矿井通风安全监测监控系统中的关键技术应用

白宇

摘 要：矿井安全是现代化社会生产的重中之重，对于矿井中产生的瓦斯、风尘等要保证良好的通风性，为了实时的掌握控制矿井中的通风情况，建立有效的通风安全监测监控系统是必不可少的。保证矿井通风安全监测监控系统的稳定有效的运行，必须对其中应用的关键技术进行正确的实施，文中探讨了不同关键技术的应用。

关键词：通风安全监测监控系统;CAN总线技术;灰色预测

煤矿资源是我国重要的能源，为国民经济的发展提供了有力的支撑，在煤矿的开采中，煤矿安全是保证稳定生产的关键因素。在这其中，矿井中良好的通风性是保证煤矿安全作业避免瓦斯、粉尘等产生安全事故的重要保障。为了实现对矿井的通风性进行实时的检测及控制，在现代矿井中均采用了矿井监测监控系统，通过集合多种技术的应用实现矿井安全的信息化管理。

1 矿井通风监测监控系统概况

1.1 矿井通风监测监控系统组成

监测监控系统，指的是对于矿井生产中的参数进行自动化的采集，并且可以根据系统的数据进行分析，实现对生产环节的自动化控制，要实现这样的目的，在系统中必须包含几个关键的组成部分，分别包括，传感器及执行器：传感器依据所设定的功能实现对生产现场参数的信号采集执行器作为执行部件，依据系统的指令执行所设定的动作，实现需要的功能;智能分站：分站作为传感器采集数据的预处理装置，同时对传感器保持供电，并实现与监控中心的通信;监控中心：作为整个系统的数据处理中心，对系统中的数据进行分析处理，并提供系统自身的信息，供查询、控制等。要实现这些组成部分之间的互相通信，系统中还必须包含信息传输模块，由系统中的传输光缆、控制器及相应的传输协议组成，实现系统中数据相互传输[1]。

1.2 矿井通风监测监控系统发展

自50年代开始人们将安全监测监控系统应用于矿井中，随着技术的不断发展至今，矿井通风监测监控系统随着通讯制式的发展共经历了五代的发展，最早采用的是空分制系统，依靠空分制进行信息的传递，每个测点都需要1对电缆来进行传输。第二代系统是频分制传输，依据频率的不同对信号传输进行信道的划分，使得传输信道电缆芯线减少。第三代系统采用时分制的传输技术，这得益于大规模集成电路的发展应用，全部采用2芯线传输，而不必关注测点的数量，对于矿井监控系统具有了极大的提升。随着计算机、网络技术的发展成熟，煤矿监控系统采用了先进的分布式网络技术进行信号的传输，使得系统的传输更为高效，这构成了第四代监控系统的特点[2]。

现在随着人工智能、数据库技术的出现，矿井安全监控系统也进入了第五代发展的时期，数据通信等可以实现系统的远程监测、远程控制及动态预警等功能，并可以根据煤矿生产的多机预警机制，为煤矿的安全生产提供更有利的支持[3]。随着人工智能的发展应用，煤矿通风安全监控系统也朝着网络化、智能化、集成化的方向发展，实现对于安全生产过程的全面监控及预防。

2 矿井通风安全监测监控系统关键技术

2.1 矿井通风安全监测监控系统总体结构

矿井通风安全监测监控系统实际的物理结构组成如图1所示，包括中央集中控制室及各个不同的监控单元，采用通信链路实现相互之间的通信[4]。监控单元通过多个监控点实现对现场不同位置的生产数据的实时采集、管理及传送等功能。

2.2 矿井通风安全监测监控系统总线技术

在矿井通风安全监测监控系统中，要实现数据的及时有效地传递，总线技术是其中的关键技术，总线技术是现场总线技术的简称，以总线技术为核心，是监控领域的革新性技术。在总线技术中，我国矿井通风安全监测监控系统中，控制器局域网CAN总线技术是应用最为广泛的一种形式，这种方式具有较高的可靠性，并且对于信号的传输介质没有特殊的要求，可以实现广播方式的接受过滤信号。

控制器局域网CAN总线技术的主要结构形式如图2所示，这种通讯方式采用串行总线的方式，实现系统的全双工模式工作，这种通信方式最早应用于汽车构建的测量中，由此逐渐推广到对于汽车不同部件之间的通信[5]。控制器局域网CAN总线技术在进行数据传输过程中，将要传递的数据组成带有识别符、长度码、传送请求等信息包的形式进行传送。

控制器局域网CAN总线技术在矿井安全监控系统中实现良好的效果，对于总线软件及通信接口的设计是其中重要的环节。总线软件中的通信模块的选择设计关键步骤，对于通信接口的设计来说，CAN驱动器是其中的关键设施，在系统中CAN驱动器要具有良好的抗电磁干扰的能力，并且对监控系统起到热保护、短路保护的作用，而其自身要能低功耗稳定的运行，为系统的运行提供安全保障。

2.3 灰色预测理论技术

在矿井通风安全监测监控系统中，要实现对现场数据实时有效的采集，智能传感器采集数据的有（下转第120页）（上接第117页）效终端，智能传感器发挥良好的效果，必须采用灰色预测理论对传感器进行自校正。与传统的自校正方法不同的是，灰色预测理论基于灰色理论的范畴，通过数据处理得到不同数据之间的关系，从而进行灰色数的处理时限对智能传感器的自校正，避免了传统方法在矿井监控系统中的缺点，可以实现较少的运算量，并且速度快，可以简单的实现。

灰色预测理论技术对智能传感器进行自校正，需要对原始数据进行处理，将不同的数据相互进行叠加，通过弱化数据的随机性来得到数据变化的模型，从而可以预测未來的变化趋势。采用灰色预测理论技术对智能传感器进行校正，其技术原理简单，计算简单，并且具有较高的精度，同时可以采用较少的数据来建立需要的模型，避免了大量数据的获取，并且对于模型可以实现较好的重构。

3 总结

矿井通风安全监测监控系统在实施中，对于系统中的关键技术要采取相应的措施保证系统良好的效果，对于智能传感器、CAN控制器等关键设备，要采取严格的质量管理及维护管理工作，建立严格有效的管理措施，保证系统中设备的良好的运行，同时，对于系统中出现的新技术、新问题要采取积极的措施，不断的鼓励创新，以新技术不断提高矿井监测监控系统的稳定性，从而不断提高矿井的安全性，实现安全高效的生产。

参考文献：

[1]宋清贵.矿井通风安全监测监控系统关键技术应用[J].山东煤炭科技，2018（12）：119-121.

[2]康甲甲.对矿井通风安全监测监控系统关键技术的探讨[J].山东煤炭科技，2017（07）：112-113+116.

[3]倪志英.矿井通风安全监测监控系统的运行研究[J].机械管理开发，2017，32（04）：130-131+170.

[4]吴丽春.矿井通风监测系统的研究与设计[D].长沙：中南大学，2012.

[5]林安栋.矿井通风安全监测监控系统关键技术研究[D].辽宁工程技术大学，2008.