煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现

鞠 丽

唐山开滦林西矿业有限公司

煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现

鞠 丽

唐山开滦林西矿业有限公司

瓦斯安全监控系统在煤矿生产中的应用能大大提高煤矿安全生产管理水平。从近年来煤矿重大安全事故来看，瓦斯安全隐患是造成矿难的主要原因之一，探索科学高效的煤矿瓦斯安全自动监测与报警系统，实现对瓦斯安全情况的实时监测，可以有效减少和预防瓦斯安全事故的发生。通过管理上的改进和监测技术的创新，可以增强煤矿瓦斯的监控管理力度及监测准确性。本文对于煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现进行了探讨，希望对以后的具体工作起到实际的参考作用。

煤矿瓦斯安全监控系统；设计；实现

1、引言

我国是一个煤炭大国，煤炭是我国的基础能源，在国民经济中发挥了重要作用。然而与世界各主要产煤国家相比，我国的煤炭主要依靠井工开采，而且高瓦斯矿井多，瓦斯事故多发，死亡人数所占比例最大。因此，研究开发新型煤矿瓦斯安全自动监测与报警系统，实时监测井下瓦斯浓度，把瓦斯浓度控制在安全范围内，是避免矿井事故的主要手段。

2、瓦斯概述及其危害

煤矿瓦斯的危害主要表现在瓦斯窒息和爆炸事故方面；同时煤矿瓦斯大量地排入大气，增大了大气层的温室效应，恶化了气象条件。瓦斯突出是一个灾害的专用术语，是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。

瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。煤矿安全在煤炭生产中占有特别重要的地位。煤矿事故发生的主要形式为瓦斯爆炸、瓦斯突出及中毒窒息。其原因主要有：地质条件变化使掘进面或工作面的瓦斯异常涌出并大量积聚；全局和局部通风结构及管理不善，导致异常涌出的瓦斯得不到排除或稀释；现场监控报警手段落后，不能及时发现和排除事故隐患，不能及时发出报警；上级煤管机关对各矿井下瓦斯变化，缺少直接、定量、有效、客观的监控条件与手段。

3、系统构成

3.1 瓦斯传感器

瓦斯传感器由黑白元件、信号放大器调理电路、A/D转换器、单片机以及显示电路和输出电路等部分组成。它可以将被测物理量转换为各种电信号输出，主要转换为频率制式和电流制式输出。

3.2 分站

分站是系统的处理核心，它接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式传送给远距离外的传输接口，同时，接收来自传输接口的多路复用信号，分站还具有线形校正、超限判断、逻辑运算等数据处理能力，对传感器输入的信号和传输接口输入的信号进行处理，控制执行器工作。

3.3 执行器

执行器可以接收由分站发来的指令，做出断电或复电的动作。

3.4 传输接口

传输接口是连接主控计算机和分站的重要设备，它接收分站远距离发送的信号，并送达主机处理；接收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收、多路复用信号的解调、系统自检等功能。

3.5 监控主机

监控主机一般使用工业控制计算机，采用双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、打印输出和网络连接等。

4、煤矿瓦斯安全监测系统的作用

4.1 煤矿瓦斯安全监测系统的发展

国外煤矿安全生产监测监控技术的发展开始于上世纪60年代，至今已有四代产品，基本上5-10年更新一代第一代煤矿监控系统采用空分制来传输信息，第二代产监控系统主要采用频率区分是信道的频分制信号传输方式，第三代监控系统是以时分制为基础的，第四代监控系统是以分布式微处理机为基础的。

我国煤矿安全生产监测监控技术发展于20世纪80年代，先后从英国、国、法国和美国等国引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时结合我国的实际情况，先后研制出kJ2，kJ4，kJ8等监控系统进入90年代后，我国煤炭科学研究总院下属的重庆分院和常州研究所分别研制开发出了kJ90和kJ95监控系统，已达到了世界先进水平kJ90和kJ95系统软件均采用Windows操作系统，且具有网络连接功能。

4.2 瓦斯监控管理决策功能设计

通用的瓦斯监控系统实际上只是建立了一个对井下瓦斯进行监测的系统平台，要想真正实现监测监控和预测分析，为管理人员提供决策支持，必须结合自己的实际情况，借助瓦斯监控系统这个平台，拓展性地进行工作，才能使瓦斯监控系统在煤矿安全中充分发挥作用。经过几年的应用研究，结合实际情况，在原有瓦斯监控系统的基础上增加了人员考勤、分级统计、网络监控、测点定义、曲线分析等。这些功能的开发和应用，构筑了强大的防治通风瓦斯事故的防御体系，为瓦斯监控系统赋予了强大的生命力。以下重点阐述分级统计模块设计。

4.3 分级统计

监控模块将采集数据通过网络逐级上传，并在矿、县、市各级设置监控平台，方便监控人员掌控所辖区域的统计信息。市级监控人员可获取各县的煤矿总数、联网矿数，以及网络状态、数据上传状态、设备异常次数、异常报警次数、异常处理情况、煤矿类型统计、当日产量、当日下井人数、值班人员及联系IP电话等统计信息。突出对异常信息的汇总，对异常报警传感器所属详细信息的获取及异常判断，强化了技术与管理的结合。

5、结束语

对煤炭系统的企业来说，煤矿安全生产监测监控系统是生产管理的重要工具，各个职能部门管理人员可以随时掌握各个煤矿的生产状况和安全状况，能够进行综合性动态分析，并为集团公司高层管理者提供生产决策的数据依据，达到实现远程信息交流和生产管理的目的，有力的避免和减少安全事故的发生。因此，煤矿安全生产监测监控系统的建设，对煤炭企业的安全生产、文明生产、科学生产具有重要的意义。

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