矿井通风安全监测监控系统的主要技术探讨

全凡

摘 要：矿井通风安全监测监控系统是保证矿井安全的重要手段。随着现代传感、电子、移动互联、自动控制、信息处理等技术的逐步成熟及新技术、新材料的广泛应用，矿井通风安全监测监控系统将朝着智能监测监控方向发展。本文对矿井通风安全监测监控系统的关键技术进行了阐述。

关键词：矿井通风;安全监测监控系统;关键技术

煤炭是我国经济发展过程中重要的基础能源，其作用不容忽视。然而，我国大多数煤矿企业的安全生产工作十分严峻，瓦斯事故、煤尘事故、煤层自然等现象时有发生，从而影响煤矿的安全生产。而矿井通风系统有效地改善了上述问题，进而更好地提高了矿井的抗灾能力，保障了矿井安全生产的顺利进行。

一、矿井通风安全监测监控系统概述

1、组成结构。矿井通风安全监测监控技术是集通信技术、控制技术、计算机技术和电子技术于一体的综合性学科，它是信息产业及工业领域的一种领先技术。“监测”是指对煤矿环境和生产参数的自动监测。“监控”是指根据监测数据对系统进行分析，并根据结果对生产进行反馈控制。通常由四部分组成：

1）传感器和执行器：负责收集现场环境和工况参数，最终执行地面监控中心或分站下达的控制指令。

2）智能分站：以微处理器为核心的智能可编程设备，负责传感器的集中供电、完成实时信息采集和预处理、与监控中心进行数据通信。

3）监控中心：系统的信息处理中心，由工控机、打印机、电源、智能终端等组成。监控中心完成系统的实时数据采集、分析处理、存储显示、查询打印、控制、维护等功能。

4）信息传输：由传输电缆（光缆）、通信控制器、互联网及相应的传输协议组成，负责将监测信息传输至上级监察部门。

2、发展历程与趋势。对矿井通风安全监测监控系统而言，其自身通讯制式经历了五次发展换代，即空分制、频分制、时分制、分布式网络技术、人工智能和数据库技术。而随着人工智能和数据库技术在矿井通风安全监测监控系统中的应用，矿井通风安全监测监控系统开始具有远程监测监控和动态预警功能。

结合国内外矿井通风安全监测监控系统的发展现状，从综合化、智能化、网络化三方面确定了矿井通风安全监测监控系统的发展趋势。其中，综合化发展趋势是指通过具有多种监测参数的大容量系统来实现综合化管理;而智能化发展趋势是指注重信息分析及事故预测功能;网络化发展趋势主要体现在政府网络化，提高有害信息变化的透明度。

3、整体结构。对矿井通风安全监测监控系统而言，通信链路、中央控制室及监控单元是其具体组成部分，监控单元在本系统中起着实时数据采集和现场设备的实时控制、数据采集、管理、接收和传输等功能，这些功能的实现需要有自身构成的支持，CPU、上位机通信部分、各监控点的通信部分、输入/输出部分、人机接口部分等是其具体组成部分。

二、总线技术

在了解矿井通风安全监测监控系统的基础上，可进一步研究矿井通风安全监测监控系统的关键技术。以矿井通风安全监测监控系统总线技术为研究对象。

1、概述。总线技术全称现场总线技术，是工业监控领域的一场技术革命。它以总线为核心，集计算机技术、控制技术和通信技术于一体是总线技术具备的基本特征。在我国矿井通风安全监测监控系统中，可很好地应用局域操作网络LONWORKS、现场总线基金会FF、RS-485标准协议现场总线和控制器局域网络CAN等四种总线技术。本文选择对传输介质无特殊要求、可靠性和灵活性高、广播方式可接受“滤波”等特点的控制器局域网络CAN总线作为研究对象。

对于控制器局域网络 CAN 来说，其本身想要较好应用于矿井通风安全监测监控系统中，通信接口设计与总线软件设计是这一应用的关键所在。对于通信接口设计来说，CAN 控制器、CAN 驱动器以及微处理器等是其具体构成，一般来说 CAN 驱动器具备着抗电磁干扰能力强、过热保护、短路保护、低功耗待机等特征;而对于总线软件设计来说，通信模块的设计是这一环节的关键，而 CAN 报文的发送和接收是其具体组成。

三、灰色预测理论

智能传感器也是矿井通风安全监测监控系统的重要组成部分。为了保证智能传感器更好地为矿井通风安全监测监控系统服务，应用灰色预测理论十分有必要。对智能传感器而言，其自身需要自校正技术的支持，但传统的查表法、曲线拟合法和神经网络法自校正技术不能更好地满足矿井通风安全监测监控系统的需要，这也是灰色预测理论在该领域应用的原因所在。作为灰色理论的一个重要分支，灰色预测理论本身可利用数据处理的方法找出数据间的规律，从而实现对灰色数的处理。

在基于灰色预测理论的矿井通风安全监测监控系统智能传感器自校正中，需要对原始数据进行累积处理，以保证原始数据序列的随机性减弱。在矿井通风安全监测监控系统风压传感器灵敏度自校正中，结合灰色预测理论，采用等压差法对风压传感器进行校正，并在获得原始数据后，結合灰色预测理论的相关算法进行具体预测。对应用灰色理论的矿井通风安全监测监控系统传感器自校正而言，具有技术结构简单、精度高、所需原始数据少、易于实现等特点，这些特点的存在使灰色预测理论更好地为矿井通风安全监测监控系统的建设服务。

四、矿井通风安全监测监控系统关键技术应用

1、注重传感器的质量。传感器在矿井通风安全监测监控系统中有着重要的作用，在整体通风安全系统的建设过程中，必须使其质量符合矿井生产的标准，控制传感器的质量尤为重要，传感器的有效控制可最大限度地减少安全事故，同时能保证矿井生产的时效性，从而能避免工作人员生命财产安全受到威胁。因此，在材料采购过程中，材料采购人员必须严格控制供应商的供货质量，同时传感器材料在采购过程中必须遵循质量优先的原则，从而使传感器质量在源头上达到标准。例如，矿井中的瓦斯传感器。矿井通风安全系统在安全使用前，应对瓦斯传感器的兼容性进行分析及测试，并对其各项性能进行比较，直至合格为止。在大规模生产中，要及时有效地处理其中可能存在的安全隐患。

2、注重技术创新。在新时代背景下，行业创新是发展的必然趋势。为了跟上时代发展的步伐，矿井生产也需要全面创新，虽然目前时期该项目通风安全系统的构建有所创新，但由于外部因素的影响，仍存在一些隐患。因此，在今后的构建中，企业必须根据自身情况构建科学合理的科研队伍，组建一支具有较高专业水平的团队，以此来完善及创新自身存在的不足，特别是在防雷方面，更要及时更新及完善。比如，在保护区与中心站间设置一个安全区域，实施有效的防雷措施，最大限度地减少雷击事故。此外，设备的维护保养也相对重要。设备的日常维护对设备的使用寿命具有一定的现实意义，设备维护保养人员需要制定完善的维护保养方案，建立有效的维护制度，将设备日常的保养和维护落实到实处。同时，重要设备的维护保养也要缩短周期，并重点保护，进而避免安全事故的发生。

五、结语

总之，安全通风是矿井安全生产的命脉，矿井通风安全监测监控系统是矿井安全通风的重中之重。同时，安全监测监控系统是确保矿井正常生产的重要系统，它在矿井日常生产中占有重要地位。因此，矿井安全监测监控系统能有效降低灾害事故的发生率，确保煤矿生产安全、有效、稳定的运行，进而提高矿井生产效率。

参考文献

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