论煤矿安全监控通用技术

黄道禄

【摘要】 本文主要介绍了煤矿安全监控系统概念和组成，详细阐述了煤矿安全监控系统中的传感器技术、现场总线技术以及煤矿井下分站技术。分析了煤矿安全监控系统的可行性和必要性。

【关键词】 安全 监控 传感器

《煤矿安全规程》第一百五十八条明确规定：所有矿井必须装备矿井安全监测监控系统。矿井安全监测监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。实施统一的“煤矿安全监控系统” 对煤矿安全生产的长治久安具有极其重要的意义。

一、煤矿安全监控系统概念

煤矿安全监控系统是具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。

二、 煤矿安全监控系统组成

早期的矿井安全生产监测监控系统主要由传感器、断电仪、载波机、传输线、解调器、计算机、调度显示盘等组成。随着计算机技术、网络技术、微电子技术的不断发展，目前的矿井安全生产监测监控系统主要由监测监控终端、地面中心站、通信接口装置、井下分站、各种传感器等组成。其典型结构如图1所示。

三、煤矿安全监控系统传感器

煤矿井下各种有用、有害气体及温度和湿度等参数，都属于环境参数。矿井环境参数主要有甲烷浓度、氧气浓度、粉尘浓度、井巷硐室和工作面温度、风量与负压、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、二氧化硫浓度和硫化氢浓度等。

采煤、掘进、运输、及通风等各系统的运行及相关设备的工作状况称为矿井工况参数。主要监测的工况参数有风筒风量、风门开关、输送带开停、煤仓煤位、采煤机组位置、排水系统、压风系统、主要通风机工作状态等工况参数。

传感器一般由敏感元件、转换元件和信号处理电路3部分组成，有时需要加辅助电源。

四、煤矿安全监控系统现场总线的选择

现场总线和工业以太网技术的发展，不仅引起测控及过程自动化领域的变革，同时也给煤矿监控技术的跨越式发展带来了新机遇。

由于煤矿井下的特殊环境（易燃易爆、潮湿、电网电压波动大、监控距离远等），矿用现场总线不能照搬一般工业现场总线标准，需要根据矿井监控的特点，经过技术移植和改造，开发出适合矿井生产环境的矿用现场总线。

目前，国内应用于控制及仪表领域的现场总线主要有FF、Profits、CAN、LonWorks等。FF总线H1是用于过程控制的总线，其响应速度较低。Profits的开发比FF相对容易。它的物理层允许3种物理接口。CAN总线具有成本低、开发容易、实时性好、抗噪功能性强等优点。

LonWorks是一种性能优良的现场总线，有完善的开发工具，且容易开发。用双绞线时，有多种速率可选，易于实现总线本安供电。因此，煤矿井下采用LonWorks技术也是一种较好的方案。

五、煤矿安全监控系统井下分站

分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给主站 （ 或传输接口） ，同时，接收来自主站 （或传输接口） 多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站（ 或传输接口） 传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。

参 考 文 献

[1] 李长青、孙君顶. 矿井监控系统.中国水利水电出版社2012.

[2] AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》.