煤矿监测监控系统的建设现状与发展研究

庞海云

摘 要：对煤矿监测监控系统的作用进行了阐述，介绍了煤矿监测监控系统的发展历程，存在的问题以及未来的发展方向。

关键词：煤矿安全；监控系统；现状；发展

近年来我国对国外六七十年代开发的煤矿监控技术进行了广泛的应用，并且已经在各种矿井监控系统得到了迅速的发展，相应的配套产品的开始的到广泛的应用。如今，我国在煤矿中所使用的各种监测和控制系统就有十几种之多，而且在国有煤矿中都已将配备了相应的监控系统。另外由于监控系统的设置，有效地改善了我国的煤矿安全形势，在一定程度上提高了煤炭生产的安全性和现代化管理水平。

1 煤矿安全监控系统的现状

1.1 国外煤矿安全监控系统的现状

21世纪初开始，由于计算机技术，微电子技术以及通信技术的快速发展，机电一体化技术和自动化技术在部分国家已经开始应用，煤炭生产过程实现了自动化和集约化，开发出了自动化监控系统应用整个作业巷道，该系统是集语言、图像、数据、网络中的无线接入技术于一身的具有多种功能的监控系统，覆盖全矿井的每一个生产和生产支持领域，实现了对综采工作面和矿井运输，排水，供电等相关设施的工作参数以及矿井中瓦斯的浓度等相关参数的有效监测和控制。美国的MSA系统，德国BEBRO公司的茂德系统等都是这个领域具有代表性的矿井监测监控系统。

1.2 我国煤矿安全监控系统的现状

1983年至1985年的时间内，我国从美国和欧洲国家将其已经推出的几十套不同类型的煤矿安全监控系统引入到我国的煤矿开采中。1985年以来，我国通过对其他国家技术的改良和研发，先后开发了KJ4，KJ66，KJ70，KJ75，KJ80，KJ90，KJ92等型号的监控系统，如今安防监控系统接近30种，但是这些系统都存在通用性差，智能化程度低等问题。

（1）大多数现有的煤矿安全监控系统主要是应用于特定的监控对象（如环境安全，改善交通运输等）而设计的，我国的各种设备的制造商之间没有统一的要求，使得设备，配件无法通用，而且很难对系统进行扩展和升级。

（2）当今在煤矿中所使用的安全监控系统没有统一的通讯协议和物理层协议。在煤矿安全监控系统中所使用的现场总线主要有：英特尔公司BITBUS，德国的Profibus总线，德国博世公司的CAN和串行通讯总线（RS232，RS485），RS485串行通信总线传输方式是我国所主要使用的。控制系统主要采取主从结构的传输方式，这种方式不能建立一个多主冗余系统，利用专用的现场总线通讯协议来实现各现有的子站之间的控制，相互兼容性低，低系统的可靠性和可用性比较差，无法满足对作业系统的实时监控。

（3）现有的监控软件主要是针对特定的监控目的而进行开发的，很难通过简单的操作实现对多方面监测的目的，这种监测只停留在对监测量的收集，存储、监控和超限报警以及功率曲线产出水平图表和报表的输出，主要是对基本的数据进行处理和利用的简单形式。大多数监控系统只是对监测参数进行利用，但没有监管的职能，这是很难实现对煤矿作业的安全监管。

（4）远程智能故障诊断系统和远程维护功能也是比较缺乏的，系统虽然可以对所要监控的对象进行实时的监控，但是对于生产过程中所出现的故障无法进行及时的诊断，这就需要依靠专业人员对故障进行分析和判断，往往由于系统维护的不及时导致工作不能正常进行。

（5）当前所使用的监控系统缺乏煤矿事故决策支持系统的功能，很难对矿山事故进行及时的预测，预警，这样就无法避免事故的发生，用户也无法及时的获取解决方案。矿山终端的监控设备不具备黑匣子功能，这样就无法对事故产生的原因进行有效的分析。

2 我国监测监控系统的发展趋势

2.1 发展品种齐全、高可靠性的矿用传感器

国内监控系统所配备的传感器存在两个反面的主要问题：第一，就是品种单一，传感器用于监测环境参数的比较多，但很少有传感器被用来对生产设备工作参数进行监控；第二，现有的传感器的准确度，可靠性存在很大的缺陷。发展高可靠性和品种多样的传感器是当前限制监控系统发展的主要方面。在新型传感器的开发过程中，要有高起点，实现设备的高智能化。选择新的一次敏感元件，有效利用微处理器，实现自动调零，自动校准等功能的运用，现场配备总线标准远传接口。对所要输出的信号进行统一设置，由于环境安全参数的变化比较慢，可以使用的频率信号进行输出，这样传输的互换性就会提高，数据处理更加的简单，传感器的互换性得以实现。传感器要向复合型方向发展，对不同类型的传感器进行有机组合，使用不同的一次敏感元件，运用相同的转换，发送电路，对数据分时段进行采集和传送。

2.2 发展专家诊断、专家决策系统软件

我国的监控系统软件，目前主要是用于对被检测量的实时收集，存储和曲线、图形以及报表输出，对最基本的数据进行合理的处理。开发专家决策，专家诊断的系统软件是当务之急。例如对矿井中的瓦斯气体进行检测，在发生意外时，为员工提供最好的逃脱和避灾路线，及时对人员和设备进行抢救，并提供有效的决策；对机械设备的故障进行及时的诊断。

2.3 发展覆盖面广的监测监控系统

如今我国生产监测和控制系统的公司或机构就已经超过了20家，其所生产的产品则主要是对环境安全参数进行监测，如果安全参数异常，就会执行报警或断电控制。生产设备的监测，主要是对设备的开/关状态进行监控，当然有些监测系统还可以实现对风扇速度和风门的有效调节。覆盖面更广的监测和控制系统的研发，对于煤炭生产的综合自动化的实现打下了坚实的基础。

采矿设备应设计成机电一体化产品，装备，监控与远程传输设备不可缺少，实现与工业局网络的链接。开发，研制地面生产监测监控系统，对煤炭生产经营的各个环节进行监控。

2.4 规范网络结构，实现网络的标准化

中国的煤矿监测监控系统的子系统多基于独立运行，两级管理子系统通常是DCS系统，增加其网络结构树（中央车站级，子站层）。分层树结构是一个分层的管理体系，配置灵活，易于扩展，成本低，但星型网络结构比较复杂途径的中间节点（中心站），以连接主被摄体之间的两个节点（分站）特别是难以转移阻抗匹配，从而不稳定的传输质量缺陷，应引起足够的重视。

自20世纪90年代以来，监控系统的开发和发展都考虑了子系统之间的互联，为工业局网的发展奠定了基础，但选择网络结构时各种系统有不同的偏好。大柳塔煤矿监控系统中使用TOKEN-RING局域网，实现了逻辑环网，运用物理星型进行连接，传输速度较高而且还具有较高的可靠性，但是其成本相对较高。KJ66系统采用自主研发的Xdnet适时网络，使用Novell网络硬件介质，符合相关标准，这样能够对网络文件进行一般管理，并可以直接应用低级别的协议实现数据的实时传输。

所以，计算机网络适用的煤矿监测监控系统的研发，对网络体系结构进行规范，这样就能够实现网络的标准化。

总之，随着科学技术的快速发展和进步，煤矿中的监测系统也会有单一监控功能向综合信息系统的监测和控制，远程监控，设备故障排除和灾害预警的方向发展，全面发展煤矿安全监测监控系统的功能，实现煤矿生产的安全。

参考文献

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[2]张勇.网络数字视频监控系统在矿井安全生产中的应用[J].煤炭工程，2013（7）.

[3]韩宁，燕飞，杜广微，等.数字化瓦斯远程监控网络设计[J].煤矿安全，2012（5）.