浅谈通风安全监测监控系统的运行现状

任 杰

(大阳泉煤炭有限责任公司，山西 阳泉 045000)

引言

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。

1.2 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。第二代系统是頻分制传输，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。

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。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。

图 矿井通风安全监测监控系统

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，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。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，从而可以预测未来的变化趋势。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 安全监测监控系统的维护及保养管理工作分析

3.1 机房环境的要求

煤矿通风管安全监测与检控官系统必须在特定的环境下才能够保障运行的良好及稳定。对机房内环境有细节化要求，包括温度方面的要求，磁场方面的要求，防尘方面的要求等。首先温度方面的要求，由于温度情况将直接影响计算机的使用寿命，同时也影响计算机运行的可靠性，当温度过分高，计算机内部元器件会变得不稳定，甚至出现计算机死机现象；而温度太低则会直接影响计算机内部磁介质设备运行的稳定性，所以矿井通风安全监测监控系统环境温度最适合控制在15-28摄氏度左右。磁场方面的要求也是类似的，当磁场强度过大，计算机存储信息的能力会直接下降，甚至发生误操作，所以煤矿通风安全监测监察系统要控制好磁场强度，避开架线电机车，高频电炉，高压电力线等，件煤矿通风安全监测监控系统的磁场强度控制在750A/m以下。防尘方面的工作也是相当重要的，矿井通风安全监测监控系统的运行环境要保持洁净，如果灰尘过多会影响运行稳定性，影响散热，将线路之间的绝缘性能降低，甚至直接影响整个系统的散热。所以必须定期开展除尘工作。

3.2 机房线路接地与防雷的要求

机房线路接地及防雷要求也有明确的规定，地线敷设不仅与设备运行的安全稳定性有关系，也与工作人员的人身安全有关。由于雷电对整个通风安全监测系统的伤害较大所以防雷工作必须要做到位，雷电灾害并不是常年发生的，受到季节性因素影响较大，所以要结合灾害的发生实际做好预防，避雷设施一定要安装，建筑物内安装，机房以及传输线路中也应该安装，减少雷击对整个安全监测系统造成的伤害，在遇到雷雨大风天气应该仔细检查避雷针的工作状态是否正常，如果有任何元器件的损害，必须要第一时间更换，保障避雷针处于正常工作状态。

3.3 中心站的供电要求

中心站供电要求交互稿，保障供电电源处于稳定的状态，一旦电力系统出现故障或电缆和插接接触不正常会干扰电压，即便是变化很微小也会直接对系统运行状况造成影响，将这些因素统筹考虑在内，需要采取切实可行的对策真正将中心战供电的安全可靠性保障好，必要情况使用交流稳压电源。

3.4 中心站内计算机的养护

中心站内计算机养护工作做好，注意以下几点，来源不明的软件不可使用，任何软件在使用之前都应该经过严格的检查，拔插电源和外设信号的时候需要断电操作；在监测系统运行过程中不可进行与实际操作无关的事情；关机开机工作不能随意展开，如果随意性较强很容易造成数据丢失，操作计算机系统必须由管理人员操作；最大限度的保障计算机外壳接地性能良好。

4 传输线路的敷设以及维护

4.1 井下电缆敷设

井下电缆敷设工作，需要在倾斜角小于30度的巷道内进行，悬挂电缆要设置好，悬挂点之间的距离必须控制在3米左右；如果当倾斜角大于30度的时候，需要借助卡箍和夹子固定电缆，每一个悬挂点之间的距离都应该保证在5米左右，此外，切不可在巷道同一侧敷设传输电缆和动力电缆，如果情况特殊必须要进行敷设，也需要将距离控制一致。

4.2 井下电缆连接

井下电缆连接操作，由于型号不同的电缆需要严格按照型号规定的连接器完成连接操作，在连接位置中应该抹上导电液体，保障连接位置处于清洁状态，还应该采取必要的防潮措施，此外针对井下设备，还应该借助专用的电缆完成连接操作，地面上方的传输线必须要与高压线路避开，这样能够极大的保障传输线路的安全性以及可靠性，保障通风安全监测监控系统运行可靠。

4.3 井下监测设备的维护

对井下监测设备开展针对性的维护工作，操作必须要在扎实的电子基础支持上完成，必须对各个元器件的性能，结构，用途的熟知，保障对线路故障判断的精确性，并且针对实际存在的问题可以采取必要的干预对策加以处理。由于电子线路故障本身较为复杂，必须判断准确，如果判断不准确会直接影响维护水平。维修人员应该不断充实自我，促进自己专业水平的提升，具体维修过程需要注意以下几点。首先，维护过程要保障电路本身的保护性能以及电器各个参数；其次，保障不同监测设备的防爆性能；最后，禁止在不断电的情况下拔插线路板，安装仪器必须严格按照既定的规范来进行，调试设备的安装和使用更是如此。

结束语

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。