煤矿安全监控系统的研究
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煤矿安全监控系统的研究范文第1篇
0 引言
利用煤矿安全监控系统能够实时了解到井下瓦斯、CO、粉尘等浓度，并根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029―2007）、《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201―2006），将瓦斯浓度控制在安全范围内，避免因瓦斯、CO、粉尘等浓度过高而引发煤矿重大、特大瓦斯、煤尘爆炸事故，在造成人员伤亡的同时还制约了煤矿开采事业的发展，阻碍了我国经济建设的步伐。从近几年的煤矿事故来看，主要是煤矿安全监控系统不够完善造成的，难以对瓦斯、CO、粉尘等浓度形成有效的实时监控，针对这种现象，必须加大煤矿安全监控系统的研究和开发力度。
1 无线技术的概括
无线技术的核心是传感网技术，在利用无线技术进行通信时，通信信号会以电磁波的形式传递、扩散出去，信号在传播过程中不受空间限制，可以在较短的时间内完成信号的发送和接受，且通信内容在传递过程中不会发生变化，能够保证信息的完整性和准确性。无线技术不铺设专门的电缆便可以完成通信，能够根据用户实际需求自由选择终端节点的安放位置，安装更加方便、快捷，同时还可节约网络安装和维护费用，已经被广泛应用于多个领域中去。
2 煤矿安全监控系统介绍及其研究现状
2.1煤矿安全监控系统介绍
我国煤矿安全监控系统目前较多的采用有线通信方式，主要由上位计算机、井下分站和传感网络三部分组成，三部分设备依靠光纤电缆连接在一起，完成信息数据传输，其工作原理如图1所示。上位计算机是整个系统的中枢部分，完成对系统运行的调控、信息数据的输入、输出以及储存，将瓦斯浓度的动态变化显示出来，当浓度超过设定的安全范围时便会发出警报，然后系统会发出命令对其区域内的动力电进行瓦斯电闭锁，并对未来走向进行预测；井下分站主要是完成通信信息在上位计算机和传感器之间的传递，起到信息数据传输的纽带和桥梁作用；传感器是信号转化装置，在特定电压和电流条件下，传感器可以将物理信号转化为易于传输的电信号，使煤矿安全监控系统的通信更加方便、高效、准确。
2.2煤矿安全监控系统研究现状
根据煤矿瓦斯监控方式的不同，可分为人工监控及自动化监控两种，人工监控是通过设置专门的人员对煤矿动态情况进行掌控，对其中容易出现事故的环节和因素进行处理，这种监控方式工作效率较低，且容易因人为操作失误或工作不认真影响监控效果；自动化监控是利用软件及硬件设施对煤矿动态信息进行收集和分析，系统会根据信息内容作出相应的反应，有效提高工作效率和监控水平，保证监控的精准性。煤矿安全系统的通信方式包括有线通信和无线通信，其中有线通信方式受地下环境影响较大，所用到的传感器都是固定的，通信电缆的铺设难度较大，且后期维护和修理很不方便，当出现通信故障时很难及时进行控制和处理，加剧了故障问题的影响，不利于保证井下作业安全，同时工程成本也比较高；无线通信方式不受地下环境的限制，系统运行更加智能化，可有效节约人工和材料成本，当出现故障问题的时候，可以快速对其进行维修，保证测量的精准性。
3基于无线技术的煤矿安全监控系统设计
3.1系统硬件设计
将无线技术应用于煤矿安全监控系统中，传感器节点的设置是系统硬件设计中的重点内容，主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示模块、报警模块以及电源模块六部分组成。在设置传感器节点的时候首先要保证节点位置的准确性，进而才能完成数据的采集、传递与处理；其次还需要保证传感器节点分布的密集型和科学性，对整个煤矿形成全面覆盖，提高监控系统的整体性和连通性。
（1）微处理器模块
传统微处理器模块对单片机的处理不到位，受PC机结构影响较大，在应用无线技术之后，在微处理器模块使用AT mega128L单片机，可以有效解决PC机结构对单片机的影响，在提高微处理器模块运行效率的同时还能降低运行成本。
（2）无线收发模块
系统通信信号的接收和发出都是由无线收发模块完成的，该模块属于射频集成电路，其中在进行节点设备射频芯片设计时采用的是ZigBee技术，提高了收发信号的灵敏度，可以快速对信号做出反应，并且该技术下的收发信号具有较强的稳定性和抗干扰能力，能够在最大程度上保证信号的准确性和完整性。
（3）显示和报警模块
显示模块和报警模块是联合工作的，系统通过对煤矿动态情况进行监控，当出现危险信号的时候可以将具体信息以及数据显示出来，并利用报警器发出报警声，同时LED信号灯也会发出红光引起人们的注意，完成对危险信号的报警，进而及时采取有效的措施加以解决，排除存在的安全隐患。
3.2系统软件设计
（1）系统程序设计
程序设计是软件设计的重点，数据的传输以及网络的维护主要是依靠汇聚点程序完成的。汇聚点可以与多个形式网络节点进行连接，将系统中的所有数据汇总到一起，完成对数据的处理以及向下一级网路结构的传递。汇聚点程序在整个数据传输过程中起到连接作用，计算机数据处理中心与各个网络节点之间的信息传递与反馈全都需要依靠汇聚点，是系统完成无线数据传输的核心程序。
（2）网络结构以及WSN通信协议
煤矿安全监控难度较高，在应用无线监控技术的时候，需要建立逐级传递的网络结构，通过将系统网络进行区域性的划分，能够实现对系统运行的全面调控，在提高监控力度、保证监控全面覆盖方面起到了重要作用。利用逐级网络结构形式，一个簇头可以同时完成不同节点的信息传输及处理，使数据传输情况更加清晰明了，提高了数据传输效率，能够实现更加理想的监控效果。WSN是指无线传感器网络，由传感器、监控对象以及监控人员三部分组成，在设置无线传感器网络时，需要根据矿井的开采进度进行相应的调整，为了保持与作业进度的同步性，可以在矿工身上安装传感器节点，保证监测信息的时效性。
4 结束语
煤矿事故的频发使人们越来越重视煤矿安全监控系统性能，基于无线技术的煤矿安全监控系统弥补了传统监控系统中的不足，提高了对瓦斯、CO、粉尘等浓度的监控力度，能够有效降低煤矿事故发生概率，在保证矿工生命安全方面起到了重要作用，利于我国煤矿开采事业的稳定发展。
煤矿安全监控系统的研究范文第2篇
关键词：煤矿安全；监控系统；应用问题；对策
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.063
0 引言
煤矿安全监控作为煤矿安全生产的重要环节，能够有效预防和避免煤矿事故的发生，而其监控系统的正常运行直接影响煤矿企业的生存与发展[1]。对于煤矿安全监控系统而言，其主要是由计算机、地面接口、断电执行器、监测分站、电缆和传感器等构成，对CO、温度、风速、风门开停、设备开停、风机开停和瓦斯等的安全进行检测，确保煤矿企业的安全生产，促进企业的可持续发展。
1 煤矿安全监控系统结构分析
煤矿安全监控系统在煤矿企业生产中的应用，能够实施监控生产过程与环境状况的相关信息，以地下采掘动态为依据对瓦斯等参数变化规律加以深入分析，从而有效改善矿井作业的安全环境，促进煤矿生产安全的提高。随着国家颁布的一系列政策要求，我国大部分生产企业都以行业标准要求为依据，积极调整了自身生产的煤矿安全监控系统，使其能够满足安全监察部门和行业规范的要求[2]。一般而言，煤矿安全监控系统主要是将信息传输、计算机网络、计算机控制技术与传感器技术加以有机结合，对矿尘浓度、CO浓度、CO2浓度、馈电状况、温度、湿度、风压和风速等加以实时监测，从而实现甲烷风电闭锁和断电控制等功能。对于煤矿安全监控系统来说，多是由主机、避雷器、接线盒、电缆、电源箱、执行器、传感器和传输接口等组成，其连接结构可分为复合形、总线形、星形、环形和树形等，图1为其典型结构示意图。
2 煤矿安全监控系统应用中存在的问题分析
煤矿安全监控系统在实际应用过程中还存在一些问题，主要表现在以下几方面：
一是产品购置不合理，缺乏购置标准。在应用煤矿安全监控系统时，煤矿企业没有中购置合格的安全监控设施及产品，难以利用部件的结构安全来保障产品的合格度，影响系统的安全稳定运行，无法生产高品质产品，降低生产的整体安全性能。同时企业针对具体的安全问题，没有制定科学合理的标准，无法及时解决生产中存在的安全隐患与衡量监控系统的安全问题，难以利用标准展示系统的安全性与创新性，影响系统的良好运行。企业在对相关的规程加以设置时，不能利用有效的运行程序对系统加以安全应用，无法以程序为依据对系统进行安全管理，导致系统存在安全问题[3]。此外，设施规范不够健全与完善，企业难以理清系统的整体思路，无法有效控制矿井内的安全问题，行为缺乏法律制度的约束，且监控内容相对较少，不能有效监控矿井的各个作业环节，影响作业的顺利实施。
二是工作人员素质不高。我国部分煤矿企业缺乏高技能与高素质人才，尤其缺乏安全监控系统工作人员，其主要原因就是煤矿院校性质的改变，大部分高校都取消了煤矿专业，并且原有的煤矿专业人才流失，从而导致专业人才缺乏的局面。此外，工作人员在进行煤矿安全监察工作时往往需要深入监察，而其缺乏专业机构培训，难以保证工作的质量及效率；同时监控设备的养护与维修工作无法有效落实，影响监控系统功效的发挥，如传感器没有及时校对而出现误挂或混挂等情况。
三是相关制度不够完善与健全。随着社会经济的发展，对煤炭的需求量增多，部分企业为了谋取最大化利益，提高煤炭产量，严重忽视安全生产与管理，没有合理编制安全方案，导致安全事故发生率增加[4]。同时我国现有的法律机制不够发展，部分条款与现有的煤矿开采不相符，并且安全部门没有对企业的生产进行全面检查，检查工作的随意性较大，这样致使煤矿企业没有严格按照相关要求进行检测试验，难以发挥煤矿安全监控系统的作用。
3 煤矿安全监控系统的应用对策
3.1 加强安全生产，完善系统标准
企业在应用和改进煤矿安全监控系统的过程中，应不断加强安全生产，将生产与安全进行有机整合，有效监督工作人员的安全生产，重视生产效益，从而保证自身的最大化效益。同时企业应强化管理人员的培训，使其具备良好的专业素质和职业素养，在实际工作中能够促进管理层次的提升，对生产中存在的问题加以改进与革新，利用创造性思维来管理企业的安全工作。此外，企业应对安全监控系统标准加以健全和完善，建立科学有效的组织标准，并利用标准来划分相关的细则，在此基础上对系统安全问题加以理清，从而合理解决组织问题，充分发挥出系统的作用和功效，提高系统运行的安全性和稳定性。当然企业也可建立相应的规程，利用规程来管理生产过程，约束工作人员的行为，保证企业整体管理与发展的规范性及制度化，实现煤矿的安全生产。
3.2 提高工作人员的综合素质
煤矿企业要想充分发挥煤矿安全监控系统的功效，需要强化工作人员的培训与教育，对其进行正确监管与有效控制，提高人员的职业素养和专业能力，合理控制整体的安全素质，强化安全生产的意识。这样能够通过培训带动监察、管理和生产等工作，形成新的生产安全
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功效，促进工作人员综合素质的提高，实现企业的安全发展。此外，企业可将监控系统管理人员纳入在特殊工种管理中，专业系统培训技术人员，如通风安全、通讯技术和安全监测等培训，使其满足培训标准后持证上岗，并强化人员的安全宣传与教育，如在煤矿区域张贴彩画等，从而保证煤矿生产的安全，提高企业的生产效益。
3.3 加强监督力度和执法水平
法律法规的制定能够保证大部分人的利益，因此需要强化法律的监督力度和执法水平，做到有法可依，有法必依，执法必严，违法必究。相关部门在对煤矿企业的生产进行检查时，应做到以身作则，要求企业对安全监控系统加以及时安装，对企业的监控设备进行不定期检查，保证企业的安全生产[5]。当然要想实现这一目标，首先需要制定完善的法律，构建全面的法律机制，通过法律和行政等手段来落实检查工作，将法律的作用加以充分发挥。其次需要强化执法水平，对不符合行业标准和国家要求的企业加以严惩，严肃处理执法人员工作效率低和工作不到位等行为，从而促使人员充分认识到安全生产的重要性，有效减少违法违纪行为，保证煤矿的安全生产。
4 结束语
综上所述，煤矿企业在应用安全监控系统的过程中，还存在一些不足之处，如产品购置不合理、缺乏购置标准、工作人员素质不高、相关制度不够健全与完善等，严重影响了安全监控系统功效的有效发挥，不利与煤矿企业经济效益与社会效益的提高。基于这种情况，必须要加强安全生产，完善系统标准，提高工作人员的综合素质，加强监督力度和执法水平，从而保证监控系统的正常稳定运行，实现煤矿的安全生产，促进煤矿行业的可持续发展。
参考文献：
[1]夏琦瑜.煤矿安全监控系统应用中存在的问题与防治对策[J]. 中华民居（下旬刊），2013（08）：302-303.
[2]胡晓亮.煤矿安全监控系统应用中存在的问题与对策[J].现代国企研究，2015（10）：59+61.
[3]仲丽云.煤矿安全监控系统存在的问题及其改进探讨[J].工矿自动化，2010（06）：92-94.
煤矿安全监控系统的研究范文第3篇
关键词：计算机远程综合监控系统的应用 煤矿生产 安全问题 数字化 信息化
中图分类号：TD64 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00
我国是一个煤矿产量大国也是一个煤矿能源使用大国，煤矿生产由传统的生产监控方式逐步走向现代的生产监控方式。煤矿企业在生产发展转型中经历了很长一段的阵痛期，因为煤矿企业在生产过程中事故频发。近年来，我国煤矿企业伤亡的职工人员数量急剧增加，死亡人数数量达到三万多。根据国家数据不完全统计，每年我国煤矿企业因为各种死亡事故造成的经济损失高达20亿人民币以上。正是在这样的严峻社会形势下，加强煤矿生产的安全监控问题亟待解决。
1 国内外煤矿安全监控系统的发展原由、现状以及前景
1.1国内外煤矿安全监控系统发展原由
煤矿安全生产问题是一个国际化的问题，因为煤矿是传统的主要能源，而且在现今依旧保持重要的能源地位，煤矿安全生产问题也是一个不可回避的问题。矿难事故的频发，安全隐患的长期存在，生产状况的严峻环境，以及社会和国家的压力，都不断促使煤矿企业不断反思和改进煤矿安全监控系统，进一步提升监控技术，保障生产安全[1]。
1.2国内外煤矿安全监控系统发展
很多的发达国家技术发展较快，比如：美国、英国、德国、日本、法国等国家自从二十世纪六十年代开始就开始发展催化型的仪器来检测瓦斯方向了。很快，随着计算机技术的成熟与应用，以及后来的通讯技术的快速发展，技术的结合与应用使得现阶段很多发达国家在煤矿企业生产中采用的安全监控系统是集成了环境安全、调度与运输、过程监控等功能于一体的综合的复合系统。
相较于国外，我国的煤矿安全监控系统发展更新较为缓慢，基础也相对比较薄弱，但发展的速度较快。面对我国较为严峻的安全生产环境，我们国家的煤矿企业不断引进国外的先进技术和经验，再结合我国的实际情况，不断改进、消化、吸收适应本国的需要，不断完善和推广煤矿安全监控技术，不断系统优化，走向综合监控应用的先进方向。
1.3国内外煤矿安全监控系统发展前景
煤矿安全监控系统技术的发展方向主要是：数字化、系统化、综合化、网络智能化。未来煤矿安全监控系统主要体现的极大优势是数字化和网络化。计算机远程综合监控系统应用的数字化将会把系统中的音频、视频和控制等多媒体的信息从模拟状态转化为数字状态。网络的智能化主要体现在计算机的监控综合系统在应用中将会由集总式向集散式系统转变。21世纪是一个信息化全球化的社会，以信息技术为核心的发展时代，计算机的远程综合监控系统在煤矿中的应用也成为了时代的要求。
2 计算机远程综合监控系统在煤矿中的应用
2.1监控系统拓扑结构类型
现阶段的煤矿监控系统拓扑结构主要有：星型结构、环形结构、总线型结构。星型的拓扑结构的网络是一种集中控制型网络。其主要优点是网络监控和管理简单，介质访问和协议访问简单，服务方便。主要的缺点在于电缆数量庞大，安装以及维护相对复杂。环形的拓扑结构的信息数据在封闭的回路中沿着单一方向传输。其主要的优点是网络实现简单，投资最小。操作简单，控制软件也简单。其主要的缺点是环形的网络是直接串联的，每一个节点的故障都可能会引起全网的故障，进而导致网络故障甚至瘫痪。总线型拓扑结构是将所有的设备直接与总线连接，所有工作站和服务器都连接在一条总线上，没有中央控制节点。其主要优点是结构简单，不需要另外的互联网设备，组网的费用也低，设备少而简单，电缆少，安装容易，可靠性高[2]。其主要的缺点是节点的容量有限，所有节点是共享宽带，访问时影响速度。
2.2计算机远程综合监控系统
煤矿综合监控系统复杂繁多，功能性强也复杂，有人机界面操作模块、综合组态模块、并行网络通讯、数据库访问、查询打印模块、WEB服务模块、实时性处理和控制等多样功能。综合系统如图1所示：
图1.综合监控软件示意图
2.3平台集成各监控子系统的方式
煤矿综合监控系统主要包括监控子系统主机服务器、监控子系统分站、控制器以及嵌入式监控设备。综合监控系统与子系统监控分站以及PLC控制器的连接方式如图2所示：
图2.综合监控系统与子系统监控分站以及PLC控制器的连接方式
2.3计算机远程综合监控系统在煤矿应用中的功能
计算机远程综合监控系统在煤矿应用中可以实现以下主要功能：（1）考勤功能：计算机远程掌握控制每天旷工入井时间、升井时间，且可以自动按相应照班次生成日、周、月和年考勤等各类考情报表，数据详尽且准确。（2）人员的准确跟踪定位功能：实现精确到分秒对井下的分布情况以及现场状况进行实时监控，例如人员的分布情况，人员的区域分布情况，实现对井下人员准确跟踪定位。
2.4计算机远程综合监控系统中的视频系统应用
视频系统由投影单元，控制系统和相关的设备三部分，整个系统分为三部分：投影显示，信号处理，控制管理。视频监控信号和 VGA 信号通过视频/RGB 矩阵选择输入，可以直接输入到 DLP 投影单元的视频或 RGB 输入端口合成显示在大屏幕上。系统在技术上先进，使用上实用，经济上合理。
2.5计算机远程综合监控系统的语音报警系统
对于计算机的远程综合监控系统在煤矿应用中而言，语音报警系统在整个的综合监控系统中具有很重要的地位。实时报警，对于快速解决生产事故和加强安全管理起着重要的作用[3]。
语音系统可以实时快速地对故障的类型进行语音播报，这是因为语音系统将先进的流媒体和嵌入式技术结合起来了，实时传输，这样极大节省了存储空间。
何为流媒体技术，笔者通过查看相应的资料，了解到所谓的流媒体技术，是指在数据网络上按照时间的先后顺序传输和播放的连续音频或视频数据流，是一种新的传输方式。
2.6计算机远程综合监控系统的安全管理
煤矿生产的安全绝对不可忽视，同样现代的先进的计算机远程综合监控系统的监控系统安全保护与管理问题同样不可忽视。不同类型的用户的应用，首先必须解决好授权与安全的问题，依据相应权限操作。管理人员具有操作员的所有权限，而且可以对参数进行更改。为了保证系统的安全运行，管理员登陆时必须要输入管理员密码，操作员直接进入系统，不需要授权密码。
2.7计算机远程综合监控系统在煤矿应用中的故障排查方法
计算机远程对于井下作业以及煤矿生产的各个环节进行监控，实现了数字化智能化，但同时需要明确的一个问题是，远程计算机远程综合监控系统如何排除故障，保证系统的正常运行，真正全面实现智能化操作。
计算机远程综合监控系统有一个普遍的潜在的故障就是通讯不能正常工作，虽然计算机的远程控制软件会发出相应的信号，但是却无法提供及时的科学的应急处理方法，仍然需要人工的帮助，如需要人工使用螺丝刀来寻找故障。如果网络安全正常运行，通讯畅通无故障，软件即可以为故障的检测以及查询方面提供帮助。这就需要煤矿企业充分保证网络通讯的顺畅，以及对于系统设备不间断地进行监视。
系统出现异常，一般通过以下几种常用方法排除：
（1）看组态参数是否被修改，在实际操作中主要是查看主站是否改变了组态。
（2）查看现场设备，排除现场设备障碍。一般来说，是主传感器、辅助传感器、传感器电路等可能出现障碍。
（3）查看设备电压是否出现异常，查看设备是否被拆除或者需要另外再组态。
（4）主变量超限。
（5）非主变量超限。
（6）模拟输出固定，需要对仪表进行检查。
3结语
笔者在文中主要是介绍了计算机远程综合监控系统在煤矿中的应用，以及为何远程监控系统得以发展和应用的原由以及发展前景。较为详尽地展现了综合系统的结构模式以及如何实现远程监控方法。同时也说明了计算机远程综合监控在煤矿中应用的可行性以及信息化生产发展要求数字化远程综合监控的必然性。
通过本文，笔者梳理了国内外煤矿生产安全的现状，煤矿安全监控系统的现在与未来的发展前景，计算机远程综合监控系统在煤矿应用中存在的问题，远程监控如何在矿井以及煤矿企业生产环节的远程监控，而且是实现综合监控。改变传统的数据信息的独立，综合监控实现信息的共享，利于煤矿企业在生产作业时对于信息可以及时处理，对于突发状况可以有效处理，特别是在计算机远程监控状况下如何实现有效地监控和状况处理，确定本课题的研究方向和研究意义。现今我国的煤矿安全生产隐患依旧存在需要得以高度重视，大量的煤矿安全生产监控系统较为落后，监控系统存在硬件不通用、软件不兼容，监控功能尤其在远程监控功能上监控功能不强的问题亟待于解决。
4不足与展望
由于时间的关系，以及计算机远程综合监控系统复杂性多样性，远程监控系统的相关研究以及问题的发现仍需要笔者继续研究探索。例如需要进一步研究故障排除的方法，需要进一步提高煤矿的信息化，需要进一步研究深化了解监控系统的互联网技术和通讯技术。不可否认，计算机远程综合监控系统在煤矿中的运用前景一片光明，我们需要做的就是技术的不断完善更新融合。
参考文献
[1] 李运强，黄海辉.世界主要产煤国家煤矿安全生产现状及发展趋势[J].中国安全科学学报，2010，（6）：160-167.
煤矿安全监控系统的研究范文第4篇
关键词：煤矿 安全监测监控系统 问题 对策
“十一五”时期煤矿安全生产的总体形势呈稳中上升,煤矿事故呈下行态势,这与我国近年来加强矿井现代化建设并对安全投入的加大有着密切的关系。随着我国经济社会的快速发展,对煤炭的需求日益加大,为了把煤炭做大做强,增强在国际上的竞争力,国家逐步从改造关闭落后小煤矿、兼并重组、淘劣存优,同时加大对重大地质灾害预防的科研力度、加快煤矿井下安全避险"六大系统"的建设等举措,使煤矿安全状况保持了稳定好转、事故总量呈逐年下降的态势。但是,在肯定煤矿安全建设成效卓著的同时,也不能忽略现有存在的一些问题,尤其是中小煤矿的安全管理问题。
安全监测监控系统做为煤矿安全防护的重要一环,在技术与应用方面已逐步日趋成熟,实践证明,安全监控系统已成为煤矿安全管理的重要组成部分,各矿局已把该系统做为安全装备的必须。随着我国监控生产技术的成熟与完善,国内涌现出许多专业生产厂商,具有代表性的如天地（常州）自动化股份有限公司KJ95N、煤炭科学研究总院重庆研究院KJ90NB（NA）、煤炭科学研究总院沈阳研究院KJ333、北京瑞赛长城航空测控技术有限公司KJ2000N、北京仙岛新技术有限责任公司KJ66NA（NB）等几十家生产厂商,它们的产品已接近国外水平,现已遍布全国各煤矿企业。同时数字化网络技术（WEBGIS）等新型产品的出现也不断充实完善着煤矿安全的管理手段,如何能够针对本企业的实际情况建立与企业规模和人员素质相符合的监测监控系统,使之成为煤矿企业安全可靠的预警机制和瓦斯安全管理控制平台,并且熟练、有效的运用它,已成为煤矿安全监管工作必须解决的现实问题。
1、矿井安全监测监控系统的技术内容与它所起到作用
矿井安全监控系统是煤矿井下传感器监测控制技术、模数信号转换与传输技术、计算机软件与硬件在井下的应用技术、监控设备在煤矿井下防爆技术和远距离控制等各学科技术在矿井这样特殊环境下的安全生产管理领域的高要求、高标准的综合性系统产物,是现代监控技术与实际生产的无缝结合,对确保煤矿生产安全,降低事故率,降低甚至消除人员伤亡,提高煤炭安全生产效率和现已使用机电设备的利用率都具有十分重要的作用,该技术的应用与成熟标志着现代化矿井在监测与控制方面逐步与地面工业控制技术水平的接近,是煤矿安全管理手段的跃进。煤矿安全监控系统大致由三个部分组成:(1)地面中心站(包括监控应用软件系统、计算机及打印机等设备)；(2)监控数据信号传输设备(包括数据传输接口、监测监控分站、传输线缆、接线盒等)；(3)监测传感器和执行反馈装置（包括断电仪和馈电传感器）。传感器在测控系统中承担着获取信息的重要任务,是测控系统的重要设备,随着监控技术自动化、控制手段智能化的不断提升,企业对煤矿井下监测传感器测量稳定性、数据传输快速性和测量数值精准度的要求也越来越高。煤矿安全监控系统是指对在煤矿特殊环境下的瓦斯、风速、风门开停、主局扇开停、一氧化碳、二氧化碳、烟雾、温度等环境参数及数据的监测和对矿井采、掘、机、运、通等各大系统的机电设备工作状态反馈和自动断电控制,用计算机进行分析处理并取得数据的一种测控系统。监测监控的功能一是“测”,即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；二是“控”,即根据检测参数去控制危险区域的生产用电设备,用以控制能引起瓦斯爆炸的花火或温度；安全监控系统可以为煤矿决策层、执行层和通风、安全、指挥部门提供及时、准确的井下有害气体参数及用电设备运行动态信息,为指挥调度生产作业提供现场信息,使事故的发生消灭在萌芽状态,并采取整改与防范措施。另外通过对井下传输到地面的监测数据的比较和分析,在中心站平台可以实现自动报警、自动断电和闭锁,井下监控设备发出声光报警,提醒了作业人员,抑制了事故的发生或再扩大。最近几年来,我国光纤技术的发展为井下建立工业以太环网提供了另外一种数据快速稳定的传输平台,使煤矿综合自动化控制系统的构建成为可能,对于安全监控系统在综合自动化平台中做为一个独立有机的模块融入提供了物理基础。
2、安全监控系统目前尚存在的一些不足和问题
2.1 监测传感器的产品质量和催化元件性能较差
安全监测监控系统的主要传感器,如甲烷传感器,在经过多年的技术完善,稳定性和耐用性已大有改善,根据AQ1029-2007规定,传感器的黑白元件的稳定性已由原来的10天提高到15天,即使这样,与国外的设备相比,也存在着较大的差距,主要问题是:
(1)抗击高浓度甲烷冲击能力差。在井下瓦斯涌出量大的情况下黑白元件反复被有害气体冲击,冲击作用的结果是造成零点漂移并使其催化性能下降,黑白元件加速老化,抗高浓冲击性能差是造成元件使用寿命低、稳定性差、误差率高的主要原因。
(2)设备中低功耗的元器件,在矿井高湿度环境条件下（如工作面、巷道中的防尘撒水、岩石中的自然水气等）,使设备元件表面燃烧生成的水蒸气易于凝结在元器件表面,降低元件使用寿命,造成传感器传输的数据误差大。
(3)抗中毒性能差。
煤矿安全监控系统的研究范文第5篇
关键词：测控系统；技术改造；方法途径
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.070
煤矿安全监测监控系统在防范和减少煤矿事故的发生，提升安全生产水平和管理效能等方面发挥着重要作用。但近几年发生的多起煤矿事故暴露出产品自身和使用维护等方面也存在不少问题，出现了系统性能不稳定、设备老化、故障率偏高、运行不畅等现象，监测监控预警系统达不到预期目的。这就需要我们找出一套行之有效的煤矿安全监测监控系统技术改造的方法途径，使其发挥应有的作用，确保煤矿安全生产。
1 煤矿安全监测监控系统使用现状分析
（1）目前，我国中、小型煤矿装备的监测监控系统大都是模拟信号传输，容易造成监测状态不连续，部分主机系统经常存在长时间（时长超过10分钟）无监测数据的状态。测控到的各类数据参数不直观，不能及时判断井下故障、报警、瓦斯的安全数据，甚至造成信息不共享，生产指挥不连续等现象。
（2）现使用的煤矿安全监测监控系统，大都是2000年以来安装的第一批，无快速断电功能（分站常规数据采集方法是用脉冲计数式，单片机在一秒内对输入脉冲进行计数，时间到达一秒后计数停止）。系统版本低，功能设计不全，随着采煤工作面的不断深入变化，达不到瓦斯超限系统报警和断电等功能。
（3）随着监控技术自动化、控制手段智能化的不断提升，煤矿对井下监测传感器测量稳定性、数据传输快速性和测量数值精准度的要求也越来越高。当前传感器及断电器的配备数量种类不足，使用的监测传感器存在产品质量和催化元件性能较差，抗击高浓度甲烷冲击能力低，传感器连线与动力电缆挂在同一个电缆钩上，使分站高频率信号叠加，容易造成“冒大数”等现象。
（4）当前使用的煤矿安全监测监控系统由于设计上的缺陷，在线故障诊断、可维护性等功能不强，远程参数设定困难，维护性较差。
2 煤矿安全监测监控系统技术改造达到的目的
（1）视频监测监控信号实现全数字化传输；（2）报警、断电等全自动化控制功能；（3）进一步提升各类传感器的防护能力；（4）增加自诊断、自评估功能，提升系统的可维护性。
3 煤矿安全监测监控系统技术改造的方法途径
（1）实现全数字化。系统通过在各分站至中心站数字化传输的技术上，将一部分模拟视频信号经过网络硬盘录像机编码转换成可以进行网络传输的数字视频信号，使各类传感器、执行器至各分站升级为数字传输，实现安全监控系统的全数字化，更能清晰监控分析各类数据参数的安全、可靠性。
（2）实现自动断电、报警功能。改变现有的单CPU处理模式，改为多CPU处理模式，或多核CPU，缩短传感器脉冲计数周期，对井下传输的各类数据，用计算机进行比较分析处理。当井下监控设备发出声光报警时，提醒维修作业人员及时检修并做好撤离准备，抑制各类事故的发生或再扩大。还可根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等，设置不同的报警级别（响度或频度），实施分级响应。
（3）提高传感器的防护能力。将被测的物理量转换成便于传输和处理的电信号，经传输和测控分站连接，为测控分站提供信息。通过将井下监控仪更换成新的四模四开具有FSK传输形式的监控仪，具有串行码传输的各类传感器，能够提高系统传输的准确性、可靠性、高浓度甲烷冲击能力等。
（4）实现系统自诊断、自评估功能。严格按照最新版《煤矿安全规程》标准，正确设置传感器、控制器等设备，确保设备及通信网络工作状态良好，定期维护和校验各类传感器，传感器一般在10天内校验一次。中心站软件安装自诊断功能，改变系统自检功能单一、简单的情况。能够显示各种设备的故障类型、位置、传感器等设备及通信网络的工作状态。通过Modem或GPRS网络进行远程故障诊断，并根据情况进行修复或提供最新软件的在线升级。在瓦斯超限、断电需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。
总之，系统经技术改造升级、更换相关器件、增设各类传感器后，解决了脉冲显示、冒大数、传感器防御能力低、性能不稳定等现象，提高了安全稳定性，降低了故障频率等。地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，为煤矿的安全生产奠定了坚实基础。
参考文献：
[1]《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》意见的通知[S].煤安监司函技装，2015（15）.
