远程控制等功能。监控软件的结构和功能分以下几个模块：注册模块、数据接收模块、数据转发模块、数据存储处理模块、数据管理模块、数据发布模块、远程控制模块。

1.3通信接口

井下瓦斯等信息采用分时多路复用技术传输，信息的传输是井下监控分站的信息交换过程。信息传输的主要表现为：信息下发是由地面主机产生的，传输到井下的监控仪处理后，执行各种反馈任务。井上、井下信息传输设备接口通常采用RS485通信协议和CAN总线通信。RS485采用差分平衡式无地线传输方式，数据传输质量高，抗干扰能力强，符合欧洲工业标准。随着CAN总线技术的发展，分站通过CAN总线中心站计算机进行数据通讯，能够满足矿井监控系统对监控分站的要求。

1.4瓦斯传感器

传感器的稳定性和可靠性，是煤矿监测监控系统能否正确反映被测环境和设备参数的关键。催化的燃烧型瓦斯传感器是当前煤矿使用最广泛、最普通的瓦斯传感器，是煤矿用来监控矿井瓦斯动态的有效工具。随着其技术的发展与完善，该类型仪器近年来发展迅猛，产品种类繁多，从报警矿灯、便携式瓦斯报警仪到安全监控系统中的低瓦斯传感器，现已占据了煤矿瓦斯检测的主导地位。

2.煤矿瓦斯监控系统存在的问题及其解决措施

在安全监控系统方面，计算机硬件采购投入大，软件投入少；信息平台已建立，但没有有效利用各类信息。目前，在我国煤矿安全监测行业，煤矿安全监控系统并没有统一的通信协议，系统各自处于封闭状态，系统间无法实现信息资源共享，很难实现更高级别联网及实行监控和管理。

因此，煤矿瓦斯监控系统不应仅仅限于能实现监测监控，还应研发出能根据被监测环境地点的参数进行有效危险性判别、分析并提出专家决策方案的新软件。同时系统应用软件应向网络发展，按统一格式提供监测数据，针对通信协议不规范和传输设备物理协议不规范的情况，应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径，或制定相应的专业技术标准。这对促进矿井监控技术发展和系统推广应用均具有重要意义，同时研制高可靠性瓦斯传感器、强化技术培训等等、提高现场管理和对监测系统的维护水平等等，都能很好的确保系统的正常运转。

3.结束语

随着国家经济的快速发展，煤炭工业出现了历史以来最好的情况，煤炭持续出现买方市场，煤矿效益大大提高，用在生产和安全方面的投入明显增加了，特别是最近几年通过国家安全治理整顿，加大安全监察和资金投入力度，落实国家提出的“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针后，全国各国有煤矿矿井基本上都购置安装了安全（通风）监测监控系统，实现了对井下瓦斯、一氧化碳、风速、风压、温度、风机开停、风门开关的自动、连续、集中监测和瓦斯超限、报警断电，曾多次避免了瓦斯和火灾事故。大部分矿区还实现了全局、全省监测数据联网，对煤矿安全生产起到了重要的促进作用。

【参考文献】

[1]王衍生，尹经梅，刘平.监测监控系统在矿井瓦斯管理中的应用[J].矿业安全与环保，2000（S1）：71-72.

[2]吴资玉.数字通信原理[M].北京：中国物资出版社，1999.